2003工程自控原理

1、哈爾濱工程大學(xué)2003 年招收科目名稱:自動控制原理入學(xué)試題一,(共計 15 分) 控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型設(shè) 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如下:R(S)為輸入量,F(S)為干擾信號,C(S)為輸出量.分別求出該系統(tǒng)的傳遞函數(shù) (S)=C(S)/R(S) 和 擾動傳遞函數(shù) f(S)=C(S)/F(S)(說明:計算步驟占 9 分, (S)占 3 分, f(S)占 3 分.)二 (共計 25 分)已知負(fù)反饋控制系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為G(S)=K/(S-0.6)*(S2+3S+4.5)繪制該系統(tǒng)的根軌跡;指明使閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定的 K 值的取值范圍(1)(2)(3)當(dāng) K=8.7 時,計算閉環(huán)系統(tǒng)響應(yīng)穩(wěn)態(tài)誤差值階躍輸入的穩(wěn)態(tài)輸出值

2、及三 (共計 30 分)穩(wěn)定判斷1(8 分)控制系統(tǒng)的特征方程為 S5+4S4+2S3-4S2+S+2=0分析該系統(tǒng)的穩(wěn)定,若閉環(huán)系統(tǒng)不穩(wěn)定,數(shù).在 S 平面右半部的極點個(給出計算表)2(8 分)已知負(fù)反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù) G(S)=K/S(T1+1)(T2S+1)當(dāng) K=10 時,G( jw)與負(fù)實軸相交于(-0.25,0)一點,給出使閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定的 K 的區(qū)值范圍.3(8 分)右圖給出某負(fù)反饋系統(tǒng)(最小相位系統(tǒng))的漸進幅頻圖據(jù)圖求出該系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù).4(6 分)近似計算 3 小體相角r 和幅值20logKg四(共計 25 分)設(shè)負(fù)反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為G0(s)=k/s(1+1.

3、25)(s+125)試設(shè)計串聯(lián)校正環(huán)節(jié)，滿足設(shè)計指標(biāo)：靜態(tài)速度誤差系數(shù) Kv370調(diào)整時間 ts=0.25 秒（=0.0.2）;超調(diào)量 p=30%(說明：校正方案 5 分，校正環(huán)節(jié)參數(shù)計算 15 分，指標(biāo)檢驗步驟 5分)注意：第五題與第六題任選一題即可。若兩題都解，按得分少的計算成績。五 （共計 15 分）設(shè)非線性系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及=160 幅相圖，如下圖所示1（5 分）計算 K=160 時，G( jw)曲線與負(fù)實軸的交點。此時，該系統(tǒng)是否存在自持震蕩。2（5 分）至少給出消除自持震蕩的方法。對于圖中所示的系統(tǒng)，給出避免自持震蕩的 k 值范圍。3（5 分）若非線性部分由非線性元件串聯(lián)組成，元件非線性特

4、性如下圖所示，畫出等效非線性特性。六（共計 15 分） 設(shè)線性系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及參數(shù)如圖 a 所示，采用計算機控制，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖 b 所示，在保證閉環(huán)系統(tǒng)特性基本不變，可取采樣周期 T00.02 秒。圖（a）圖（b）1（5 分）近似計算數(shù)字控制器 D（z）的 脈沖傳遞函數(shù)，需說明所使用的近似替代法。2（5 分）計算被控對象的等效脈沖傳遞函數(shù) G（z）。3（5 分）計算閉環(huán)脈沖傳遞函數(shù) （z）=C（z）/R（z）七（25 分）已知線性定常系統(tǒng)的方框圖如下：1（9 分）給出該系統(tǒng)的狀態(tài)實現(xiàn)（三準(zhǔn)型）2（7 分）分析該系統(tǒng)的能觀性和能控性，能控或能觀標(biāo)3（9 分）若該系統(tǒng)不完全能觀或不完全能控，做相應(yīng)的能觀性和能控性分解。八（15 分）給定線性系統(tǒng) x=Ax+bu=(0 1)(-2 3)x+(-1) (4)u注：數(shù)組00=0數(shù)組00=1式的含義。01=110=-2 11=310=4原題沒有，為了讓大家明白上面等1(9 分)求該系統(tǒng)的方程解，說明該系統(tǒng)的穩(wěn)定性。2（6）采用狀態(tài)反饋： uk1 k2XK1,K2 取值范圍。, 試確定出使閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定的注：由于試題復(fù)印得不是很清晰，不敢保證本試題試卷完全。如果一樣。希望大家指正，有待修改完善！另外，本