大连理工1999-2005研究生考试自动控制原理真题

大连理工大学二OO五年硕士生入学考试《自动控制原理（含20%现代）》试题一、（15分）试求图1所示电路的传递函数Uc(s)/Ur(s)。二、（20分）给定系统结构如图2所示。1．设r(t)=n1(t)=n2(t)=1(t),试求系统的稳态误差ess;2．在r(t)=n1(t)=n2(t)=1(t)情况下，如何使稳态误差ess=0。三、（25分）已知负反馈系统的开环传递函数为1．试绘制以K为参量的根轨迹图；2．试求系统处于临界稳定状态时的闭环极点。四、（15分）已知负反馈系统的开环传递函数为G(s)H(s)=,试绘制开环幅相特性曲线，并应用奈奎斯特判据判断系统的稳定性。五、（15分）已知负反馈系统的开环传递函数为G(s)H(s)=，并绘制开环频率特性对数坐标曲线，并计算相角裕度。六、（15分）给定系统微分方程为,试确定奇点位置及类型，并绘制相平面草图。七、（15分）设系统结构如图3所示。试求C(z)，并判断K=1时系统的稳定性。八、（10分）已知离散系统的状态方程为a>0，试用李雅普诺夫第二方法确定使平衡点渐进稳定的a取值范围。九、（20分）给定系统结构如图4所示。1．试建立系统的状态空间描述；2．试设计状态反馈阵，使系统闭环极点位于-2，-2处；3．K是否可以取为0.5，为什么？大连理工大学二OO四年硕士生入学考试《自动控制原理（含30%现代）》试题一、（15分）试求图1所示电路的结构图和传递函数。二、（10分）已知系统的特征方程为：s4+2.5s3+2.5s2+10s-6=0试求特征根在S平面上的分布。三、（10分）试求系统的单位脉冲响应。四、（20分）设系统的开环传递函数为：1.试绘制根轨迹图（可能的分离点为：-1.2、-1.6、-2.6、-2.9、-3.5）；2.试求出分离点处的K值。五、（25分）某两个单位反馈系统的开环传递函数分别为：(a)G(s)=,(b)G(s)=1．试绘制两个系统的对数坐标曲线，并求相角裕量（可以通过曲线大致估算）；2．试说明两个系统在稳定性、稳态误差和动态性能的区别（可以定性解释）。六、（13分）给定非线性系统的微分方程为：试求出系统奇点位置，指出奇点类型，并绘制相平面草图。七、（12分）试求图2所示系统的闭环Z传递函数C(z)/R(z)。八、（20分）给定系统的微分方程为：1．试画出系统的状态变量结构图，并建立系统状态空间描述的能控标准型；2．试判断系统的能观测性。九、（25分）设系统的状态空间描述为：1．试应用李亚普诺夫第二方法判断系统的稳定性；2．试求系统的离散化模型（设采样周期T=1秒）；3．试说明连续系统经离散后，其稳定性是否改变，为什么？大连理工大学二OO三年硕士生入学考试《自动控制原理（含30%现代）》试题一、（14分）系统如图一所示。其中K1,K2为弹簧的弹性系数，B为阻尼器的粘性摩擦系数。试写出以yi为输入，y0为输出的传递函数。二、（15分）系统如图二所示，假设输入是斜坡信号，即r(t)=at，式中a是一个任意非零常数。试通过适当地调节Ki的值，使系统对斜坡输入响应的稳态误差达到零。三、（20分）设系统如图三所示。（1）为了使闭环极点为s=-1±j，试确定增益K和速度反馈Ki的数值；（2）利用求出的Ki画出根轨迹图。四、（12分）某单位反馈系统的开环频率响应特性如下：ω2346567810|G0(jω)|108.54.182.71.51.00.6∠G0(jω)-100o-115o-130o-140o-145o-150o-160o180o1.求系统的相位裕量和幅值裕量；2.欲使系统具有20db的幅值裕量，系统的开环增益应变化多少？3.欲使系统具有40o的相位裕量，系统的开环增益应变化多少？五、（15分）试求图四所示系统的闭环Z传递函数C(z)/R(z)。T为采样周期。六、（15分）试用奈氏判据分析具有下列开环传递函数的闭环系统的稳定性。G(s)H(s)=七、（14分）试用相平面法分析如下系统的稳定性。八、（25分）给线性系统：（1）判断系统的状态能控性与状态能观测性；（2）如该系统状态是能控的，试写出系统的能控标准型；如状态是不能控的，请指出对应于系统哪个极点的状态是不能控的。九、（20分）设系统的状态方程和输入方程为。其中试（1）确定状态反馈矩阵K，使闭环系统的极点配置在-1±j2；（2）画出闭环系统的状态变量图。大连理工大学二OO二年硕士生入学考试《自动控制原理（含20%现代）》试题一、（10分）试根据系统的传递函数，建立系统的模拟结构图，并列写系统状态空间描述的能观标准型。二、（10分）试判断如下系统的状态能控性与状态能观性。三、（10分）试求图1所示系统的闭环Z传递函数。四、（10分）已知非线性环节的特性如图2所示，试计算刻环节的描述函数。五、（15分）给定系统的开环传递函数为G(s)H(s)=试按照绘制规则，绘制根轨迹图，并分析参数K对瞬态性能的影响。六、（10分）给定系统的开环传递函数为G(s)H(s)=1.试绘制系统在K=10和K=50时的极坐标曲线；2.应用奈魁斯特判据判断系统在K=10和K=50时的稳定性；七、已知某单位负反馈系统的开环对数频率特性如图3所示，试说明刻系统是否为最小相位系统，并判断系统的稳定性。八、（7分）已知某系统的传递函数为，试定性分析零点-2.5和极点-10对系统瞬态性能（如超调量、调整时间、响应速度等）的影响。九、（10分）试求图4所示结构图的传递函数C1(s)/R1(s)，C2(s)/R2(s)。十、（8分）给定某系统的传递函数为=，如果用电阻、电容、运算放大器等元件构成刻系统的模拟装置，试画出刻模拟装置的电路原理图，并计算出电阻、电容的参数值。大连理工大学二OO一年硕士生入学考试《自动控制原理（含20%现代）》试题一、（10分）图一为一液位对象，Qin、Qout分别表示单位时间内流入和流出贮槽的液体量，h为液面高度，贮槽的截面积S=0.5m2，设节流阀开度保持一定，则流出流量Qout=α)常数。如果初始静态值h0=1.5m,qin0=qout0=0.1m3/min,试求以Qino,(α为阀的节流系数，可视为输入，h为输出的微分方程式，并确定其放大系数和时间常数。二、（10分）单位负反馈二阶系统的单位阶跃响应曲线如图三所示。试确定系统的开环传递函数。三、（12分）负反馈系统开环传递函数为，（1）当T=0.05时，画其根轨迹图，并确定使系统阶跃输入响应为无超调（即过阻尼）时的K取值范围；（2）试选择T（>0）使根轨迹具有一个非零分离会合点，问：此时的阶跃响应能否出现无超调过程，绘出草图，并给出必要的解释。四、（16分）1.（8分）设系统开环传递函数G(s)H(s)=,试用频率法确定使系统闭环稳定的Td值范围，并画出系统稳定时的奈氏曲线图。2.（8分）最小相位系统开环对数幅频特性如图三所示。求其开环传递函数，并求相位裕量γ。五（10分）求图四所示离散系统闭环稳定的最大K值，并分析采样周期对系统的影响。采样周期T=1秒。六、（10分）系统结构如图五所示。设T1=5T2>0,K>0,Gc(s)选PI调节器，即Gc(s)=Kc(1+).试选择Kc及Ti,使系统的相位裕量≥45o，同时有尽可能快的响应速度。七、（12分）非线性系统结构如图六所示。其中c=b=1给定N(A)=2.(1)若K=5，试确定刻系统自激振荡的振幅和频率；(2)若要消除自激振荡，试确定K的最大值应为多少？八、（20分）控制系统结构如图七所示。(1)按图中所设状态变量列写矩阵形式的状态空间表达式；(2)判断状态的能控性和能观测性；(3)若状态是完全能控或完全能观测的，进行线性非奇异变换，将状态空间描述化为能控标准型或能观标准型；否则，请指出对应于哪个极点的状态是不能控或不能观测的。大连理工大学二OOO年硕士生入学考试《自动控制原理（含20%现代）》试题一、（20分）（本题仅限于单考生完成，单考生还需在以下各题中选做80分的考题，统考生不做此题）1．给定系统的开环传递函数为试判别K取值时系统稳定。2．已知某一闭环系统有一对主导极点，由于这对主导极点距离S平面的虚轴太近，使得系统的阶跃响应较差。试问系统响应较差表现在哪方面？欲改善系统性能应采取什么措施？二、（10分）试求图一所示系统的微分方程。其中处作用力u(t)为输入，小车位移x(t)为输出。三、（10分）给定系统的方框图如图二所示，试求闭环传递函数。四、（10分）设单位反馈系统的开环传递函数为G(s)=1.求K=20，单位斜坡输入r(t)=t时，系统的稳态误差；2.欲使系统的稳态误差减小10倍，应采取什么措施。五、（10分）某控制系统的开环零、极点分布如图三所示，试绘制根轨迹图。六、（10分）试用相平面法分析如下系统的稳定性。七、（20分）某单位反馈系统的开环传递函数为G(s)=1.绘制系统频率特性的极坐标图和对数坐标图。2.用奈魁斯特稳定性判别系统的稳定性。八、（10分）已知某离散系统的Z特征方程为Z3+3.5Z2+3.5Z+1=0试判断该系统有几个不稳定根。九、（20分）已知系统的状态空间描述为1．求系统的特征值、特征向量以及约当标准型。2．判断系统的状态能控性、能观测性。大连理工大学一九九九年硕士生入学考试《自动控制原理（含20%现代）》试题一、（10分）试建立图一所示校正环节的动态结构图，并指出这是一个什么样的校正环节。二、（10分）给定系统的动态结构图如图二所示。试求传递函数，。三、（10分）请解释对于图三所示的两个系统，是否可以通过改变K值（K>0）使系统稳定。四、（10分）已知单位反馈系统的开环传递函数为试绘制K<<0→∞的根轨迹图。五、（15分）已知系统的开环传递函数为G(s)H(s)=1.试绘制K=1时的对数幅频、相频特性的渐近线；2.应用Nyguist判据分析系统的稳定性，并说明改变K值是否可以改变系统的稳定性。六、（6分）简单说明PID调节器各部分的作用。答：P作用：I作用：D作用：七、（9分）设有两个非线性系统，它们的非线性部分一样，线性部分分别如下：1．G(s)=2.G(s)=试问：当用描述函数法分析时，哪个系统分析的准确度高？为什么？八、（10分）给定系统如图四所示。试求在单位阶跃输入时，系统输出的Z变换Y(z).九、（20分）设系统的状态空间表达式为1．试求状态转移矩阵；2．为保证系统状态的能观性，a应取何值？3．试求状态空间表达式的能观规范形；4．用李亚普诺夫第二方法判断系统的稳定性。《自动控制原理》教学大纲(学分4,学时64)1、课程的性质与任务二、本课程是自动化类专业的理论基础课之一。本课程的任务是使学生掌握反馈控制系统的构成、控制系统数学模型的建立方法及系统时域、频域分析和校正方法;学习掌握非线性系统和离散控制系统的分析方法。二、课程内容、基本要求与学时分配(一)自动控制的基本概念2学时1.了解反馈控制系统的基本工作原理。2.了解系统的基本控制方式及控制系统的分类方法。3.了解对控制系统的基本要求。(二)系统的数学模型8学时1.掌握数学模型的建立方法。2.会进行非线性微分方程的线性化。3.掌握传递函数的基本概念,会求典型环节及自动控制系统的传递函数。4.熟练掌握动态结构图及其等效变换。(三)系统分析10学时1.熟练掌握一阶、二阶系统的单位阶跃响应。2.了解高阶系统的瞬态响应。3.熟练掌握劳斯——赫尔维茨判据。4.掌握稳态误差分析方法。(四)根轨迹法6学时1.掌握根轨迹的基本概念。2.熟练掌握根轨迹的绘制方法。3.掌握参变量根轨迹的绘制方法。4.掌握开环零、极点对根轨迹的影响。5.了解闭环零、极点分布对系统性能指标的影响。(五)频率响应法12学时1.掌握频率特性的基本概念。2.熟练掌握系统开环频率特性的绘制方法。3.熟练掌握奈魁斯特稳定判据。4.了解控制系统的相对稳定性。5.了解系统的闭环频率特性。6.了解频率特性与瞬态响应。(六)控制系统的校正6学时1.了解校正装置及其特性。2.掌握串联校正装置的设计方法及其参数的确定。3.了解反馈校正的原理及其特点。(七)离散控制系统12学时1.了解采样过程和采样定理。2.掌握Z变换与Z反变换。3.掌握离散控制系统的数学描述方法。4.掌握离散控制系统的分析方法。(八)非线性控制系统8学时1.掌握线性与非线性控制系统相平面图的绘制方法。2./r/