哈爾濱工業(yè)大學(xué)2024年碩士研究生入學(xué)考試初試《航空宇航力學(xué)與控制基礎(chǔ)》參考大綱

　　考試科目名稱：航空宇航力學(xué)與控制基礎(chǔ) 考試科目代碼[807]

　　一、考試要求：

　　航空宇航力學(xué)與控制基礎(chǔ)考試大綱適用于哈爾濱工業(yè)大學(xué)航空宇航科學(xué)與技術(shù)學(xué)科 的碩士研究生入學(xué)考試，考試內(nèi)容包括理論力學(xué)和自動(dòng)控制原理，各占 50%。理論力學(xué)考 試內(nèi)容主要包括靜力學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)三部分，自動(dòng)控制原理考試內(nèi)容主要包括：控制 系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型及穩(wěn)定性，線性系統(tǒng)的時(shí)域及頻域分析方法等。

　　二、考試內(nèi)容：

　　理論力學(xué)部分：

　　(一) 靜力學(xué)

　　1. 靜力學(xué)基本概念與物體受力分析：

　　靜力學(xué)公理及其推論;質(zhì)點(diǎn)(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(jiǎn)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(jiǎn)化、合成及平衡條件，能夠應(yīng)用平衡條件列寫平衡方程 及力的計(jì)算。

　　(二) 運(yùn)動(dòng)學(xué)

　　質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)及其數(shù)學(xué)描述，點(diǎn)的絕對(duì)運(yùn)動(dòng)、牽連運(yùn)動(dòng)與相對(duì)運(yùn)動(dòng)的概念，點(diǎn)的速度和 加速度合成，剛體的簡(jiǎn)單平面運(yùn)動(dòng)：

　　(1) 掌握質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的描述方法，掌握用直角坐標(biāo)，極坐標(biāo)與自然坐標(biāo)法描述質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng) 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(biāo)，極坐 標(biāo)與自然坐標(biāo)法描述質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)位移、速度、加速度的公式);

　　(2) 掌握點(diǎn)的合成運(yùn)動(dòng)中的基本概念。熟練應(yīng)用點(diǎn)的速度和加速度合成定理求解各種 運(yùn)動(dòng)中的點(diǎn)的速度、加速度。掌握科氏加速度的概念;

　　(3) 掌握定軸轉(zhuǎn)動(dòng)剛體的角速度、角加速度以及剛體內(nèi)各點(diǎn)的速度和加速度的計(jì)算。

　　(三) 動(dòng)力學(xué)

　　1. 牛頓三定律，質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)微分方程和動(dòng)力學(xué)問(wèn)題求解。

　　(1) 理解并掌握牛頓三定律。

　　(2) 能夠應(yīng)用基本定律列寫質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)微分方程，掌握質(zhì)點(diǎn)動(dòng)力學(xué)的求解方法。

　　2. 動(dòng)量定理和動(dòng)量矩定理：動(dòng)量和沖量概念，動(dòng)量定理和動(dòng)量守恒;質(zhì)心運(yùn)動(dòng)定理和 質(zhì)心運(yùn)動(dòng)守恒定律，剛體平面運(yùn)動(dòng)微分方程。要求：

　　(1) 理解并掌握動(dòng)量與沖量的基本概念。熟練掌握動(dòng)量定理、動(dòng)量守恒定律及其簡(jiǎn)單 應(yīng)用。掌握質(zhì)點(diǎn)系質(zhì)心概念、質(zhì)心運(yùn)動(dòng)定理和質(zhì)心運(yùn)動(dòng)守恒定律。

　　(2) 掌握動(dòng)量矩和動(dòng)量矩定理：剛體繞定軸轉(zhuǎn)動(dòng)的微分方程;質(zhì)點(diǎn)系相對(duì)于質(zhì)心的動(dòng)量矩定理;質(zhì)心和剛體對(duì)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的計(jì)算。理解并掌握質(zhì)點(diǎn)和質(zhì)點(diǎn)系的動(dòng)量矩 概念，動(dòng)量矩定理;熟練掌握常見形狀物體對(duì)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的計(jì)算;掌握剛體繞定 軸的轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)微分方程及其應(yīng)用;掌握質(zhì)點(diǎn)系相對(duì)于質(zhì)心的動(dòng)量矩定理。

　　3. 動(dòng)能定理：各種作用力的功，質(zhì)點(diǎn)和剛體的動(dòng)能，質(zhì)點(diǎn)和質(zhì)點(diǎn)系的動(dòng)能定理，有勢(shì) 力場(chǎng)，機(jī)械能守恒定律。

　　(1) 理解并掌握功、動(dòng)能的基本概念，會(huì)計(jì)算常見力的功、質(zhì)點(diǎn)和剛體的動(dòng)能。

　　(2) 熟練掌握質(zhì)點(diǎn)和質(zhì)點(diǎn)系動(dòng)能定理;理解并掌握勢(shì)能的基本概念、機(jī)械能守恒定律。 (3) 能夠應(yīng)用三大動(dòng)力學(xué)基本定理解決綜合問(wèn)題。

　　自動(dòng)控制原理部分：

　　1、自動(dòng)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(tǒng)的組成

　　(4) 控制系統(tǒng)的分類

　　(5) 對(duì)控制系統(tǒng)的基本要求

　　2、控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型

　　(1) 微分方程

　　(2) 傳遞函數(shù)

　　(3) 結(jié)構(gòu)圖

　　(4) 信號(hào)流圖

　　(5) 控制系統(tǒng)的框圖和傳遞函數(shù)

　　(6) 非線性方程的線性化

　　3、線性系統(tǒng)的時(shí)域分析法

　　(1) 典型輸入信號(hào)：階躍函數(shù)、斜坡函數(shù)、加速度函數(shù)、單位脈沖函數(shù)、正弦函數(shù) (2) 時(shí)間響應(yīng)的性能指標(biāo)

　　(3) 一階、二階系統(tǒng)的時(shí)域分析

　　4、控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性及穩(wěn)態(tài)誤差

　　(1)穩(wěn)定的概念和充分必要條件

　　(2)勞斯穩(wěn)定判據(jù)

　　(3)穩(wěn)態(tài)誤差的基本概念

　　(4)穩(wěn)態(tài)誤差的計(jì)算：終止定理計(jì)算、系統(tǒng)的型別與參考輸入的穩(wěn)態(tài)誤差、擾動(dòng)信號(hào) 的穩(wěn)態(tài)誤差、動(dòng)態(tài)誤差系數(shù)法

　　(5)復(fù)合控制

　　5、線性系統(tǒng)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(tǒng)性能的關(guān)系

　　(4)用根軌跡方法分析和設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)

　　6、線性系統(tǒng)的頻域分析法

　　(1) 頻率特性概念、頻率特性圖形：極坐標(biāo)圖、對(duì)數(shù)頻率特性圖、Nichols 圖 (2) 最小相位系統(tǒng)、Nyquist 穩(wěn)定判據(jù)、閉環(huán)頻率特征

　　(3) 用開環(huán)伯德圖判定閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定性

　　(4) 控制系統(tǒng)的相對(duì)穩(wěn)定性：相位裕度、幅值裕度

　　(5) 頻率特性與控制系統(tǒng)性能的關(guān)系

　　(6) 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)初步概念

　　(7) 控制系統(tǒng)補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)

　　三、試卷結(jié)構(gòu)：

　　1. 考試時(shí)間：180分鐘，滿分：150分。

　　2. 題型結(jié)構(gòu)：

　　(1)理論力學(xué)部分：

　　a) 概念題：30 分

　　b) 計(jì)算題：30 分

　　c) 分析(或應(yīng)用、或推證)題：15 分

　　(2)自動(dòng)控制理論部分：

　　a) 概念題：30 分

　　b) 計(jì)算題：30 分

　　c) 分析(或應(yīng)用、或推證)題：15 分

　　四、參考書目

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

　　[2] 《自動(dòng)控制原理(第四版)》， 梅曉榕，科學(xué)出版社