武汉科技大学827自动控制原理2022（A卷答案）考研真题答案

1、第 PAGE7 页 共 NUMPAGES7 页武汉科技大学827自动控制原理2022A卷答案考研真题答案20_ 7 年攻读硕士学位研究生入学考试试题参考答案科目名称：自动控制原理B 卷科目代码：827 考试时间：3 小时总分值 150 分 一、填空题共 5 5 小题，每题 4 4 分，共 0 20 分1、线性系统正常工作的首要条件是，它是控制系统自身的固有特性，取决于系统本身的构造和参数，而与输入信号无关；描绘控制系统输出量精度的时域指标是；描绘控制系统单位阶跃响应过程平稳性的时域指标是和。答：稳定性，稳态误差，超调量，振荡次数2、在零初始条件下，线性定常系统的单位阶跃响应为 t te e t

2、 c 22 1 ) ( ，那么系统单位脉冲响应为，该系统的传递函数 s G 为。答：t te e - 42， ) 1 )( 2 (2 3 s ss3、函数 ) 2 ( 10 T t 的 Z 变换为。答：210z4、某单位负反应系统的前向通道传递函数为) 2 2 1 2 )( 1 (2 s s ss s Ks G ，其速度误差系数为 20，那么 K 为。答：405、串联超前校正装置的传递函数11 3ss，该装置提供的最大超前角为。答：030二、简述题0 10 分一个设计合理的系统，其开环对数频率特性的三段频具有什么特点？ 答：1低频段有更大的斜率，从而有更好的稳态性能 2高频段有更大的斜率，从而

3、更好的排除高频干扰 3中频段斜率以-20dB/dec 为宜 4中频段越长越好，相位裕度更大 5中频段幅值穿越频率c 的选择取决与系统的暂态响应速度，超调量一定的情况下，c 越大，系统快速性越好。三、求传递函数0 20 分( ) R s( ) C s1 ( )G s2 ( )G s+3 ( )G s4 ( )G s+) (s H) (s N题三图 解答: 设 0 ) ( s N) ( ) (2 1 1s G s G P ) ( ) (3 1 2s G s G P ), ( ) (1 2 1s H s G L ), ( ) (2 1 2s G s G L ) ( ) (3 1 3s G s G L

4、 ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( 111 3 2 1 3 1 2 1 1 23 1 3 2 1s H s G s G s G s G s G s G s G s H s GL L L L L ) ( ) ( 1 , 11 2 2 1s H s G ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( 1) ( ) ( 1 )( ( ) ( ) ( ) (3 2 1 3 1 2 1 21 2 3 1 2 1s H s G s G s G s G s G s G s G s H s Gs H s G s G s G s G

5、s Gs Rs C 四、计算题0 20 分如题图四所示系统的单位阶跃响应曲线，试确定参数a K K , ,2 1。 ,n准确到小数点后一位，a K K , ,2 1准确到整数( ) R s( ) C s2K) (1a s sK22.180.8 题四图解答: 09 .022 18 .2% ，09 .021 e ，计算得 6 .0 8 .0 pt ， 8 .012 n，将 6 .0 代入并计算得 9 .4 n 由21 nK ，计算得 241 K由na 2 ，计算得 6 a由终值定理，计算得 22 K五、判断稳定性0 30 分1(10 分)单位负反应系统的开环传递函数为： 1 5 41 10 102

6、 s s sss G判断系统稳定性，假设系统稳定，试求给定输入信号为23 4 2 ) ( t t t r 时系统的稳态误差 。解答: 解：由于系统为单位负反应系统，根据开环传递函数可以求得闭环系统的特征方程为 0 10 100 4 21 5 ) (2 3 4 s s s s s D由赫尔维茨判据或劳斯判据可知， 10 , 100 , 4 , 21 , 5 , 44 3 2 1 0 a a a a a n 均为正， 0 4163 0 2 1 2 a a a a ，因此系统不稳定，那么稳态误差 sse 不存在。210 分)某线性系统开环幅相频率特性如题五图 a 所示，系统为 I 型系统并且在s 右

7、半平面有 1 个开环极点即 1 P ，试判断闭环系统的稳定性。) 0 , 1 ( j ReIm 0 解答: 由奈氏判据 0 N 1 N -12PN N 因此系统闭环不稳定310 分某离散线性系统的方框图如题五图 b 所示，设采样周期为 s T 1 ，判断系统的稳定性。( ) R s ( ) C sT) 1 (1 s s 题五图 b 解答: 系统的闭环脉冲传递函数为 ) ( 1) (z Gz Gz Rz C，而) )( 1 1 () 1 (1 ) (TTe z ze zs sz G 系统的特征方程为： ) 1 ( ) )( 1 ( ) ( 1 T Te z e z z z G将 1 T 代入上式

8、得 0 368 .0 736 .02 z z特征方程的根为 482 .0 368 .0 , 482 .0 368 .02 1j z j z 两根均满足 ) 2 , 1 ( , 1 i z i ，即都在单位圆内，所以系统稳定。六、计算分析p 题0 20 分某控制系统如题六图所示， ( ) R s ( ) C s-( ) E s+s11 TsK11 s) (1s N ) (2s N 题六图 110 分写出系统的输出表达式 ( ) C s 和误差表达式 ( ) E s ； 25 分当 ) ( 1 ) ( ) ( ) (2 1t t n t n t r 时，求系统的稳态误差sse ； 35 分说明积分

9、环节的设置对减小稳态误差的影响，并提出调整系统中的参数，使得稳态误差减小的策略？ 解答：1 ) 1 )( 1 1 1 )( 1 (1) 1 )( 1 (2 1s NK Ts s sTs ss NK Ts s sTss RK Ts s sKs C ) 1 )( 1 1 1 )( 1 (1) 1 )( 1 1 )( 1 (2 1s NK Ts s sTs ss NK Ts s sTss RK Ts s sTs s ss E 2当 ) ( 1 ) ( ) ( ) (2 1t t n t n t r 时，系统的稳态误差 K Ke ss0 3积分环节的设置使得系统型别进步，在单位阶跃给定下稳态误差为 0，且对于 ) (2t n扰动产生的稳态误差也为 0。又根据系统闭环特征方程： ) 1 )( 1 ( K Ts s s由劳斯判据知，系统稳定必定要满足TK11 0 因此为减小稳态误差，时间常数 T 可以取小些， K 尽量大，但必须满足TK11 0 。七、计算题0 30 分线性最小相位系统开环对数幅频特性如题七图所示：1 510db/dec 20dB 40dB06