考試科目名稱：航空宇航力學與控制基礎 考試科目代碼[807]

　　一、考試要求：

　　航空宇航力學與控制基礎考試大綱適用于哈爾濱工業大學航空宇航科學與技術學科 的碩士研究生入學考試，考試內容包括理論力學和自動控制原理，各占 50%。理論力學考 試內容主要包括靜力學、運動學和動力學三部分，自動控制原理考試內容主要包括：控制 系統的數學模型及穩定性，線性系統的時域及頻域分析方法等。

　　二、考試內容：

　　理論力學部分：

　　(一) 靜力學

　　1. 靜力學基本概念與物體受力分析：

　　靜力學公理及其推論;質點(系)、剛體和力的基本概念，力的三要素;物體受力分 析;常見約束與約束反力;平衡力系作用下的物體約束力(大小與方向)分析。

　　2. 力系簡化與力系平衡：掌握平面力系概念

　　匯交力系的幾何法和解析法;力偶系的概念。了解平面力系和力偶系的平衡方程; 要求熟練掌握平面力系的簡化、合成及平衡條件，能夠應用平衡條件列寫平衡方程 及力的計算。

　　(二) 運動學

　　質點的運動及其數學描述，點的絕對運動、牽連運動與相對運動的概念，點的速度和 加速度合成，剛體的簡單平面運動：

　　(1) 掌握質點運動的描述方法，掌握用直角坐標，極坐標與自然坐標法描述質點運動 的基本概念與方法。深入理解位移、速度、加速度的概念(掌握用直角坐標，極坐 標與自然坐標法描述質點運動位移、速度、加速度的公式);

　　(2) 掌握點的合成運動中的基本概念。熟練應用點的速度和加速度合成定理求解各種 運動中的點的速度、加速度。掌握科氏加速度的概念;

　　(3) 掌握定軸轉動剛體的角速度、角加速度以及剛體內各點的速度和加速度的計算。

　　(三) 動力學

　　1. 牛頓三定律，質點運動微分方程和動力學問題求解。

　　(1) 理解并掌握牛頓三定律。

　　(2) 能夠應用基本定律列寫質點運動微分方程，掌握質點動力學的求解方法。

　　2. 動量定理和動量矩定理：動量和沖量概念，動量定理和動量守恒;質心運動定理和 質心運動守恒定律，剛體平面運動微分方程。要求：

　　(1) 理解并掌握動量與沖量的基本概念。熟練掌握動量定理、動量守恒定律及其簡單 應用。掌握質點系質心概念、質心運動定理和質心運動守恒定律。

　　(2) 掌握動量矩和動量矩定理：剛體繞定軸轉動的微分方程;質點系相對于質心的動量矩定理;質心和剛體對軸的轉動慣量的計算。理解并掌握質點和質點系的動量矩 概念，動量矩定理;熟練掌握常見形狀物體對軸的轉動慣量的計算;掌握剛體繞定 軸的轉動運動微分方程及其應用;掌握質點系相對于質心的動量矩定理。

　　3. 動能定理：各種作用力的功，質點和剛體的動能，質點和質點系的動能定理，有勢 力場，機械能守恒定律。

　　(1) 理解并掌握功、動能的基本概念，會計算常見力的功、質點和剛體的動能。

　　(2) 熟練掌握質點和質點系動能定理;理解并掌握勢能的基本概念、機械能守恒定律。 (3) 能夠應用三大動力學基本定理解決綜合問題。

　　自動控制原理部分：

　　1、自動控制的一般概念

　　(1) 基本概念

　　(2) 基本控制方式

　　(3) 反饋控制系統的組成

　　(4) 控制系統的分類

　　(5) 對控制系統的基本要求

　　2、控制系統的數學模型

　　(1) 微分方程

　　(2) 傳遞函數

　　(3) 結構圖

　　(4) 信號流圖

　　(5) 控制系統的框圖和傳遞函數

　　(6) 非線性方程的線性化

　　3、線性系統的時域分析法

　　(1) 典型輸入信號：階躍函數、斜坡函數、加速度函數、單位脈沖函數、正弦函數 (2) 時間響應的性能指標

　　(3) 一階、二階系統的時域分析

　　4、控制系統的穩定性及穩態誤差

　　(1)穩定的概念和充分必要條件

　　(2)勞斯穩定判據

　　(3)穩態誤差的基本概念

　　(4)穩態誤差的計算：終止定理計算、系統的型別與參考輸入的穩態誤差、擾動信號 的穩態誤差、動態誤差系數法

　　(5)復合控制

　　5、線性系統的根軌跡法

　　(1) 繪制根軌跡的基本條件

　　(2) 繪制根軌跡的基本法則

　　(3)根軌跡與系統性能的關系

　　(4)用根軌跡方法分析和設計控制系統

　　6、線性系統的頻域分析法

　　(1) 頻率特性概念、頻率特性圖形：極坐標圖、對數頻率特性圖、Nichols 圖 (2) 最小相位系統、Nyquist 穩定判據、閉環頻率特征

　　(3) 用開環伯德圖判定閉環系統穩定性

　　(4) 控制系統的相對穩定性：相位裕度、幅值裕度

　　(5) 頻率特性與控制系統性能的關系

　　(6) 控制系統設計初步概念

　　(7) 控制系統補償網絡設計

　　三、試卷結構：

　　1. 考試時間：180分鐘，滿分：150分。

　　2. 題型結構：

　　(1)理論力學部分：

　　a) 概念題：30 分

　　b) 計算題：30 分

　　c) 分析(或應用、或推證)題：15 分

　　(2)自動控制理論部分：

　　a) 概念題：30 分

　　b) 計算題：30 分

　　c) 分析(或應用、或推證)題：15 分

　　四、參考書目

　　[1] 理論力學：理論力學(I)-第 8 版，哈工大學理論力學教研室編，高等教育出版社， 2016

　　[2] 《自動控制原理(第四版)》， 梅曉榕，科學出版社