上海交通大学自控考研试卷
上海交大历年考研真题
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上海交大816考研自动控制题库No35
课程教学大纲编号：100102课程名称：自动控制原理学分 4.5 试卷编号：100102035考试方式：闭卷考试考试时间：120 分钟满分分值：100组卷年月：2005/5 组卷教师：审定教师；一．简答题（10分）1．控制系统中有哪些典型环节，其传递函数的形式是什么？2．什么是PID校正，试写出其控制量的表达式。
3．典型二阶系统的测速反馈控制是如何提高系统动态性能的？试画出方框图。
4．在确定高阶系统的主导极点时注意些什么？二．（5分）求图示系统的c值。
三．（5分）求图示网络的传递函数。
四．（10分）有一位置随动系统，其结构如图所示，其中1040.,k ==τ，当输入量)t (r 为单位阶跃函数时，求系统的自然振荡角频率n ω，阻尼比ξ和系统的暂态指标)05.0?(%,=∆σs t 。
五．（12分）设某系统的方框图如图示，若系统以2=ω弧度/秒的频率作等幅振荡，试确定振荡时参数k 与a 之值。
六．（13分）设系统结构如图所示，试确定闭环系统的稳定性。
七．（15分）系统的特征方程为04423=+++a s s s ，求以a 为参数的根轨迹，并求使系统阻尼比为0.5的a 的值。
八.(5分)根据图示最小相位系统的对数幅频特性,写出该系统的开环传递函数,并画出相频特性大致图形。
九.(10分)试分析图示系统在正弦控制信号t sin A )t (r ω=作用下的稳态误差，图中时间常数T 及开环增益k 均为常数。
十.(15分)设控制系统的开环传递函数为)2.01)(4.01(20)()(s s s s H s G ++=, 1. 分析系统的稳定性及稳定裕度；2. 采用传递函数s .s .)s (G c 0201201++=的校正装置，问该校正是何种校正,分析校正后系统的稳定性及稳定预备.3. 绘制校正前后系统的伯德图。
上海交通大学816自动控制理论历年考研真题汇编
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2001年上海交通大学460自动控制理论考研真题。
1996-2005上海交大自控真题答案
(
) (
)
则求得 s =
− 3.414 − 0.586
T +2 4 s+ = 0 T T
2）特征方程： Ts (s + 1) + 2 s + 4 = 0 即 s 2 +
∴ ∴
2 ωn =
4 T
2ξωn =
1
T +2 T
1
1 1 − ∴ξ = T 2 + T 2 4 2
dξ 1 1 1 1 1 −3 = ⋅ T 2 + − T 2 = 0 dT 4 2 2 2
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上海交通大学 ２００３ 自控原理研究生考试试题题解
一．设一反馈控制系统的结构如图所示，
1）试求取系统输出对输入的传递函数 C (s ) 2）试求取系统输出对扰动的传递函数 C (s )
R( s ) F (s)
； 。
（10 分） （10 分）
解：1）设 F ( s ) = 0
G2 G1 1 − G H C (s ) G1G2 2 2 = = R(s ) 1 − G2 H 2 + G1G2 H 3 G2 1 + G1 H 3 1− G H 2 2
上海交大815考研控制理论基础控制本科生控制考试2003A
六、（10%）改进以下系统，使=0.707。
R(s) C(s) 10 s2 颠簸挠动 N(s)
二、（15%）在粗糙路面上行驶的车辆会受到干扰的影响， 采用了能感知前方路况的传感器之后，主动式悬挂 减震系统就可以减轻干扰的影响。简单悬挂减震系 统的例子如图所示，试选取增益K1、K2的恰当取值， + 使得当预期偏移为R(s)＝0,且扰动为D(s)=1/s时， 预期偏移 车辆不会跳动。 R(s)
请教师用黑色钢笔或黑色圆珠笔填写
上 控 海 交 论 通 基 大 础 学 I 试 试 卷 题 ( A卷 )
五、（20%）某一单位反馈控制系
统其开环传递函数为
制 理
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
Gs
K ， s(0.1s 1)(0.2s 1)
姓名：
学号：
班级：
专业：
得分：
一、(20%)某水位控制系统如图， K1为进水阀门的传递系数 Kp为杠杆比，H0为希望水位高，H为实际水位高，
+
K1 K2 + +
车辆动态特性 G(s)
汽车水平面的跳动 Y(s)
七、（10%）某质量—弹簧—阻尼器系统如图a所示．在正弦力的作用下．用实验方法测得它的bode图如图（b） 所示，查表可知=0.32。试求m、b、k 的值.
三、(10%)已知控制系统如图，但不知其主反馈和局部反馈的符号 （+、-、或开脆断路），但系统的阶跃响应曲线可测得。试分 别判断在分别如（a）-(b)响应曲线下的反馈的符号。
R(s) + ？ K1 s + ？ C(s) K2 s
附拉氏变换表 象函数 原函数 象函数 原函数
x 2 ax1 bx2 cx4 x3 dx2 四、（15%）已知线性方程组 x 4 ex1 fx3 x5 gx3 hx4
2018年上海交通大学 816自动控制理论真题回忆版
2018年上海交通大学 816自动控制理论真题回忆版 回忆人：Joshua Lee （2018年研究生入学考试考生）试题总分150分，共8个大题.第一题（15分）：图1-24为水温控制系统原理示意图。
冷水在热交换器中由通入的蒸汽加热，从而得到一定温度的热水。
冷水流量变化用流量计测量。
1. 为保持水温为给定值，请解释系统是如何工作的.2. 指出系统的被控对象和控制器。
3. 画出系统的方框图。
（本题是胡寿松主编的《自动控制原理》（第六版）第一章课后习题1-4，属于热身题，基础题，送分题！）第二题（20分）：给了你两个系统方框图，二者很类似，仅有细微差别。
每一个系统方框图都有输入()R s 和扰动()N s ，输出为()Y s ,让你求()()Y s R s 和()().Y s N s（实质为考查方框图的化简和叠加原理，基础题，送分题）第三题（15分）：一系统如图所示，里面含有一个参数K ，让你求系统在超调量0.2p M =和峰值时间为0.8秒时参数K 的值，并求此时系统的上升时间和调整时间。
允许误差为2%∆=（实质为考查二阶系统的性能指标，简单题，直接套公式，送分）第四题（15分）：考查根轨迹法。
第五题（20分）：给你一个系统的对数幅相曲线，让你确定参数的值使得系统稳定。
第六题（25分）：告诉你一个单位反馈系统的开环传递函数()K G s ，让你设计串联超前校正装置使系统的相角裕度o 50γ≥，截止频率大于5/.rad s第七题（20分）：一个非线性系统由线性部分和非线性部分组成，其中非线性环节的描述函数为()4,N N πω=。
让你绘制线性部分的奈奎斯特曲线和非线性部分的1N -曲线，并说明系统必存在稳定的自振荡点.第八题（20分）：给你一个系统结构图，试用状态反馈方法，将系统闭环极点配置在－3，-1，4处，并求解系统的状态空间模型和传递函数。
评价：总体而言，今年专业课816考题中规中矩，没有偏题、怪题，好好复习应该可以取得一个不错的分数。
2017上海交通大学考研816自动控制原理考研真题
2017上海交通大学考研816自动控制原理考研真题
一、用冷却水在热交换器中冷却热物料到要求的温度，要求画出满足要求的闭环系统框图，并指出控制对象，控制变量，操纵变量
二、根据信号流图求传递函数。
三、根轨迹。
不难，不过需要先求出等效开环传递函数。
四、超前矫正，给出了矫正后的Kv和相角裕度
五、二阶动态性能指标。
告知超调量和峰值时间，求传递函数，上升时间，调节时间
六、奈奎斯特稳定判据。
四个小题。
由图像特点，开环极点数，系统类型，判稳定。
七、非线性，给出了-1/N和G(jw)图像，分析两曲线交点处的系统稳定性。
上海交通大学2003年自动控制原理考研试题与题解
o
（ ∆ = 0.05 ） ，并粗略绘制系统的单位阶跃响应曲线。 （10 分）
解：1） e ss = e ssr + essf = l im sE ssr ( s ) + l im sE ssf ( s )
s →0 s →0
2 2 − 10 − 10 E ssr ( s ) = R − 5 s (s + 1) E + s + 1 F = R + s(s + 1) E + s + 1 F 10 10 E 1 + s (s + 1) = R − s +1 F
− ξ 1−ξ 2 π
∴ σ o =e o ∴ tp =
× 100 o o = e
= π
−
0 .158 1−0 .158 2
π
× 100 o o = 60.5 o o
π ωn 1− ξ
2
10 1 − 0.158 2
= 1.006
∴ ts =
3 3 = =6 ξωn 0.158 × 10
三．设一控制系统的方框如图所示， 1）绘制系统以 T 为参变量的根轨迹图（ 0 < T < ∞ ） ； （10 分） 2）求使该二阶系统阻尼比 ξ 最小的 T 值，以及相应的 ξ min 。 （10 分）
一．设一反馈控制系统的结构如图所示，
1）试求取系统输出对输入的传递函数 C (s ) 2）试求取系统输出对扰动的传递函数 C (s )
R( s ) F (s)
； 。
（10 分） （10 分）
解：1）设 F ( s ) = 0
G2 G1 1 − G H C (s ) G1G2 2 2 = = R(s ) 1 − G2 H 2 + G1G2 H 3 G2 1 + G1 H 3 1− G H 2 2
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上海交通大学
2005年硕士研究生入学考试试题
一、（20分）
（1） 图1为一摆杆系统，两摆杆长度均为L ，摆杆质量忽略不计，摆杆末端的质量块M
视为质点，两摆杆中点处连接了一根弹簧，当12θθ=时，弹簧没有伸长与压缩。
外力()f t 作用在左杆中点处。
假设摆杆与支点间没有摩擦与阻尼，且位移足够小，满足sin ,cos 1θθθ== a) 写出系统的运动方程 b) 写出系统的状态空间表达式
（2） 系统的信号流图如图2所示，求传递函数11()()Y s R s 和21()()Y s R s
M
M
k
(f t 1
θ2
θ
1
R 2
R 1
1
1
H -1G 2
G 1
Y 3
G 4
G 5G 6
G 2
H 2
Y
图1 图2
二、（20分）
（1） 某单位负反馈系统的开环传递函数为
3
2
(1)()21
K s G s s as s +=
+++
若系统以2rad s ω=的频率作等幅振荡，试利用劳斯判据求K 和a 的值。
（2） 某非线性控制系统如图3所示。
试确定系统是否产生自持振荡？若产生自持振荡，
确定其频率和幅值。
r
图3
三、（20分）设系统如图4所示，试求：
（1） 当0,8a K ==时，确定系统的阻尼比ξ，无阻尼自然振荡频率n ω和()r t t =作用下
系统的稳态误差；
（2） 当8,0.7K ξ==时，确定参数a 值及()r t t =作用下系统的稳态误差； （3） 在保证0.7,0.25ssr e ξ==的条件下，确定参数a 和K 。
图4
四、（15分）
（1） 系统的状态方程为
[]1001020100301
2X
X u y X
-⎡⎤⎡⎤
⎢⎥⎢⎥=-+⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥-⎣⎦⎣⎦
=
a) 计算系统的传递函数()()()G s Y s U s = b) 判断系统的能控性和能观性。
（2） 系统的传递函数为
10()(1)(2)
G s s s s =
++
a) 试写出系统的能控标准Ⅰ型状态空间描述。
b) 设计一状态反馈矩阵，使反馈系统的极点为2,1j --± 五、（15分）某单位负反馈系统的开环传递函数为
2
()(25)
K G s s s s =
++
a) 给出根轨迹的渐近线；
b) 计算根轨迹的出射角；计算根轨迹与虚轴相交时的根轨迹增益； c) 绘制0K >时的根轨迹。
六、（20分）某单位负反馈控制系统的开环传递函数为
()(2)
K G s s s =
+
试设计一串联相位超前校正环节，使得系统满足： a) 在()r t t =信号作用下稳态误差()0.05ss e ∞=；
b) 系统的相角裕量45γ≥
要求，剪切频率10c rad s ω≥要求。
七、（20分）非线性系统如图5所示。
若输出的初始条件为零((0)(0)0c c == )，输入
()1()r t t =，试求
a) 在e e
- 平面上画出相轨迹； b) 判断该系统是否稳定，最大稳态误差是多少。
图5
八、（20分）最小相位系统对数幅频渐近特性如图6所示，图中,1,,4i i ω= 为转折频率，剪切频率100c rad s ω=。
试确定：
（1） 系统的开环传递函数)()(s H s G ； （2） 计算系统的相位裕量γ； （3） 判断系统的稳定性。
s
/)
/s。