江南大学807自动控制原理2013模拟试题

1、2013年全国硕士研究生入学考试自主命题科目模拟试题招生专业：考试科目：自动控制原理考试时间：14:00-17:00试题编号：807姓名： 准考证号： 报考院校： 报考专业：2012年全国硕士研究生考试江南大学自主命题模拟试题 考场注意事项：一、考生参加考试必须按时进入考场，按指定座位就坐。将有关身份证件（准考证、身份证）放在桌面左上角，以备查对。二、闭卷考试，考生进入考场，不得携带任何书刊、笔记、报纸和通讯工具（如手机、寻呼机等），或有存储、编程、查询功能的电子用品（如已携带，必须存放在监考老师指定的地方）。考生只准带必需的文具，如钢笔、圆珠笔、铅笔、橡皮、绘图仪器或根据考试所需携带的用具。

2、能否使用计算器，及开卷考试时允许携带的书籍及用具等由任课教师决定。三、考生迟到30分钟不得入场，逾时以旷考论；因特殊原因不能参加考试者，必须事前请假，并经研究生部批准，否则作旷考论。考试开始30分钟后才准交卷出场。答卷时，不得中途离场后再行返回。如有特殊原因需离场者，必须经监考教师准许并陪同。答卷一经考生带出考场，即行作废。四、考生拿到试卷后，应先用钢笔填写好试卷封面各项，特别是学号、姓名、学院名称、课程名称等，不到规定的开考时间，考生不得答题。五、考试期间，考生应将写好的有答卷文字的一面朝下放置，考生必须按时交卷，交卷时应将试卷、答卷纸和草稿纸整理好，等候监考老师收取，未经许可，不得将试卷、

3、答卷纸和草稿纸带出场外。六、考生在考场内必须保持安静。提前交卷的考生，应立即离开考场，不得在考场附近逗留。七、考生答题必须用钢笔或圆珠笔（蓝、黑色）书写，字迹要工整、清楚。答案书写在草稿纸上的一律无效。八、考生对试题内容有疑问的，不得向监考老师询问。但在试题分发错误或试卷字迹模糊时，可举手询问。姓名： 准考证号： 报考院校： 报考专业：江南大学2013年攻读硕士学位研究生入学考试模拟试题（一）科目代码： 807 科目名称： 自动控制原理 考生注意：所有大题务必书写在考场提供的答题纸上，写在本试题单上的答题一律无效（本题单不参与阅卷）。 一、建立如下系统的传递函数（其中U0是输出，Ui是输入）

4、(a)(b)二、 求W1W2H1H2_+_XrXc（a）W1W2H1H2_XrXcW3H2_(b)三、求 提示： 四、 计算1) 已知系统的方块图如下，求使系统稳定的K。2) 设单位反馈系统的开环传递函数为，要求闭环特征根的实部均小于-1，求K值应取的范围。五、 计算设有单位反馈系统，如果其开环传递函数为：1） 2）求输入量为 和时系统的稳态误差。六、 画根轨迹21A提示： 七、判断稳定性 ，说出原因 P=0P=0 2型系统P=1 （a）(b)(c) P=1 P=0 2型系统(d)(e)八、画出如下系统的Bode图1） 2）()九、已知系统的Bode图，写出开环传递函数 （a）（b）十、简答1

5、） 系统的相位裕量影响系统的哪些动态指标？通常相位裕量的取值范围是多少？2） 大多数情况下，为保证系统的稳定性，通常要求开环对数幅频特性曲线在穿越频率处的斜 率为多少？为什么？3） 简要画出二阶系统特征根的位置与响应曲线之间的关系。4） 若系统是二阶工程最佳的，那么阻尼比应该取多少？相应的超调量，上升时间和建立时间 是多少？5） 用二阶系统的根轨迹说明，增加开环零点和增加开环极点对系统根轨迹走向的影响。姓名： 准考证号： 报考院校： 报考专业：江南大学2013年攻读硕士学位研究生入学考试模拟试题（二）科目代码： 807 科目名称： 自动控制原理 考生注意：所有大题务必书写在考场提供的答题纸上，

6、写在本试题单上的答题一律无效（本题单不参与阅卷）。 一、每个命题都有错误，个别命题有一个以上的错误，请改正。1. 传递函数的分子就是系统的特征方程式，分母中s算子的最高阶次就表示系统的阶次。2. 传递函数描述系统的固有特性。其系数和阶次可以是虚数，即与系统内部结构参数有关也与输入量初始条件等外部因素有关。3. 传递函数是物理系统的数学模型，但不能反映物理系统的性质，因而不同的物理系统不能有相同的传递函数。4. 命题a：阻尼比唯一决定了超调量的大小。命题b：相位裕量决定了超调量的大小。命题a和命题b是矛盾的5. Nyquist稳定性判据描述为：如果开环是不稳定的，且有P个不稳定极点，那么闭环稳定

7、的条件是：当w由-时，Wk(jw)的轨迹应该顺时针绕（-1，j0）点P/2圈。二、简答题： 1. 简要画出二阶系统特征根的位置与响应曲线之间的关系。2. 设系统的开环传递函数为G(s)，该系统单位负反馈闭环系统的闭环传递函数、误差传递函数是什么?它们之间的关系是什么？3. 用根轨迹分别说明，对于典型的二阶系统增加一个开环零点和增加一个开环极点对系统根轨迹走向的影响。三、计算题已知质量-弹簧-阻尼器系统如图(a)所示，其中质量为m公斤，弹簧系数为k牛顿/米，阻尼器系数为牛顿秒/米，当物体受F = 10牛顿的恒力作用时，其位移y(t)的的变化如图(b)所示。求、和的值。图(a) 图(b)四、计算题

8、某火炮指挥系统结构如下图所示，K = 6 1/s，求：1） 计算穿越频率，并绘制系统的Bode图；2） 计算相位裕量和幅值裕量；3） 前向通路中串联超前校正网络，试计算相位裕量。五、计算题已知一控制系统的结构图如下，1） 确定该系统在输入信号下的时域性能指标：超调量，调节时间和峰值时间；2） 当时，求系统的稳态误差。R(s)N(s)C(s)参考公式：姓名： 准考证号： 报考院校： 报考专业：江南大学2013年攻读硕士学位研究生入学考试模拟试题（三）科目代码： 807 科目名称： 自动控制原理 考生注意：所有大题务必书写在考场提供的答题纸上，写在本试题单上的答题一律无效（本题单不参与阅卷）。 一

9、、简答题： 1. 如果一个控制系统的阻尼比比较小，请从时域指标和频域指标两方面说明该系统会有什么样的表现？并解释原因。2. 大多数情况下，为保证系统的稳定性，通常要求开环对数幅频特性曲线在穿越频率处的斜率为多少？为什么？3. 简要画出二阶系统特征根的位置与响应曲线之间的关系。4. 用根轨迹分别说明，对于典型的二阶系统增加一个开环零点和增加一个开环极点对系统根轨迹走向的影响。二、已知质量-弹簧-阻尼器系统如图(a)所示，其中质量为m公斤，弹簧系数为k牛顿/米，阻尼器系数为牛顿秒/米，当物体受F = 10牛顿的恒力作用时，其位移y(t)的的变化如图(b)所示。求、和的值。图(a) 图(b)三、已知

10、一控制系统的结构图如下， 1） 确定该系统在输入信号下的时域性能指标：超调量，调节时间和峰值时间；2） 当时，求系统的稳态误差。R(s)N(s)C(s)四、已知最小相位系统的开环对数幅频特性渐近线如图所示，位于两个交接频率的几何中心。1） 计算系统对阶跃信号、斜坡信号和加速度信号的稳态精度。2） 计算超调量和调节时间。L(w)/dBw (rad/s)-40-20-40150-2020wc,五、某火炮指挥系统结构如下图所示，系统最大输出速度为2 r/min，输出位置的容许误差小于，求：1） 确定满足上述指标的最小K值，计算该K值下的相位裕量和幅值裕量；2） 前向通路中串联超前校正网络，试计算相位

11、裕量。姓名： 准考证号： 报考院校： 报考专业：江南大学（评分参考卷）2013年攻读硕士学位研究生入学考试模拟试题（一）科目代码： 807 科目名称： 自动控制原理 1、 建立如下系统的传递函数（其中U0是输出，Ui是输入）2、 方块图（2题）W1W2H1H2_+_XrXcW1W2H1H2_XrXcW3H2_3、 信号流图4、 routh稳定判据（2题）1)2) 设单位反馈系统的开环传递函数为，要求闭环特征根的实部均小于-1，求K值应取的范围。5、 稳态误差设有单位反馈系统，如果其开环传递函数为：1） 2）求输入量为 和时系统的稳态误差。6、 动态误差7、 根轨迹，画出根轨迹。21A8、判断稳

12、定性9、画出如下系统的Bode图1） 2）9、写出如下系统的开环传递函数姓名： 准考证号： 报考院校： 报考专业：江南大学（评分参考卷）2013年攻读硕士学位研究生入学考试模拟试题（二）科目代码： 807 科目名称： 自动控制原理 一、6. 传递函数的分子就是系统的特征方程式，分母中s算子的最高阶次就表示系统的阶次。 分母(3分)7. 传递函数描述系统的固有特性。其系数和阶次可以是虚数，即与系统内部结构参数有关 实数(2分)也与输入量初始条件等外部因素有关。 无关(1分)8. 传递函数是物理系统的数学模型，但不能反映物理系统的性质，因而不同的物理系统不能有相同的传递函数。能(3分)9. 命题a

13、：阻尼比唯一决定了超调量的大小。命题b：相位裕量决定了超调量的大小。命题a和命题b是矛盾的 不矛盾的(3分)10. Nyquist稳定性判据描述为：如果开环是不稳定的，且有P个不稳定极点，那么闭环稳定的条件是：当w由-时，Wk(jw)的轨迹应该顺时针绕（-1，j0）点P/2圈。 逆(2分) P(1分)二、4. 简要画出二阶系统特征根的位置与响应曲线之间的关系。5. 设系统的开环传递函数为G(s)，该系统单位负反馈闭环系统的闭环传递函数、误差传递函数是什么?它们之间的关系是什么？6. 用根轨迹分别说明，对于典型的二阶系统增加一个开环零点和增加一个开环极点对系统根轨迹走向的影响。 三、系统的微分方

14、程为 ：系统的传递函数为 ：因此 利用拉普拉斯终值定理及图上的稳态值可得：所以 10/ k=0.06 ，从而求得k = 166.7 N/m由系统得响应曲线可知，系统得超调量为，由二阶系统性能指标的计算公式 解得 由响应曲线得，峰值时间为3s，所以由解得 由系统特征方城可知 所以 四、解：1） 可以求得频率特性图2）令,得 3）加入串联校正后，开环传递函数为求得五、1）系统的开环传递函数为： 系统的闭环传递函数为比较 二阶系统的标准形式，可得而，所以2）由题意知，该系统是个线性系统，满足叠加原理，故可以分别求取，和分别作用于系统时的稳态误差和，系统的稳态误差就等于。A） 单独作用时，由系统的开环

15、传递函数知，系统的开环增益，所以系统对的稳态误差为：N(s)C(s)B） 单独作用时，系统的方块图为系统的闭环传递函数为：频率特性为：当系统作用为时，所以系统的输出为：所以系统的误差为：姓名： 准考证号： 报考院校： 报考专业：江南大学（评分参考卷）2013年攻读硕士学位研究生入学考试模拟试题（三）科目代码： 807 科目名称： 自动控制原理 一、 简答题1 如果二阶控制系统阻尼比小，会影响时域指标中的超调量和频域指标中的相位裕量。根据超调量和相位裕量的计算公式可以得出结论。2 斜率为十倍频程。可以保证相位裕量在之间。34 二、系统的微分方程为 ：系统的传递函数为 ：因此 利用拉普拉斯终值定理及图上的稳态值可得：所以 10/ k=0.06 ，从而求得k = 066.7 N/m由系统得响应曲线可知，系统得超调量为，由二阶系统性能指标的计算公式 解得 由响应曲线得，峰值时间为3s，所以由解得 由系统特征方城可知 所以 三、1）系统的开环传递函数为： 系统的闭环传递函数为比较 二阶系统的标准形式，可得而，所以2）由题意知，该系统是个线性系统，满足叠加原理，故可以分别求取，和分别