北京理工大学自动化辅导班自动控制理论讲义.docx
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北京理工大学自动化辅导班自动控制理论讲义
北京理工大学自动控制原理
内部讲义
第一讲专业信息介绍
首先欢迎大家来听我讲课,既然大家选择报考北京理工大学,相信大家对学校的自动化这个专业在全国的一个整体的位置肯定有个大致的了解!
我个人认为还是相当不错的!
那我们学校招收这个专业的学院很多,主要以原信息科学技术学院和原宇航科学技术学院为主,当然也包括其他几个学院,下面就是08年招生的一个表。
招生学院
招生人数(单位:
个)
信息科学技术学院(1院)
133
宇航科学技术学院(2院)
34
化工与环境学院(5院)
13
管理与经济学院(8院)
1
计算机学院(12院)
2
2009年由于学校进行了学院调整,原信息学院调整为自动化学院,信息与电子学院以及光电学院,宇航科学技术学院调整为宇航学院与机电学院等,专业调整较大,人数不便统计,在此不一一列举。
总体而言,招生人数很多,但同时报考人数也多,历年来比例均维持在1:
3到1:
4之间,竞争非常激烈。
整个控制科学与工程这个一级学科下面分了6个方向,分别是控制理论与控制工程、导航制导与控制、模式识别与智能系统、检测技术与自动化装置、系统工程、运动驱动与控制。
由于各个方向以后的发展不同招生的人数不同,所以报考的人数也不同。
这就导致了复试分数线也不同,所以选好相对应的方向直接影响你是否会被录取。
下面以就自动化学院,宇航学院以及机电学院为例介绍关于此方面的信息。
控制理论与控制工程(简称双控)是国家重点学科,所以报考人非常多,其中最出名的导师就是伍清河教授,控制理论与控制工程比较偏向于理论研究,有这方面爱好的同学可以报考。
就业方面导航、制导与控制方向是国防重点学科,长期有国家大型项目,所以发展的非常好,其中最富盛名的导师有付梦印教授;模式识别与智能系统这个比较偏向电子,这个方向的导师有任雪梅等教授,检测技术与自动化装置方向的导师主要有陈祥光,彭光正等教授。
系统工程方向也是比较偏向理论的方向,与控制理论与控制工程相比报考的人数会少些,当然钟秋海教授就是这个方面比较权威的专家。
至于运动驱动与控制这个方向属于在正发展的一个方向,可能给大家提供的发展机会更多些.总体来说,控制这个专业的就业还是相当不错的。
其他学院中,宇航学院以及机电学院(原宇航科学技术学院)也是控制这个专业招生人数多的一个学院。
录取分数线相对较低。
尽管如此,学生入学后所做工作没有本质的区别,就业也相当的不错,大部分可以进入航天研究院或者像华为、西门子等知名企业。
大家也都知道北理工专业课的考研题目都是由学院内部出题的,但无论对本校还是外校的学生都严格保密,不存在泄题的问题。
这对广大考生来说是个好消息,因为这样对大家来说更加公平。
但尽管如此,专业课分数仍有差异,通过历年考试分析,主要原因在于专业课复习资料不统一,这个我在后面会讲到,可以保证大家站在同一起跑线上。
关于大家最关心的专业课的出题老师,在前几年都是由系统工程研究所所长钟秋海教授操刀,最近几年由伍清河教授出题,虽然出题老师换了一个又一个,但是考察的知识点都没有很大的改变北理工主张“每年都有新加一个知识点的考察”,那这样是不是就说题目就没有什么规律可循呢?
虽然出题老师每年都在变,但很显然最近三四年题目的风格跟以往真题并没有太大的变化,而且题目的难度也基本维持在一个合适的水平——既注重基础又有所拓展,既紧扣大纲又灵活变化。
关于复试方面。
由于招生人数比较多,都是各个学院自行安排时间,各个学院的控制科学与工程然后按照方向不同又分开来复试的。
所以可能存在同一专业不同时间复试的情况。
不过对于外校的同学一定要放心,北理工的复试相当公平,无论是外校还是本校,一视同仁。
具体的复试科目包括微机原理,电子技术(数模电),自动控制原理。
其中具体怎么操作和你的初试的科目有关,这个大家可以参考北理工的招生目录,里面有详细的解答。
关于内部辅导问题,这几年都没有以辅导班的形式出现,不过本科生的上课笔记、老师的授课资料到会有些帮助。
不过如果你没有,没有关系。
我会在后面的课程中涉及,大家放心。
第二讲复习规划指导
考试大纲是命题者出题的依据。
在开始复习之前,我们必须先把大纲仔细研读,以便于为后续复习建立起指导性的标尺。
下面是自动控制理论的考试大纲,非常重要的考点已用红色标注,大家可以跟我来浏览下这个大纲。
在后续的课程中我会对考点进行详细的讲解,这里只是让大家了解下会考哪些内容,同时请大家拿出08年考研真题。
810自动控制理论
1. 考试内容及考试要求
1.1线性定常连续时间系统分析与设计
1.1.1系统的数学模型
掌握:
线性连续时间系统的概念;状态空间模型、微分方程模型、传递函数模型、方框图模型和信号流图模型;数学模型间的转换;方框图的化简;Mason增益公式。
题型及分值:
选择填空题20%,解答题80%,占总成绩的10%
1.1.2系统的时域特性分析
掌握:
典型输入信号;由传递函数求系统的响应;系统的极点;一阶系统的响应;二阶系统的响应及时域性能指标;稳定性的基本概念;稳定性判据;稳态误差分析。
了解:
高阶系统的响应;主导极点的概念。
题型及分值:
选择填空题20%,解答题80%,占总成绩的10%
1.1.3根轨迹方法
掌握:
根轨迹的基本概念;绘制根轨迹的基本条件和规则;控制系统的根轨迹分析;广义根轨迹。
理解:
控制系统的根轨迹校正方法及其原理。
题型及分值:
解答题,占总成绩的10%
1.1.4频率响应方法
掌握:
频率响应的基本概念;典型环节的频率响应;开环系统的的频率响应;频率响应的图示法;最小相位系统;由频率响应求传递函数;基于开环频率响应的稳定性判据;稳定性裕量。
理解:
闭环频率特性;基于频率响应的控制系统的串联校正。
题型及分值:
选择填空题20%,解答题80%,占总成绩的15%
1.1.4状态空间方法
掌握:
状态转移矩阵的求取及其性质;状态方程的解;可控性和可观测性的基本概念及其判据;状态空间表达式的规范型;状态空间的分解;可镇定性和可检测性;状态反馈与极点配置;状态观测器的设计;带状态观测器的状态反馈。
题型及分值:
解答题,占总成绩的15%
1.2线性定常采样控制系统的分析与设计
掌握:
连续时间信号的采样与复现;采样定理;零阶保持器;z变换;采样系统的脉冲传递函数;采样系统的响应;稳定性分析;稳态误差分析;最少拍采样控制系统的设计。
了解:
采样系统的PID控制器的设计。
题型及分值:
选择填空题20%,解答题80%,占总成绩的10%
1.3非线性系统分析
掌握:
非线性系统的数学模型;系统的平衡态及其稳定性;描述函数法;自激振荡的参数的求取和稳定性分析;相平面分析方法。
了解:
非线性系统的特殊现象。
题型及分值:
选择填空题20%,解答题80%,占总成绩的10%
1.4Lyapunov稳定性理论
掌握:
Lyapunov稳定性基本理论;线性系统的Lyapunov稳定性分析;Lyapunov方法在非线性系统中的应用;构造Lyapunov函数的变量梯度法和Krasovskii方法。
题型及分值:
解答题,占总成绩的10%
1.5 最优控制系统
掌握:
泛函与变分的基本理论与方法;Pontryagin最小值原理及其在最优控制中的应用;Bellman动态规划方法及其在最优控制中的应用。
题型及分值:
解答题,占总成绩的10%
(08年大纲)
1.考试内容及要求
①线性定常连续时间系统的数学模型
掌握:
线性连续时间系统的概念;线性连续时间系统的状态空间模型、微分方程模型、传递函数模型、方框图模型和信号流图模型;数学模型间的转换;方框图的化简;Mason增益公式。
②线性定常连续时间系统的时域相应
掌握:
典型输入信号;由传递函数求系统的响应;系统的极点;一阶系统的响应;二阶系统的响应及时域性能指标。
了解:
高阶系统的响应;主导极点的概念。
③线性定常连续时间系统的稳定性分析和稳态响应分析
掌握:
线性定常连续时间系统的稳定性的基本概念;稳定性判据;稳态误差分析。
④线性定常连续时间系统的根轨迹方法
掌握:
根轨迹的基本概念;绘制根轨迹的基本条件和规则;控制系统的根轨迹分析;广义根轨迹。
理解:
控制系统的根轨迹校正方法及其原理。
⑤线性定常连续时间系统的频率响应方法
掌握:
频率响应的基本概念;典型环节的频率响应;开环系统的的频率响应;频率响应的图示法;最小相位系统;由频率响应求传递函数;基于开环频率响应的稳定性判据;稳定性裕量。
理解:
闭环频率特性;基于频率响应的控制系统的串联校正。
⑥线性定常连续时间系统的状态空间方法
掌握:
状态转移矩阵的求取及其性质;状态方程的解;可控性和可观测性的基本概念及其判据;状态空间表达式的规范型;状态空间的分解;可镇定性和可检测性;状态反馈与极点配置;状态观测器的设计;带状态观测器的状态反馈。
⑦线性定常采样控制系统
掌握:
连续时间信号的采样与复现;采样定理;零阶保持器;z变换;采样系统的脉冲传递函数;采样系统的响应;稳定性分析;稳态误差分析。
了解:
采样系统的PID控制器的设计;最少拍采样控制系统的设计。
⑧非线性系统分析
掌握:
非线性系统的数学模型;系统的平衡态及其稳定性;描述函数法;自激振荡的参数的求取和稳定性分析。
了解:
非线性系统的特殊现象;相平面分析方法。
⑨李亚普诺夫稳定性分析
掌握:
李亚普诺夫稳定性基本理论;线性系统的李亚普诺夫稳定性分析;李亚普诺夫方法在非线性系统中的应用。
2.参考书目
《自动控制原理》,吴麒,清华大学出版社。
关于指定的参考教材的几点说明:
1、该指导教材理论性较强,同时需要较为深厚的数学功底,如果作为学习知识用书,便于理清概念。
但不适合以考研为目的的复习,因此,可以配合胡寿松版《自动控制原理》交叉阅读,以便于较快理清知识脉络。
2、根据历年的真题情况分析,难度其实不会像书中的那样,所以建议大家参考胡寿松版《自动控制原理》,较为通俗易懂。
最主要的它有配套的习题答案和习题集,能够对大家练习做题起到很好的引导作用和帮助。
关于专业课复习,我要强调,要尽量的多花一些时间。
这是很有必要的,你也将会得到个好的回报,政治和英语想拉开差距太难,只有专业课和数学才容易些,而这些需要大量的练习来巩固你学的知识。
我给大家的一个关于专业课程的一个时间安排如下:
7月——9月第一轮复习(每个知识点都要复习,不要遗漏)这个时间刚好是暑假,有整块的时间来复习功课,这段时间是复习的黄金时间,当你考完以后你会发现这是你效率最高的时间段。
9月——11月第二轮复习(巩固知识点,加真题练习)对你上阶段的复习再进行巩固,多做习题,多问为什么。
现在可以用上历年的真题了,认真做。
11月——12月第三轮复习(分析习题和真题)对你上阶段做的习题和真题要一题一题的分析,特别是真题,不要放过一题,对它所考的知识点进行第三次查漏补缺了
12月——考试第四轮复习由于到了后期效率会降低,当然不排除有些意志力很强的同学,大部分同学都会出现疲态,这一点也通过之前考研同学的反馈得到了证实。
这段时间你就好好翻翻以前看的,做的,学习的知识点,当你闭上眼睛整个自动控制原理的九章内容都能掌控于心,那时候那就是基本上高分在手了!
最后,引用一句名言:
成功就是简单的事情重复做。
考研不仅拼的是智力,更是意志,希望大家能在下面的复习中,坚定信念,实现人生的一次跨越。
第三讲控制类专业综合重难点梳理
在讲解具体知识点之前,我们再把大纲梳理一遍,大纲考察内容如下。
1.线性定常系统
Ø数学模型
Ø时域特性
Ø根轨迹方法
Ø频率响应方法
Ø状态空间方法
Ø线性定常采样控制系统
2.非线性系统分析
3.李亚普诺夫稳定性分析
4.最优控制系统
可以看到,9章分为两种类型的系统,之后对两类系统所面临的共性问题进行了解决。
我希望在讲解每一章节的时候,同学们都能在脑海里浮现出这个提纲。
第九节最优控制系统
由于该节为09年考纲新加内容,笔记暂缺。
泛函与变分的基本理论与方法是基础,Pontryagin最小值原理以及Bellman动态规划方法理论是框架,考察的表现形式是其在最优控制中的应用。
复习时以课本为主,参考书内例题即可。
第四部分真题分析
相信大家手头上都有历年的真题,在复习的时候我会以08年真题为主,分章节介绍。
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