东华理工大学 2017 年硕士生入学考试初试试题自动控制原理.pdf

注 意 ： 答 案 请 做 在 答 题 纸 上 ， 做 在 试 卷 上 无 效第 1 页 ， 共 3 页东 华 理 工 大 学 2017 年 硕 士 生 入 学 考 试 初 试 试 题科 目 代 码 ： 828 ; 科 目 名 称 ： 自 动 控 制 原 理 ； （ A 卷 ）适 用 专 业 （ 领 域 ） 名 称 ： 控 制 工 程一 、 填 空 题 ： （ 共 15 空 ， 每 空 2 分 ， 共 30 分 ）1. 人 们 对 自 动 控 制 系 统 的 基 本 要 求 是 ， ， 。2 状 态 空 间 表 达 式 是 由 方 程 与 方 程 组 成3. 根 据 阻 尼 比 的 变 换 ， 二 阶 系 统 可 以 分 为 欠 阻 尼 、 临 界 阻 尼 与 过 阻 尼 ， 请 写 出 此 三类 阻 尼 所 对 应 的 阻 尼 比 的 范 围 ， ， 。4. 型 系 统 对 数 幅 频 特 性 的 低 频 段 是 一 条 斜 率 为 的 直 线 。5. PID控 制 器 的 输 入 -输 出 关 系 的 传 递 函 数 为 ， 由 于 积 分 环 节的 引 入 可 以 改 善 系 统 的 性 能 。6. 系 统 能 控 性 描 述 的 是 与 的 关 系 。7 根 轨 迹 起 始 于 ， 终 止 于二 、 简 答 题 ： （ 共 2 小 题 ， 每 小 题 10 分 ， 共 20 分 ）1. 请 描 述 传 递 函 数 的 定 义 ？ （ 4分 ） 传 递 函 数 与 状 态 空 间 表 达 式 是 描 述 系 统 的 两 种 数学 模 型 的 基 本 形 式 ， 请 问 它 们 在 描 述 系 统 上 有 什 么 区 别 ？ （ 6分 ）2. 在 典 型 输 入 信 号 作 用 下 ， 任 何 一 个 控 制 系 统 的 时 间 响 应 都 是 由 哪 两 个 过 程 组 成 ？ 对这 两 个 过 程 的 定 义 进 行 描 述 ？ （ 10分 ）三 、 计 算 题 ： （ 共 2 小 题 ， 共 20 分 ）1.已 知 系 统 方 框 图 如 图 3.1所 示 ,1)请 画 出 信 号 流 图 ; （ 3分 ）2) 用 梅 森 增 益 公 式 求 系 统 传 递 函 数 。 （ 10分 ）图 3.1 系 统 框 图注 意 ： 答 案 请 做 在 答 题 纸 上 ， 做 在 试 卷 上 无 效第 2 页 ， 共 3 页2. 闭 环 系 统 的 特 征 方 程 为 ： 4 3 2s 3s 4s 6s 6 0 1) 试 用 劳 斯 判 据 判 别 该 系 统 的 稳 定 性 ? （ 4分 ）2) 若 系 统 不 稳 定 ， 求 出 系 统 在 s右 半 平 面 的 根 的 个 数 或 虚 根 的 个 数 。 （ 3分 ）四 、 计 算 题 ： （ 共 7 小 题 ， 共 80 分 ）1 设 系 统 结 构 图 如 图 4.1所 示 ， 若 要 求 系 统 具 有 性 能 指 标 % 20%p ， 1pt s ，阻 尼 比 0.46 。1） 确 定 系 统 参 数 k与 ？ （ 10分 ）2） 计 算 单 位 阶 跃 响 应 下 的 特 征 量 rt 与 st (取 误 差 带 为 0.02)？ （ 4分 ）图 4.1 控 制 系 统 结 构 图2 已 知 单 位 反 馈 系 统 的 开 环 传 递 函 数 为 50( ) (0.1 1)(2 1)G s s s s ，1） 试 求 位 置 误 差 系 数 pK ， 速 度 误 差 系 数 vK ， 加 速 度 误 差 系 数 aK ； （ 9分 ）2） 试 求 输 入 ( ) 2 2r t t 时 ， 系 统 的 稳 态 误 差 。 （ 5分 ）3. 已 知 一 单 位 负 反 馈 系 统 的 开 环 传 递 函 数 为 ： ( 1)( ) ( 3)K sG s s s 1） 绘 制 该 系 统 的 根 轨 迹 ， 并 求 出 分 离 点 、 与 虚 轴 的 交 点 ， 标 注 在 根 轨 迹 图 上 ； （ 9分 ）2） 当 系 统 为 临 界 阻 尼 时 ， 系 统 的 增 益 K值 。 （ 3分 ）4 已 知 单 位 负 反 馈 系 统 开 环 传 递 函 数 为 ： 10( ) ( 5 1)( 200 1)G s s s s 1） 绘 制 对 数 幅 频 渐 近 特 性 曲 线 和 对 数 相 频 曲 线 ， 简 述 绘 制 过 程 ； (5分 )2） 算 出 截 止 频 率 c 。 （ 2分 ）5. 已 知 单 位 负 反 馈 系 统 开 环 传 递 函 数 1( ) ( ) ( 1)( 2)G s H s s s s 试 绘 制 系 统 的 概 略 开 环 幅 相 曲 线 (奈 圭 斯 特 曲 线 )， 简 述 绘 制 过 程 .(7分 )注 意 ： 答 案 请 做 在 答 题 纸 上 ， 做 在 试 卷 上 无 效第 3 页 ， 共 3 页6 已 知 系 统 状 态 空 间 表 达 式 为 ： 0 1 00 0 11 0 x x uy x 1） 采 用 两 种 方 法 求 取 以 下 系 统 的 状 态 转 移 矩 阵 .(10分 )2） 初 始 状 态 1(0) 1x ， 输 入 ( )u t 为 单 位 阶 跃 函 数 ， 求 状 态 空 间 表 达 式 的 解 。 (6分 )7. 判 断 系 统 4 5 51 0 11 0 x x uy x 的 能 控 性 与 能 观 测 性 。 (10分 )