1、姓名：报考专业：准考证号码：密封线内不要写题2019年全国硕士研究生招生考试初试自命题试题科目名称：自动控制原理（RA卷B卷）科目代码：827考试时间： 3 小时 满分 150 分可使用的常用工具：无 R计算器 R直尺 圆规（请在使用工具前打）注意：所有答题内容必须写在答题纸上，写在试题或草稿纸上的一律无效；考完后试题随答题纸交回。一、填空题（共6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 。2、已知，求 。3、已知某线性定常系统的单位阶跃响应为，则该系统的传递函数为 。4、 某单位负反馈控制系统的开环传递函数为，式中系统开环零点为 开环极点为 ；
2、系统闭环极点为 。5、 已知超前校正装置的传递函数为，则其最大超前角所对应的频率 。6、 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对应时域性能指标 ；它们反映了系统动态过程的 。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）简述该系统工作原理；（3）绘制系统结构图。 图1三、 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；（2）求系统的传
3、递函数。图2四、计算题（30分）已知某单位负反馈系统的开环传递函数，试选择参数和的值以满足如下指标：当输入信号为时，系统的稳态误差；当输入信号为单位阶跃信号时，超调量，调节时间（）。五、判断稳定性（共3小题，每小题10分，共30分）1、(10分) 某闭环系统特征方程为，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。2、(10分) 某采样系统如图3所示，其中，为采样周期，试求该采样系统稳定的充分必要条件？ 图33、（10分）已知某控制系统开环传递函数为，试绘出该系统的Nyquist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。六、 计算题（25分）已知线性最小相位系统开环对
4、数幅频特性如图4所示， 图4（1）求系统的型别、开环增益及系统开环传递函数；（10分）（2）求幅值穿越频率和开环相频特性；（10分）（3）求相位裕量；并利用相位裕量判断该系统的闭环稳定性。（5分）七、 计算题（10分）求如图5所示线性离散系统的输出变换。 图52019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分一、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，求 。答：3、 已知某线性定常系统的单位阶跃响应为，则
5、该系统的传递函数为 。答：7、 某单位负反馈控制系统的开环传递函数为，式中系统开环零点为 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；8、 已知超前校正装置的传递函数为，则其最大超前角所对应的频率 。答：1.259、 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；快速性四、 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
6、，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。 （1）系统的输入量：给定电位器电压输出量：物料的中心位置反馈量：光电位置传感器电压；（2）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；（2）求系统的传递函数。图2答案：（1）系统的传递函数；（5分）（2）系统的传递函数（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，试选择参数和的值以满足如下指标：1）当输入信号为时，系统的稳态误差；2）当输入信号为单位阶跃信号时，超调量，调
7、节时间（）。 答案：1） 系统为1型系统，当输入信号为时，系统的稳态误差，因此有（10分）2） 与比较，可知：，（10分）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）而综合：；可以选择：或者选择，验算得此时，计算满足要求五、判断稳定性（30分）（1）(10分) 某闭环系统特征方程，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：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，为采样周期，试求该采样系统稳定的充分必要条件？图3解答：闭环特征方程：由或双线性变换令可得：由劳斯判据可证明系统稳定的充要条件：（3）
8、（10分）已知某控制系统开环传递函数为，绘出该系统的Nyquist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）系统的Nyquist图：（2）（5分）系统开环稳定，所以 因此系统闭环不稳定六、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， 图4（1）求系统的型别、开环增益及系统开环传递函数；（10分）（2）求幅值穿越频率和开环相频特性；（10分）（3）求相位裕量；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；系统开环传递函数；（2）；（3）； ，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变换。 图5解答：由图可知，所以第 10 页 共 10 页
