2015年南京航空航天大学考研专业课试题920自动控制原理(专业学位).pdf

1、科目代码：920 科目名称：自动控制原理(专业学位) 第 1 页 共 4 页 南京航空航天大学南京航空航天大学2015 年硕士研究生入学考试初试试题（ A 卷 ） 2015 年硕士研究生入学考试初试试题（ A 卷 ） 科目代码: 920 科目名称: 自动控制原理(专业学位) 满分: 150 分 注意: 认真阅读答题纸上的注意事项；所有答案必须写在答题纸上，写在本试题纸或草稿纸上均无 认真阅读答题纸上的注意事项；所有答案必须写在答题纸上，写在本试题纸或草稿纸上均无效；本试题纸须随答题纸一起装入试题袋中交回！效；本试题纸须随答题纸一起装入试题袋中交回！本试卷共 10 大题，满分 150 分一、(本

2、题 15 分) 系统结构图如图 1 所示，求 C(s)的表达式。 2( )G s1( )G s1( )H s)(sR)(sC( )E s3( )G s( )N s3( )Hs2( )Hs 图 1 二、(本题 15 分) 已知系统的结构图如图 2 所示，)( 12)(ttr=， 1. 当0fk =时，求出系统的超调量%和调节时间st； 2. 当fk不等于零时，若要使系统的超调量%20%=，试求fk应为多大？并求出此时的调节时间st的值； 3. 比较上述两种情况，说明内反馈fk s的作用是什么？ 图 2 100skf)2(5 . 0+ss)(sR)(sC科目代码：920 科目名称：自动控制原理(专

3、业学位) 第 2 页 共 4 页 三、(本题15分) 某控制系统结构图如图3所示，其中 0( )(0)11(1)(1)35KG sKsss=+ 试设计校正环节( )cG s，使该系统在输入( )r tt=作用下的稳态误差为零。 图 3 四、(本题15分) 设系统的闭环特征方程为2()(1)0ssaK s+=，)0(a 1当10a =时，绘制K: 0变化时的系统闭环根轨迹，并求出系统阶跃响应分别为无超调、阻尼振荡时K的取值范围； 2若使根轨迹只具有一个非零分离点，求出此时a的取值？并画出此a值下K: 0变化时的系统闭环根轨迹。 五、(本题15分) 如图4所示，最小相位系统开环对数幅频渐近特性为)

4、(L，串联校正装置对数幅频特性渐近特性为)(cL。 1求未校正系统开环传递函数)(0sG及串联校正装置)(sGc； 2在图中画出校正后系统的开环对数幅频渐近特性)(L ，并求出校正后系统的相位裕度 ； 3简要说明这种校正装置的特点。 图 4( )cG sR(s)C(s)0( )G s科目代码：920 科目名称：自动控制原理(专业学位) 第 3 页 共 4 页 六、(本题15分) 单位反馈控制系统的开环传递函数为)1)(1 . 01 ()(sssKsG+=， 1求系统的幅值裕度h为20dB时的K值； 2求系统的相角裕度为60o时的K值。七、(本题15分) 系统如图5所示，T为采样周期， 1当K=

5、8时闭环系统是否稳定？ 2求系统稳定时K的临界值。 附Z变换表：111aTzzZ,Zsazesz = + 1ses( )c t( )r t(1)Ks s+( )e t1T =图 5 八、(本题15分) 某非线性系统如图6所示， 已知非线性环节描述函数为( )231AN AA+=+。 1分析参数K对系统自由运动的影响； 2 若能产生自激振荡， 试求使系统输出( )c t处振幅为1时的自激振荡频率和参数K的值。 ( )N A()()14Kss+( )C s1s( )0R s =图 6 九、(本题15分) 已知控制系统如图7所示， 图 7 21+ss13)(sR)(sY1x2x+科目代码：920 科目名称：自动控制原理(专业学位) 第 4 页 共 4 页 1写出以x1、x2为状态变量的系统状态方程与输出方程; 2将1得到的系统模型转换为对角标准型并判断系统的稳定性； 3判断系统的状态能控性和能观性。 十、(本题15分) 已知系统的状态空间表达式为： 122201101011100uy =+ =& xxx 1用状态反馈将系统闭环极点配置在-1、-2、-2； 2该系统的状态观测器是否存在？若存在，请设计一个极点为-2、-2、-3的全维状态观测器； 3绘制带状态反馈控制和状态观测器的闭环系统结构图。