合肥工业大学2011年自动控制理论考研真题

合肥工业大学2011年硕士研究生初试专业课笔试试题

考试科目名称：自动控制原理

适用专业：控制理论与控制工程、检测技术与监测装置、模式识别与智能系统、控制工程（专业学位）

（考生注意：答题请写在报考点统一发放的答题纸上，写在试卷上的一律无效）

一、填空题（28分）

1、系统模型是对实际系统或其部分属性的一个简化描述，系统模型的作用表现在以下方面： （1）

2、积分环节的传递函数为s

1

，在调节过程中，若输入短信号变为0，则其输出

（2）

3、PI 调节器的传递函数形式为)1

1(Ts

K +

，当输入单位阶跃信号时，测得输出信号)(t m 如图，则K= （3） ，T= （4） ， 该调解器饱和值为 （5） 。

4、单位负反馈系统开环传递函数为s

s G 1

)(=，当输入信号t t r =)(时，其稳态输

出为 （6） ，当t t r sin )(=时，稳态输出为 （7） 。

5、根轨迹确定后，增加一个负实数开环零点，将使根轨迹向 （8） 弯曲。

6、对于稳定的线性定常系统，增加一个负实数零点，通常会使峰值时间 （9） ，超调量 （10） 。

7、某负反馈系统，开环传递函数为)

1()

1()(2++=

Ts s s K s G τ，为使系统在K>0时稳定，

参数τ和T 应满足的条件为 （11） 。

8、频率响应法中，利用串联之后校正装置进行校正，其实质是利用滞后校正装置的 （12） 特性。

9、控制系统微分方程为022=++?

?

?x x x ，其等倾线方程为 （13） 。

2

10、采样系统脉冲传递函数为2

21

)(2+++=

Φz z z z ，则描述输出量)(t c 和输入量)

(t r 之间的差分方程是 （14） 。

二、（18分）设控制系统的输入信号为r(t)，输出信号为y(t)，其微分方程如下：

y g g r x x x x ??????-??????+????????????-=????

?

???????212121124-130

[]??

?

???=2110x x y

1、试绘制系统的动态结构图；

2、求系统传递函数；

3、若要求系统传递函数3

1

)(+=

s s φ，求g 1，g 2的值。 三、（18分）控制系统如图所示

1、当4=c G 时，写出系统的单位阶跃响应，计算超调量和调节时间；

2、选择)(s G c ，使系统仍为二阶系统，且阻尼比7.0=ξ，自然频率sec /4rad n =ω。 四、（18分）系统闭环特征方程为

0)1()1(2=+++s K as s

1、当2=a 时，绘制∞→0:K 时的闭环根轨迹；

2、当4=K 时，绘制∞→0:a 时的闭环根轨迹。

五、（15分）单位阶跃负反馈系统，开环传递函数为s e s

K s G 4)(π

-=，适用Nyquist

判据确定系统稳定时K 的取值范围。

六、（20分）单位负反馈系统，开环传递函数为

)

10(400

)(0+=

s s s G

1、试画出开环系统对数频率特性近似曲线，计算系统的稳定裕量；

2、加串联校正装置)(s G c ，希望校正后系统的开环传递函数)(s G 的零点1-=z ，

极点01=p 、202-=p 、

T

p 1

3-=（T>1秒），并要求开环戒指频率s rad c /5=ω，单位斜坡输入下的稳态误差025.0=ss e 。作出希望的开环对数频率特性近似曲线并写出其传递函数。 3、求校正装置)(s G c

七、（18分）已知采样系统的结构图如图所示。图中的采样开关周期相同且同步，求系统的脉冲传递函数。

八、（15分）非线性系统如图所示

试用描述函数法分析系统稳定时K 的取值范围。