2016华南理工大学考研真题833_自控基础综合(含自动控制原理、现代控制理论).pdf
833-A 华南理工大学 2016年攻读硕士学位研究生入学考试试卷 (试卷上做答无效,请在答题纸上做答,试后本卷必须与答题纸一同交回) 科目名称: 自控基础综合 (含自动控制原理、 现代控制理论 ) 适用专业: 系统分析与集成;控制理论与控制工程;检测技术与自动化装置;系统工程;模式识别与智能系统;交通信息工程及控制;控制工程 (专硕 ) 共 页 第 1 页 一、填空选择( 25分) 1.1、控制系统性能的基本要求可以归结为 、 、 三个字。 1.2、 已知系统单位 脉冲响应 为 ( ) sintg t e t ,则其极点为 ,其单位 阶跃响应 的稳态值为 。 1.3、设 ()LGs为单位反馈系统的开环传递函数,能跟踪 抛物线信号 的是 (在下述选项中选取: A. 1()( 2)LGs ss ; B.21()L sGs s; C. ()( 2)(s 3)L sGs s )。 1.4、图 1所示系统中, ()cGs为 校正环节,而 1()Gs为 校正环节 。 图 1 题 1.4图 1.5、方程 2(3 ) 0y y y y 的平衡点(奇点)为 ,该平衡点属于 (在下述选项中选取: A. 焦点 ; B. 节点 ; C. 中心点 ; D. 鞍点 )。 二、判断对错 (正确的打“ ”,错误的打“ ”) ( 12分) 2.1、系统 110 1s 阶跃响应的调节时间比系统 11s 的长。 2.2、设系统的输入 u和输出 y满足关系 5ay by cu ,该系统为线性系统。 2.3、 以消除偏差为目的的反馈系统通常采用负反馈。 第 2 页 2.4、图 2所示系统中,将 1()G s K 改为1()KGss有助于提高系统的快速性。 2.5、图 2所示系统中, ()cGs可用于提高系统的稳态精度。 图 2 题 2.4、 2.5图 2.6、已知某单位 负 反馈系统的开环传递函数为 ()( 1)( 2)L KGs ss ,增 大 K可减小系统给定输入作用下的稳态误差。 三、简答( 23分 ) 3.1、 ( 8分) 试判断 324 3 2 0.221s s ss s s s 是否为最小相位系统,并说明理由。 3.2、 ( 5 分) 给定二阶系统在平衡点附近的相平面图如图 3 所示,试在 所给 坐标系中绘出 初始状态 0( (0) , (0) 0)x x x对应的 ()xt 的曲线。 图 3 题 3.2图 (将上图所示坐标系绘于答题纸上作图) 第 3 页 3.3、 ( 10分)给定下述 两矩阵, 试判断其 是否可作为状态转移矩阵 ,并说明理由 。 (1) 2222t t t tt t t te e e ee e e e (2) 2222 2 2t t t tt t t te e e ee e e e 四、 ( 90分) 计算 4.1、( 18分) 如图 4所示,直流电机带动单关节机械手臂以垂直轴为中心在水平面上旋转,转动角度为 0 。其中, J为总的转动惯量, 黏 性阻尼产生的反力矩 Tc=7.9 0 ,电枢反电势 Vb=0.05 0 ,电枢电路电阻 Ra=1。已知电机产生的转矩 TM=2ia, Va=Ke, e为机械臂期望的旋转角度 d 与 0 的差值。试回答: 1)求传递函数 0()()asVs,其中 0()s 和 ()aVs分别为 0 和 Va的拉式变换。 2)绘制上述闭环控制系统的方块图; 3)判断该系统是否为无差系统,并说明理由。 图 4 题 4.1图 4.2、 ( 15分) 给定图 5所示系统 , 试回答: 第 4 页 图 5 题 4.2图 1)当 Gc(s)=Kg时,绘制系统随 Kg变化 的根轨迹。 2)当 Gc(s)= Kg(s+z)时,试分析能否使得闭环极点为( -2, 23j )。若不能,说明理由;若能,计算 z的值和对应 Kg值。 4.3、 ( 21分) 如图 6所示系统,其中 n为正整数, 1)设 ( ) 1cGs ,试绘制其开环对数幅频渐近特性( Bode图),并求取截止频率 c 的值和 相位裕度 的表达式。 2)设 ()cG s K ,试确定能保证闭环系统稳定的 n的取值范围。 3) 设 3n ,若要求无论 n取多大的值闭环系统均稳定,且阶跃响应稳态误差为 0,试设计合适的 ()cGs(要求: ()cGs分子分母的阶次均不大于 1,且分母阶次不小于分子阶次。 提示: ()cGs表达式中可包含 n)。 图 6题 4.3图 4.4、 ( 16 分) 某采样系统如图 7 所示,采样周期 Ts=0.5s。 当 1() sTseDs s , K=2时,求 (提示: 1Z( ) 1zsz , 1Z( )saTzsa ze ) : 第 5 页 1)系统的闭环脉冲传递函数 ,并写出对应的差分方程 ; 2)判断系统是否稳定。 图 7题 4.4图 4.5、 ( 20分) 已知系统状态空间表达式为 , , 1) 试 确定 b1, b2, c1, c2满足什么条件时,上述系统实现是最小实现。 2) 试确定 b1, b2, c1, c2满足什么条件时,系统中一个状态 既 能控又能观,另一个状态 既 不能控又不能观? 3) 若 b1=0, b2=1, c1=1, c2=0,试确定是否可通过状态反馈 使 系统 出现如图 8所示的阶跃响应。若可以,给出状态反馈阵 12 , K k k 的取值范围。 图 8题 4.5图