资源描述
西 安 建 筑 科 技 大 学 2018 年攻读硕士学位 研究生 招生考 试试题 共 4 页 考试科目: 适用专业: （836）自动控制 原理（ 含现代控 制理论 ） 一、 （共 15 分）系统结构图如 图 1 所示。求系统 的 控制 科学 与工 程 一级 学科 、控制 工程 1、 开环传 递函 数 () k Ws ；（3 分） 2、 系统的 输出 () c Xs ；（6 分） 3、 系统的 误差 () Es 。（6 分） 二、 （共 12 分）已知系统的方 块图如图 2 所示。 当输入 为单 位斜 坡函 数时 ，求系 统在 输入 信号 作用下 的稳 态误 差； 求使 系统稳 态误 差小 于 0.2 的 K 取值范围。 三、 （共16 分）给定控制系统 的开环传递函数为 0 , ) 2 ( ) ( + = a a s s a s s W K 。 1、 绘制 以 a 为 参数 的根 轨迹 ； （有必 要的 步骤 和数 据） （10 分） 2、 利用根 轨迹 分析 a 取何值 时闭环 系统 稳定 ； （3 分） 3、 求系统 工作 在欠 阻尼 状态 时 a 的取 值。 （3 分） 四、 （共20 分）最小相位系统 的 开环对数幅频特性 如图3 所示。 1、 写出系 统的 开环 传递 函数 () k Ws；（ 3 分） 2、 若采用 串联 校正 装置 对其 进行校 正， 确定 所用 的是 何种性 质的 串联 校正 装置 ； （3 分） 3、 画出校 正装 置的 对数 幅频 特性及 校正 后系 统的 对数 幅频特 性； （6 分） 4、 计算校 正前 、校 正后 系统 的相位 裕量 ； （4 分） 5、 分析该 校正 装置 对系 统性 能的作 用。 （4 分） 第 1 页 第 2 页 注： x 0.01 0.1 1 10 100 1000 arctan x 0.57 5.71 45.00 84.29 89.43 89.94 五、 （共12 分） 系统结构图 如 图 4 所示。 其中非线 性环 节的描 述函 数为 11 ( ) (1 ) 6 NA A = + 。画 图 分析系 统是 否产 生自 振， 若产生 自振 ，试 求自 振的 频率和 振幅 。 六、 （共15 分）采样控制系统 结构图如图5 所示。采样周期 1 Ts = ，系统 开环 脉冲 传递 函数 为： 0.632 () ( 1)( 0.368) k Kz Wz zz = 1、 确定使 系统 稳定 的K 取值 范围； （5 分） 2、 求当 1 K = 时，系 统单 位阶 跃响 应的输 出稳 态值 及稳 态误 差； （6 分） 3、 求系统 的差 分方 程。 （4 分） 注： 22 11 1 ( ) ,( ) ,( ) 1 ( 1) aT z Tz z ZZ Z s z s z sa ze = = = +1 图 1 W () r Xs () d Xs () c Xs 2 W 3 H 1 H 2 H () Es 2 图 图 3 2 10 ( 1) ss +图 4 dB L( ) 0 20 0.01 0. 1 1 10 100 -20 -40 1/s 图 5 西 安 建 筑 科 技 大 学 2018 年攻读硕士学位 研究生 招生考 试试题 共 4 页 考试科目: 适用专业:（836）自动控 制原理 （含现代 控制理 论 ） 七、 （共20 分）设线性定常系 统的状态空间表达式 为 控制 科学 与工 程 一级 学科 、控制 工程 11 22 1 2 01 1 23 1 10 = + = xx u xx x y x1、 求系统 的传 递函 数 () Ws ； （4 分） 2、 将系统 的状 态空 间表 达式 转化为 对角 标准 型； （6 分） 3、 用李雅 普诺 夫第 二法 判断 系统的 稳定 性； （5 分） 4、 判断系 统的 能观 测性 ， 若 能观测 ， 求 系统 的能 观测 标准型 ； 若 不能 观测， 求 能观测 子空 间表达 式。 （5 分） 八、 （共14 分）设线性定常系 统的状态空间表达式 如下 ，输入函数 ) ( 1 ) ( t t u = 。 11 22 1 2 20 1 1 , (0) 03 0 1 11 xx ux xx x y x =+= = 1、 求系统 状态 转移 矩阵 ) (t ；（ 4 分） 2、 求状态 响应 () xt 和输 出响 应 () yt；（ 6 分） 3、 画出系 统的 状态 图。 （4 分） 第 3 页 第 4 页 九、 （共10 分）已知系统的传 递函数为： 32 32 6 12 7 () 6 11 6 ss s Ws ss s + = +1、 求系统 能观 测标 准性 实现 ；（5 分） 2、 求系统 的最 小实 现。 （5 分） 十、 （共16 分）系统的状态空 间表达式为 u x x x x + = 100 0 5 0 1 0 2 1 2 1 = 2 1 0 1 x x y1、 判断系 统的 极点 能否 通过 状态反 馈任 意配 置； （3 分） 2、 判断系 统的 观测 器是 否存 在； （3 分） 3、 试确定状态反馈矩阵 K ，使闭环系统单位阶跃响应的超调量 % 4.3% = ，调节时间 (5%) 3 s ts = ；（ 6 分） 4、 假定该系统的状态 x1 和 x2 是不可量测的，试设计状态观测器，将观测器极点配置在 1,2 5, 5 s = 。（ 4 分）
展开阅读全文