《廈門(mén)大學(xué)844自動(dòng)控制原理2011-2017年考研真題及答案解析》

版權(quán)所有翻印必究《廈門(mén)大學(xué)自動(dòng)控制原理歷年考研真題及答案解析》電話(huà)400-666-0985QQ4008113567目錄Ⅰ歷年考研真題試卷 1廈門(mén)大學(xué)2011年招收攻讀碩士學(xué)位研究生入學(xué)考試試卷 2廈門(mén)大學(xué)2012年招收攻讀碩士學(xué)位研究生入學(xué)考試試卷 5廈門(mén)大學(xué)2013年招收攻讀碩士學(xué)位研究生入學(xué)考試試卷 7廈門(mén)大學(xué)2014年招收攻讀碩士學(xué)位研究生入學(xué)考試試卷 10廈門(mén)大學(xué)2015年招收攻讀碩士學(xué)位研究生入學(xué)考試試卷 13廈門(mén)大學(xué)2016年招收攻讀碩士學(xué)位研究生入學(xué)考試試卷 16廈門(mén)大學(xué)2017年招收攻讀碩士學(xué)位研究生入學(xué)考試試卷 20Ⅱ歷年考研真題試卷答案解析 廈門(mén)大學(xué)2011年招收攻讀碩士學(xué)位研究生入學(xué)考試試卷答案解析 24廈門(mén)大學(xué)2012年招收攻讀碩士學(xué)位研究生入學(xué)考試試卷答案解析 33廈門(mén)大學(xué)2013年招收攻讀碩士學(xué)位研究生入學(xué)考試試卷答案解析 40廈門(mén)大學(xué)2014年招收攻讀碩士學(xué)位研究生入學(xué)考試試卷答案解析 49廈門(mén)大學(xué)2015年招收攻讀碩士學(xué)位研究生入學(xué)考試試卷答案解析 58廈門(mén)大學(xué)2016年招收攻讀碩士學(xué)位研究生入學(xué)考試試卷答案解析 69廈門(mén)大學(xué)2017年招收攻讀碩士學(xué)位研究生入學(xué)考試試卷答案解析 80

廈門(mén)大學(xué)2011年招收攻讀碩士學(xué)位研究生入學(xué)考試試卷科目代碼：844科目名稱(chēng)：自動(dòng)控制原理招生專(zhuān)業(yè)：電氣檢測(cè)技術(shù)及儀器、控制理論與控制工程、系統(tǒng)工程、檢測(cè)技術(shù)與自動(dòng)化裝置、模式識(shí)別與智能系統(tǒng)、核科學(xué)與工程、能效工程考生須知：答案必須使用墨（藍(lán)）色墨水（圓珠）筆；不得在試卷（草稿）紙上作答；凡未按規(guī)定作答均不予評(píng)閱、判分1.二階系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為試求該系統(tǒng)的（a）脈沖響應(yīng)函數(shù)；（b）直流增益；（c）對(duì)階躍響應(yīng)的終值。（15分）2.已知系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為，若要求峰值時(shí)間秒，超調(diào)量，確定在單位反饋情況下是否存在K值同時(shí)滿(mǎn)足這兩個(gè)要求？試在S平面上大致繪出滿(mǎn)足要求的極點(diǎn)區(qū)域。（15分）3.用Laplace變換的方法解下面的常微分方程（10分）4.已知系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型為，試用積分器來(lái)實(shí)現(xiàn)所給系統(tǒng)的模型。（10分）5.將高階系統(tǒng)用二階系統(tǒng)近似，請(qǐng)求這個(gè)近似二階系統(tǒng)的超調(diào)量。（10分）6.已知單位反饋系統(tǒng)前向通道的傳遞函數(shù)為，試求（1）穩(wěn)態(tài)誤差系數(shù)、和；（2）當(dāng)輸入為時(shí)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差。（10分）7.某鍋爐液位系統(tǒng)如下如所示。（20分）（1）現(xiàn)要將該系統(tǒng)改造成自動(dòng)控制的，進(jìn)水量可以調(diào)節(jié)，出水不可以調(diào)節(jié)，試畫(huà)出液位自動(dòng)控制系統(tǒng)框；（2）組建該系統(tǒng)需要購(gòu)買(mǎi)什么元器件，寫(xiě)出你的基本方案。進(jìn)水管路，流量Q進(jìn)水管路，流量Q1出水管路，流量Q2液位高度H8.設(shè)某非線(xiàn)性系統(tǒng)如下圖所示，試確定其自持振蕩的振幅和頻率。（20分）9.計(jì)算圖示電網(wǎng)絡(luò)在輸入為時(shí)的穩(wěn)態(tài)輸出。（10分）11.已知控制系統(tǒng)的方塊圖如圖，試求開(kāi)環(huán)系統(tǒng)的頻率特性，并畫(huà)出Nyquist圖，用奈式穩(wěn)定判據(jù)判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性。（20分）++_

廈門(mén)大學(xué)2012年招收攻讀碩士學(xué)位研究生入學(xué)考試試卷科目代碼：844科目名稱(chēng)：自動(dòng)控制原理招生專(zhuān)業(yè)：電氣檢測(cè)技術(shù)及儀器、控制理論與控制工程、系統(tǒng)工程、檢測(cè)技術(shù)與自動(dòng)化裝置、模式識(shí)別與智能系統(tǒng)、核科學(xué)與工程、能效工程考生須知：答案必須使用墨（藍(lán)）色墨水（圓珠）筆；不得在試卷（草稿）紙上作答；凡未按規(guī)定作答均不予評(píng)閱、判分一、簡(jiǎn)答題（共10分）二、計(jì)算題（共120分）1.試分別列寫(xiě)圖（b）中無(wú)源網(wǎng)絡(luò)的微分方程（設(shè)電容C上的電壓為），電容上的電壓為，以此類(lèi)推），并求傳遞函數(shù)。（20分）2.若某系統(tǒng)在階躍輸入作用時(shí)，系統(tǒng)在零初始條件下的輸出響應(yīng)為：，試求系統(tǒng)的傳遞函數(shù)和脈沖響應(yīng)。（10分）4.已知二階系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)為，試求系統(tǒng)的超調(diào)量，峰值時(shí)間和調(diào)節(jié)時(shí)間。（20分）5.已知系統(tǒng)如圖所示，，求穩(wěn)態(tài)輸出和穩(wěn)態(tài)誤差。rrec_6.設(shè)控制系統(tǒng)如圖所示。試設(shè)計(jì)反饋通道傳遞函數(shù)H(s)，使系統(tǒng)阻尼比提高到希望的值，但保持增益K及自然頻率不變。（10分）H（s）H（s）7.設(shè)系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為試?yán)L制系統(tǒng)的根軌跡。（15分）8.如圖所示，已知，T=1秒，，求系統(tǒng)閉環(huán)脈沖傳遞函數(shù)，并判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性。（15分）G（s）G（s）R（s）_C(s)（s）T9.最小相位系統(tǒng)對(duì)數(shù)幅頻漸近特性如下圖所示，請(qǐng)確定系統(tǒng)的傳遞函數(shù)。（20分）L(w)L(w)w4030205w-20-40-600.10100

廈門(mén)大學(xué)2013年招收攻讀碩士學(xué)位研究生入學(xué)考試試卷科目代碼：844科目名稱(chēng)：自動(dòng)控制原理招生專(zhuān)業(yè)：電氣檢測(cè)技術(shù)及儀器、控制理論與控制工程、系統(tǒng)工程、檢測(cè)技術(shù)與自動(dòng)化裝置、模式識(shí)別與智能系統(tǒng)、核科學(xué)與工程、能效工程考生須知：答案必須使用墨（藍(lán)）色墨水（圓珠）筆；不得在試卷（草稿）紙上作答；凡未按規(guī)定作答均不予評(píng)閱、判分1.系統(tǒng)的微分方程組為：式中均為正的常數(shù)，系統(tǒng)的輸入為r(t),輸出為c(t),試畫(huà)出動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖，并求出傳遞函數(shù)。（20分）2.已知系統(tǒng)的傳遞函數(shù)，且初始條件為試求系統(tǒng)在輸入r（t）=1（t）作用下的輸出c（t）。（10分）3.某控制系統(tǒng)如下圖所示，其中控制器采用增益為的比例控制器，即，試確定使系統(tǒng)穩(wěn)定的的值。（10分）4.已知標(biāo)準(zhǔn)化的二階系統(tǒng)開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)，（1）求出在單位階躍作用下的系統(tǒng)輸出響應(yīng)的表達(dá)式C（s）；（2）求出當(dāng)時(shí)的c（t）；（3）據(jù)此推算出上升時(shí)間、超調(diào)量；（4）畫(huà)出改善該系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性的兩種方法的控制系統(tǒng)框圖（20分）。5.已知系統(tǒng)如圖所示，，求穩(wěn)態(tài)輸出和穩(wěn)態(tài)誤差（20分）。6.已知系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如下，其中：，加上環(huán)節(jié)，使減小為原來(lái)的0.1倍，且總放大倍數(shù)不變，求（10分）。7.設(shè)系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為（1）作出其根軌跡草圖；（10分）（2）要求計(jì)算出射角和根軌跡與虛軸的交點(diǎn)。（5分）8.以直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制系統(tǒng)為例，畫(huà)出該系統(tǒng)的控制系統(tǒng)方塊圖，寫(xiě)出方塊圖中各環(huán)節(jié)輸入輸出信號(hào)的意思，敘述運(yùn)行過(guò)程中的轉(zhuǎn)速受到的干擾后的調(diào)節(jié)過(guò)程。（10分）9.采樣系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如下所示，T=0.25s（1）求開(kāi)環(huán)脈沖傳遞函數(shù)G（z）；（2）當(dāng)輸入為r（t）=2+t，求欲使穩(wěn)態(tài)誤差小于0.5的K值（15分）。10.系統(tǒng)開(kāi)環(huán)頻率特性分別為如圖10的（a）和（b）所示，試判斷閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性（20分）。

廈門(mén)大學(xué)2014年招收攻讀碩士學(xué)位研究生入學(xué)考試試卷科目代碼：844科目名稱(chēng)：自動(dòng)控制原理招生專(zhuān)業(yè)：電氣檢測(cè)技術(shù)及儀器、控制理論與控制工程、系統(tǒng)工程、檢測(cè)技術(shù)與自動(dòng)化裝置、模式識(shí)別與智能系統(tǒng)、核科學(xué)與工程、能效工程考生須知：答案必須使用墨（藍(lán)）色墨水（圓珠）筆；不得在試卷（草稿）紙上作答；凡未按規(guī)定作答均不予評(píng)閱、判分一、（20分）試畫(huà)出一個(gè)完整的自動(dòng)控制系統(tǒng)基本組成框圖。以蒸汽加熱爐溫控制系統(tǒng)為例，畫(huà)出控制方塊圖，并在將框圖中的各信號(hào)（如輸入量、輸出量、擾動(dòng)量）對(duì)應(yīng)的具體名稱(chēng)寫(xiě)出。二、（10分）已知單位反饋的二階系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為。試證明采用PD控制后的系統(tǒng)性能指標(biāo)的改善，畫(huà)出改進(jìn)后的方框圖。三、（10分）設(shè)控制器的輸入信號(hào)為e（t），輸出為m（t），寫(xiě)出PID控制器的時(shí)域方程，并用運(yùn)算放大器實(shí)現(xiàn)PI控制的電路圖，計(jì)算出圖中的傳遞函數(shù)。四、（10分）已知系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為，試畫(huà)出其開(kāi)環(huán)Nyqyist草圖，并用Nyqyist判據(jù)分析系統(tǒng)的穩(wěn)定性。五、（10分）設(shè)單位反饋系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為，試確定參數(shù)K和T的穩(wěn)定域。六、（20分）已知控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如下圖所示，圖中未標(biāo)明的均為+號(hào)。當(dāng)采用輸入斜坡信號(hào)，擾動(dòng)作用是階躍信號(hào)。a）計(jì)算系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差；（10分）b）系統(tǒng)的環(huán)節(jié)增益K1，K2均為可調(diào)參數(shù)，，為了減小系統(tǒng)的總體穩(wěn)態(tài)誤差，K1、K2應(yīng)如何調(diào)節(jié)？（10分）七、（20分）已知單位反饋開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)，畫(huà)出根軌跡（10分）：求閉環(huán)系統(tǒng)阻尼比時(shí)，系統(tǒng)的單位階躍相應(yīng)。（10分）八、（10分）設(shè)控制系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為，繪制該系統(tǒng)的根軌跡，并求出使系統(tǒng)穩(wěn)定K的范圍。九、（20分）設(shè)單位反饋非線(xiàn)性系統(tǒng)描述函數(shù)為，如圖所示，其中=2，a=1，試確定K=15時(shí)其自持震蕩的振幅與頻率。十、（10分）求圖示控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù)。求：C（s）/R(s)。十一、（10分）如圖所示哦，已知求使系統(tǒng)穩(wěn)定的臨界值K。

廈門(mén)大學(xué)2015年招收攻讀碩士學(xué)位研究生入學(xué)考試試卷科目代碼：844科目名稱(chēng)：自動(dòng)控制原理招生專(zhuān)業(yè)：電氣檢測(cè)技術(shù)及儀器、控制理論與控制工程、系統(tǒng)工程、檢測(cè)技術(shù)與自動(dòng)化裝置、模式識(shí)別與智能系統(tǒng)、核科學(xué)與工程、能效工程考生須知：答案必須使用墨（藍(lán)）色墨水（圓珠）筆；不得在試卷（草稿）紙上作答；凡未按規(guī)定作答均不予評(píng)閱、判分一、（15分）考慮下圖所示運(yùn)算放大電路，試求其傳遞函數(shù)Eo(s)/Ei(s)。二、（15分）已知某單位負(fù)反饋系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為,試:1）畫(huà)出其以K為變量的根軌跡（要求求出漸近線(xiàn)與實(shí)軸的交點(diǎn)、夾角、分離點(diǎn)、與虛軸交點(diǎn)）。2）求出使系統(tǒng)穩(wěn)定的開(kāi)環(huán)增益Kc（注意不是K）的取值范圍。3）求系統(tǒng)穩(wěn)定且為欠阻尼狀態(tài)時(shí)K的取值范圍。三、（15分）溫度計(jì)可用傳遞函數(shù)描述?，F(xiàn)在空氣壓強(qiáng)為一個(gè)大氣壓，空氣溫度20℃，溫度計(jì)讀數(shù)也是20℃。將溫度計(jì)放入冰水混合物60秒后，溫度計(jì)讀數(shù)1℃。請(qǐng)估計(jì)參數(shù)K，T的取值。四、（10分）設(shè)三階系統(tǒng)系統(tǒng)特征多項(xiàng)式為?請(qǐng)用Routh判據(jù)證明，系統(tǒng)穩(wěn)定的充分必要條件是a2,a1,a0>0且a2a1>a0。五、（15分）已知控制系統(tǒng)如下圖，參考輸入，其中是單位階躍輸入，求其穩(wěn)態(tài)誤差。六、（15分）已知反饋系統(tǒng)如下圖，其中p>0。繪制其N(xiāo)yquist曲線(xiàn)并求保證閉環(huán)穩(wěn)定的參數(shù)p取值范圍。七、（20分）設(shè)有單位反饋控制系統(tǒng)如下圖，其中是被控對(duì)象，是待設(shè)計(jì)的控制器。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)控制器，保證：1）閉環(huán)系統(tǒng)斜坡輸入下無(wú)穩(wěn)態(tài)誤差；2）幅值穿越頻率；3）盡可能簡(jiǎn)單。八、（15分）磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)讀取系統(tǒng)采用數(shù)字控制，結(jié)構(gòu)如下圖，其中采樣是理想的并且同步，采樣周期秒。假定初始狀態(tài)為零，求單位階躍輸入下的輸出，并畫(huà)出簡(jiǎn)圖。九、（15分）設(shè)控制器的輸入信號(hào)為，輸出為，寫(xiě)出PID控制器的時(shí)域方程，并用運(yùn)算放大器實(shí)現(xiàn)PD控制器的電路圖，計(jì)算出圖中PID控制器的傳遞函數(shù)。十、（15分）已知狀態(tài)不可量測(cè)的受控系統(tǒng)試設(shè)計(jì)降維狀態(tài)觀測(cè)器，要求狀態(tài)觀測(cè)器的極點(diǎn)為{-3，-4}。

廈門(mén)大學(xué)2016年招收攻讀碩士學(xué)位研究生入學(xué)考試試卷科目代碼：844科目名稱(chēng)：自動(dòng)控制原理招生專(zhuān)業(yè)：電氣檢測(cè)技術(shù)及儀器、控制理論與控制工程、系統(tǒng)工程、檢測(cè)技術(shù)與自動(dòng)化裝置、模式識(shí)別與智能系統(tǒng)、核科學(xué)與工程、能效工程考生須知：答案必須使用墨（藍(lán)）色墨水（圓珠）筆；不得在試卷（草稿）紙上作答；凡未按規(guī)定作答均不予評(píng)閱、判分一、（10分）下面是某智能全自動(dòng)洗衣機(jī)使用說(shuō)明書(shū)局部：程序特點(diǎn)與用途水流洗滌：“洗滌”燈閃爍漂洗脫水：“脫水”燈閃爍總時(shí)間快洗程序適用于洗衣量較少，衣物臟污程度較輕時(shí)，特別適合在夏天將全家人每日換洗的衣服一次快速洗完標(biāo)準(zhǔn)水流，擺平水流注水洗6分鐘排水脫水1分40秒注水注水洗2分30秒排水脫水3分鐘約19分鐘請(qǐng)指出該智能全自動(dòng)洗衣機(jī)在“快洗”模式下開(kāi)環(huán)控制和閉環(huán)控制各一例，并闡述理由。二、（15分）考慮如下圖所示質(zhì)量-彈簧-阻尼系統(tǒng)，假設(shè)系統(tǒng)是線(xiàn)性的，外力為系統(tǒng)輸入，質(zhì)量塊位移為輸出。試分別寫(xiě)出該系統(tǒng)的微積分方程模型、狀態(tài)空間模型和傳遞函數(shù)模型。三、（20分）設(shè)單位負(fù)反饋控制系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)1、畫(huà)出其以K為變量的根軌跡（要求求出漸近線(xiàn)與實(shí)軸的交點(diǎn)、夾角、分離點(diǎn)、與虛軸交點(diǎn)）。2、求出使系統(tǒng)穩(wěn)定的開(kāi)環(huán)增益kc（注意不是K）的取值范圍。3、求出使系統(tǒng)具有的穩(wěn)定穩(wěn)定裕度時(shí)K的取值范圍。4、分別求出使系統(tǒng)過(guò)阻尼、臨界阻尼、欠阻尼時(shí)K的取值范圍。5、求出系統(tǒng)臨界阻尼時(shí)的三個(gè)特征根。四、（15分）已知某系統(tǒng)傳遞函數(shù)。給系統(tǒng)施加單位階躍輸入后，發(fā)現(xiàn)輸出中存在的等幅振蕩，求K和a的值。五、（15分）某離散時(shí)間二階系統(tǒng)的特征方程為，為保證系統(tǒng)的穩(wěn)定，a的取值范圍是多少？六、（15分）控制系統(tǒng)如下圖，其中，，是單位階躍輸入，請(qǐng)估算系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)輸出。七、（10分）已知反饋控制系統(tǒng)如下圖。請(qǐng)畫(huà)出Bode圖分析其穩(wěn)定性。八、（20分）設(shè)有單位反饋控制系統(tǒng)如下圖，其中是被控對(duì)象，是特設(shè)計(jì)的超前控制器。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)，保證相位裕量不小于40°且滿(mǎn)足。九、（15分）網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如下圖，過(guò)程的連續(xù)時(shí)間模型為采樣周期。在采樣時(shí)刻，傳感器測(cè)量過(guò)程的輸出y，并通過(guò)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給控制器，假定測(cè)量和傳輸?shù)臅r(shí)間可以忽略不計(jì)。在每一秒的開(kāi)始，網(wǎng)絡(luò)擁塞控制以2%的概率為控制系統(tǒng)分配信道。如果分配信道，則在這一秒鐘內(nèi)輸出y都能到達(dá)控制器，控制器在每個(gè)采樣時(shí)刻按照控制率生成控制信號(hào)并保持一個(gè)采樣周期；否則這一秒鐘內(nèi)輸出y都不能到達(dá)控制器，控制器產(chǎn)生輸出。試分析該系統(tǒng)是否穩(wěn)定。十、（15分）設(shè)兩個(gè)可控可觀的單輸入單輸出系統(tǒng)S1，S2：，，式中，，；，，式中，，，（1）當(dāng)S1，S2按圖并聯(lián)連接時(shí)，試推到關(guān)于的狀態(tài)方程式；（2）判斷并聯(lián)連接后系統(tǒng)的可控性與可觀性；

廈門(mén)大學(xué)2017年招收攻讀碩士學(xué)位研究生入學(xué)考試試卷科目代碼：844科目名稱(chēng)：自動(dòng)控制原理招生專(zhuān)業(yè)：電氣檢測(cè)技術(shù)及儀器、控制理論與控制工程、系統(tǒng)工程、檢測(cè)技術(shù)與自動(dòng)化裝置、模式識(shí)別與智能系統(tǒng)、核科學(xué)與工程、能效工程考生須知：答案必須使用墨（藍(lán)）色墨水（圓珠）筆；不得在試卷（草稿）紙上作答；凡未按規(guī)定作答均不予評(píng)閱、判分試建立如圖所示電路的動(dòng)態(tài)微分方程，并求傳遞函數(shù)（10分）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖所示：（15分）寫(xiě)出閉環(huán)傳遞函數(shù)表達(dá)式；要使系統(tǒng)滿(mǎn)足條件：，試確定相應(yīng)的參數(shù)K和；求此時(shí)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)；時(shí)，求系統(tǒng)由產(chǎn)生的穩(wěn)態(tài)誤差；確定，使干擾對(duì)系統(tǒng)輸出無(wú)影響。三、已知最小相位系統(tǒng)的對(duì)數(shù)幅頻特性如圖所示。試求系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)函數(shù)（15分）四、已知某單位反饋系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為：（15分）繪制該系統(tǒng)以根軌跡增益Kr為變量的根軌跡（求出：漸近線(xiàn)、分離點(diǎn)、與虛軸的交點(diǎn)等）；確定使系統(tǒng)滿(mǎn)足的開(kāi)環(huán)增益K的取值范圍。五、某最小相位系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)對(duì)數(shù)幅頻特性曲線(xiàn)如圖所示。（15分）寫(xiě)出該系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)；寫(xiě)出該系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)頻率特性、開(kāi)環(huán)幅頻特性及開(kāi)環(huán)相頻特性；求系統(tǒng)的相角裕度；若系統(tǒng)的穩(wěn)定裕度不夠大，可以采用什么措施提高系統(tǒng)的穩(wěn)定裕度？六、已知最小相位系統(tǒng)得開(kāi)環(huán)對(duì)數(shù)幅頻特性和串聯(lián)校正裝置得對(duì)數(shù)幅頻特性如圖所示，原系統(tǒng)得幅值穿越頻率為：（15分）1、寫(xiě)出原系統(tǒng)得開(kāi)環(huán)傳遞函，并求其相角裕度，判斷系統(tǒng)得穩(wěn)定性；2、寫(xiě)出校正裝置得傳遞函數(shù)；3、寫(xiě)出校正后得開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)，并用勞斯判據(jù)判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性。七、求下圖對(duì)應(yīng)的動(dòng)態(tài)微分方程。（15分）八、結(jié)構(gòu)如下圖，，求。（10分）復(fù)合控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如下圖所示，圖中是大于零的常數(shù)。（20分）確定當(dāng)閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定時(shí)，參數(shù)應(yīng)滿(mǎn)足的條件；當(dāng)輸入時(shí)，選擇校正裝置使系統(tǒng)無(wú)穩(wěn)態(tài)誤差。十、設(shè)負(fù)反饋系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為試?yán)L制K由變化的閉環(huán)根軌跡圖。（10分）

Ⅱ歷年考研真題試卷答案解析廈門(mén)大學(xué)2011年招收攻讀碩士學(xué)位研究生入學(xué)考試試卷答案解析科目代碼：844科目名稱(chēng)：自動(dòng)控制原理招生專(zhuān)業(yè)：電氣檢測(cè)技術(shù)及儀器、控制理論與控制工程、系統(tǒng)工程、檢測(cè)技術(shù)與自動(dòng)化裝置、模式識(shí)別與智能系統(tǒng)、核科學(xué)與工程、能效工程考生須知：答案必須使用墨（藍(lán)）色墨水（圓珠）筆；不得在試卷（草稿）紙上作答；凡未按規(guī)定作答均不予評(píng)閱、判分1.二階系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為試求該系統(tǒng)的（a）脈沖響應(yīng)函數(shù)；（b）直流增益；（c）對(duì)階躍響應(yīng)的終值。（15分）【考查重點(diǎn)】：根據(jù)傳遞函數(shù)求取脈沖響應(yīng)函數(shù)，直流增益，以及階躍響應(yīng)的終值，要求考生對(duì)上述概念有清楚的理解?！敬鸢附馕觥浚海╝）由已知，對(duì)其求拉式反變換即脈沖響應(yīng)函數(shù)。（b）當(dāng)s=0時(shí)，開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)的值常稱(chēng)為直流增益。由于開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為則直流增益為。（c）對(duì)階躍響應(yīng)的終值2.已知系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為，若要求峰值時(shí)間秒，超調(diào)量，確定在單位反饋情況下是否存在K值同時(shí)滿(mǎn)足這兩個(gè)要求？試在S平面上大致繪出滿(mǎn)足要求的極點(diǎn)區(qū)域。（15分）【考查重點(diǎn)】：主要考查根據(jù)傳遞函數(shù)以及一些主要性能指標(biāo)判定一些參數(shù)?！敬鸢附馕觥浚河捎诿耄{(diào)量，可得。而此時(shí)，可知不存在K值同時(shí)滿(mǎn)足這兩個(gè)要求。3.用Laplace變換的方法解下面的常微分方（10分）【考查重點(diǎn)】：主要考查對(duì)拉式變換微分定理的應(yīng)用，拉式變換以及拉式反變換的熟練操作?！敬鸢附馕觥浚焊鶕?jù)拉式變換微分定理有：又因?yàn)樗运砸虼说?.已知系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型為，試用積分器來(lái)實(shí)現(xiàn)所給系統(tǒng)的模型。（10分）【考查重點(diǎn)】：設(shè)計(jì)積分器模型來(lái)實(shí)現(xiàn)所給系統(tǒng)的模型?！敬鸢附馕觥浚合葘⑾到y(tǒng)模型進(jìn)行拉式變換得傳遞函數(shù)為：寫(xiě)出系統(tǒng)的狀態(tài)空間方程為又可得系統(tǒng)狀態(tài)變量圖為ssbaUY（s）+-5.將高階系統(tǒng)用二階系統(tǒng)近似，請(qǐng)求這個(gè)近似二階系統(tǒng)的超調(diào)量。（10分）【考查重點(diǎn)】：對(duì)于高階系統(tǒng)的降階處理?！敬鸢附馕觥浚合茸鋈缦绿幚恚?，則可得6.已知單位反饋系統(tǒng)前向通道的傳遞函數(shù)為，試求（1）穩(wěn)態(tài)誤差系數(shù)、和；（2）當(dāng)輸入為時(shí)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差。（10分）【考查重點(diǎn)】：主要考查對(duì)于不同的輸入時(shí)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差以及不同輸入下產(chǎn)生的穩(wěn)態(tài)誤差。【答案解析】：（1）由已知可得系統(tǒng)的靜態(tài)位置誤差系數(shù)為，靜態(tài)速度誤差系數(shù)為，靜態(tài)加速度誤差系數(shù)為。（2）當(dāng)輸入為時(shí)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差時(shí)，，，，則。7.某鍋爐液位系統(tǒng)如下如所示。（20分）現(xiàn)要將該系統(tǒng)改造成自動(dòng)控制的，進(jìn)水量可以調(diào)節(jié)，出水不可以調(diào)節(jié)，試畫(huà)出液位自動(dòng)控制系統(tǒng)框；組建該系統(tǒng)需要購(gòu)買(mǎi)什么元器件，寫(xiě)出你的基本方案。進(jìn)水管路，流量Q進(jìn)水管路，流量Q1出水管路，流量Q2液位高度H【考查重點(diǎn)】主要考查考生根據(jù)實(shí)際問(wèn)題設(shè)計(jì)自動(dòng)控制系統(tǒng)的能力?！敬鸢附馕觥浚海?）液位自動(dòng)控制系統(tǒng)框如下：放大器放大器電動(dòng)機(jī)閥門(mén)水池（2）需要購(gòu)買(mǎi)水池，水管，閥門(mén)，功率放大器，拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)，浮子，電壓表。按照上圖設(shè)計(jì)的系統(tǒng)不論閥門(mén)輸出的流量如何變化，系統(tǒng)總能自動(dòng)地維持其液面高度在允許的偏差誤差之內(nèi)。假設(shè)水池液面的高度因閥開(kāi)度的增大而稍有降低時(shí)，則系統(tǒng)立即產(chǎn)生一個(gè)與降落液面高度成比例的誤差電壓，該電壓經(jīng)放大器放大后供電給進(jìn)水閥的拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)，使閥門(mén)的開(kāi)度也相應(yīng)的增大，從而使水池的液面恢復(fù)到所希望的高度。8.設(shè)某非線(xiàn)性系統(tǒng)如下圖所示，試確定其自持振蕩的振幅和頻率。（20分）11-1+——【考查重點(diǎn)】：此題主要考查如何確定其自持振蕩的頻率和幅值以及其實(shí)際運(yùn)算過(guò)程?！敬鸢附馕觥浚簣D示非線(xiàn)性特性為繼電特性，其描述函數(shù)為是輸入正弦信號(hào)幅值X的函數(shù)。其負(fù)倒數(shù)特性為固有特性為令X從零變到無(wú)窮與w從零變到無(wú)窮，分別在復(fù)平面上作出兩條特性如圖所示。由于非線(xiàn)性系統(tǒng)的穩(wěn)定條件為圖中被奈氏曲線(xiàn)包圍的部分振幅增加，不被奈氏曲線(xiàn)包圍的部分振幅減小，因此在兩曲線(xiàn)交點(diǎn)處形成極限環(huán)。計(jì)算極限環(huán)振蕩的頻率與振幅。計(jì)算結(jié)果中，奈氏曲線(xiàn)穿過(guò)負(fù)實(shí)軸時(shí)有所以極限環(huán)振蕩頻率為計(jì)算結(jié)果中，當(dāng)負(fù)實(shí)部的長(zhǎng)度為-1.6667時(shí)，為2.1221，所以極限環(huán)振蕩幅值為極限環(huán)振蕩參數(shù)為9.計(jì)算圖示電網(wǎng)絡(luò)在輸入為時(shí)的穩(wěn)態(tài)輸出。（10分）【考查重點(diǎn)】：主要考查頻率特性的基本概念以及在正弦輸入下電網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)態(tài)輸出?！敬鸢附馕觥浚河蓤D可知系統(tǒng)閉環(huán)傳遞函數(shù)為則RLC網(wǎng)絡(luò)的幅頻特性為相頻特性為則穩(wěn)態(tài)輸出為-40dB/dec-40dB/dec-20dB/dec-60dB/dec13.1610【考查重點(diǎn)】：主要考查根據(jù)開(kāi)環(huán)對(duì)數(shù)幅頻特性圖求出開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)，并求取截止頻率?！敬鸢附馕觥浚撼跏夹甭蕿?2，有兩個(gè)積分環(huán)節(jié)，兩個(gè)轉(zhuǎn)折頻率。設(shè)定系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為由于解出系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)增益為K=3.16則系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為11.已知控制系統(tǒng)的方塊圖如圖，試求開(kāi)環(huán)系統(tǒng)的頻率特性，并畫(huà)出Nyquist圖，用奈式穩(wěn)定判據(jù)判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性。（20分）++_【考查重點(diǎn)】：根據(jù)方塊圖求取其頻率特性，繪制Nyquist圖，以及用奈氏判據(jù)判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性?！敬鸢附馕觥浚洪_(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為，可得其幅頻特性為，相頻特性為。其N(xiāo)yquist圖如下：又由于Z=P-2N=1-=0，可知系統(tǒng)為穩(wěn)定的。

廈門(mén)大學(xué)2012年招收攻讀碩士學(xué)位研究生入學(xué)考試試卷答案解析科目代碼：844科目名稱(chēng)：自動(dòng)控制原理招生專(zhuān)業(yè)：電氣檢測(cè)技術(shù)及儀器、控制理論與控制工程、系統(tǒng)工程、檢測(cè)技術(shù)與自動(dòng)化裝置、模式識(shí)別與智能系統(tǒng)、核科學(xué)與工程、能效工程考生須知：答案必須使用墨（藍(lán)）色墨水（圓珠）筆；不得在試卷（草稿）紙上作答；凡未按規(guī)定作答均不予評(píng)閱、判分一、簡(jiǎn)答題（共10分）【考查重點(diǎn)】主要考查考生對(duì)PID調(diào)節(jié)器的認(rèn)識(shí)，以及各個(gè)參數(shù)對(duì)系統(tǒng)性能指標(biāo)的影響?！敬鸢附馕觥浚篜ID控制器的時(shí)域方程為：其中，u（t）是PID控制器的輸出信號(hào)，e（t）是PID控制器的輸入信號(hào)，也就是系統(tǒng)的誤差信號(hào)。Kp為比例系數(shù)，Ti，Td分別稱(chēng)為積分和微分時(shí)間常數(shù)。比例部分：增加比例系數(shù)可加快系統(tǒng)的響應(yīng)速度，減小穩(wěn)態(tài)誤差；但比例系數(shù)太大會(huì)影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性。積分部分：積分時(shí)間常數(shù)越小，積分作用越強(qiáng)。積分控制作用可以消除系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差；但積分作用太大，會(huì)使系統(tǒng)的穩(wěn)定性下降微分部分：微分時(shí)間常數(shù)越大，微分作用越強(qiáng)。微分作用能夠反映反映誤差信號(hào)的變化速度。變化速度越大，微分作用越強(qiáng)，從而有助于減小震蕩，增加系統(tǒng)的穩(wěn)定性。但是。微分作用對(duì)高頻誤差信號(hào)（不管幅值大小）很敏感。如果系統(tǒng)存在高頻小幅值的噪音，則它形成的微分作用可能會(huì)很大，這是不希望出現(xiàn)的。二、計(jì)算題：（共120分）1.試分別列寫(xiě)圖（b）中無(wú)源網(wǎng)絡(luò)的微分方程（設(shè)電容C上的電壓為），電容上的電壓為，以此類(lèi)推），并求傳遞函數(shù)。（20分）【考查重點(diǎn)】：主要考查根據(jù)網(wǎng)絡(luò)圖求取系統(tǒng)的微分方程及其傳遞函數(shù)，要求考生有熟練的變換能力?！敬鸢附馕觥浚河梢阎煞謩e列寫(xiě)系統(tǒng)的微分方程如下：經(jīng)過(guò)拉式變換并消去中間參數(shù)，可得傳遞函數(shù)為2.若某系統(tǒng)在階躍輸入作用時(shí)，系統(tǒng)在零初始條件下的輸出響應(yīng)為：，試求系統(tǒng)的傳遞函數(shù)和脈沖響應(yīng)。（10分）【考查重點(diǎn)】：【答案解析】：由已知，根據(jù)拉式變換，得系統(tǒng)傳遞函數(shù)為，對(duì)其求拉式反變換即脈沖響應(yīng)函數(shù)?！究疾橹攸c(diǎn)】：主要考查考生繪制幅相特性曲線(xiàn)的能力。【答案解析】：系統(tǒng)含有兩個(gè)積分環(huán)節(jié)，因此時(shí)，；時(shí)，；時(shí)，；可知，隨著w的增大，角度由最后趨于，繪制的極坐標(biāo)圖如下ImImReG(jw)4.已知二階系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)為，試求系統(tǒng)的超調(diào)量，峰值時(shí)間和調(diào)節(jié)時(shí)間。（20分）【考查重點(diǎn)】：主要考查對(duì)系統(tǒng)一些主要性能指標(biāo)的推理?！敬鸢附馕觥浚焊黜?xiàng)性能指標(biāo)計(jì)算如下：可知，因此，根據(jù)已知公式最大超調(diào)量為Mp=，峰值時(shí)間，調(diào)整時(shí)間，則可得5.已知系統(tǒng)如圖所示，，求穩(wěn)態(tài)輸出和穩(wěn)態(tài)誤差。rrec_【考查重點(diǎn)】：主要考查根據(jù)結(jié)構(gòu)圖得出系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)輸出及穩(wěn)態(tài)誤差。【答案解析】：（1）由已知，其傳遞函數(shù)為，則其幅頻特性為，相頻特性為，其中則系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)輸出為（2）其誤差傳遞函數(shù)為，則其幅頻特性為，相頻特性為，其中則系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)輸出為6.設(shè)控制系統(tǒng)如圖所示。試設(shè)計(jì)反饋通道傳遞函數(shù)H(s)，使系統(tǒng)阻尼比提高到希望的值，但保持增益K及自然頻率不變。（10分）H（s）H（s）【考查重點(diǎn)】：此題主要考查如何使系統(tǒng)的參數(shù)得到變化來(lái)相應(yīng)的設(shè)計(jì)系統(tǒng)。【答案解析】：由已知，假設(shè)，則系統(tǒng)閉環(huán)傳遞函數(shù)為與H(s)=1的情況下對(duì)比得：則7.設(shè)系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為試?yán)L制系統(tǒng)的根軌跡。（15分）【考查重點(diǎn)】：主要考查考生繪制根軌跡的能力?！敬鸢附馕觥浚河梢阎?，根軌跡增益，繪制步驟如下：（1）起點(diǎn)：Start=0，-1，-2，終點(diǎn)：。（2）實(shí)軸根軌跡：。（3）分離點(diǎn)：s=-0.29（4）漸近線(xiàn)：夾角：交點(diǎn)：虛軸交點(diǎn)：將代入特性方程得到。當(dāng)時(shí)為根軌跡起點(diǎn)，當(dāng)時(shí)，根軌跡和虛軸相交，交點(diǎn)坐標(biāo)為，其為臨界根軌跡增益。作根軌跡圖如下：8.如圖所示，已知，T=1秒，，求系統(tǒng)閉環(huán)脈沖傳遞函數(shù)，并判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性。（15分）【考查重點(diǎn)】：主要考查根據(jù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖寫(xiě)出閉環(huán)脈沖傳遞函數(shù)以及使用變換域的勞斯判據(jù)判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性?！敬鸢附馕觥浚河蓤D知系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)脈沖傳遞函數(shù)為閉環(huán)脈沖傳遞函數(shù)為由于T=1，，代入上式可得。由于T=1時(shí)閉環(huán)特征方程為作w變換為根據(jù)勞斯判據(jù)，由于二階情況下此方程系數(shù)不全為零，所以系統(tǒng)不穩(wěn)定。9.最小相位系統(tǒng)對(duì)數(shù)幅頻漸近特性如下圖所示，請(qǐng)確定系統(tǒng)的傳遞函數(shù)。（20分）L(w)L(w)w4030205w-20-40-600.10100【考查重點(diǎn)】：根據(jù)最小相位系統(tǒng)對(duì)數(shù)幅頻漸近特性圖寫(xiě)出系統(tǒng)的傳遞函數(shù)?！敬鸢附馕觥浚河梢阎?，又根據(jù)比例關(guān)系可知，，，，，則系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為

廈門(mén)大學(xué)2013年招收攻讀碩士學(xué)位研究生入學(xué)考試試卷答案解析科目代碼：844科目名稱(chēng)：自動(dòng)控制原理招生專(zhuān)業(yè)：電氣檢測(cè)技術(shù)及儀器、控制理論與控制工程、系統(tǒng)工程、檢測(cè)技術(shù)與自動(dòng)化裝置、模式識(shí)別與智能系統(tǒng)、核科學(xué)與工程、能效工程考生須知：答案必須使用墨（藍(lán)）色墨水（圓珠）筆；不得在試卷（草稿）紙上作答；凡未按規(guī)定作答均不予評(píng)閱、判分1.系統(tǒng)的微分方程組為：式中均為正的常數(shù)，系統(tǒng)的輸入為r(t),輸出為c(t),試畫(huà)出動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖，并求出傳遞函數(shù)。（20分）【考查重點(diǎn)】：這是第二章的考點(diǎn)，考查了控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)描述方法的求取以及之間的轉(zhuǎn)換，包括傳遞函數(shù)和動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖。【答案解析】：對(duì)上述微分方程進(jìn)行拉式變換可得：整理后得：可以根據(jù)以上方程畫(huà)出動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)框圖：可求出傳遞函數(shù)：2.已知系統(tǒng)的傳遞函數(shù)，且初始條件為試求系統(tǒng)在輸入r（t）=1（t）作用下的輸出c（t）。（10分）【考查重點(diǎn)】：這是第三章的考點(diǎn)，考查了由傳遞函數(shù)和已知輸入求取輸出響應(yīng)，是基本知識(shí)?！敬鸢附馕觥浚焊鶕?jù)系統(tǒng)的傳遞函數(shù)可得到系統(tǒng)的微分方程為：（1）而系統(tǒng)的輸入為r（t）=1（t）方程（1）兩邊進(jìn)行拉氏變換得到：帶入已知初始值，得到輸出響應(yīng)的拉氏變換為作拉氏反變換，得到時(shí)間響應(yīng)為3.某控制系統(tǒng)如下圖所示，其中控制器采用增益為的比例控制器，即，試確定使系統(tǒng)穩(wěn)定的的值。（10分）【考查重點(diǎn)】：這是第三章的考點(diǎn)，考查了控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析，用勞斯判據(jù)判斷即可得出答案?！敬鸢附馕觥浚焊鶕?jù)框圖可知系統(tǒng)的閉環(huán)特征方程為：s（0.1s+1）（0.2s+1）+=0,整理得到：作勞斯表如下：要使系統(tǒng)穩(wěn)定則要求勞斯表第一列元素全部大于零滿(mǎn)足0<<154.已知標(biāo)準(zhǔn)化的二階系統(tǒng)開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)，（1）求出在單位階躍作用下的系統(tǒng)輸出響應(yīng)的表達(dá)式C（s）；（2）求出當(dāng)時(shí)的c（t）；（3）據(jù)此推算出上升時(shí)間、超調(diào)量；（4）畫(huà)出改善該系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性的兩種方法的控制系統(tǒng)框圖（20分）?！究疾橹攸c(diǎn)】：這是第三章的考點(diǎn)，考查了根據(jù)傳遞函數(shù)求取階躍響應(yīng)，二階系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性以及如何改善動(dòng)態(tài)特性，注重考查教材的基本知識(shí)?！敬鸢附馕觥浚海?）上述系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)為在單位階躍作用下的系統(tǒng)的輸出響應(yīng)的表達(dá)式（2）當(dāng)時(shí)，閉環(huán)系統(tǒng)的特征根為其中對(duì)上式進(jìn)行拉氏反變換，可得到其中（3）由響應(yīng)的表達(dá)式求上升時(shí)間有可以求得上升時(shí)間要求超調(diào)量，先求一下峰值時(shí)間在時(shí)間響應(yīng)c（t）達(dá)到最大值時(shí)在第一周期為最大值時(shí)有k=1求得峰值時(shí)間為：將帶入時(shí)間響應(yīng)表達(dá)式可求出c（t）的最大值為：可求得，再根據(jù)超調(diào)量定義式，。（4）可以用以下兩種方法改善動(dòng)態(tài)性能：串聯(lián)控制反饋控制5.已知系統(tǒng)如圖所示，，求穩(wěn)態(tài)輸出和穩(wěn)態(tài)誤差（20分）?！究疾橹攸c(diǎn)】：這是第五章的考點(diǎn)，考查了控制系統(tǒng)的頻率特性，簡(jiǎn)單變換即可?！敬鸢附馕觥浚涸撓到y(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)頻率特性為對(duì)于輸入有，w=50則系統(tǒng)輸出的復(fù)數(shù)形式為7.6系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)輸出為穩(wěn)態(tài)誤差=-6.已知系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如下，其中：，加上環(huán)節(jié)，使減小為原來(lái)的0.1倍，且總放大倍數(shù)不變，求（10分）。【考查重點(diǎn)】：這是第三章的考點(diǎn)，考查了控制系統(tǒng)的時(shí)域特性，通過(guò)前饋和反饋改善系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性?！敬鸢附馕觥浚涸到y(tǒng)的調(diào)節(jié)時(shí)間為則先系統(tǒng)的調(diào)節(jié)時(shí)間為加上環(huán)節(jié)后，系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為根據(jù)題目要求，可知可得到7.設(shè)系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為（1）作出其根軌跡草圖；（10分）（2）要求計(jì)算出射角和根軌跡與虛軸的交點(diǎn)。（5分）【考查重點(diǎn)】：這是第四章的考點(diǎn)，考查了控制系統(tǒng)的根軌跡繪制。【答案解析】：（1）根據(jù)實(shí)軸上的根軌跡，漸近線(xiàn)，與虛軸交點(diǎn)等可以畫(huà)出系統(tǒng)的根軌跡圖如下：（2）如圖，極點(diǎn)0與-3的出射角均為-180極點(diǎn)-1+j的出射角考慮到幅角的周期性，則極點(diǎn)-1+j的出射角為-極點(diǎn)-1-j的出射角為。閉環(huán)系統(tǒng)的特征方程為S=jw帶入上述方程，并另實(shí)部虛部分別等于零，可得根軌跡與虛軸的交點(diǎn)為j1.61此時(shí)K=7.038.以直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制系統(tǒng)為例，畫(huà)出該系統(tǒng)的控制系統(tǒng)方塊圖，寫(xiě)出方塊圖中各環(huán)節(jié)輸入輸出信號(hào)的意思，敘述運(yùn)行過(guò)程中的轉(zhuǎn)速受到的干擾后的調(diào)節(jié)過(guò)程?！究疾橹攸c(diǎn)】：這是第一章的考點(diǎn)，考查了自動(dòng)控制系統(tǒng)的組，原理及擾動(dòng)抑制原理。【答案解析】：下圖是直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制系統(tǒng)的方框圖。電位器滑臂的分壓值是系統(tǒng)的輸入量，一般為控制系統(tǒng)給定的輸入信號(hào)，或者稱(chēng)為希望值；偏差是系統(tǒng)參考輸入信號(hào)和反饋信號(hào)之差；功率放大器是系統(tǒng)的控制器，接收偏差信號(hào)，以一定的控制律給出控制量；控制量是施加給受控對(duì)象的信號(hào)，使受控對(duì)象（電動(dòng)機(jī)）按一定規(guī)律運(yùn)行；電動(dòng)機(jī)是受控對(duì)象，被控制的裝置；電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速時(shí)輸出量，控制系統(tǒng)的輸出；擾動(dòng)量是外界的干擾信號(hào)；測(cè)速發(fā)動(dòng)機(jī)是該系統(tǒng)的反饋元件；當(dāng)系統(tǒng)受到負(fù)載擾動(dòng)時(shí)，如果負(fù)載增大，則電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速降低，測(cè)速發(fā)動(dòng)機(jī)的端電壓減小，功率放大器的輸入電壓增加，電動(dòng)機(jī)的電樞電壓上升，使得電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速增加。如果負(fù)載減小，則電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)的過(guò)程與上述過(guò)程相反。9.采樣系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如下所示，T=0.25s（1）求開(kāi)環(huán)脈沖傳遞函數(shù)G（z）；（2）當(dāng)輸入為r（t）=2+t，求欲使穩(wěn)態(tài)誤差小于0.5的K值（15分）?！究疾橹攸c(diǎn)】：這是第八章的考點(diǎn)，考查了采樣控制系統(tǒng)的脈沖傳遞函數(shù)以及穩(wěn)定性分析。采樣系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析北京工業(yè)大學(xué)出版社《自動(dòng)控制原理》里沒(méi)有提到，大家可以參考《計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)》?！敬鸢附馕觥浚海?）由框圖可知該系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)脈沖傳遞函數(shù)為（2）對(duì)于型系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差為<0.5則K>2。10.系統(tǒng)開(kāi)環(huán)頻率特性分別為如圖10的（a）和（b）所示，試判斷閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性（20分）?！究疾橹攸c(diǎn)】：這是第五章的考點(diǎn)，考查了頻域穩(wěn)定性分析，根據(jù)頻域特性圖分析系統(tǒng)的穩(wěn)定性?！敬鸢附馕觥浚焊鶕?jù)奈氏圖的對(duì)稱(chēng)性可以補(bǔ)全（a）圖知N=0，若系統(tǒng)沒(méi)有右極點(diǎn)，則該系統(tǒng)穩(wěn)定。根據(jù)（b）圖低階部分知道該系統(tǒng)包含兩個(gè)積分環(huán)節(jié)，中段和高階部分知道系統(tǒng)包含兩個(gè)一階微分環(huán)節(jié)。從圖中可知相位裕度小于零，幅值裕度小于零，則該系統(tǒng)不穩(wěn)定。

廈門(mén)大學(xué)2014年招收攻讀碩士學(xué)位研究生入學(xué)考試試卷答案解析科目代碼：844科目名稱(chēng)：自動(dòng)控制原理招生專(zhuān)業(yè)：電氣檢測(cè)技術(shù)及儀器、控制理論與控制工程、系統(tǒng)工程、檢測(cè)技術(shù)與自動(dòng)化裝置、模式識(shí)別與智能系統(tǒng)、核科學(xué)與工程、能效工程考生須知：答案必須使用墨（藍(lán)）色墨水（圓珠）筆；不得在試卷（草稿）紙上作答；凡未按規(guī)定作答均不予評(píng)閱、判分一、（20分）試畫(huà)出一個(gè)完整的自動(dòng)控制系統(tǒng)基本組成框圖。以蒸汽加熱爐溫控制系統(tǒng)為例，畫(huà)出控制方塊圖，并在將框圖中的各信號(hào)（如輸入量、輸出量、擾動(dòng)量）對(duì)應(yīng)的具體名稱(chēng)寫(xiě)出。【考查重點(diǎn)】：這是第一章的考點(diǎn)，考查了自動(dòng)控制系統(tǒng)基本框圖的組成以及常用術(shù)語(yǔ)?！敬鸢附馕觥浚鹤詣?dòng)控制系統(tǒng)基本組成框圖：蒸汽加熱爐溫控制系統(tǒng)為例，畫(huà)出控制方塊圖：二、（10分）已知單位反饋的二階系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為。試證明采用PD控制后的系統(tǒng)性能指標(biāo)的改善，畫(huà)出改進(jìn)后的方框圖?！究疾橹攸c(diǎn)】：這是第六章的考點(diǎn)，考查了控制系統(tǒng)的校正方法，同時(shí)考察了控制系統(tǒng)方框圖的繪制。【答案解析】：PD控制的時(shí)域方程是Kp=1時(shí)的頻率特性，采用PD控制后，相位裕度增加，穩(wěn)定性增強(qiáng)；幅值穿越頻率增加，系統(tǒng)的快速性提高。改進(jìn)后的方框圖如下：三、（10分）設(shè)控制器的輸入信號(hào)為e（t），輸出為m（t），寫(xiě)出PID控制器的時(shí)域方程，并用運(yùn)算放大器實(shí)現(xiàn)PI控制的電路圖，計(jì)算出圖中的傳遞函數(shù)?！究疾橹攸c(diǎn)】：這是第二章的考點(diǎn)，考查了控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)描述方法的求取以及之間的轉(zhuǎn)換，包括傳遞函數(shù)和動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖，特別注意的是要求畫(huà)出運(yùn)算放大器實(shí)現(xiàn)的電路圖，這部分內(nèi)容很少考到，容易忽視。【答案解析】：PID控制器的時(shí)域方程如下：運(yùn)算放大器實(shí)現(xiàn)的PI控制的電路圖如下：比例積分環(huán)節(jié)傳遞函數(shù)如下：，其中四、（10分）已知系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為，試畫(huà)出其開(kāi)環(huán)Nyqyist草圖，并用Nyqyist判據(jù)分析系統(tǒng)的穩(wěn)定性。【考查重點(diǎn)】：這是第五章的考點(diǎn)，考查了控制系統(tǒng)的奈氏圖的繪制以及奈氏判據(jù)，是常考點(diǎn)?！敬鸢附馕觥浚寒?dāng)K比較大的時(shí)候，奈氏圖如下，根據(jù)奈氏判據(jù)可知系統(tǒng)不穩(wěn)定當(dāng)K比較小的時(shí)候,奈氏圖如下，奈氏曲線(xiàn)不包含（-1,0），系統(tǒng)穩(wěn)定。五、（10分）設(shè)單位反饋系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為，試確定參數(shù)K和T的穩(wěn)定域?！究疾橹攸c(diǎn)】：這是第三章的考點(diǎn)，考查了控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析，其中非常重要的一個(gè)判斷方法——?jiǎng)谒古袚?jù)?！敬鸢附馕觥浚河?+G(s)=0可得系統(tǒng)的特征方程為于是可構(gòu)造勞斯如下：根據(jù)勞斯判據(jù)，要使系統(tǒng)穩(wěn)定其勞斯表的第一列元素必須全為正的，即T＞0,

K＞0,T+2-K(T-2)＞0故系統(tǒng)穩(wěn)定時(shí)參數(shù)K和T的取值范圍為相應(yīng)的K和T的穩(wěn)定域，如圖所示六、（20分）已知控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如下圖所示，圖中未標(biāo)明的均為+號(hào)。當(dāng)采用輸入斜坡信號(hào)，擾動(dòng)作用是階躍信號(hào)。a）計(jì)算系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差；（10分）b）系統(tǒng)的環(huán)節(jié)增益K1，K2均為可調(diào)參數(shù)，，為了減小系統(tǒng)的總體穩(wěn)態(tài)誤差，K1、K2應(yīng)如何調(diào)節(jié)？（10分）【考查重點(diǎn)】：這是第三章的考點(diǎn)，考查了控制系統(tǒng)的時(shí)域分析，其中求取穩(wěn)態(tài)誤差是每年的必考考點(diǎn)?！敬鸢附馕觥浚篴）求穩(wěn)態(tài)誤差穩(wěn)態(tài)誤差為b）為了減小誤差，使最小，則取值時(shí)使取小值，盡量取大值，總體上七、（20分）已知單位反饋開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)，畫(huà)出根軌跡（10分）：求閉環(huán)系統(tǒng)阻尼比時(shí)，系統(tǒng)的單位階躍相應(yīng)。（10分）【考查重點(diǎn)】：這道題考查了第三、四章的內(nèi)容，其中根軌跡繪制是每年的必考考點(diǎn)?！敬鸢附馕觥浚合到y(tǒng)的根軌跡圖如下：系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)為則此二階系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)為八、（10分）設(shè)控制系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為，繪制該系統(tǒng)的根軌跡，并求出使系統(tǒng)穩(wěn)定K的范圍。【考查重點(diǎn)】：這是第四章的考點(diǎn)，考查了控制系統(tǒng)的根軌跡繪制以及穩(wěn)定性分析，穩(wěn)定性分析常見(jiàn)的方法有勞斯判據(jù)?！敬鸢附馕觥浚焊鶕?jù)勞斯判據(jù)，可以求得使系統(tǒng)穩(wěn)定的K的取值范圍是。九、（20分）設(shè)單位反饋非線(xiàn)性系統(tǒng)描述函數(shù)為，如圖所示，其中=2，a=1，試確定K=15時(shí)其自持震蕩的振幅與頻率?！究疾橹攸c(diǎn)】：這是第七章的考點(diǎn)，考查了非線(xiàn)性控制系統(tǒng)的描述函數(shù)法?！敬鸢附馕觥浚海?）因?yàn)樗岳L制曲線(xiàn)如圖所示：曲線(xiàn)為從不穩(wěn)定區(qū)域進(jìn)入穩(wěn)定區(qū)域，所以交點(diǎn)存在穩(wěn)定的周期運(yùn)動(dòng)因?yàn)?，可以求出A=2.5十、（10分）求圖示控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù)。求：C（s）/R(s)?！究疾橹攸c(diǎn)】：這是第二章的考點(diǎn)，考查了控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)描述方法的求取以及之間的轉(zhuǎn)換，包括傳遞函數(shù)和基本結(jié)構(gòu)圖?！敬鸢附馕觥浚焊鶕?jù)梅森公式可以求出該控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù)如下：十一、（10分）如圖所示哦，已知求使系統(tǒng)穩(wěn)定的臨界值K?！究疾橹攸c(diǎn)】：這是第八章的考點(diǎn)，考查了采樣控制系統(tǒng)的脈沖傳遞函數(shù)以及穩(wěn)定性分析，這是?？碱}?！敬鸢附馕觥浚海?）系統(tǒng)開(kāi)環(huán)脈沖傳遞函數(shù)系統(tǒng)閉環(huán)脈沖傳遞函數(shù)（2）閉環(huán)特征方程令，列勞斯表得：在范圍內(nèi)，系統(tǒng)是穩(wěn)定的。

廈門(mén)大學(xué)2015年招收攻讀碩士學(xué)位研究生入學(xué)考試試卷答案解析科目代碼：844科目名稱(chēng)：自動(dòng)控制原理招生專(zhuān)業(yè)：電氣檢測(cè)技術(shù)及儀器、控制理論與控制工程、系統(tǒng)工程、檢測(cè)技術(shù)與自動(dòng)化裝置、模式識(shí)別與智能系統(tǒng)、核科學(xué)與工程、能效工程考生須知：答案必須使用墨（藍(lán)）色墨水（圓珠）筆；不得在試卷（草稿）紙上作答；凡未按規(guī)定作答均不予評(píng)閱、判分一、（15分）考慮下圖所示運(yùn)算放大電路，試求其傳遞函數(shù)Eo(s)/Ei(s)?！究疾橹攸c(diǎn)】：這是第二章的考點(diǎn)，考查傳遞函數(shù)的含義?！敬鸢附馕觥浚涸O(shè)第一、二個(gè)放大電路的輸出電壓分別為、則有：①②③對(duì)上述①②③式分別作Laplace變換有：則可得系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖為：故系統(tǒng)閉環(huán)傳遞函數(shù)：二、（15分）已知某單位負(fù)反饋系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為,試:1）畫(huà)出其以K為變量的根軌跡（要求求出漸近線(xiàn)與實(shí)軸的交點(diǎn)、夾角、分離點(diǎn)、與虛軸交點(diǎn)）。2）求出使系統(tǒng)穩(wěn)定的開(kāi)環(huán)增益Kc（注意不是K）的取值范圍。3）求系統(tǒng)穩(wěn)定且為欠阻尼狀態(tài)時(shí)K的取值范圍?！究疾橹攸c(diǎn)】：這是第三章的考點(diǎn)，考查系統(tǒng)穩(wěn)定與增益的含義?！敬鸢附馕觥浚孩傧到y(tǒng)開(kāi)環(huán)極點(diǎn)為：、、，無(wú)開(kāi)環(huán)零點(diǎn)②有三條根軌跡分別起始于、、，均終點(diǎn)于無(wú)限遠(yuǎn)處③根軌跡對(duì)稱(chēng)于實(shí)軸且邊緣變化④實(shí)軸上的和為根軌跡在實(shí)軸上的區(qū)間⑤根軌跡漸近線(xiàn)與實(shí)軸交點(diǎn)為：⑥計(jì)算分離點(diǎn)：由有：由有：則分離角⑦計(jì)算根軌跡與實(shí)軸交點(diǎn)，將代入特征方程有：則系統(tǒng)根軌跡草圖如圖所示（2）由圖知要使系統(tǒng)穩(wěn)定則根軌跡均應(yīng)在坐標(biāo)軸虛軸左側(cè)（3）由（1）知在虛軸時(shí)故穩(wěn)定的K值范圍為由Routh判據(jù)有：所以三、（15分）溫度計(jì)可用傳遞函數(shù)描述?，F(xiàn)在空氣壓強(qiáng)為一個(gè)大氣壓，空氣溫度20℃，溫度計(jì)讀數(shù)也是20℃。將溫度計(jì)放入冰水混合物60秒后，溫度計(jì)讀數(shù)1℃。請(qǐng)估計(jì)參數(shù)K，T的取值?！究疾橹攸c(diǎn)】： 這是第二章的考點(diǎn)，考查傳遞函數(shù)的含義，通過(guò)輸入計(jì)算輸出。【答案解析】：由題意知1分鐘時(shí)溫度計(jì)的指示值達(dá)實(shí)際值的98%則所以∴溫度計(jì)特性傳函為：水槽水溫以10℃/min的速度升溫，相當(dāng)于加斜坡信號(hào)輸入即：則誤差為：∴穩(wěn)態(tài)誤差為：∴該溫度計(jì)的穩(wěn)態(tài)指示誤差為2.5℃四、（10分）設(shè)三階系統(tǒng)系統(tǒng)特征多項(xiàng)式為請(qǐng)用Routh判據(jù)證明，系統(tǒng)穩(wěn)定的充分必要條件是a2,a1,a0>0且a2a1>a0。【考查重點(diǎn)】：這是第四章的考點(diǎn)，考查Routh判據(jù)?！敬鸢附馕觥浚河深}意知：系統(tǒng)閉環(huán)傳遞函數(shù)為則閉環(huán)特征方程為：由Routh判據(jù)有：則∴系統(tǒng)穩(wěn)定的條件為：五、（15分）已知控制系統(tǒng)如下圖，參考輸入，其中是單位階躍輸入，求其穩(wěn)態(tài)誤差?！究疾橹攸c(diǎn)】：這是第三章的考點(diǎn)，考查穩(wěn)態(tài)誤差?！敬鸢附馕觥浚河深}意知：①系統(tǒng)有2個(gè)開(kāi)環(huán)極點(diǎn)、，1個(gè)開(kāi)環(huán)零點(diǎn)②根軌跡有2條分支分別起始于、其中1條終止于，另一條終止于無(wú)窮遠(yuǎn)處。③根軌跡對(duì)稱(chēng)于實(shí)軸且連續(xù)變化④實(shí)軸上的根軌跡段位于和上⑤根軌跡漸近線(xiàn)與實(shí)軸交點(diǎn)為：⑥計(jì)算分離點(diǎn)：則⑦計(jì)算根軌跡與虛軸的交點(diǎn)則故根軌跡如圖所示：六、（15分）已知反饋系統(tǒng)如下圖，其中p>0。繪制其N(xiāo)yquist曲線(xiàn)并求保證閉環(huán)穩(wěn)定的參數(shù)p取值范圍?！究疾橹攸c(diǎn)】：這是第五章的考點(diǎn)，考查乃氏圖。【答案解析】：（1）將其化為標(biāo)準(zhǔn)形式：頻率特性為：①低頻特性：為I型系統(tǒng)漸近線(xiàn)②高頻特性：③相位變化：綜上則有奈氏圖如圖所示：如圖在附近以無(wú)窮大為半徑逆時(shí)針補(bǔ)畫(huà)與坐標(biāo)軸相交則故∴系統(tǒng)不穩(wěn)定七、（20分）設(shè)有單位反饋控制系統(tǒng)如下圖，其中是被控對(duì)象，是待設(shè)計(jì)的控制器。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)控制器，保證：1）閉環(huán)系統(tǒng)斜坡輸入下無(wú)穩(wěn)態(tài)誤差；2）幅值穿越頻率；3）盡可能簡(jiǎn)單?！究疾橹攸c(diǎn)】：本題時(shí)第六章的考點(diǎn)，屬于綜合體，根據(jù)各個(gè)依據(jù)設(shè)置最好的控制器?！敬鸢附馕觥浚河深}意知待校正系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為：則其對(duì)數(shù)幅頻特性如下假設(shè)校正后的對(duì)數(shù)幅頻特性如圖所示校正后的傳遞函數(shù)為：則取由有∴∴校正裝置的傳函為：為滯后-超前校正裝置八、（15分）磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)讀取系統(tǒng)采用數(shù)字控制，結(jié)構(gòu)如下圖，其中采樣是理想的并且同步，采樣周期秒。假定初始狀態(tài)為零，求單位階躍輸入下的輸出，并畫(huà)出簡(jiǎn)圖?！究疾橹攸c(diǎn)】：這是第七章的考點(diǎn)，考查伯德圖?！敬鸢附馕觥浚海?）由圖知離散化后的開(kāi)環(huán)傳函為：∴系統(tǒng)閉環(huán)脈沖傳函為：（2）當(dāng)時(shí)由（1）知由長(zhǎng)除法有：故則KT<5T時(shí)的響應(yīng)曲線(xiàn)如圖所示：九、（15分）設(shè)控制器的輸入信號(hào)為，輸出為，寫(xiě)出PID控制器的時(shí)域方程，并用運(yùn)算放大器實(shí)現(xiàn)PD控制器的電路圖，計(jì)算出圖中PID控制器的傳遞函數(shù)。【考查重點(diǎn)】：這是第8章的考點(diǎn)，考查PID的基本定義?！敬鸢附馕觥浚篜ID控制器的時(shí)域方程為：其中：kp為比例系數(shù)，Ti為積分時(shí)間常數(shù)，Td為微積分時(shí)間常數(shù)PD控制的有源電路：∴故十、（15分）已知狀態(tài)不可量測(cè)的受控系統(tǒng)試設(shè)計(jì)降維狀態(tài)觀測(cè)器，要求狀態(tài)觀測(cè)器的極點(diǎn)為{-3，-4}。【考查重點(diǎn)】：這是第九章的考點(diǎn)，考查狀態(tài)觀測(cè)器?！敬鸢附馕觥浚孩倥袛嘞到y(tǒng)的能觀測(cè)性由知系統(tǒng)完全能觀測(cè)又∴故只需設(shè)計(jì)一個(gè)一維觀測(cè)器即可②求線(xiàn)性變換陣T0∴③求和陣將分塊：④求降維觀測(cè)器反饋陣降維觀測(cè)器特征多項(xiàng)式為：期望特征多項(xiàng)式為：∴任意，取∴⑤求降維觀測(cè)器方程：

廈門(mén)大學(xué)2016年招收攻讀碩士學(xué)位研究生入學(xué)考試試卷答案解析科目代碼：844科目名稱(chēng)：自動(dòng)控制原理招生專(zhuān)業(yè)：電氣檢測(cè)技術(shù)及儀器、控制理論與控制工程、系統(tǒng)工程、檢測(cè)技術(shù)與自動(dòng)化裝置、模式識(shí)別與智能系統(tǒng)、核科學(xué)與工程、能效工程考生須知：答案必須使用墨（藍(lán)）色墨水（圓珠）筆；不得在試卷（草稿）紙上作答；凡未按規(guī)定作答均不予評(píng)閱、判分一、（10分）下面是某智能全自動(dòng)洗衣機(jī)使用說(shuō)明書(shū)局部：程序特點(diǎn)與用途水流洗滌：“洗滌”燈閃爍漂洗脫水：“脫水”燈閃爍總時(shí)間快洗程序適用于洗衣量較少，衣物臟污程度較輕時(shí)，特別適合在夏天將全家人每日換洗的衣服一次快速洗完標(biāo)準(zhǔn)水流，擺平水流注水洗6分鐘排水脫水1分40秒注水注水洗2分30秒排水脫水3分鐘約19分鐘請(qǐng)指出該智能全自動(dòng)洗衣機(jī)在“快洗”模式下開(kāi)環(huán)控制和閉環(huán)控制各一例，并闡述理由?！究疾橹攸c(diǎn)】： 本題考查方式較為靈活，主要考查開(kāi)環(huán)和閉環(huán)的含義?！敬鸢附馕觥浚?）全自動(dòng)洗衣機(jī)在“快洗”模式下整個(gè)洗衣的執(zhí)行過(guò)程為開(kāi)環(huán)控制。該過(guò)程的控制量為衣物的干凈度，洗衣人先觀察衣物的贓物程度，根據(jù)自己的經(jīng)驗(yàn)，設(shè)定洗滌、漂洗時(shí)間，洗衣機(jī)按照設(shè)定程度完成洗衣任務(wù)。而衣物的干凈與否沒(méi)有通過(guò)任何裝置反饋到輸入端，對(duì)系統(tǒng)的控制不起作用，故為開(kāi)環(huán)控制。（2）閉環(huán)控制：全自動(dòng)洗衣機(jī)在“快洗”模式下“注水”的過(guò)程為閉環(huán)控制，該過(guò)程中洗衣機(jī)中有一個(gè)傳感器用來(lái)掃描當(dāng)前水位，并即使反饋到輸入端，當(dāng)水位合適時(shí)，洗衣機(jī)便自動(dòng)停止加水，故為閉環(huán)控制。二、（15分）考慮如下圖所示質(zhì)量-彈簧-阻尼系統(tǒng)，假設(shè)系統(tǒng)是線(xiàn)性的，外力為系統(tǒng)輸入，質(zhì)量塊位移為輸出。試分別寫(xiě)出該系統(tǒng)的微積分方程模型、狀態(tài)空間模型和傳遞函數(shù)模型?！究疾橹攸c(diǎn)】：本體是第二章的考點(diǎn)，考查傳遞函數(shù)等含義?！敬鸢附馕觥浚簩?duì)如圖系統(tǒng)受力分析，由牛頓第二定律有如下關(guān)系：整理得系統(tǒng)微分方程為：對(duì)上式作Laplace變換有：∴傳函取狀態(tài)變量則即狀態(tài)空間模型為：三、（20分）設(shè)單位負(fù)反饋控制系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)1、畫(huà)出其以K為變量的根軌跡（要求求出漸近線(xiàn)與實(shí)軸的交點(diǎn)、夾角、分離點(diǎn)、與虛軸交點(diǎn)）。2、求出使系統(tǒng)穩(wěn)定的開(kāi)環(huán)增益kc（注意不是K）的取值范圍。3、求出使系統(tǒng)具有的穩(wěn)定穩(wěn)定裕度時(shí)K的取值范圍。4、分別求出使系統(tǒng)過(guò)阻尼、臨界阻尼、欠阻尼時(shí)K的取值范圍。5、求出系統(tǒng)臨界阻尼時(shí)的三個(gè)特征根。【考查重點(diǎn)】：本體考查的是單位負(fù)反饋的基本含義?！敬鸢附馕觥浚?①系統(tǒng)開(kāi)環(huán)極點(diǎn)為：，，，無(wú)開(kāi)環(huán)零點(diǎn)②有3條根軌跡分別起始于，，，均終止于無(wú)窮遠(yuǎn)處③根軌跡對(duì)稱(chēng)于實(shí)軸且連續(xù)變化④實(shí)軸上的根軌跡段位于和上⑤根軌跡漸近線(xiàn)與實(shí)軸交點(diǎn)為：漸近線(xiàn)夾角為：，即⑥計(jì)算分離點(diǎn)，由有：⑦計(jì)算根軌跡與虛軸的交點(diǎn)系統(tǒng)閉環(huán)特征方程為：方程由s’行全為0有：即由輔助方程：有即為虛軸交點(diǎn)綜上可繪制根軌跡如圖所示令代入特征方程有：故有：在分離點(diǎn)處∴過(guò)阻尼時(shí)k的取值范圍為：，臨界阻尼時(shí)欠阻尼時(shí)k的取值范圍為：將代入特征方程有：又且∴即為所求三個(gè)根四、（15分）已知某系統(tǒng)傳遞函數(shù)。給系統(tǒng)施加單位階躍輸入后，發(fā)現(xiàn)輸出中存在的等幅振蕩，求K和a的值?！究疾橹攸c(diǎn)】：考查傳遞函數(shù)在單位階躍信號(hào)輸入后的輸出。【答案解析】：由題意知系統(tǒng)閉環(huán)特征方程為：存在的等幅振蕩，故系統(tǒng)一定有一對(duì)共軛的純虛根由Routh表有：又∴解得五、（15分）某離散時(shí)間二階系統(tǒng)的特征方程為，為保證系統(tǒng)的穩(wěn)定，a的取值范圍是多少？【考查重點(diǎn)】：本題考查的是二階方程的穩(wěn)定性條件?！敬鸢附馕觥浚孩佼?dāng)時(shí)系統(tǒng)閉環(huán)傳函為：對(duì)比典型二階系統(tǒng)有：故（欠阻尼狀態(tài)）單位階躍信號(hào)下二階系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)輸出為：∴當(dāng)時(shí)時(shí)②當(dāng)時(shí)，系統(tǒng)閉環(huán)傳函為：∴則∴當(dāng)時(shí)，則∴綜上：系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)輸出為六、（15分）控制系統(tǒng)如下圖，其中，，是單位階躍輸入，請(qǐng)估算系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)輸出。【考查重點(diǎn)】：本體考查階躍信號(hào)對(duì)應(yīng)于的穩(wěn)態(tài)輸出。【答案解析】：由題意知系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳函為：①該系統(tǒng)由一個(gè)比例環(huán)節(jié)，一個(gè)積分環(huán)節(jié)和兩個(gè)慢性環(huán)節(jié)組成②低頻段漸近線(xiàn)斜率為：且時(shí)過(guò)作斜率為的斜線(xiàn)即為低頻③由低頻向高頻延伸的過(guò)程中，經(jīng)過(guò)慢性環(huán)節(jié)轉(zhuǎn)折頻率的斜率減少，并向高頻延伸④對(duì)數(shù)頻相頻特性由，（關(guān)于斜率對(duì)稱(chēng)）（關(guān)于斜率對(duì)稱(chēng)）疊加而成故且低頻段時(shí)，高頻時(shí)最終綜上系統(tǒng)的Bode圖如圖所示⑤穩(wěn)定性判斷，由定義知：∴且，如圖所示：∴閉環(huán)系統(tǒng)不穩(wěn)定七、（10分）已知反饋控制系統(tǒng)如下圖。請(qǐng)畫(huà)出Bode圖分析其穩(wěn)定性?！究疾橹攸c(diǎn)】：本體考查Bode圖的畫(huà)法?！敬鸢附馕觥浚河深}意知故①由有：故∴②采用串聯(lián)超前校正裝置a.附加相位超前量：b校正裝置值：c由有：∴置定校正裝置轉(zhuǎn)折頻率故∴故校正裝置控制器為且③經(jīng)校正后系統(tǒng)開(kāi)環(huán)傳函為：④檢驗(yàn)：校正后（符合）∴設(shè)計(jì)的超前控制器為八、（20分）設(shè)有單位反饋控制系統(tǒng)如下圖，其中是被控對(duì)象，是特設(shè)計(jì)的超前控制器。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)，保證相位裕量不小于40°且滿(mǎn)足。【考查重點(diǎn)】：本題考查控制器的設(shè)計(jì)。【答案解析】：令則有：故：列Routh表：要使系統(tǒng)穩(wěn)定則有∴即為所求的取值范圍九、（15分）網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如下圖，過(guò)程的連續(xù)時(shí)間模型為采樣周期。在采樣時(shí)刻，傳感器測(cè)量過(guò)程的輸出y，并通過(guò)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給控制器，假定測(cè)量和傳輸?shù)臅r(shí)間可以忽略不計(jì)。在每一秒的開(kāi)始，網(wǎng)絡(luò)擁塞控制以2%的概率為控制系統(tǒng)分配信道。如果分配信道，則在這一秒鐘內(nèi)輸出y都能到達(dá)控制器，控制器在每個(gè)采樣時(shí)刻按照控制率生成控制信號(hào)并保持一個(gè)采樣周期；否則這一秒鐘內(nèi)輸出y都不能到達(dá)控制器，控制器產(chǎn)生輸出。試分析該系統(tǒng)是否穩(wěn)定。【考查重點(diǎn)】：本題屬于綜合考題考查，考查各個(gè)章節(jié)的綜合，考查控制器的設(shè)計(jì)?！敬鸢附馕觥浚河删W(wǎng)絡(luò)控制的基本知識(shí)可知，過(guò)程process即為被控對(duì)象，即：在采樣時(shí)刻傳感器測(cè)量過(guò)程的輸出為y,即反饋傳函為：?jiǎn)挝环答伡俣y(cè)量和傳輸?shù)臅r(shí)間可以忽略不計(jì)，則不考慮丟包等復(fù)雜問(wèn)題①在每一秒開(kāi)始，網(wǎng)絡(luò)擁塞控制分配信道且y都能到達(dá)控制器，即采樣周期滿(mǎn)足定理，系統(tǒng)可以正常采樣傳輸。又由控制律可知，控制器。故在分配信道情況下上述系統(tǒng)可化為：∴開(kāi)環(huán)傳函為：，則∴系統(tǒng)閉環(huán)脈沖傳函為：則∴故此時(shí)系統(tǒng)穩(wěn)定②在每一秒開(kāi)始，若不分配信道，則y不能到達(dá)控制器，控制器輸出此時(shí)系統(tǒng)無(wú)穩(wěn)定性分析的意義十、（15分）設(shè)兩個(gè)可控可觀的單輸入單輸出系統(tǒng)S1，S2：，，式中，，；，，式中，，，（1）當(dāng)S1，S2按圖并聯(lián)連接時(shí)，試推到關(guān)于的狀態(tài)方程式；（2）判斷并聯(lián)連接后系統(tǒng)的可控性與可觀性；【考查重點(diǎn)】：本題考查系統(tǒng)的可控和能觀性?！敬鸢附馕觥浚河深}意知，并聯(lián)則有：，令則有：，由（1）知：則∴系統(tǒng)不可