华南理工大学813自动控制原理2014-2016年考研真题试卷

华南理工大学

2014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：自动控制原理

适用专业：机械制造及其自动化；机械电子工程；机械设计及理论；测试计量技术及仪器；机械工程(专硕)；仪器仪表工程(专硕)

共4页

一．填空题（24分，每空2分）1.在控制系统中，线性系统是满足原理的系统。2.按系统有无反馈，通常可将控制系统分为和。3.

1传递函数2

s

的相角为。

。4.频率响应的输入信号为

5.已知某二阶系统的单位阶跃响应输入为衰减的振荡过程，那么可以推断其阻尼比

的范围为

6.

。已知一个单位负反馈系统，其开环传递函数Gks入作用下的稳态误差是

。

1

，在单位阶跃输

ss4y7.一个系统的微分方程为

t5ytut，该微分方程所代表的系t6y

统的阶数和性质是。

8.对于一个物理可实现系统，传递函数分母

是。9.一阶系统

s的阶次n和分子阶次m的关系

1

的单位阶跃响应的时域表达式是

Ts1

。

10.

20

设惯性环节的频率特性为Gj，当频率从0变化到时，则

j1象限。的类型有关。

幅相频特性曲线是一个半圆，该半圆位于极坐标平面的第11.稳态误差不仅取决于系统自身的结构参数，而且与

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二．简答题（共16分）1.一个控制系统，如果其闭环系统稳定，那么其开环系统必然稳定，简述这种说法是否正确的理由。（5分）2.简述超前与滞后校正器的特点，并各举一个例子。（6分）3.一个稳定系统的充分必要条件是什么？（5分）三．已知一个单位负反馈控制系统的开环传递函数为Gs（14分）确定该系统稳定时开环增益K值范围。K，试ss1s2Ys。（10分）四．已知一个系统如图1所示，求输出与输入的传递函数rsH1rG1G2G3YH2图1五．已知两个系统的单位负反馈控制的开环传递函数如下，试用奈奎斯特（Nyquist）判据或其他判据判断它们相应的闭环系统的稳定性。（1）Gss1（9分）2s0.5ss110（9分）ss12s3（2）Gs六．一个控制系统的结构图如图2所示，图中Kp4，Tm0.1秒，Td0.01秒，1）求系统的单位阶跃响应的最大超调量，允许误差为5%时的调整时间ts，稳态误第2页差ess。（12分）2）如果要求单位阶跃响应稳态误差ess5%，应改变哪一参数？并计算该参数值。（6分）+K-p1TmTds2Tms1图2七．已知一个最小相位系统的开环对数幅频特性如图3所示，1）试写出系统的开环传递函数；（6分）2）判别系统的稳定性；（6分）3）若系统稳定，求单位斜坡输入时的稳态误差。（8分）dB40L()-40dB/dec-20dB/dec10014-40dB/dec图3八．图4为一个由质量m、阻尼系统c、弹簧刚度k和外力f(t)组成的机械动力系统。图4(a)中的x0(t)是输出位移，当施加压力10牛顿阶跃外力f(t)后，质量为m的物体时间响应曲线如图4(b)所示。试求：1）该系统的微分方程数学模型和传递函数；（6分）2）该系统的质量m、阻尼系统c、弹簧刚度k；（12分）3）时间响应的性能指标：上升时间tr、调整时间ts和振荡次数N(允许误差为5%时)。（12分）第3页x0(t)f(t)kcmx01.00.095t0(a)图42(b)4第4页813

华南理工大学2015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：自动控制原理适用专业：机械工程；测试计量技术及仪器；机械工程(专业学位)；仪器仪表工程(专业学位)共5页一．填空题(24分,每空2分)1．对一个自动控制系统的基本要求可归结为三个方面,即:2．一阶系统。。。1的单位脉冲响应的时域表达式为Ts11j13．根轨迹的起点和终点分别为4．设某一环节的频率特性为G(j)幅相曲线位于极坐标平面第5.若某串联校正装置的传递函数为6．传递函数，当频率从0变化到，该环节的象限的一个半圆。10.456s，则该校正装置属于10.114s。校正。1的相角变化范围为s2s17．已知系统的开环传递函数为100，则该系统的开环增益(3s1)(s5)为。8．控制系统的数学模型，取决于系统的，与外作用及初始条件无关。K9．设系统的开环传递函数为，K0，T1,T20则其开环幅频特性s(T1s1)(T2s1)A()为：。。。10．最小相位系统是指。11．稳定的一阶系统的闭环极点越靠近S平面原点，则系统的响应速度越12．PI控制器的作用可使系统开环传递函数的型别提高，从而二．简答题(共16分)1．串联超前校正和串联滞后校正两种校正方法在完成系统校正任务方面是相同的,但二者之间有几点不同之处,请简述二者的不同之处。（10分）第1页

2．简述为什么物理性质不同的系统，其传递函数可能相同，并举例说明。（6分）三．一控制系统如图所示，其反馈通道的传递函数为H(s)1Kts。试求：①使系统闭环稳定Kt取值范围。②当s34为系统的一个闭环特征根时，试计算Kt的取值，并计算另外二个闭环特征根。③应用上一步求出的Kt，确定系统单位阶跃响应的表达式，并计算当t时系统的单位阶跃的稳态响应。（共20分）题3图

四．已知一个系统如图所示，求输出与输入的传递函数Ys。（10分）Rs题4图五．已知如下两个单位负反馈系统的开环传递函数和开环Nyquist曲线分别如下所示，试用奈奎斯特（Nyquist）判据判断他们闭环系统的稳定性。（共15分）①Gss1ss0.5s22s1第

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②Gs20s1s2s3题5图①题5图②六．已知一个最小相位系统的对数幅频渐近特性曲线如图所示，试求：（1）写出系统的开环传递函数。（2）判断该系统的单位负反馈闭环系统的稳定性。（3）若闭环系稳定，求单位斜坡输入信号的稳态误差。（共20分）题6图第3页

七.如图所示的PID控制系统，Gs为对象的传递函数，PID控制器为KpKiKds。（共15分）s(1)已知当比例系数Kp3，积分系数Ki0，微分系数Kd2时，求当Gs11分别为2和时，系统的单位阶跃响应稳态误差。s3ss23s2(2)已知当比例系数Kp3，积分系数Ki1，微分系数Kd0时，当Gs为1时，求系统的闭环传递函数及单位阶跃响应的稳态误差。s23s2题7图八.某机器人手爪的控制系统结构方框图所示，由直流电机驱动以改变两个子爪之间的夹角t，已知Km试求（共30分）(1)当Ka30，Rf1，KfKi1，J0.1，f1.0时，25，dt为单位阶跃信号时，确定系统无扰动作用下系统的单位阶跃响应t，并估算系统的动态性能，包括超调量，峰值时间，调整时间。(2)当dt0，nt1时，确定负载对扰动的影响。tt，t0时，确定系统的稳态误差ess。(3)当nt0，d第4页

题8图第5页

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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：自动控制原理

适用专业：机械工程，机械工程(专硕)，仪器仪表工程(专硕)

共 页 一、填空题（14空，每空2分，共28分） 1. 已知系统的零初态单位脉冲响应为e，则在sin(t45)作用下的稳态输出为 。 2. 在闭环控制系统中，除了被控对象，还有实现控制的设备，称为 。 3. 按负反馈控制的稳定系统，被控物理量发生偏差后，要往复 多次才能最终在整定值上停下来。 4. 反馈控制的基本思想是按照控制量偏离整定值的方向而相反方向改变控制量，这种控制方式称为 。除了这种控制方式外，还有一种 的控制方式，这种控制方式不是反馈，而是 。 5. 的任务象保持被控制量等于一个给定的常数； 的任务是保持被控制量等于某个变化着的不能预知的量。 6. 闭环系统与开环系统传递函数没有公共 。 7. 假如由于温度变化，材料老化，更换零件等原因，使系统的开环传递函数发生变化，但闭环系统很少受到内部和外部各种因素的影响，系统的性能可以保持几乎不变，这是由于 。 8. 阶跃响应是脉冲响应的 。 9. 如果系统稳定，那么它的微分方程（不论是几阶的）的特征方程的所有系数必须 。 10. 系统特征方程的各系数完全是由 决定的，与 无关。 二、简答题（18分，每题6分） 1. 简述构成反馈控制系统的基本部件或元件。 2. 简单介绍控制工程中，通常选用的典型输入信号有哪几种时间函数。 3. 列出系统稳定性的几种判据或判断方法。 t第 1 页

三、已知一个系统如图所示，输出与输入的传递函数C(s)。 （10分） R(s) 题 三 图 四、如图所示系统，试求rtt，nt2t 时的稳态误差。（10分） 题 四 图 五、已知控制系统结构图如图所示 （14分） （1） 当 b0 时，即不存在速度反馈时，试确定单位阶跃信号输入时系统的阻尼系数，自然频率，最大超调量，以及单位斜坡信号输入所引起的稳态误差。 第 2 页 （2）确定系统的阻尼比 0.6 时，速度反馈常数b的值，并确定在单位阶跃信号输入时系统的最大超调量和单位斜坡输入所引起的稳态误差。 题 五 图 六、单位反馈控制系统的开环传递函数为 （14分） GsK s10.1s1s（1） 求系统的幅值裕度为20dB时的 K 值。 （2）求系统的相位裕度为60 时的 K 值。 七、已知反馈控制系统的开环传递函数为 （10分） Gs50 0.2s1s2s0.5试用奈奎斯特（Nyquist）判据或者相对稳定性判据等方法判断其闭环系统的稳定性。 八、已知单位反馈控制系统的开环传递函数为 （10分） Gks10 s0.2s1当串联校正的传递函数分别为 （a） Gcs5s0.30.2s1和 （b）Gcs 0.08s110s1时，试比较这两种校正的优缺点。 第 3 页 九、已知系统如图所示，要求闭环回路的阶跃响应无阻尼，并且系统跟踪斜坡信号时无稳态误差，试确定K值及校正装置Gc(s)。 （20分） 题 九 图 十、已知单位负反馈系统的开环传递函数为（16分） G(s)H(s)K， s(Ts1)(2s1)试求： （1）根据劳斯判据，确定K, T应满足什么条件，才能使闭环系统稳定。 （2）若要使系统处于1的等幅振荡，确定K, T的值。 第 4 页 需要更多资料的同学加学长 QQ：2990506811（备注华工考研+专业） 01 近几年考研专业课考试真题试卷 02 近几年考研专业课考试真题试卷答案 03 学长学姐专业考研笔记

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