：名姓 装 订 ： 线号学 ：级班 哈尔滨工程大学本科生考试试卷 （ 2007~2008学年 第一学期） 课程编号： 0400003（1） 课程名称： 自动控制理论（一） 一、控制系统的数学模型（共20分） 1、已知控制系统结构图如下图所示。试通过结构图等效变换求系统的传递函数C(s)/R(s)。（7分）（要求：有化简过程）。 R(s)s)_+G1(s)_G2(s)G3(s)C( 2、已知控制系统结构图如下图所示。绘制该系统的信号流图，并用梅森增益公式求系统的传递函数C(s)/R(s)。（8分） R(s)G(s)C(s)__1+G2(s)HH1(s)2(s)H3(s) 3、求下图有源网络的传递函数Uo(s)/Ui(s)，并指出该网络属于哪类典型环节？（5分）。 R2 C R1 - ui + u0 第1页 共2页 二、线性系统的时域分析（共25分） 1、设系统的特征方程为：s4?4s3?13s2?36s?k?0试应用劳斯稳定判据确定欲使系统稳定的k的取值范围。（5分） 2、已知控制系统的结构图如下图所示，单位阶跃响应的超调量?p?9.5%，峰值时间tp?1s，试求： （1）根据已知性能确定参数k和?；（5分） （2）计算输入信号为r(t)?1.5t时的稳态误差。（5分） R(s) K 10 C(s) - - s(s?1)?s s)?as23、复合控制系统的结构图如下图所示，前馈环节的传递函数G?bsr(T1，2s?当输入r(t)为单位加速度信号时（即r(t)?12t2），为使系统的稳态误差为0，试确定前馈环节的参数a和b。（10分） Gr(s)R(s)-KK2C(s)1s(T1s?1) 三、线性系统的根轨迹（共15分） 某系统的结构图如下图所示。要求： 1、 绘制系统的根轨迹草图（10分）。 2、 确定使系统稳定的kg值范围（2分）。 3、 确定使系统的阶跃响应不出现超调的最大kg值（3分）。 R(s)K2C(s)gs?2s?5_(s?2)(s?0.5) 第2页 共2页 ：名姓 装 订 ： 线号学 ：级班 四、线性系统的频域分析（共10分） 1、已知最小相位系统的Bode图如下图所示。求该系统的传递函数G(s)。（5分） L(?)10 -20dB/dec 0 10 15 1 2 ?-40dB/dec 2、已知某系统当开环增益K?20时的开环频率特性Nyquist图如下图所示。该系统在右半平面的极点数P?0，试分析当开环增益K变化时其取值对闭环稳定性的影响。（5分） ImAB???-2-1-0.50Re??0?五、线性系统的校正（共15分） 设单位反馈系统的开环传递函数为G0(s)?ks(s?1)(0.007s?1)，试采用滞后-超前校正装置进行串联校正，要求： 1、当输入信号为r(t)?t时，稳态误差ess?0.001 2、截止频率?c?10rad/s 3、相角裕度??350 第3页 共4页 六、非线性控制系统分析（共15分） 非线性控制系统如下图所示。 1、试用描述函数法分析a=1，b=2，k=10时，系统的稳定性。 2、若系统存在自持振荡，计算自持振荡的振幅和频率。 3、阐述消除自持振荡的方法。 rbkc-0as(s?1)(s?2) （注：非线性控制系统的描述函数为：N(A)?4b?A1???a?2?A??） 第4页 共4页
哈尔滨工程大学答案自动控制原理(A卷)试题答案及平分标准-07A
