2021年重慶郵電大學(xué)考研專業(yè)課試題805自動控制原理（A）卷

重慶郵電大學(xué)2021年攻讀碩士學(xué)位研究生入學(xué)考試試題

機密啟用前

重慶郵電大學(xué)

2021年攻讀碩士學(xué)位研究生入學(xué)考試試題

科目名稱：自動控制原理（A）卷

科目代碼：805

考生注意事項

1、答題前，考生必須在答題紙指定位置上填寫考生姓名、報

考單位和考生編號。

2、所有答案必須寫在答題紙上，寫在其他地方無效

3、填（書）寫必須使用黑色字跡鋼筆、圓珠筆或簽字筆。

4、考試結(jié)束，將答題紙和試題一并裝入試卷袋中交回。

5、本試題滿分150分，考試時間3小時。

注：所有答案必須寫在答題紙上，試卷上作答無效！第1頁/共6頁

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一、填空題（本大題共10小題，每題4分，共40分）

1.對自動控制系統(tǒng)的基本要求為穩(wěn)定性、和。

2.當某閉環(huán)系統(tǒng)單位階躍響應(yīng)超調(diào)量為時,則該系統(tǒng)阻尼比等

于，若該系統(tǒng)自然振蕩角頻率為1，則系統(tǒng)峰值時間等

于，諧振頻率等于，諧振峰值等于。

3.PI控制器的傳遞函數(shù)為，其中的積分環(huán)節(jié)可改善系統(tǒng)

的。

4.復(fù)合控制有兩種基本形式：即按的前饋復(fù)合控制和按的

前饋復(fù)合控制。

5.系統(tǒng)校正中引入“偶極子”將使系統(tǒng)開環(huán)增益（增大或減小），

從而改善系統(tǒng)的（穩(wěn)態(tài)性、動態(tài)性、穩(wěn)定性）。

6.系統(tǒng)頻率特性一般低頻段斜率取為dB/dec；中頻段決定了系統(tǒng)

的，一般斜率取為dB/dec；高頻段決定系統(tǒng)的

抗高頻噪聲干擾的能力，一般斜率取為dB/dec。

7.非線性控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性與本身的結(jié)構(gòu)和參數(shù)（有關(guān)或無關(guān)），

和初始條件（有關(guān)或無關(guān)）。

8.相平面法通過在相平面上繪制相軌跡曲線來確定非線性微分方程在不

同初始條件下的，相平面法僅適用于。

9.已知系統(tǒng)閉環(huán)傳遞函數(shù)，則系統(tǒng)為帶寬頻率等于，

當系統(tǒng)在單位斜坡信號輸入作用下，系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差等于。

10.二階系統(tǒng)的幅相特性典型如圖1所示，與虛軸的交點坐標為(0,-0.8j)且

交點處角頻率等于2，則系統(tǒng)傳遞函數(shù)為。

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圖1二階系統(tǒng)幅相特性曲線

二、分析計算題（本大題共8小題，共110分）

1.（15分）圖2表示慣性導(dǎo)航地垂線跟蹤系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖，試用梅森增益公

式確定其閉環(huán)傳遞函數(shù)C(s)/R(s)。

圖2地垂線跟蹤系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖

2.（15分）設(shè)用來測量磁浮式試驗雪橇加速度的機械式加速度計如圖3所

示，試驗雪橇以一個很小的間隙磁性漂浮在導(dǎo)向軌上。由于彈簧振子質(zhì)量

M相對于加速度計機匣的位置y正比于機匣連同雪橇的加速度，因此加速

度計可以測量雪橇的加速度a(t)，其中雪橇質(zhì)量為Ms。要求設(shè)計加速度計

的參數(shù)：彈簧振子的質(zhì)量為M，彈性系數(shù)k及阻尼器的阻尼系數(shù)f，使加

速度計具有合適的動態(tài)敏感性，以容許的時間實現(xiàn)希望的測量特征

，其中q為常數(shù)。已知初始條件為y(0)等于-1及y(0)的一階

微分等于2。

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圖3安裝在噴氣發(fā)動機試驗雪橇上的加速度計

3.（10分）已知系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖及單位階躍響應(yīng)曲線分別如圖4，已知系統(tǒng)在

單位階躍信號輸入下誤差響應(yīng)為

圖4系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖及單位階躍響應(yīng)曲線

（1）試確定參數(shù)k,a,b的值；

（2）當r(t)=1+2t時，求系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差。

4.（10分）設(shè)單位反饋系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)。

（1）畫出系統(tǒng)根軌跡圖；

（2）根據(jù)根軌跡圖分析不同k值下系統(tǒng)階躍響應(yīng)曲線的狀態(tài)及超調(diào)量

情況；

（3）在根軌跡圖上作出使系統(tǒng)具有調(diào)節(jié)時間ts=1時對應(yīng)的復(fù)數(shù)根，并

說明計算復(fù)數(shù)根的方法。

5.（10分）已知系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖5所示，繪制以kt為參數(shù)的閉環(huán)根軌跡，

并在圖上作出使系統(tǒng)阻尼比為0.5的閉環(huán)極點。

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圖5系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

6.（15分）已知某反饋控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖6所示，輸出為C(s)。

圖6某反饋控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

（1）繪制k=1時輸出輸入的奈奎斯特曲線，用奈奎斯特判據(jù)判定系統(tǒng)

的穩(wěn)定性；

（2）用奈奎斯特判據(jù)討論使系統(tǒng)穩(wěn)定的k的取值范圍。

7.（15分）設(shè)單位反饋控制系統(tǒng)的開環(huán)頻率特性的數(shù)據(jù)如表1所示。

表1單位反饋控制系統(tǒng)的開環(huán)頻率特性的數(shù)據(jù)

試確定：

（1）系統(tǒng)的幅值裕度和相角裕度；

（2）系統(tǒng)幅值裕度為20dB時，增益K的變化；

（3）系統(tǒng)相角裕度為50o時，增益K的變化。

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8.（20分）已知某最小相位系統(tǒng)的校正前和校正后的對數(shù)幅頻特性曲線如

圖7所示，其中斜率-1代表-20dB/dec。