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2019年陕西西安建筑科技大学自动控制原理考研真题.doc

发布时间：2022-09-21 发布人：admin 分类：说明书 资料大小：0.15M 资料格式：doc 举报 版权申诉
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    2019 年陕西西安建筑科技大学自动控制原理考研真题 一、 已知某控制系统有以下方程组成，其中 R( s) 为输入，Y( s) 为输出， Xi ( s )(i  1, 2, 3) 为中间变量。（共 10 分） X 1 (s )  W1 (s ) R ( s ) W1 (s )W7 (s )Y (s) X 2 (s )  W2 (s )[ X 1 (s ) W6 (s ) X 3 (s)] X 3 (s )  [ X 2 (s ) W5 (s )Y (s )]W3 (s) Y(s )  W4 (s ) X 3 (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 W ( s)  Y( s) 。（5 分） R ( s) 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 ts (5%) 。（6 分） （2） 求 r ( t )  t 时，系统的稳态误差 ess 。（5 分） （3） 分析 值的变化，对系统的性能有何影响。（4 分） K 图 1 设单位反馈系统开环传递函数为 Wk ( s )  三、 ( s  2)( s 2  2 s  5) , ( K  0) ，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 s1,2  1  j 3 ，试确定增益 K 和反馈系数 Kh 的值。（6 分） 图 2 （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 WB ( s) 。（4 分）
    40 五、 已知单位反馈系统的开环传递函数为 Wk ( s)  。（共 25 分） s( s 1)( s 4) （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 Wc(s) 5s+1，判断该校正装置是何种 校正装置。（3 分） 60s+1 （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 WB (z) 。（4 分） 图 3 （2） 采样周期 T  1，确定使系统稳定的 K 值范围。（4 分） （3） 写出 T  1 ， K  2 时系统的差分方程。（3 分） （4） 试求 T  0.5 ， K  2 ， r ( t )  1( t) 时系统的稳态误差。（3 分） 1 z , Z 1 Tz , Z 1 z 注： Z( )  s z  1 ( )  ( )  , e1  0.37 s 2 ( z 1)2 s  a z  eaT 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） 2 1 1  1 2 N(A) 1 [arcsi n   A A 1    ]  A  (A1) 图 4 （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。 2 八、 已知系统的闭环传递函数为 WB ( s)  s 3  5s 2  6s 。（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  j3 处，求满足要求 的状态反馈阵 K。（5 分） 九、 系统 的状 态方程 为 x   1 6   0 2  x   2    1 u , y     0 1 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   x   x    5  1   y  1 2x  u 6  0   u （1） 求系统的传递函数 W ( s) 。（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）
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