2001年东南大学自动控制原理真题
东南大学自动化考研试题2001年电路
东南大学2001年攻读硕士学位研究生入学考试试题试题编号：448 试题科目：电路分析基础本试卷共七题，一、二、三、五题各16分，其余各题12分。
一、图示电路，已知二端网络N吸收的功率P=2W，求电压U。
二、图示电路，求a、b两点间的电压Uab。
（用Us1、Us2表示）三、图示电路，电源电压Us1和Us2有效值均为150V，角频率为1000rad/s，L为氖灯，内阻可以认为无限大，当氖灯电压达到100V时发亮。
试证明：当Uac超前Ubc 60°时，氖灯发亮；当Uac之后Ubc 60°时，氖灯不亮。
四、图示电路，已知A t t i s )30cos(2)( +=，t t U s 3cos 23)(1=V ，Us2=3V ，R1=R3=1Ω，R2=2Ω，L1=1/3 H ，L2=8/3 H, C=1/3 F 。
求电容两端电压Uc ，is 两端电压U 。
五、图示电路，初始状态不详，当Us1（t ）=ε（t ）V ，Us2=2t cos ε（t ）V 时，A t t e t i t L )()]4/cos(231[)(επ-+-=-。
求：1、在相同的初始状态下，Us1（t ）=ε（t ），Us2（t ）=0时，)(t i L =？2、在相同的初始状态下，Us1（t ）=0，Us2（t ）=0时，)(t i L =？六、图示电路，已知Us （t ）=16cos t V ，t<0时，K 断开，电路已达稳态。
t=0时，K 闭合，求t>=0时的电流i （t ）。
七、已知N为线性无源结构对称的电阻网络，已测得图（a）电路的输入导纳为Y a，图（b）电路的输入导纳为Yb，试求网络的Y参数。
（a）（b）。
自动控制原理考试试卷及答案30套
−b
Im
Re
B2 ω B1
A
−1 N ( A)
0
K
−
b
K = 1, b = 1
题 7 图 (a)
4 s(s + 1)(s + 2)
G ( jω )
题 7 图(b)
8． （15 分）某离散控制系统如下图，采样周期 T=0.2 秒，试求闭环稳定的 K1、K2 的取值 范围。
答案参见我的新浪博客：/s/blog_3fb788630100muda.html
7． （15 分）已知系统结构图如下图所示，试求传递函数
C ( s) E ( s ) 。 , R ( s ) R( s )
答案参见我的新浪博客：/s/blog_3fb788630100muda.html
第 6 页 共 70 页
自动控制原理试卷 A（4）
第 5 页 共 70 页
自动控制原理试卷 A（3）
1、 ． （10 分）已知某单位负反馈系统的开环传递函数为 G ( s ) =
6 ，试求系统的单位脉 s ( s + 5)
冲响应和单位阶跃响应。 2、 （10 分）已知单位负反馈系统的闭环零点为 -1，闭环根轨迹起点为 0，-2，-3，试确定系 统稳定时开环增益的取值范围。 3、 （10 分）已知系统的结构图如下，试求： （1）闭环的幅相特性曲线； （2）开环的对数幅频和相频特性曲线； （3）单位阶跃响应的超调量σ%，调节时间 ts； （4）相位裕量γ，幅值裕量 h。
答案参见我的新浪博客：/s/blog_3fb788630100muda.html
第 4 页 共 70 页
（1）试写出系统的传递函数 G(s)； （2）画出对应的对数相频特性的大致 形状； （3）在图上标出相位裕量Υ。 7． （15 分）题 7 图（a）所示为一个具有间隙非线性的系统，非线性环节的负倒幅相特性与 线性环节的频率特性如题 6 图（b）所示。这两条曲线相交于 B1 和 B 2 两点，判断两个交点处 是否存在稳定的自持振荡。
(完整word版)自动控制原理试题有参考答案解析
一、填空题（每空 1 分，共15分）1、反馈控制又称偏差控制，其控制作用是通过 给定值 与反馈量的差值进行的。
2、复合控制有两种基本形式：即按 输入 的前馈复合控制和按 扰动 的前馈复合控制。
3、两个传递函数分别为G 1(s)与G 2(s)的环节，以并联方式连接，其等效传递函数为()G s ，则G(s)为G 1(s)+G 2(s)（用G 1(s)与G 2(s) 表示）。
4、典型二阶系统极点分布如图1所示，则无阻尼自然频率=n ω 1.414 ，阻尼比=ξ 0.707 ， 该系统的特征方程为 2220s s ++= ，该系统的单位阶跃响应曲线为 衰减振荡 。
5、若某系统的单位脉冲响应为0.20.5()105t t g t e e --=+，则该系统的传递函数G(s)为1050.20.5s s s s +++。
6、根轨迹起始于 开环极点 ，终止于 开环零点 。
7、设某最小相位系统的相频特性为101()()90()tg tg T ϕωτωω--=--，则该系统的开环传递函数为 (1)(1)K s s Ts τ++。
1、在水箱水温控制系统中，受控对象为水箱，被控量为 水温 。
2、自动控制系统有两种基本控制方式，当控制装置与受控对象之间只有顺向作用而无反向联系时，称为 开环控制系统 ；当控制装置与受控对象之间不但有顺向作用而且还有反向联系时，称为 闭环控制系统 ；含有测速发电机的电动机速度控制系统，属于 闭环控制系统 。
3、稳定是对控制系统最基本的要求，若一个控制系统的响应曲线为衰减振荡，则该系统 稳定 。
判断一个闭环线性控制系统是否稳定，在时域分析中采用劳斯判据；在频域分析中采用 奈奎斯特判据。
4、传递函数是指在 零 初始条件下、线性定常控制系统的 输出拉氏变换 与 输入拉氏变换 之比。
5、设系统的开环传递函数为2(1)(1)K s s Ts τ++，则其开环幅频特性为2222211K T τωωω++； 相频特性为arctan 180arctan T τωω--(或：2180arctan 1T T τωωτω---+) 。
2001年东南大学自动控制原理真题
东南大学二00 一年攻读硕士学位研究生入学考试试卷一、图为简单电压调节器，在发电机的输出端用一个电位器给出反馈电压K v o ,K为常数(K1),该电位器的电阻足够高，以致可假设它可以吸收的电流可以忽略。
放大器的增益为20V/V，发电机增益K g为50V/A(励磁电流)参考电压V r =50V。
(1)画出当发电机供给一个负载电流时的系统方框图，并写出每个方块的传递函数。
(2)系统工作于闭环状态(即S闭合)，已知发电机的稳态空载端电压为250V, 求此时K的值。
通过30A的稳态负载电流时，引起的端电压的变化是多少？恢复到250V的发电机电压，需要多大的参考电压？(3)系统运转在开环状态下(即S断开)，为获得250V的稳态空载电压，需要多大的参考电压？当负载电流为30A时，端电压如何变化?二、设某系统的开环传递函数为G0(s)=空，试求使闭环系统稳定的K的取s值范围。
三、设系统的状态方程为x = |0 1L + L试求当-3一 \(1)U ( t ) =S (t )(2)u (t) =1 (t)时系统的状态响应x (t )。
(假设初始状态为零)四、如图所示的一阶采样系统中，ZOH弋表零阶保持器，求闭环系统的脉冲传递函数。
为使系统保持稳定，积分器的增益A的范围如何？ ( T为采样周期)五、某最小相位系统的折线对数幅频特性如图所示，试写出它的传递函数，并大致画出其对数相频特性曲线。
六、已知系统的状态方程为x=Ax Bu。
设P为非奇异常数阵，已知A =P」AP二A 11 A12，B = P A B 1，其中A 11和B1的行数均为n1，而且||A 21 A 22 .|L 0rank ( B J =n’。
试证明(A，B)能控的充要条件是(A 22，A可)能控。
七、已知线性定常系统的状态转移矩阵为⑴=3S2t Sint，求系统矩阵A。
|| sin 2t cost八、已知非线性系统如图所示，其线性部分的频率特性G(jw )及非线性部分的负倒特性-1/N(E)如图所示(1)试确定当初始误差E在①A点②B点③C点④D点⑤E点时C (t )的运动情况(2)将上述分析结果在以e为横坐标，e为纵坐标的相平面上定性的表示出来（设原点为焦点，有极限环时原点为中心点）。
自动控制原理试卷有参考答案
一、填空题（每空 1 分，共15分）1、反馈控制又称偏差控制，其控制作用是通过 给定值 与反馈量的差值进行的。
2、复合控制有两种基本形式：即按 输入 的前馈复合控制和按 扰动 的前馈复合控制。
3、两个传递函数分别为G 1(s)与G 2(s)的环节，以并联方式连接，其等效传递函数为()G s ，则G(s)为G 1(s)+G 2(s)（用G 1(s)与G 2(s) 表示）。
4、典型二阶系统极点分布如图1所示，7系统 稳定 。
判断一个闭环线性控制系统是否稳定，在时域分析中采用劳斯判据；在频域分析中采用 奈奎斯特判据。
4、传递函数是指在 零 初始条件下、线性定常控制系统的 输出拉氏变换 与 输入拉氏变换 之比。
5、设系统的开环传递函数为2(1)(1)K s s Ts τ++； 相频特性为arctan 180arctan T τωω--(或：2180arctan 1T T τωωτω---+) 。
6、频域性能指标与时域性能指标有着对应关系，开环频域性能指标中的幅值穿越频率c ω对应时域性能指标调整时间s t ，它们反映了系统动态过程的快速性 .1、对自动控制系统的基本要求可以概括为三个方面，即： 稳定性 、快速性和 准确性 。
2、控制系统的 输出拉氏变换与输入拉氏变换在零初始条件下的比值 称为传递函数。
一阶系统传函标准形式是1()1G s Ts =+ ，二阶系统传函标准形式是 222()2n n nG s s s ωζωω=++(或：221()21G s T s T s ζ=++。
3、在经典控制理论中，可采用 劳斯判据 、根轨迹法或奈奎斯特判据等方法判断线性控奈奎斯特判据 等方法。
5、设系统的开环传递函数为12(1)(1)K s T s T s ++，则其开环幅频特性为()A ω=，相频特性为 01112()90()()tg T tg T ϕωωω--=--- 。
6、最小相位系统是指S 右半平面不存在系统的开环极点及开环零点。
自动控制原理典型习题(含答案)
自动控制原理习题一、(20分)试用结构图等效化简求下图所示系统的传递函数)()(s R s C 。
解：所以：32132213211)()(G G G G G G G G G G s R s C +++= 二．（10分）已知系统特征方程为06363234=++++s s s s ，判断该系统的稳定性，若闭环系统不稳定，四．（121m -=222K K-0=1K ⇒=，s = 所以当1K >时系统稳定，临界状态下的震荡频率为ω五．（20分）某最小相角系统的开环对数幅频特性如下图所示。
要求（1） 写出系统开环传递函数； （2） 利用相角裕度判断系统的稳定性；（3） 将其对数幅频特性向右平移十倍频程，试讨论对系统性能的影响。
解（1）由题图可以写出系统开环传递函数如下：（2）系统的开环相频特性为截止频率1101.0=⨯=c ω相角裕度：︒=+︒=85.2)(180c ωϕγ故系统稳定。
（3）将其对数幅频特性向右平移十倍频程后，可得系统新的开环传递函数其截止频率10101==c c ωω而相角裕度︒=+︒=85.2)(18011c ωϕγγ= 故系统稳定性不变。
由时域指标估算公式可得)11(4.016.0-+=σoo=o o 1σ（1（2（2）121)(=s G 2函数。
1、的输出量不会对系统的控制量产生影响。
开环控制结构简单、成本较低、系统控制精度取决于系统元部件、抗干扰能力较差。
（２分）2、根轨迹简称为根迹，它是开环系统某一参数从零变到无穷时，闭环特征方程式的根在s 平面上变化的轨迹。
（３分）系统根轨迹起始于开环极点，终至于开环零点。
（２分）二、看图回答问题（每小题10分，共20分）1、解：结论：稳定（２分）理由：由题意知系统位于s 右半平面的开环极点数0=P ，且系统有一个积分环节，故补画半径为无穷大，圆心角为2122πππ-=⨯-=-v 的圆弧，则奈奎斯特曲线如图1示，（３分）由图可知系统奈奎斯特曲线包围(-1,j0)点的圈数为000=-=-=-+N N N ，（３分）由奈奎斯特稳定判据，则系统位于s 右半平面的闭环极点数02=-=N P Z ，（２分）故闭环系统稳定。
2001-2004年东北大学自动控制原理真题
2001年自动控制原理真题（共六题）一、（20分）求解线性微分方程。
式中1(t)为单位阶跃函数。
x(t),dx/dt初始值均为零。
二、（20分）化简题二系统，并求出其传递函数。
三、（10分）已知传递函数。
求单位阶跃函数作用下的响应。
四、已知单位反馈系统开环传递函数Gk(s)=K/S(S+4),将ξ调整到ξ=根下2分之一，求相应的K值。
（仅限用根轨迹法）五、（20分）设控制後开环传函为。
试绘制系统的伯德图，并标出系统的幅值裕量与相位裕量。
六、（20分）非线性後的结构如图所示，图中T=1，K=4，e[size=-2]0=0.2,H[size=-2]0=0.2。
假定系统开始处于静止状态，当系统受到阶跃输入量r(t)=R作用时，试绘制後在相平面上的相轨迹。
（提示R=2）2002年自动控制原理真题（共六题）一、（15分）设一随动系统如图1所示，要求系统的超调量为0.2，峰值时间为1秒，试求1）增益K和反馈系数Kh之值。
2）根据所求的K值和Kh值，计算该系统的上升时间tr和调整时间ts.二、（20分）设一反馈系统如图2所示，试选择K1,K2以使该系统同时满足下列性能指标的要求:1）当单位斜坡输入时，系统的稳态误差小于等于0.35。
2）闭环极点的阻尼比小于等于0.707。
3）调整时间ts小于等于3秒。
.三、（20分）一控制系统如图3所示，当r(t)=t 时，要求系统的稳态误差小于0.2，且增益裕量不小于6dB,试求增益K的取值范围。
.四、（20分）采样系统如图4所示，试确定系统稳定的K值范围。
五、（15分）试确定由Y=X的3次方所表示的非线性的描述函数，式中X=ASinwt,X为输入量，Y为输出量。
六、（10分）以二阶系统Gk(s)=K/S(TS+1)说明伯德图形状对系统动态性能的影响。
2003年自动控制原理真题（共十题）一、（10分）增大控制器的比例控制系数对闭环系统输出有何影响？为什么加入滞后环节可以提高稳态精度而又基本上不影响系统暂态性能？二、（20分）写出下图所示环节输出Uc与Ur之间的微分方程。
《自动控制原理》试题（卷）与答案解析（A26套）
《⾃动控制原理》试题（卷）与答案解析（A26套）⾃动控制原理试卷A(1)1．（9分）设单位负反馈系统开环零极点分布如图所⽰，试绘制其⼀般根轨迹图。
（其中-P 为开环极点,-Z ，试求系统的传递函数及单位脉冲响应。
3.（12分）当ω从0到+∞变化时的系统开环频率特性()()ωωj j H G 如题4图所⽰。
K 表⽰开环增益。
P 表⽰开环系统极点在右半平⾯上的数⽬。
v 表⽰系统含有的积分环节的个数。
试确定闭环系统稳定的K 值的范围。
4．（12分）已知系统结构图如下，试求系统的传递函数)(,)(s E s C,3==p v （a ）,0==p v （b ）2,0==p v （c ）题4图题2图5．（15分）已知系统结构图如下，试绘制K 由0→+∞变化的根轨迹，并确定系统阶跃响应分别为衰减振荡、单调衰减时K 的取值范围。
6．（15分）某最⼩相位系统⽤串联校正，校正前后对数幅频特性渐近线分别如图中曲线(1)、(2)所⽰，试求校正前后和校正装置的传递函数)(),(),(21s G s G s G c ，并指出Gc （S ）是什么类型的校正。
7．（15分）离散系统如下图所⽰，试求当采样周期分别为T=0.1秒和T=0.5秒输⼊)(1)23()(t t t r ?+=时的稳态误差。
8．（12分）⾮线性系统线性部分的开环频率特性曲线与⾮线性元件负倒数描述曲线如下图所⽰，试判断系统稳定性，并指出)(1x N -和G （j ω）的交点是否为⾃振点。
参考答案A(1)1、根轨迹略，2、传递函数)9)(4(36)(++=s s s G ；单位脉冲响应)0(2.72.7)(94≥-=--t e3、 21,21,21><≠K K K 4、6425316324215313211)()(G G G G G G G G G G G G G G G G G G s R s C ++++= 642531632421653111)()(G G G G G G G G G G G G G G G G G s R s E +++-= 5、根轨迹略。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
东南大学
二00一年攻读硕士学位研究生入学考试试卷
一、图为简单电压调节器，在发电机的输出端 用一个电位器给出反馈电压K 0V ，K 为常数（K1），该电位器的电阻足够高，以致可假设它可以吸收的电流可以忽略。
放大器的增益为20V/V ，发电机增益g K 为50V/A （励磁电流）参考电压r V =50V 。
（1） 画出当发电机供给一个负载电流时的系统方框图，并写出每个方块的传递
函数。
（2） 系统工作于闭环状态（即S 闭合），已知发电机的稳态空载端电压为250V ，
求此时K 的值。
通过30A 的稳态负载电流时，引起的端电压的变化是多少？恢复到250V 的发电机电压，需要多大的参考电压？
（3） 系统运转在开环状态下（即S 断开），为获得250V 的稳态空载电压，需要
多大的参考电压？当负载电流为30A 时，端电压如何变化？
二、设某系统的开环传递函数为s
Ke
Ts
-=）（s G 0，试求使闭环系统稳定的K 的取
值范围。
三、设系统的状态方程为u x ⎥⎦
⎤
⎢⎣⎡+⎥⎦⎤⎢
⎣⎡--=103210
x ·
试求当
（1）u （t ）=δ（t ）
（2）u （t ）=1（t ）时系统的状态响应x （t ）。
（假设初始状态为零） 四、如图所示的一阶采样系统中，ZOH 代表零阶保持器，求闭环系统的脉冲传递
函数。
为使系统保持稳定，积分器的增益A 的范围如何？（T 为采样周期）
五、某最小相位系统的折线对数幅频特性如图所示，试写出它的传递函数，并大致画出其对数相频特性曲线。
六、已知系统的状态方程为B u A x x ·
+=。
设P 为非奇异常数阵，已知
⎥⎦
⎤
⎢
⎣⎡==-2221
1211
1
A A A A AP P A —
，⎥⎦
⎤
⎢⎣⎡==-0B B P B 11—
，其中11A 和1B 的行数均为1n ，而且
rank （1B ）=1n 。
试证明（A ，B ）能控的充要条件是（22A ，21A ）能控。
七、已知线性定常系统的状态转移矩阵为⎥⎦
⎤
⎢
⎣⎡=cost sin2t
sint cos2t
(t)ψ，求系统矩阵A 。
八、已知非线性系统如图所示，其线性部分的频率特性G （jw ）及非线性部分的负倒特性-1/N(E)如图所示
（1）试确定当初始误差E 在①A 点②B 点③C 点④D 点⑤E 点时C （t ）的运动情况
（2）将上述分析结果在以e 为横坐标，·
e 为纵坐标的相平面上定性的表示出来
（设原点为焦点，有极限环时原点为中心点）。