2019年西安建筑科技大学硕士研究生入学考试专业课 836自动控制原理(含现代控制理论)考试真题.pdf
1 / 2 西 安 建 筑 科 技 大 学 2019 年攻读硕士学位研究生招生考试试题 (答案书写在本试题纸上无效。考试结束后本试题纸须附在答题纸内交回 ) 共 2 页 考试科目 : ( 836) 自动控制原理(含现代控制理论) 适用专业 : 控制科学与工程一级学科、控制工程 一、 已知某控制系统有以下方程组成,其中 ()Rs为输入, ()Ys为输出, ( )( 1,2,3)iX s i 为中间变量。 (共 10 分) 1 1 1 72 2 1 6 33 2 5 343( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( )( ) ( ) ( ) ( ) ( )( ) ( ) ( ) ( ) ( )( ) ( ) ( )X s W s R s W s W s Y sX s W s X s W s X sX s X s W s Y s W sY s W s X s( 1) 绘制系统的结构图。( 5 分 ) ( 2) 由结构图求系统的传递函数 ()()()YsWs Rs。 ( 5 分) 二、 已知系统的结构图如图 1 所示,其中 =0.8 。 (共 15 分) ( 1) 计算系统的超调量 % 和调节时间 (5%)st 。( 6 分) ( 2) 求 ()rt t 时,系统的稳态误差 sse 。( 5 分) ( 3) 分析 值的变化,对系统的性能有何影响。( 4 分) 三、 设单位反馈系统开环传递函数为2( ) , ( 0 )( 2)( 2 5 )k KW s Ks s s ,试分别用时域方法和 频域方法求取使系统稳定的 K 的取值区间。 (共 10 分) 四、 设系统的结构图如图 2 所示 。(共 20 分) ( 1) 为使闭环极点位于 1,2 13sj ,试确定增益 K 和反馈系数 Kh的值。( 6 分) ( 2) 当 K 取第一问计算所得值,绘制以 Kh为参变量的概略根轨迹。( 5 分) ( 3) 求系统工作在欠阻尼状态时, Kh的取值范围。( 5 分) ( 4) 写出系统工作在临界阻尼状态 ( 1) 时,系统的闭环传递函数 ()BWs。( 4 分) 五、 已知单位反馈系统的开环传递函数为 40()s ( 1)( 4 )kWs ss 。(共 25 分) ( 1) 绘制系统的 Bode 图,并在图上标注相位裕量 ()c 和增益裕量 GM 的位置;根据标注的 ()c 和GM 判断系统的稳定性。( 10 分) ( 2) 采用串联校正对系统进行校正,校正装置为 51() 60 1c sWs s ,判断该校正装置是何种校正装置。( 3 分) ( 3) 绘制校正后系统的对数幅频特性曲线,计算校正后系统的幅值穿越频率 c 。( 6 分) ( 4) 分析校正装置对系统的性能有何影响?( 6 分) 六、 采样控制系统如图 3 所示。( 共 14 分) ( 1) 求系统的闭环脉冲传递函数 (z)BW 。( 4 分) ( 2) 采样周期 1T ,确定使系统稳定的 K 值范围。( 4 分) ( 3) 写出 1T , 2K 时系统的差分方程。( 3 分) ( 4) 试求 0.5T , 2K , ( ) 1( )rt t 时系统的稳态误差。( 3 分) 注: 1221 1 1( ) , ( ) , ( ) , 0 . 3 71 ( 1 ) aTz T z zZ Z Z es z s z s a z e 七、 非线性系统结构图如图 4 所示,其中非线性环节的描述函数 如下: ( 共 12 分 ,每题 6 分 ) 22 1 1 1( ) 1 a rc s i n 1 ( 1 )N A AA A A ( 1) 绘制线性环节的 Nyquist 图和非线性环节的负倒描述函数曲线。 ( 2) 分析 K 的取值对系统稳定性的影响。 图 3 图 2 图 1 图 4 2 / 2 八、 已知系统的闭环传递函数为322() 56BWs s s s 。 (共 15 分) ( 1) 写出系统能控标准型,并画出系统的状态图。( 6 分) ( 2) 设计全维状态观测器, 极点均设置在 -3 处,写出观测器方程。( 4 分) ( 3) 利用状态观测器进行状态反馈,使系统的极点配置在 6, 3 3j 处,求满足要求的状态反馈阵 K。( 5 分) 九、 系统的状态方程为 1 6 2 , 0 10 2 1x x u y x 。 (共 15 分) ( 1) 判断系统的稳定性。( 6 分) ( 2) 讨论能否通过状态反馈,使系统渐近稳定。( 5 分) ( 3) 讨论能否通过输出反馈,使系统特征根均具有负实部。( 4 分) 十、 已知系统的状态空间表达式如下所示: (共 14 分) 0 1 06 5 112x x uy x u ( 1) 求系统的传递函数 ()Ws。( 4 分) ( 2) 判断系统的能控性和能观测性。( 6 分) ( 3) 求系统的状态转移矩阵 ()t 。( 4 分)