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1、电 大 机械设计制造及其自动化专业（开放本科）机电控制工程基础考核说明第一部分 期末考试说明机电控制工程基础 是以控制理论为基础， 密切结合工程实际的一门专业基础课， 是 机械设计制造及其自动化专业的一门必修课程。 通过本课程的教学和实践， 使学生掌握自动 控制的基本理论、 自动控制系统校正及设计基本方法， 全面培养学生分析系统、 设计系统的 能力，使学生在解决实际问题时，能够站在系统的、全局的高度来思考。现将有关考核的几个问题说明如下：考核对象：电大理工科类机械设计制造及其自动化专业本科生。考核方式：课程考核采用形成性考核和终结性考试相结合的方式。考核依据：本课程所用教学大纲为 2007 年
2、审定通过并下发执行的电大理工科类机械设计制造及其自动化专业本科生机电控制工程基础教学大纲；所用文字教材是由李建勇编著的2008 年由中央电大出版社出版的机电控制工程基础 结性考试命题的基本依据。本课程考核说明是形成性考核和终课程总成绩的记分方法 ：课程总成绩为百分制，60分为合格。形成性考核成绩在课程总成绩中占 30%，终结性考试成绩在课程总成绩中占70%。形成性考核的要求和形式：形成性考核的要求和形式：形成性考核的形式有平时作业和课程实验。能够按时、按质、按量完成平时作业和课程实验者方可得满分。终结性考试的要求和形式：考试要求： 因本课程以应用为最终目的， 考核重点是考察学生是否掌握控制工程
3、基本理 论的基本知识、 系统数学模型的建立与动、 静特性的分析计算方法， 具体考核要求分为三个 层次：重点掌握： 要求学生能够全面、 深入理解和熟练掌握所学内容， 并能用所学的知识进行 分析、初步设计和解答与实际应用相关的问题，并能够举一反三。掌握：要求学生能够较好地理解和掌握相应内容，并能够进行简单分析和判断。 了解：要求学生能够一般地了解所学内容。答题时限： 90 分钟。考核形式： 半开卷。其它说明： 考生需自备计算器、直尺、铅笔、橡皮等文具。组卷原则：在教学大纲和考核说明所规定的目的、 要求和内容范围之内命题。 试题的内容应覆盖面 广，并适当突出重点。试题类型及试卷结构：填空题 30%，
4、单项选择题 15%，判断题 10%，分析、计算综合类型题 45%，具体形式见后面所附“试题类型及规范解答举例”。第二部分 考核的内容和要求 1控制系统的基本概念 考核目的 ： 考核学员对控制系统的含义及有关概念的掌握情况。 考核内容 ：（1）开环与闭环系统的基本知识、闭环控制系统的基本概念；（2）自动控制系统性能指标的基本概念；（3）相关的工程实例。 考核要求 ： 重点掌握：开环与闭环系统的基本知识、闭环控制系统的基本概念； 掌握：自动控制系统性能指标的基本概念；了解：相关的工程实例。 2自动控制系统的数学模型 考核目的 ： 考核学员对传递函数定义、性质及有关概念的掌握情况 考核内容 ：（1）
5、传递函数的概念和性质，典型环节的传递函数；（2）利用系统动态结构图的等效变换来求取传递函数的方法；（ 3）建立动态系统微分方程的一般方法。 考核要求 ： 重点掌握：传递函数的概念和性质，典型环节的传递函数； 掌握：利用系统动态结构图的等效变换来求取传递函数的方法； 了解：建立动态系统微分方程的一般方法。3控制系统的时域分析 考核目的 ： 考核学员是否掌握一、二阶系统的数学模型和阶跃响应的特点及其性能指标和结构参 数，是否理解数学模型的含义。 考核内容 ：（1）一、二阶系统的数学模型和阶跃响应的特点，计算性能指标和结构参数，特别是 一阶系统和典型欠阻尼二阶系统动态性能的计算；（2）系统稳定性的概
6、念，运用稳定性判据判定系统的稳定性并进行有关的参数计算、 分析。（ 3）稳态误差的概念以及计算稳态误差的方法。 考核要求 ：重点掌握： 一、 二阶系统的数学模型和阶跃响应的特点，计算性能指标和结构参数，一阶系统和典型欠阻尼二阶系统动态性能的计算；掌握： 系统稳定性的概念， 运用稳定性判据判定系统的稳定性以及有关的参数计算、 分 析；了解：稳态误差的概念，终值定理的应用条件，计算稳态误差的方法。4根轨迹法 考核目的 ：考核学员是否掌握开环零极点和闭环零极点的概念以及根轨迹法则， 是否理解闭环系统 零极点分布和阶跃响应间的关系。 考核内容 ：（ 1）开环零极点和闭环零极点的概念以及根轨迹方程；（
7、2）根轨迹法则，绘制单位负反馈系统的闭环根轨迹；（3）闭环系统零极点分布和阶跃响应间的关系。 考核要求 ：掌握： 开环零极点和闭环零极点的概念、 根轨迹方程、 绘制单位负反馈系统的闭环根轨 迹；了解：闭环系统零极点分布和阶跃响应间的关系。5频率响应法 考核目的 ： 考核学员是否掌握与控制系统的频域分析有关概念，是否会用频率法判断分析控制系 统。 考核内容 ：（ 1）典型环节的频率特性、幅相特性曲线及对数频率特性曲线；（ 2）根据最小相位系统开环对数幅频特性曲线求开环传递函数的方法；由系统开环传 递函数绘制系统的开环对数幅频渐近特性曲线及开环对数相频曲线的方法； 奈奎斯特稳定判 据及其应用；（
8、3）稳定裕度的概念、计算稳定裕度的方法；（ 4）频率特性的概念、系统动态品质和频率特性间的关系。 考核要求 重点掌握： 典型环节的频率特性曲线； 根据最小相位系统开环对数幅频特性曲线求开环 传递函数的方法； 由系统开环传递函数绘制系统的开环对数幅频渐近特性曲线； 奈奎斯特稳 定判据及其应用。掌握：稳定裕度的概念及计算稳定裕度的方法；了解：频率特性的概念；系统动态品质和频率特性间的关系。6.自动控制系统的校正与综合考核目的:考核学员是否理解校正的含义，是否能够根据要求进行系统校正。考核内容:(1) 对系统校正前、后性能进行定性分析、比较；串联校正的频率域设计；(2) 基本的校正网络及超前校正、滞
9、后校正及滞后一超前校正的特点；(3) 反馈校正及其他一些改善系统性能的手段和方法。考核要求重点掌握：对系统校正前、后性能进行定性分析、比较；串联校正的频率域设计；掌握：基本的校正网络及超前校正、滞后校正及滞后-超前校正的特点；了解：反馈校正及其他一些改善系统性能的手段和方法。第三部分试题类型及规范解答举例填空题：1传递函数的定义是在 条件下， 系统输出拉氏变换与拉氏变换之比。答案：零初始线性定常输入判断题：1微分方程可以作为系统的动态数学模型，而传递函数不能作为系统的动态数学模型(错误)单项选择题1. 自动控制系统按照控制方式的特点可以分为开环控制、闭环和复合控制三种类型，其中 是三种控制类型
10、中最完善的方式。A开环控制B闭环控制C复合控制D以上都不对分析、计算综合类型题11. 设单位反馈系统的开环传递函数为：G (S)=,试求阶跃响应的性能指S(4s + 1)标J. %及ts0.25答案：系统闭环传递函数为：W(s):2-ns2 +0.25S + 0.25与二阶传递函数的标准形式相比较，可知：2n=0.25，s2 +2 届 ns +(02n2n=0.25，所以n =0.5 ,= 0.25，系统为欠阻尼状态，则:d = n J -2 =0.484-二 arccos 二 76所以，单位阶跃响应的性能指标为：、 二 en1f =44.5%ts = 3.5/n =28s2. 已知系统的开环传递函数为：G(S)：S(0.2S+1)(0.04S+1)试：1 绘出对数渐近幅频特性曲线LCJ以及相频特性曲线.G ;2. 用对数频率稳定判据判别系统闭环稳定性。答案：1.(1)该系统是由积分、放大和两个惯性环节串联构成的;(2)K=2020lgK=26 分贝(3)T10.2=5低频为积分放大环节，在0.04-25，丫: =1, K=26分贝处作 -20dB/10倍频 线在：=5处作-40dB/10倍频 线，在:=25处作 0dB/10倍频 线2.判断稳定性由图上可知L( )0的部分， ()对-二无穿越，所以系统闭环稳定。