17年南京航空航天大学考研真题820自动控制原理.pdf
科目代码:820 科目名称:自动控制原理 第 1 页 共 4 页 南京航空航天大学 2017 年硕士研究生入学考试初试试题( A卷 ) 科目代码: 820 科目名称: 自动控制原理 满分: 150 分 注意: 认真阅读答题纸上的注意事项;所有答案必须写在答题纸上,写在本试题纸或草稿纸上均无 效;本试题纸须随答题纸一起装入试题袋中交回! 本试卷共10大题,满分150分 一、 (本题 15 分 ) 试确定图 1 所示系统的输出 )(sC 。 图 1 二、 (本题 15 分 ) 系统结构图如图 2 所示,已知未加测速反馈时,系统在单位阶跃信 号作用下的稳态输出为 1,而过渡过程的瞬时最大值为 1.4,要求: 1. 确定系统结构参数 K 、 a,并计算单位阶跃响应下的峰值时间 p t 、调节时间 s t 、 超调量 % ; 2. 为了改善系统性能,引入测速反馈 bs,若 0.82b = ,再计算超调量 % ; 3. 在该测速反馈情况下, 若此时系统的输入为 () 2 1.38sinrt t= + , 计算稳态输出 ss c 。 ()R s ()Cs K 1 ()(0.56)sas+ bs 图 2 1 G 2 G 2 H 1 H )(sR )(sC )( 1 sN )( 2 sN )( 3 sN 科目代码:820 科目名称:自动控制原理 第 2 页 共 4 页 三、 (本题 15 分 ) 已知单位负反馈系统的开环传递函数为 )1)(1( )( + = sTss K sG ,其中 0K 、 0T 。试确定使闭环系统稳定时,参数 K 、 T 应满足的关系;并计算在输入 )(1)( tttr = 作用下系统的稳态误差。 四、 (本题 15 分 ) 已知某系统结构图如图 3 所示,其中 K、 T 均大于 0。在输入 )(tr 作用 下,具有如图 4 所示的输出 )(tc 曲线。 0.15 r(t) c(t) t c(t) 0 1 2 图 3 图 4 试求: 1. 此时的 K 值; 2. 试绘制 T 从 0 变化的闭环系统根轨迹; 3. 系统在临界阻尼时的 T 值。 五、 (本题 15 分 ) 某单位负反馈系统为最小相角系统,其开环频率特性如图 5 所示,其 中 B( j3,3 )点对应的频率为 2 3 = , 1. 求系统的开环传递函数; 2. 若增加校正装置 bs asK sG c + + = )( )( 以使系统的相角裕度达到 45且在斜坡输入时的 稳态误差降低为原来的 0.5 倍,并要求系统型别和阶数不变,确定参数 a、 b ( 0,0 ba ) ;并概略绘制出此时的开环 Bode 图。 )3( +ss K 1+Ts )(sC)(sR 科目代码:820 科目名称:自动控制原理 第 3 页 共 4 页 图 5 六、 (本题 15 分 ) 已知某最小相位系统的开环对数幅频渐近线如图 6 所示,用奈氏判据 判断系统稳定性,并求系统的相角裕度。 图 6 七、 (本题 15 分 ) 采样控制系统结构如图 7,采样周期 sT 1= , )( 0 sH 为零阶保持器。试 确定使系统稳定时的 K 值范围,图中 )1(5.0)(10)1()(:)( 1122 += kekekekekD 。 ( 附 Z 变换表: aT ez z as Z = + 1 , , 1 1 = z z s Z 22 )1( 1 = z Tz s Z ) ()R s 1 ()ek 2 ()ek 1 K s+ ()Ys T ()D k 0 ()H s T 图 7 八、 (本题 15 分 ) 非线性系统结构如图 8 所示, 1=M , A M AN 4 )( = 。 1M = 2 (2) s Ke ss + 4 () 0rt= ()ct 图 8 40 L(w) 20 0 B Im 0 科目代码:820 科目名称:自动控制原理 第 4 页 共 4 页 1. 0= 时,确定系统受扰动后最终的运动形式(稳定 /自振 /发散) ; 2. 0= 时,要在系统输出端产生一个振幅 1 = c A 的近似正弦信号,试确定参数 K 和 相应的输出信号频率 ; 3. 定性分析当延迟环节系数 增大时,自振参数 A和 的变化趋势(增加 /不变 /减 小) 。 九、 (本题 15 分 ) 已知两个能控能观系统 1 S 、 2 S 为 1 S : 1 2 1 2 1 1 0 43 10 u x x x x + = ; = 2 1 1 12 x x y 2 S : 233 2 uxx += ; 32 xy = 1. 当两系统串联( 1 S 前 2 S 后)时,求 T xxxx 321 = 为状态向量时的状态空间表 达式; 2. 分析串联系统的能控性和能观性; 3. 求串联系统的传递函数。 十、 (本题 15 分 ) 已知系统结构图如图 9 所示,其中 2 个状态变量都可测量。 图 9 1. 建立系统的状态空间表达式; 2. 设计状态反馈控制律,使闭环系统对单位阶跃输入的稳态输出为 1,超调量为 2.835%。 1 2 +s s 1 yx = 1 u 2 x