硕士研究生入学考试大纲
考试科目名称:航空宇航力学与控制基础 考试科目代码[807]
一、考试要求:
航空宇航力学与控制基础考试大纲适用于威尼斯www432888航空宇航科学与技术学科 的硕士研究生入学考试,考试内容包括理论力学和自动控制原理,各占 50%。理论力学考 试内容主要包括静力学、运动学和动力学三部分,自动控制原理考试内容主要包括:控制 系统的数学模型及稳定性,线性系统的时域及频域分析方法等。
二、考试内容:
理论力学部分:
(一) 静力学
1. 静力学基本概念与物体受力分析:
静力学公理及其推论;质点(系)、刚体和力的基本概念,力的三要素;物体受力分析;常见约束与约束反力;平衡力系作用下的物体约束力(大小与方向)分析。
2. 力系简化与力系平衡:掌握平面力系概念
汇交力系的几何法和解析法;力偶系的概念。了解平面力系和力偶系的平衡方程; 要求熟练掌握平面力系的简化、合成及平衡条件,能够应用平衡条件列写平衡方程及力的计算。
(二) 运动学
质点的运动及其数学描述,点的绝对运动、牵连运动与相对运动的概念,点的速度和加速度合成,刚体的简单平面运动:
(1) 掌握质点运动的描述方法,掌握用直角坐标,极坐标与自然坐标法描述质点运动的基本概念与方法。深入理解位移、速度、加速度的概念(掌握用直角坐标,极坐标与自然坐标法描述质点运动位移、速度、加速度的公式);
(2) 掌握点的合成运动中的基本概念。熟练应用点的速度和加速度合成定理求解各种 运动中的点的速度、加速度。掌握科氏加速度的概念;
(3) 掌握定轴转动刚体的角速度、角加速度以及刚体内各点的速度和加速度的计算。
(三) 动力学
1. 牛顿三定律,质点运动微分方程和动力学问题求解。
(1) 理解并掌握牛顿三定律。
(2) 能够应用基本定律列写质点运动微分方程,掌握质点动力学的求解方法。
2. 动量定理和动量矩定理:动量和冲量概念,动量定理和动量守恒;质心运动定理和质心运动守恒定律,刚体平面运动微分方程。要求:
(1) 理解并掌握动量与冲量的基本概念。熟练掌握动量定理、动量守恒定律及其简单应用。掌握质点系质心概念、质心运动定理和质心运动守恒定律。
(2) 掌握动量矩和动量矩定理:刚体绕定轴转动的微分方程;质点系相对于质心的动量矩定理;质心和刚体对轴的转动惯量的计算。理解并掌握质点和质点系的动量矩概念,动量矩定理;熟练掌握常见形状物体对轴的转动惯量的计算;掌握刚体绕定轴的转动运动微分方程及其应用;掌握质点系相对于质心的动量矩定理。
3. 动能定理:各种作用力的功,质点和刚体的动能,质点和质点系的动能定理,有势力场,机械能守恒定律。
(1) 理解并掌握功、动能的基本概念,会计算常见力的功、质点和刚体的动能。
(2) 熟练掌握质点和质点系动能定理;理解并掌握势能的基本概念、机械能守恒定律。 (3) 能够应用三大动力学基本定理解决综合问题。
自动控制原理部分:
1、自动控制的一般概念
(1) 基本概念
(2) 基本控制方式
(3) 反馈控制系统的组成
(4) 控制系统的分类
(5) 对控制系统的基本要求
2、控制系统的数学模型
(1) 微分方程
(2) 传递函数
(3) 结构图
(4) 信号流图
(5) 控制系统的框图和传递函数
(6) 非线性方程的线性化
3、线性系统的时域分析法
(1) 典型输入信号:阶跃函数、斜坡函数、加速度函数、单位脉冲函数、正弦函数
(2) 时间响应的性能指标
(3) 一阶、二阶系统的时域分析
4、控制系统的稳定性及稳态误差
(1)稳定的概念和充分必要条件
(2)劳斯稳定判据
(3)稳态误差的基本概念
(4)稳态误差的计算:终止定理计算、系统的型别与参考输入的稳态误差、扰动信号的稳态误差、动态误差系数法
(5)复合控制
5、线性系统的根轨迹法
(1)绘制根轨迹的基本条件
(2)绘制根轨迹的基本法则
(3)根轨迹与系统性能的关系
(4)用根轨迹方法分析和设计控制系统
6、线性系统的频域分析法
(1) 频率特性概念、频率特性图形:极坐标图、对数频率特性图、Nichols 图 (2) 最小相位系统、Nyquist 稳定判据、闭环频率特征
(3) 用开环伯德图判定闭环系统稳定性
(4) 控制系统的相对稳定性:相位裕度、幅值裕度
(5) 频率特性与控制系统性能的关系
(6) 控制系统设计初步概念
(7) 控制系统补偿网络设计
三、试卷结构:
1. 考试时间:180分钟,满分:150分。
2. 题型结构:
(1)理论力学部分:
a) 概念题:30 分
b) 计算题:30 分
c) 分析(或应用、或推证)题:15 分
(2)自动控制理论部分:
a) 概念题:30 分
b) 计算题:30 分
c) 分析(或应用、或推证)题:15 分
四、参考书目
[1] 理论力学:理论力学(I)-第 8 版,哈工大学理论力学教研室编,高等教育出版社, 2016
[2] 《自动控制原理(第四版)》, 梅晓榕,科学出版社