《計算機控制技術》考試大綱

適用專業(yè)名稱：控制理論與控制工程　

科目代碼及名稱 考試大綱 

（27）計算機控制技術 一、考試目的與要求

測試考生對計算機控制技術主要內容：計算機控制系統(tǒng)的分類、控制過程及組成；計算機控制系統(tǒng)的性能指標；采樣及采樣定理，采樣周期的選擇；Z變換及Z反變換；差分方程及Z變換法求解差分方程；計算機控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性判定；參數(shù)對系統(tǒng)穩(wěn)定性和動態(tài)性能的影響；穩(wěn)態(tài)誤差及穩(wěn)態(tài)誤差系數(shù)；連續(xù)控制器的離散化方法；數(shù)字PID設計；數(shù)字PID控制的改進算法；快速有紋波系統(tǒng)；快速無紋波系統(tǒng)；達林算法；施密斯預估補償算法；離散狀態(tài)空間分析、設計方法的理解掌握程度以及對相關知識的運用能力；同時考察學生對計算機控制系統(tǒng)設計與校正的基本方法和設計步驟等綜合性內容的掌握情況。要求考生準確記憶基本概念，理解基本理論，掌握基本計算，并能妥善運用到綜合題目的處理和工程實際中進行系統(tǒng)的分析和設計。

二、試卷結構（滿分100分）

內容比例： 

       計算機控制概述                                     約10分

線性離散系統(tǒng)的Z變換及數(shù)學描述                     約10分

計算機控制系統(tǒng)特性分析                             約20分

計算機控制系統(tǒng)離散化設計方法                       約15分

線性系統(tǒng)的校正方法計算機控制系統(tǒng)的直接設計方法     約15分

        線性離散系統(tǒng)的離散狀態(tài)空間分析、設計方法           約30分

 題型比例：

                    客觀題   約20分                             

         1．簡答題                   約20分                        

           

主觀題   約80分  

1. 分析畫圖                 約10分

2. 分析計算綜合題              約30分

3. 設計計算綜合題              約40分

三、考試內容與要求

   （一）計算機控制概述

 考試內容     

      計算機控制系統(tǒng)的分類、控制過程及組成；計算機控制系統(tǒng)的性能指標；對象特性對控制性能的影響；采樣及采樣定理，采樣周期的選擇。

考試要求

 1. 了解典型計算機控制系統(tǒng)實例。

2. 掌握計算機控制系統(tǒng)的分類以及控制過程；理解實時的含義。

3. 掌握計算機控制系統(tǒng)的結構和各組成環(huán)節(jié)的特點；理解計算機控制系統(tǒng)的性能及其衡量指標。

4. 理解被控對象特性對控制性能的影響；熟悉信號變換原理，掌握采樣信號的恢復及保持器。

5.了解計算機控研究的內容、發(fā)展方向和發(fā)展前景。

（二）線性離散系統(tǒng)的Z變換及數(shù)學描述

考試內容

Z變換及Z反變換；差分方程及Z變換法求解差分方程；脈沖傳遞函數(shù)及系統(tǒng)方框圖變換。

考試要求  

1. 熟悉Z變換、Z反變換定義及方法；掌握Z變換的重要性質和定理。

2. 熟悉離散系統(tǒng)及差分方程；掌握差分方程的求解。

3. 掌握計算機控制系統(tǒng)脈沖傳遞函數(shù)及系統(tǒng)方框圖變換方法。

4. 綜合運用以上內容進行離散系統(tǒng)的分析和設計。

   （三）計算機控制系統(tǒng)特性分析 

考試內容

計算機控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性判定；參數(shù)對系統(tǒng)穩(wěn)定性和動態(tài)性能的影響；穩(wěn)態(tài)誤差及穩(wěn)態(tài)誤差系數(shù)的分析計算。

考試要求

1. 熟悉計算機控制系統(tǒng)穩(wěn)定性分析，掌握S平面與Z平面的映射關系。

2. 掌握計算機控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性判定方法

3. 掌握計算機控制系統(tǒng)動態(tài)過程分析以及參數(shù)對系統(tǒng)的影響，離散系統(tǒng)的極點與系統(tǒng)性能間的關系。

4. 掌握計算機控制系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差及穩(wěn)態(tài)誤差系數(shù)的分析計算。

5. 綜合運用以上內容進行離散系統(tǒng)的分析和設計。

   （四）計算機控制系統(tǒng)離散化設計方法

考試內容

連續(xù)控制器的離散化；數(shù)字PID設計；數(shù)字PID控制的改進算法。

考試要求

1.熟悉連續(xù)域－離散化設計的基本原理。

2. 掌握連續(xù)控制器的離散化方法（后向差分、雙線性變換、響應不變法以及零極點匹配法等）。

3. 掌握數(shù)字PID設計（結構的選擇和參數(shù)整定)；掌握數(shù)字PID控制的改進算法。

    4. 綜合運用以上內容進行系統(tǒng)的分析和設計。

   （五）計算機控制系統(tǒng)的直接設計方法 

考試內容

     針對不同輸入函數(shù)設計快速有紋波系統(tǒng)并能繪制數(shù)字控制器和系統(tǒng)的輸出波形；針對不同輸入函數(shù)設計快速無紋波系統(tǒng)并能繪制數(shù)字控制器和系統(tǒng)的輸出波形；達林算法；施密斯預估補償算法。

考試要求

1. 熟悉最少拍數(shù)字控制器設計方法步驟。

2. 掌握最少拍數(shù)字控制器的一般設計方法。

3. 掌握純滯后系統(tǒng)數(shù)字控制器的設計；掌握施密斯預估補償算法。

4. 能夠綜合運用以上內容進行設計方法選取、數(shù)字控制器的設計以及分析校驗設計結果等。

（六）線性離散系統(tǒng)的離散狀態(tài)空間分析、設計方法 

    考試內容

 能控性，能觀性的判定；極點配置狀態(tài)空間設計法設計數(shù)字控制器；輸出反饋設計法設計數(shù)字控制器

    考試要求

1. 掌握線性離散系統(tǒng)的離散狀態(tài)空間分析方法。

2. 掌握線性離散系統(tǒng)離散狀態(tài)空間設計方法。

參考書目：  

    《計算機控制系統(tǒng)》  席愛民  高等教育出版社     2009.11

《計算機控制系統(tǒng)》（第2版）何克忠 李偉  清華大學出版社   2015.4

 

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