武汉科技大学827自动控制原理14-19年真题及答案

（1）分别确定当 n 2, 3, 4 时使闭环系统稳定的 k 值范围；（15 分）
（2）解释上述计算结果。（5 分） 解答：系统的闭环特征方程为
1 G(s) ( s 1)n k 0 （1）当 n 2 时，特征方程为 ( s 1)2 k 2s2 2 s 1 k 0 稳定条件为 k 0 当 n 3 时，特征方程为 3s3 3 2s2 3 s 1 k 0
G(s)
(
s
k
1)
n
,
0
（1）分别确定当 n 2, 3, 4 时使闭环系统稳定的 k 值范围；（15 分）
（2）解释上述计算结果。（5 分）
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五、（30 分）已知某控制系统如图 2 所示，定义 e(t) r(t) c(t) ，
图2
（1）写出系统的输出表达式 C(s) 和误差表达式 E(s) ；（12 分） （2）当 r(t) 0, n(t) 1(t) 时，求系统的稳态误差 ess ；（6 分） （3）当 r(t) 1(t), n(t) 1(t) 时，求系统的稳态误差 ess ；（6 分） （4）要减少稳态误差 ess ，应如何调整系统中的参数？（6 分）
1、对自动控制系统的基本要求是
。
答：稳（稳定、平稳）、快（动态响应快）和准（稳态误差小）。
2、 线性离散控制系统稳定的充分必要条件是
。
答：离散系统闭环特征方程所有的特征根全部位于 z 平面单位圆内部，即
zi 1, i 1, 2,n
3、 函数 eat 1(t) 的拉氏变换和 z 变换分别为
。
答：
1 sa
1
三、试简化如图所示系统方框图，并求系统的传递函数 C(s) / R(s) （15 分）
解答：
C(s)
G1(s)G2 (s)G3 (s)
R(s) 1 G1(s) G2(s) G3(s) G1(s)G3(s)
四、（20 分）已知某单位负反馈系统的开
k
1)
n
,
0
1 s
和
z z eaT
z z 1
4、 某 线 性 定 常 系 统 的 单 位 脉 冲 响 应 为 g(t) 0.0125e1.25t ， 则 该 系 统 闭 环 传 递 函 数
为
。
答： 0.0125 s 1.25
5、 串联超前校正和滞后校正的主要特点分别是
。
答：串联超前校正利用相位超前特性，主要改善系统的动态特性；串联滞后校正利用高频衰
六 、（ 25 分 ） 已 知 线 性 最 小 相 位 系 统 开 环 对 数 幅 频 特 性 如 图 3 所 示 ，
lg 5 0.6989
图3
（1）求开环传递函数 G(s) ；（7 分） （2）求幅值穿越频率 c 和开环相频特性 (c ) ；（6 分） （3）求相位裕量 (c ) 并判断闭环系统的稳定性；（6 分） （4）求系统达到临界稳定时的开环放大系数 K 。（6 分）
（1） 写出系统的输出表达式 C(s) 和误差表达式 E(s) ；（12 分）
（2） 当 r(t) 0, n(t) 1(t) 时，求系统的稳态误差 ess ；（6 分） （3） 当 r(t) 1(t), n(t) 1(t) 时，求系统的稳态误差 ess ；（6 分）
s3
3
3
s2
3 2
1k
s
3 2 3 3(1 k) 3 2
s0
1 K
稳定条件为1 k 0, 3 2 3 3(1 k) 3(9 1 k) 0 ，
即 1 k 8 当 n 4 时，特征方程为
4s4 4 3s3 6 2s2 4 s 1 k 0
2
s4
4
6 2 1 k
s3
4 3
递函数为
。
5、串联超前校正和滞后校正的主要特点分别是
。
二、分析题（15 分）
简述空调器是如何自动调节室内温度？画出空调器温度自动控制系统的方 框图。
三、（15 分）试简化如图 1 所示系统方框图，并求系统的传递函数 C(s) / R(s) 。
报考专业：
姓名：
图1 四、（20 分）已知某单位负反馈系统的开环传递函数为
4
s2 5 2 1 k
s 16 4k 5
s0 1 k
稳定条件为1 k 0, 16 4k 0 ，
即 1 k 4
（2）上述计算结果表明，系统正向通道上串联的惯性环节越多，要保证闭环系统稳定，增
益 k 的允许范围就越小。
五、（30 分）已知某控制系统如图所示，定义 e(t) r(t) c(t) ，
减特性，主要改善系统的稳态性能。
二、分析题（15 分） 简述空调器是如何自动调节室内温度？画出空调器温度自动控制系统的方框图。
解答： 空调器控制部分有一个温度自动调节系统，它主要由空调遥控器、温度调节器、制冷压
缩电机、温度传感器等部分组成。以夏季调器运行工作过程为例，用户预先设定一个温度值， 启动空调器后，温度传感器实时检测室内温度（通常高于预设温度），并与预设温度进行比 较，根据温度偏差，通过温度调节器进行运算处理，并根据运算结果发出控制指令，控制制 冷压缩电机运行时间长短，以使室内温度下降，当室内温度接近或等于预设温度时，电机停 止工作。当电机停止工作后，室温会再次回升，类似地由温度传感器实时检测出温度变化， 通过温度调节器运算处理后，发出控制指令，启动电机运行，直到室温回到预设温度为止。 温控系统方框图如下：
准考证号码： 密封线内不要写题
2014 年攻读硕士学位研究生入学考试试题
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
可使用的常用工具：□无 █计算器 □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
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七、（15 分）求如图 4 所示线性离散系统的脉冲传递函数 C(z) / R(z) 或输出 z 变换 C(z) 。
图4
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2014 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 5 小题，每小题 6 分，共 30 分）：
效；考完后试题随答题纸交回。
一、简答题（共 5 小题，每小题 6 分，共 30 分）
1、对自动控制系统的基本要求是
。
2、线性离散控制系统稳定的充分必要条件是
。
3、函数 eat 1(t) 的拉氏变换和 z 变换分别为
。
4、某线性定常系统的单位脉冲响应为 g(t) 0.0125e1.25t ，则该系统闭环传