2018年重慶郵電大學(xué)考研專業(yè)課試題805自動(dòng)控制原理

重慶郵電大學(xué)2018年攻讀碩士學(xué)位研究生入學(xué)考試試題

機(jī)密★啟用前

重慶郵電大學(xué)

2018年攻讀碩士學(xué)位研究生入學(xué)考試試題

科目名稱：自動(dòng)控制原理

科目代碼：805

考生注意事項(xiàng)

1、答題前，考生必須在答題紙指定位置上填寫考生姓名、報(bào)考

單位和考生編號(hào)。

2、所有答案必須寫在答題紙上，寫在其他地方無(wú)效。

3、填（書(shū)）寫必須使用0.5mm黑色簽字筆。

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(shí)間3小時(shí)。

注：所有答案必須寫在答題紙上，試卷上作答無(wú)效！第1頁(yè)（共6頁(yè)）

重慶郵電大學(xué)2018年攻讀碩士學(xué)位研究生入學(xué)考試試題

一、選擇題（本大題共10小題，每題4分，共40分）

1.在自控理論中，時(shí)域中數(shù)學(xué)模型有、差分方程和狀態(tài)方程；復(fù)數(shù)域

中模型有結(jié)構(gòu)圖、信號(hào)流圖、；頻域中數(shù)學(xué)模型有等。

2.已知二階欠阻尼系統(tǒng)的一個(gè)復(fù)數(shù)根如圖1所示，則系統(tǒng)的阻尼比，

阻尼角，單位階躍響應(yīng)的調(diào)節(jié)時(shí)間ts秒（誤差帶取0.02）。

j

s13

2

-0.50

圖1二階系統(tǒng)欠阻尼系統(tǒng)的特征參數(shù)

10

3.單位負(fù)反饋控制系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)Gs()，在單位斜坡信號(hào)作用

ss(2)

下，系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差為。

4.PD控制可使系統(tǒng)阻尼比(增大/減小)，使階躍響應(yīng)的超調(diào)量

(上升/下降)，調(diào)節(jié)時(shí)間(增加/減小)。

2

5.已知典型二階系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)Gs()n當(dāng)輸入r(t)2sint時(shí)，

ss(2)

n,

系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)輸出為c(t)2sin(t45)則，。

ss,n

1

6.已知系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為G(s),(T0),當(dāng)使系統(tǒng)的幅值裕

s(s1)(Ts1)

度等于2，則T=，系統(tǒng)穿越頻率x=。

7.PID控制器進(jìn)行串聯(lián)校正時(shí)，通常應(yīng)使I部分發(fā)生在系統(tǒng)頻率特性的頻

段，以提高系統(tǒng)的性能，而使D部分發(fā)生在系統(tǒng)頻率特性的頻

段，以提高系統(tǒng)的性能。

注：所有答案必須寫在答題紙上，試卷上作答無(wú)效！第2頁(yè)（共6頁(yè)）

重慶郵電大學(xué)2018年攻讀碩士學(xué)位研究生入學(xué)考試試題

10

8.已知系統(tǒng)閉環(huán)傳遞函數(shù)Gs()，則系統(tǒng)帶寬頻率；增大系

s5b

統(tǒng)的帶寬頻率，則系統(tǒng)單位階躍響應(yīng)速度(變快/變慢)，系統(tǒng)抑制

噪聲的能力(增大/減小)。

9.已知串聯(lián)校正網(wǎng)絡(luò)由最小相位環(huán)節(jié)組成,如圖2所示,則該串聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的分度

系數(shù)b=，時(shí)間常數(shù)T=，最大滯后相位角等于。

L(w)/dBL(w)/dB

13w

0

1

-20

圖2串聯(lián)校正網(wǎng)絡(luò)

1

10.已知非線性控制系統(tǒng)中非線性部分的負(fù)倒描述函數(shù)和線性部分的頻

NA()

率特性Gw0(j)如圖3所示，則該系統(tǒng)中能產(chǎn)生穩(wěn)定周期運(yùn)動(dòng)的點(diǎn)

有。

iv

1

NA()

ab

0u

cd

G0(j)

圖3非線性控制系統(tǒng)特性曲線圖

二、分析計(jì)算題（本大題共7小題，110分）

1.（10分）設(shè)汽車緩振系統(tǒng)如圖4所求，圖中M1為車廂及架重，M2為車輪及

輪軸承重，k1和k2分別為緩振簧和充氣輪胎的剛度系數(shù),f為緩振器粘性摩擦阻

尼系數(shù)，x3為車廂垂直位移，x1為路面函數(shù)。已知全部初始條件為零，試求系統(tǒng)

注：所有答案必須寫在答題紙上，試卷上作答無(wú)效！第3頁(yè)（共6頁(yè)）

重慶郵電大學(xué)2018年攻讀碩士學(xué)位研究生入學(xué)考試試題

的傳遞函數(shù)X31(s)/X(s)。

圖4汽車緩振系統(tǒng)模型

2.（10分）已知系統(tǒng)信號(hào)流圖如圖5所求，求傳遞函數(shù)C(s)/R(s)、C(s)/N(s).。

N(s)

1G4

-1

R(s)E(s)C(s)

11G1G2G311

-H1-H2

-1

圖5系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

3.（15分）已知系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖6所示。若系統(tǒng)以2持續(xù)振蕩，試用勞斯穩(wěn)定

判據(jù)確定相應(yīng)的非零參數(shù)K和b值。

R(s)Ks(1)C(s)

s32bs21s

圖6系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

4.(15分)設(shè)控制系統(tǒng)穩(wěn)定，其結(jié)構(gòu)如圖7所示。試求：

3

(1)當(dāng)N(s）=0,輸入信號(hào)r(t)1(t)時(shí)，求系統(tǒng)靜態(tài)位置誤差系數(shù)Kp,靜態(tài)速度誤

差系統(tǒng)Kv、靜態(tài)加速度誤差系統(tǒng)Ka，以及系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差；（8分）

(2)當(dāng)r(t)=0,擾動(dòng)信號(hào)n(t)0.11(t)時(shí)，為使其穩(wěn)態(tài)誤差ess0.05,求K的取值范

圍。（7分）

注：所有答案必須寫在答題紙上，試卷上作答無(wú)效！第4頁(yè)（共6頁(yè)）

重慶郵電大學(xué)2018年攻讀碩士學(xué)位研究生入學(xué)考試試題

N(s)

R(s)E(s)10C(s)

K(s2s1)(s2)

圖7控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

K

5.（20分）已知某單位負(fù)反饋控制系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為G(s)H(s)0

s(s2)(s7)

（1）繪制閉環(huán)系統(tǒng)的根軌跡圖，要求計(jì)算根軌跡所需的關(guān)鍵參數(shù)；（12分）

（2）闡述由根軌跡圖求使系統(tǒng)具有調(diào)節(jié)時(shí)間為2.2（誤差帶取0.02）時(shí)的K值

及對(duì)應(yīng)復(fù)數(shù)根的方法，并列出求解方程（不需計(jì)算出結(jié)果）。（8分）

6.(15分)已知最小相位系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)頻率響應(yīng)特性如圖8所示，其中斜率-1代表

-20dB/dec。試運(yùn)用對(duì)數(shù)穩(wěn)定判據(jù)判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性。若不穩(wěn)定，確定不穩(wěn)定的

閉環(huán)極點(diǎn)數(shù)。

L()/dB

-2

-1

-2

0

-3

()

180

270

圖8系統(tǒng)開(kāi)環(huán)頻率響應(yīng)特性

10(s20)

7.（25分）已知最小相位系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖9(a)所示，Gs()。當(dāng)設(shè)計(jì)串

ss(100)

聯(lián)補(bǔ)償器Gn(s)后，系統(tǒng)具有圖(b)所示的開(kāi)環(huán)頻率特性。其中斜率－1代表

-20dB/dec。

（1）應(yīng)用奈奎斯特判據(jù)分析校正前系統(tǒng)的穩(wěn)定性；（10分）

（2）求串聯(lián)校正裝置Gn(s)的傳遞函數(shù)；（8分）

注：所有答案必須寫在答題紙上，試卷上作答無(wú)