考研《自动控制原理》真题高等教育工学研究生考试专业课.pdf

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1、一、（10分）图一为一液位对象，Qin、Qout分别表示单位时间内流入和流出贮槽的 液体量，h 为液面高度，贮槽的截面积 S=0.5m2，设节流阀开度保持一定，则流出 流量Qout=a h,（a为阀的节流系数，可视为常数）。如果初始静态值 3 ho=1.5m,qino二q uto=O.1m/min,试求以Q。输入，h为输出的微分方程式，并确 定其放大系数和时间常数。二、（10分）单位负反馈二阶系统的单位阶跃响应曲线如图三所示。试确定系 统的开环传递函数。C 图三 353+1)三、（12分）负反馈系统开环传递函数为 1 1，（1）当 T=0.05时，画其根轨迹图，并确定使系统阶跃输入响应为无超调

2、（即 过阻尼）时的 K取值范围；（2）试选择 T（0）使根轨迹具有一个非零分离会合点，问：此时的阶跃响 应能否出现无超调过程，绘出草图，并给出必要的解释。四、（16分）一定则流出流量为阀的节流系数可视为常数如果初始静态值试求以输入为输出的微分方程式并确定其放大系数和时间常数二二分单位负反馈二阶系统的单位阶跃响应曲线如图三所示试确定系统的开环传递函数图三三分负反馈系统开一个非零分离会合点问此时的阶跃响应能否出现无超调过程绘出草图并给出必要的解释四分分设系统开环传递函数试用频率法确定使系统闭环稳定的值范围并画出系统稳定时的奈氏曲线图分最小相位系统开环对数幅频特性如图三所图四六分系统结构如图五所示设

3、使系统的相位裕量同时有尽可能快的响应速度选调节器即及丄试选择七分非线性系统结构如图六所示其中给定送若试确定刻系统自激振荡的振幅和频率若要消除自激振荡试确定的最大值应为多少八分1.（8 分）设系统开环传递函数 G（s）H（s）=10（1 TdS）,试用频率法确定使系统 S（S1）闭环稳定的 Td值范围，并画出系统稳定时的奈氏曲线图 2.（8 分）最小相位系统开环对数幅频特性如图三所示。求其开环传递函数,五（10 分）求图四所示离散系统闭环稳定的最大 K 值，并分析采样周期对系 统的影响。采样周期 T=1秒。人一 T 如）图四 六、（10分）系统结构如图五所示 1 设 T1=5 T20,K0,GC

4、（S）选 PI 调节器，即 G（s）=Kc（1+丄）.试选择 TiS Kc及Ti,使系统的相位裕量45,同时有尽可能快的响应速度。七、（12分）一定则流出流量为阀的节流系数可视为常数如果初始静态值试求以输入为输出的微分方程式并确定其放大系数和时间常数二二分单位负反馈二阶系统的单位阶跃响应曲线如图三所示试确定系统的开环传递函数图三三分负反馈系统开一个非零分离会合点问此时的阶跃响应能否出现无超调过程绘出草图并给出必要的解释四分分设系统开环传递函数试用频率法确定使系统闭环稳定的值范围并画出系统稳定时的奈氏曲线图分最小相位系统开环对数幅频特性如图三所图四六分系统结构如图五所示设使系统的相位裕量同时有尽

5、可能快的响应速度选调节器即及丄试选择七分非线性系统结构如图六所示其中给定送若试确定刻系统自激振荡的振幅和频率若要消除自激振荡试确定的最大值应为多少八分非线性系统结构如图六所示。其中c=b=1给定 N(A)送1(；)2(1)若 K=5,试确定刻系统自激振荡的振幅和频率；(2)若要消除自激振荡，试确定 K的最大值应为多少?八、(20分)控制系统结构如图七所示 图七(1)按图中所设状态变量列写矩阵形式的状态空间表达式；判断状态的能控性和能观测性；(3)若状态是完全能控或完全能观测的，进行线性非奇异变换，将状态空间描 述化为能控标准型或能观标准型；否则，请指出对应于哪个极点的状态是 不能控或不能观测的

6、。一定则流出流量为阀的节流系数可视为常数如果初始静态值试求以输入为输出的微分方程式并确定其放大系数和时间常数二二分单位负反馈二阶系统的单位阶跃响应曲线如图三所示试确定系统的开环传递函数图三三分负反馈系统开一个非零分离会合点问此时的阶跃响应能否出现无超调过程绘出草图并给出必要的解释四分分设系统开环传递函数试用频率法确定使系统闭环稳定的值范围并画出系统稳定时的奈氏曲线图分最小相位系统开环对数幅频特性如图三所图四六分系统结构如图五所示设使系统的相位裕量同时有尽可能快的响应速度选调节器即及丄试选择七分非线性系统结构如图六所示其中给定送若试确定刻系统自激振荡的振幅和频率若要消除自激振荡试确定的最大值应为多少八分