自动控制原理 2016年考研题

河北大学2016年硕士研究生入学考试试卷

一、填空题（共30分，1-7题每空1分，8-11题每空2分，答案一律写在答题纸上）

1、经典控制理论中，描述系统运动的数学模型主要有 和 ；现代控制理论中，描述系统运动的数学模型为 ，其中包括 方程和 方程。

2、系统的 响应代表由系统的初始状态所引起的系统的自由运动；系统的 响应代表由系统的输入所激励的强制运动。

3、设单位反馈系统的开环传递函数为,)

12(10)(+=s s s G 当系统的输入为单位阶跃信号l(t)时，系统的静态误差为 ；单位斜坡输入时，系统的静态误差为 ；单位加速输入时，系统的静态误差为 。

4、某系统特征多项式为

)44)(1(2+++s s s ，则系统的固有运动模态为 、 和 。

5、离散控制系统的数学模型主要有 和 。

6、根据系统分频段设计思想，低频段主要考虑系统的 特性，中频段主要考虑系统的 性，高频段主要考虑系统的 能力。

7、系统状态反馈不能够改变 的特征多项式和特征值，输出反馈不能够改变 的特征多项式和特征值。

8、某传递函数为)

1(2)(+=

s s s G 的系统，若输入信号为)60sin()( +=t t r ，其稳态输出为 。 9、已知系统的传递函数为

1

21+s ，则系统的单位脉冲响应为 。 10、已知系统的传递函数为2513)(23++++=s s s s s G ，写出系统的能控标准型实现 ，能观标准型实现 。

11、用C(z)表示以下采样系统的输出为 。

二、简答题（共30分，每题10分）

1、说明稳定裕量的定义，以开环传递函数)

1)(11.0(1)(++=s s s s G 为例子BODE 图和NYQUIST 图中标出相角稳定裕量和增益稳定裕量。

2、以下是通过改变载热介质流量进行出口温度控制的系统流程，请画出温度控制系统方框图，并说明每个方框的作用。如果冷物料流量发生变化，对系统产生什么影响？请绘制在结构图中。

3、写出在参考输入R(s)和扰动输入F(s)共同作用下，系统输出Y(s)的表达式。

三、计算题（90分）

1、（15分）设闭环采样系统如下图所示，其中采样周期T=0.1s ，试求系统稳定时K 的变化范围。

2、（15分）设控制系统结构如图所示，其中)(s G p 是调节器的传递函数。

（1）（10分）当采用比例调节器p p K s G =)(时，绘出以p K 为参变量的根轨迹图。

（2）（5分）试确定出使闭环系统稳定的比例系数p K 取值范围。

3、（15分）设单位反馈系统的开环传递函数为)

12)(1()(0++=s s s K s G ，绘制出开换系统Nyquist 概略曲线，并讨论使闭环系统稳定的K 的取值范围。

4、（20分，每个小题10分）某最小相位的单位负反馈系统，已知开环对数幅频特性曲线如左图所示，应用串联校正后系统的开环对数幅频特性如右图所示。

（1）写出校正前和校正后系统的开环传递函数。

（2）确定使用的是何种串联校正方式，并说明此校正的作用。

5、（15分）给定系统的状态空间方程为

[]x y u x x 11,101001=⎥⎦

⎤⎢⎣⎡+⎥⎦⎤⎢⎣⎡-= （1）（10分）判断系统是否为状态稳定？是否输出稳定？说明状态稳定和输出稳定的关系。

（2）（5分）初始状态为⎥⎦

⎤

⎢⎣⎡=110x 时，求出系统中零输入作用下的状态响应)(t x 。 6、（10分，每题5分）系统的状态空间表达式为[]x y u x x 11,103110=⎥⎦

⎤⎢⎣⎡+⎥⎦⎤⎢⎣⎡-= （1）试求状态反馈阵K ，使系统的闭环极点配置到-2，-2.

（2）写出闭环系统的状态空间表达式，画出用状态反馈实现极点配置的控制系统模拟