武汉科技大学827自动控制原理-2019(A卷答案)

1、如果您喜欢这份文档，欢迎下载！祝成绩进步，学习愉快！2019 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（ A 卷B 卷）科目代码： 827考试时间： 3 小时 满分 150 分、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）(z 15)(zz 2)，求 e*(t)*k 答： e* (t) e(KT) 5 2k 53、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 。5答： G（s） 52s 1as 14、

2、某单位负反馈控制系统的开环传递函数为G（s） as 1 ，式中 a 0.4,b 0.5系统开s（s b）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 ；2s 15、已知超前校正装置的传递函数为Gc（s），则其最大超前角所对应的频率c 0.32s 1答： 1.256、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

3、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。如果您喜欢这份文档，欢迎下载！祝成绩进步，学习愉快！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 U f ；回答出偏差控制思想即可3)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)。Rr (s)图2答案：(1)系统的传递

4、函数 C(s)/ Rr(s)(2)系统的传递函数 C(s)/ Rn(s)G1(s)G2(s)1 G1(s) G1(s)G2(s)5 分)四、计算题( 30 分)已知某单位负反馈系统的开环传递函数G2(s)(1 G1(s)1 G1(s) G1(s)G2(s)5 分)G(s)，试选择参数 K 和 的值以满足如 s( s 1)下指标：1)当输入信号为 t 时，系统的稳态误差2)当输入信号为单位阶跃信号时，超调量0.05；25% ，调节时间 0.4s (0.02)。答案：如果您喜欢这份文档，欢迎下载！祝成绩进步，学习愉快！11） 系 统 为 1 型 系 统 ， 当 输 入 信 号 为 t 时 ， 系

5、统 的 稳 态 误 差 ess， 因 此 有K10.05 K 20（10 分）K2）G(s)K s( s1)与G(s)2n 比较，可知： s（s 2 n ）n12ts（ 0.02） 0.4 0.05 （ 10 分） n下面步骤二选一都得 10 分（若有其他方法解出一样答案，也得10 分）而 % e 1 100% 25%1.39 11 2 614 K32综合： K20 ；0.05；14 K3 可以选择：0.05, K 202或者选择0.05, K 201，验算得此时 ，计算2% e 1 100% 16.3% 25% 满足要求五、判断稳定性（ 30 分）1）（10 分 ） 某闭环系统特征方程4 3

6、 2s4 2s3 3s2 6s 10 ，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。解答：4 s1313 s262 s0( )11 s6 2/0 s1第一列符号不全为正，闭环系统不稳定。有两个根在右半平面。（2） （10 分） 某采样系统如图所示， 其中， T 为采样周期， 试求该采样系统稳定的充分必要 条件？KTs(s 1)C(s)图3如果您喜欢这份文档，欢迎下载！祝成绩进步，学习愉快！G(z)Zs(sK1)1zK(1 ss11)s1Kzz1 z ze T z 1 z eKz(1 e T ) (z 1)(z e T)C(z)G(z)Kz(1eT)R(z)1 G(z)(z1)(z

7、e T )Kz(1 e T )闭环特征方程：(z1)(z eT ) Kz(1e T) 0解答：2(1 e T )由 z 1 或双线性变换令 z w 1 可得： w1Kw22wK) 0由劳斯判据可证明系统稳定的充要条件：3）（ 10 分）已知某控制系统开环传递函数为0K2(1 e T)，绘出该系统的s（s 1）（0.25s 1）NyquistA()102 1 (0.25)2 1()900 arctanarctan0.25由(j ) 900 arctanj arctan0.25 j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。 答案：1）（5 分）18002A( j )102 22

8、1 (2/4)2 12系统的 Nyquist（2）（5 分）系统开环稳定，所以 P 0如果您喜欢这份文档，欢迎下载！祝成绩进步，学习愉快！N 0 N 1 N N1 P 因此系统闭环不稳定2六、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，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）解答：（1）系统的型别：型；开环增益K 100 ；系统开环传递函数 Gk （s）100(s 1)s2 (10s0 1)2) c 50 ； ( c )180 arctan 0.5 c arctan 0.01 c 118.9 ；3) ( c ) 180 ( c) 61.1 ；（ c） 0 ，闭环系统稳定。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）。如果您喜欢这份文档，欢迎下载！祝成绩进步，学习愉快！R(s)图5 解答： 由图可知，C2 (s) G2(s)C1*(s) C2(z) G2 (z)C1(z)C1(s) (