考试笔试大纲上海交通大学.docx
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考试笔试大纲上海交通大学
机械工程与动力工程资格（综合）考试笔试大纲
一、测试及工程信号处理
1信号与系统
1-1信号的分类
确定性信号：
周期信号、非周期信号；随机信号：
平稳信号、非平稳信号；连续时间信号、离散离散信号
1-2系统的分类
线性系统、非线性系统；时变系统；时不变系统；连续时间系统、离散时间系统
2傅里叶变换
2-1连续时间信号的傅里叶变换
连续周期信号的傅里叶级数；连续非周期信号的傅里叶变换；傅里叶级数和傅里叶变换
2-2离散时间信号的傅里叶变换（DTFT）
DTFT的定义、性质以及存在条件；信号截断对DTFT的影响
2-3连续信号的采样
香浓采样定理；信号的重构
2-4离散时间周期信号的傅里叶级数
2-5离散时间信号的傅里叶变换（DFT）
DFT的定义、性质
2-6快速傅里叶变换
2-7窗函数
3线性时不变系统（LSI）
3-1系统的时间域的表示方法
3-2系统拉氏变换的定义和性质
3-3系统的输入、输出关系，传递函数；零点与极点、稳定性、因果性
3-4系统的频率响应函数
3-5理想滤波器
4随机信号处理
4-1随机变量与随机过程
概率密度函数；均值与方差；高斯分布；随机过程的概率密度函数；集合平均与联合分布；平稳随机过程、各态历经过程
4-2随机过程的相关分析
相关的意义；自相关、互相关
4-3随机过程的谱分析
功率谱密度；维纳-辛钦公式；功率谱密度函数性质、估计
4-4系统传递函数的估计
相干函数；噪声干扰；信噪比
5Z变换与离散时间系统分析
5-1Z变换
Z变换的定义、收敛域和性质
5-2离散时间系统
差分方程、卷积；利用Z变换求解差分方程和稳定性判定
5-3LSI系统的转移函数
转移函数的定义、稳定性判据和滤波的基本概念
6数字滤波器
6-1滤波器的基本概念
滤波器的分类与要求
6-2模拟低通滤波器的设计
概述；巴特沃斯滤波器设计、切比雪夫I型滤波器设计；高通、带通和带阻滤波器设计
6-2IIR数字滤波器设计
双线性Z变换法
6-4FIR数字滤波器设计
窗函数法
7信号处理中常用的正交变换
7-1希尔伯特空间中的正交变换
信号的正交分解、正交变换的性质和种类
7-2K-L变换
参考书籍：
数字信号处理（理论、算法和实现）第二版胡广书清华大学出版社
数字信号处理（MATLAB版）第二版维纳•K•英格尔西安交通大学出版社
二、机械动力学
1.绪论
机械动力学的研究内容、动力学分析方法的功能、水平分类。
2.机构的动态静力分析
机构的动态静力分析、动力学逆问题求解方法、摆动力和摆动力矩。
3.平面机构的平衡
平衡的种类和方法、摆动力平衡分析、机构的完全平衡、机构的优化综合平衡，平面机构摆动力平衡的线性独立矢量法和广义质量替代法。
4.单自由度机械系统动力学
单自由度机械系统等效力学模型、运动学分析及求解方法、动力学的稳定性问题、周期性速度波动的调节。
5.多自由度机械系统动力学
拉格朗日第二类方程和牛顿欧拉方法的建模过程、机器人动力学逆问题、机器人动力学正问题。
6.多刚体系统动力学
多刚体系统的拓扑描述、多刚体运动学基础、多刚体动力学基础。
7.机构弹性动力学
机构弹性动力学的产生和发展，KED方法及建模过程，单元运动微分方程，系统运动微分方程，机构的弹性动力分析。
8.轴和轴系的振动
轴的横向振动临界转速计算、轴系的扭振固有频率计算、转子动力学概述
参考书籍：
机械动力学（第一版），张策，高等教育出版社
机械动力学（第二版），张策，高等教育出版社
高等动力学，刘延柱，高等教育出版社
三、固体力学
考试科目名称；应用固体力学考试时间：
120分钟，满分：
100分
一、考试要求：
掌握材料弹塑性力学的基本理论；掌握材料弹塑性本构关系的数学描述方法；掌握弹性边值问题的求解过程；掌握有限元的基本理论和求解过程；掌握线弹性断裂力学的基本理论并能进行应用；掌握材料疲劳S-N数学描述方法；能够运用于含切口结构和含裂纹结构的疲劳寿命分析；能够综合材料的弹塑性特性及疲劳断裂特性进行结构设计。
二、考试范围：
1、材料的弹塑性力学基本理论；
1）三维应力和应变场的数学描述；
2）主应力、主剪应力、八面体应力的数学描述；
3）主应变、主剪应变、等效应变的定义及求解；
4）三维应力状态下韧性与脆性材料屈服与失效判据。
2、材料的弹塑性本构模型的数学描述；
1）三维弹性应力应变关系的描述；
2）三维弹塑性本构关系的推导；
3）梁结构的塑性问题求解；
4）梁结构的残余应力问题分析；
5）含切口结构的弹塑性问题求解。
3、弹性边值问题的求解
1）掌握弹性边值问题的求解思路；
2）运用弹性边值方法解析分析简单结构内部的应力应变场。
4、线弹性断裂力学
1）掌握线弹性断裂力学基本概念和适用条件；
2）掌握应力强度因子的基本概念与应用；
3）理解断裂韧性定义及在工程中应用；
4）掌握裂纹塑性区定义、调整的方法及工程应用。
6、材料的疲劳特性
1）了解材料的S-N曲线的数学描述方法；
2）掌握平均应力对结构的疲劳寿命影响规律并应用与工程结构；
3）掌握结构在三维应力循环载荷下疲劳寿命的预测方法。
7、含切口结构疲劳寿命分析
1）熟悉切口对结构的疲劳寿命的影响；
2）掌握结构特征、载荷及加工对其高、低周疲劳寿命的影响；
3）掌握结构切口和平均应力共同作用下的结构的疲劳寿命；
8、含裂纹结构的疲劳寿命分析
1）熟悉含裂纹结构的疲劳寿命分析的基本概念；
2）掌握不同应力状态下的裂纹扩展速率的数学描述及应用；
3）掌握不同应力状态下含裂纹结构的疲劳寿命预测。
三、参考书目
1.Norman.E.Dowling，MechanicalBehaviorofMaterials,EngineeringMethodsforDeformation,FractureandFatigue,3rdedition.
2.AdvancedMechanicsofSolids,BrownUniversity
3.材料学科中固体力学，陈昌麒，北京航空航天大学出版社，1994
4.弹性理论基础陆明万、罗学富，清华大学出版社，1990
5.应用弹塑性力学徐秉业、刘信声，清华大学出版社，1995
四、自动控制理论
一、 考试性质
《自动控制理论》是上海交通大学机械与动力工程学院为硕博连读考生设置的专业课程考试科目，属自行命题性质。
要求应试者能达到及格或及格以上水平，以保证被录取者具有较坚实的自动控制理论基础和较好的分析处理实际自动控制问题的能力，有利于学院对博士生的择优选拔。
二、考试范围
应考范围包括：
自动控制的基本概念；控制系统的数学描述；控制系统的时域分析、频域分析分析、稳定性分析；控制系统的校正；非线性与离散控制系统；能控性与能观测性；稳定性；状态反馈，观测器等基本内容。
三、考查要点与评价目标
《自动控制理论》考试以现代控制理论的内容为主，其目标在于考查考生对自动控制的基本概念和理论知识的理解、对系统不同分析方法的掌握，对自动控制系统开展研究的基本能力。
考生应能：
1、掌握自动控制的基本概念和术语，能理解和说明其含义；
2、熟悉自动控制系统数学模型的建立和不同形式数学模型的相互关系，能按要求用数学模型准确描述控制系统；
3、掌握控制系统的各种分析方法和应用，能选择合适的分析方法解决所提出的问题；
4、了解控制系统的性能指标及意义，能合理运用性能指标分析评价系统；熟悉状态向量与状态方程；模拟结构图的绘制；状态方程的建立；状态空间表达式的线性变换；传递函数和状态空间表达式的相互转化。
5、熟悉状态转移矩阵的概念、含义以及对应的各种求解方法；线性定常系统非齐次方程的求解。
6、了解能控性与能观测性的概念，掌握控制系统能控性与能观测性判别方法，以及能控标准形与能观测标准形和分解方法。
7、了解并掌握李亚普诺夫意义下的稳定性含义，李亚普诺夫第二方法（直接法）及其物理意义；掌握线性定常系统稳定性分析的李亚普诺夫第二方法。
8、了解线性定常系统的综合方法，掌握状态反馈及输出反馈的概念；掌握状态反馈对原系统的影响及具体设计方法。
四、考试形式与试卷结构
1、答卷方式：
闭卷，笔试；
2、答题时间：
180分钟；
3、试卷分数：
满分为100分；
4、试卷结构及考查比例：
基本概念题约30%，综合题约70%。
五、参考教材
[1]刘豹，唐万生主编：
《现代控制理论》，机械工业出版社，2006年出版。
[2]方水良主编：
《现代控制理论及其MATLAB实践》，浙江大学出版社，2006年出版。
[3]俞立主编：
《现代控制理论》，清华大学出版社，2007年出版。
[4]杨叔子、杨克冲等《机械工程控制基础（第五版）》，华中科技大学出版社，2005
[5]胡寿松《自动控制原理（第三版）》，国防工业大学出版社，1994
五、高等机构学
一、课程性质和教学目标
课程介绍：
高等机构学为机械类研究生开设，主要讲授包括串联机器人（工业机器人）、并联机器人等机器人机构学的基本概念、理论和方法，是进行高端机器人及相关智能化制造装备的创新设计、性能分析、系统集成等的基础。
教学目标：
高等机构学讲授如何由机器人或高智能制造装备的性能要求出发，使用相关的数学工具和设计方法进行机构设计和分析的基本原理。
本课程旨在教会给学生以下内容：
1.空间机构的分类及组成原理
2.空间机构分析的数学工具及应用方法
3.机构的型综合原理
4.平面及空间机构运动分析的基本原理
5.平面及空间机构的运动分析方法
6.机构的性能评价指标
7.机构的尺度综合方法
二、课程教学内容
课次
教学内容
1.
第1章：
绪论
高等机构学课程的地位和作用；空间机构的应用和研究现状；运动副及分类，机构的组成及分类
2.
第2章：
机构自由度
自由度的概念，自由度计算公式的发展，自由度计算公式及应用举例
3.
第3章空间机构分析的数学基础
机构分析的复数向量法，矩阵代数，坐标变换方法的基本原理及在机构学中的应用。
4.
第3章空间机构分析的数学基础
螺旋理论，李群李代数等数学工具的基本原理及在机构学中的应用。
5.
第4章空间机构构型的GF集理论
GF集的基本原理及运算方法
6.
第4章空间机构构型的GF集理论
基于GF集的空间机构构型理论及应用。
7.
第5章机构运动分析方法
机构位置、速度、加速度求解的基本数学原理。
8.
第6章平面机构的运动分析
平面串联机器人机构位置分析；平面串联机器人机构工作空间分析。
9.
第6章平面机构的运动分析
平面并联机器人机构位置分析；平面并联机器人机构工作空间分析。
10.
第7章空间机构的运动分析
空间串联机器人的正解；空间串联机构位置反解的求解方法；空间串联机器人机构工作空间分析。
11.
第7章空间机构的运动分析
空间并联机构位置反解；空间并联机构位置正解的求解方法；空间并联机器人机构工作空间分析。
12.
第8章空间机构性能分析与性能指标
雅克比矩阵与影响系数；矩阵的条件数、极值定义。
13.
第8章空间机构性能分析与性能指标
空间机构运动性能评价指标的提出；精度建模与分析；机构奇异性；传力特性分析（承载、力、刚度）。
14.
第9章空间模型
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