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2019年全国硕士研究生招生考试初试自命题试题 科目名称：自动控制原理（?A卷□B卷）科目代码：827 考试时间： 3 小时 满分 150 分 可使用的常用工具：□无 ?计算器 ?直尺 □圆规（请在使用工具前打√） 注意：所有答题内容必须写在答题纸上，写在试题或草稿纸上的一律无效；考完后试题随答题纸交回。 一、填空题（共6小题，每空3分，共30分） 1、PI控制器的中文全称是 ；PID中具有相位超前特性的环节是 。 2、已知E(z)?5z(z?1)(z?2)，求e*(t) 。 3、已知某线性定常系统的单位阶跃响应为h?t??5(1?e?5t)，则该系统的传递函数G?s?为 。 4、某单位负反馈控制系统的开环传递函数为G(s)?as?1s(s?b)，式中a?0.4,b?0.5系统开环零点为 开环极点为 ；系统闭环极点为 。 5、已知超前校正装置的传递函数为G2s?1c(s)?0.32s?1，则其最大超前角所对应的频率?m? 。 6、频域性能指标与时域性能指标有着对应关系，开环频域性能指标中的幅值穿越频率?c对应时域性能指标 ；它们反映了系统动态过程的 。 二、分析题（15分） 工业上使用的光电纠偏器常用于钢厂、纺纱厂等长距离走料场合，其功能是纠正长距离物料在走料过程中偏离中心的误差，其原理图如图1所示，其中，光电位置传感器的输出为电压信号。 要求： （1）指出该系统的输入量、输出量和反馈量； （2）简述该系统工作原理； （3）绘制系统结构图。 第 1 页 共 10 页
+设定点UrUe控制器U功率放大器M走料光电位置机构传感器Uf图1 三、求传递函数（10分） 已知某系统的结构图如图2所示， （1）求系统的传递函数C(s)/Rr(s)； （2）求系统的传递函数C(s)/Rn(s)。 Rn(s)Rr(s)G1(s)G2(s)C(s) 图2 四、计算题（30分） 已知某单位负反馈系统的开环传递函数G(s)?K，试选择参数K和?的值以满足s(?s?1)如下指标： ①当输入信号为t时，系统的稳态误差?0.05； ②当输入信号为单位阶跃信号时，超调量?25%，调节时间?0.4s（??0.02）。 第 2 页 共 10 页
五、判断稳定性（共3小题，每小题10分，共30分） 1、(10分) 某闭环系统特征方程为s4?2s3?3s2?6s?1?0，试用劳斯判据判定其稳定性，并说明特征根在复平面上的分布。 2、(10分) 某采样系统如图3所示，其中，T为采样周期，试求该采样系统稳定的充分必要条件？ R(s)- TKs(s?1)C(s) 图3 3、（10分）已知某控制系统开环传递函数为10，试绘出该系统的Nyquists(s?1)(0.25s?1)图（幅相频率特性曲线）；并用奈氏判据判定闭环系统的稳定性。 六、计算题（25分） 已知线性最小相位系统开环对数幅频特性如图4所示， db?40dB/dec?20dB/dec0210100??40dB/dec 图4 （1）求系统的型别、开环增益及系统开环传递函数G(s)；（10分） （2）求幅值穿越频率?c和开环相频特性?(?c)；（10分） （3）求相位裕量?(?c)；并利用相位裕量判断该系统的闭环稳定性。（5分） 第 3 页 共 10 页
七、计算题（10分） 求如图5所示线性离散系统的输出z变换C(z)。 R(s)G1(s)C1(s)TG2(s)C2(s)TG3(s)C(s)H(s) 图5 第 4 页 共 10 页
参考答案 一、简答题（共4小题，每空3分，共30分） 1、PI控制器的中文全称是 ；PID中具有相位超前特性的环节是 。 答：比例积分控制器；D(微分)环节。 2、已知E(z)?5z*，求e(t) 。 (z?1)(z?2)k答：?e(t)?e(KT)?5?2?5 3、已知某线性定常系统的单位阶跃响应为h?t??5(1?e?5t*)，则该系统的传递函数G?s?为 。 答：G(s)?5 2s?1as?1，式中a?0.4,b?0.5系统s(s?b)7、某单位负反馈控制系统的开环传递函数为G(s)?开环零点为 开环极点为 ；闭环极点为 答：开环零点：-2.5；开环极点：0，-0.5；闭环极点：-0.45+0.89j,-0.45-0.89j； 8、已知超前校正装置的传递函数为Gc(s)?率?m? 。 答：1.25 9、频域性能指标与时域性能指标有着对应关系，开环频域性能指标中的幅值穿越频率?c对应时域性能指标 ；它们反映了系统动态过程的 。 答：调整时间ts；快速性 2s?1，则其最大超前角所对应的频0.32s?1四、分析题（15分） 工业上使用的光电纠偏器常用于钢厂、纺纱厂等长距离走料场合，其功能是纠正长距离物料在走料过程中偏离中心的误差，其原理图如图1所示，其中，光电位置传感器的输出为电压信号。 要求： （1）指出该系统的输入量、输出量和反馈量； （2）叙述该大门开门和关门工作原理； （3）绘制系统结构图。 （1）系统的输入量：给定电位器电压Ur 输出量：物料的中心位置 反馈量：光电位置传感器电压Uf； （2）回答出偏差控制思想即可 （3） 第 5 页 共 10 页
2019年武汉科技大学硕士研究生招生考试自命题试题-827自动控制原理_真题及答案
