西北工业大学821自动控制原理2011模拟题与答案(胡祝兵)

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1、姓名：准考证号：报考院校：报考专业：西北工业大学2011年硕士研究生入学考试模拟试题（一）科目代码：821科目名称：自动控制原理所有答案必须做在答案题纸上，做在试题纸上无效！一、计算题（25分）已知一控制系统的结构图如下，1）确定该系统在输入信号下的时域性能指标：超调量，调节时间和峰值时间；2）当时，求系统的稳态误差。R(s)N(s)C(s)参考公式：二、单位反馈系统如图所示，其中，为待定参数。为简便起见，图中用R表示r(t)的Laplace变换R(s)。其余的符号和均采用这种简便记法。（25分）（ⅰ）设,已知系统四条根轨迹只

2、有一个分离点（或会合点）-1，确定参数a并画出根轨迹图；（ⅱ）确定根轨迹和虚轴的交点并由此确定使闭环系统稳定的K值。（ⅲ）确定系统输出无衰减振荡分量时的闭环传递函数。三、已知最小相位系统的开环对数幅频特性渐近线如图所示，位于两个交接频率的几何中心。（25分）1）计算系统对阶跃信号、斜坡信号和加速度信号的稳态精度。L(w)/dBw(rad/s)-40-20-40150-2020wc计算超调量和调节时间。四、某火炮指挥系统结构如下图所示，系统最大输出速度为2r/min，输出位置的容许误差小于，（25分）求：1）确定满足上述指标的最

3、小K值，计算该K值下的相位裕量和幅值裕量；2）前向通路中串联超前校正网络，试计算相位裕量。五、已知系统的结构图如图所示。（25分）（ⅰ）求出系统的闭环脉冲传递函数。（ⅱ）设图6中，，，试确定系统稳定时K的取值范围。已知：=，=，=。六、非线性系统（25分）已知非线性控制系统如图7所示，其中非线性环节的描述函数为：，。为使系统不产生自激振荡，试用描述函数法确定继电特性参数的关系。姓名：准考证号：报考院校：报考专业：西北工业大学2011年硕士研究生入学考试模拟试题（二）科目代码：821科目名称：自动控制原理所有答案必须做在答案题纸

4、上，做在试题纸上无效！一、已知一控制系统的结构图如下（25分）1）确定该系统在输入信号下的时域性能指标：超调量，调节时间和峰值时间；R(s)N(s)C(s)2）当时，求系统的稳态误差。二、已知单位负反馈系统的根轨迹图如图所示。（25分）试：（ⅰ）确定系统开环根轨迹增益，使系统稳定；（ⅱ）写出系统临界阻尼时的闭环传递函数。三、控制系统的结构图如图（a）所示，其中的频率特性如图（b）（）（25分）Figure（a）：控制系统结构图Figure（b）：的频率特性（ⅰ）写出的表达式；（ⅱ）设，求出系统的开环传递函数；（ⅲ）画出系统的幅

5、相频率特性曲线，并用Nyquist稳定判据分析其稳定性。四、单位负反馈系统的开环传递函数为要求做出该系统的对数幅频特性渐近曲线，并设计校正装置，使系统满足下列性能指标：（25分）（1）在最大指令速度为180度/秒，位置迟后误差不超过1度；（2）相角裕度为45度；（3）幅值裕度不低于10dB；（4）过度过程调节时间不超过3s。五、考虑如图所示的离散时间控制系统，为数字控制器。采样周期，（25分）Figure5：采样控制系统（ⅰ）确定使系统稳定的K的值；（ⅱ）当K=1及时系统的稳态误差；六、系统的方框图如图6所示，其中，所有的非线

6、性特性均关于原点中心对称，。（25分）（ⅰ）画出负倒特性曲线和线性部分的Nyquist图，（ⅱ）分析当时，系统是否存在自激振荡，如果存在自激振荡，请计算输出端的振幅和频率。（ⅲ）讨论参数T的变化对系统自激振荡的影响。图中死区、饱和特性和继电特性等非线性环节的描述函数分别为：，，，Figure6：非线性控制系统姓名：准考证号：报考院校：报考专业：西北工业大学2011年硕士研究生入学考试模拟试题（三）科目代码：821科目名称：自动控制原理所有答案必须做在答案题纸上，做在试题纸上无效！一、稳定性分析（25分）1)已知系统的方块图如下

7、，求使系统稳定的K。2)设单位反馈系统的开环传递函数为，要求闭环特征根的实部均小于-1，求K值应取的范围。二、已知单位负反馈控制系统的开环传递函数为，采用串联校正装置的形式为，如图2所示。为简便起见，图中用R表示r(t)的Laplace变换R(s)。其余的符号和均采用这种简便记法。（25分）Figure2：单位反馈系统试：（ⅰ）绘制系统的根轨迹。（ⅱ）当系统的阻尼比为最佳阻尼比时，求系统在单位阶跃函数作用下，系统的动态性能指标超调量和调整时间。三、由实验测得某最小相位系统的幅频特性对数坐标图如图所示，试求：（25分）（ⅰ）系统

8、的开环传递函数并画出系统的相频特性曲线；（ⅱ）计算系统的相角裕度和幅值裕度；（ⅲ）闭环系统对单位阶跃输入和单位斜坡输入的稳态误差分别是多少？四、已知一系统，其中固有部分的传递函数若要求速度误差系数1Kv≥1000，单位阶跃响应的过渡过程时间ts≤0.25s，超调量σ%=30%