武汉科技大学827自动控制原理-2019A卷

2021年全国硕士研究生招生测试初试自命题试题科目名称：自动限制原理(A卷UB卷)科目代码：827测试时间：3小时总分值150分可使用的常用工具：口无计算器直尺口圆规(请在使用工具前打,)注意：所有做题内容必须写在做题纸上,写在试题或草稿纸上的一律无效；考一、填空题(共6小题,1、PI限制器的中文全称是完后试题随做题纸交回.每空3分,共30分);PID中具有相位超前特性的环节码号证题考一准与要不内线封密f*,求e(t)5z2、E(z)(z1)(z2)5t3、某线性定常系统的单位阶跃响应为ht5(1e),那么该系统的传递函数Gs为.4、某单位负反应限制系统的开环传递函数为G(s)-as■二,式中a0.4,b0.5系统s(sb)开环零点为开环极点为;系统闭环极点为.2s15、超前校正装置的传递函数为Gc(s),那么其最大超刖角所对应的频0.32s1业专考报率m.6、频域性能指标与时域性能指标有着对应关系,开环频域性能指标中的幅值穿越频率c对应时域性能指标;它们反映了系统动态过程的.1分析题(15分)工业上使用的光电纠偏器常用于钢厂、纺纱厂等长距离走料场合,其功能是纠正长距离物料在走料过程中偏离中央的误差,其原理图如图1所示,其中,光电位置传感器的输出为电压信号.要求：(1)指出该系统的输入量、输出量和反应量；(2)简述该系统工作原理；(3)绘制系统结构图.图1三、求传递函数(10分)某系统的结构图如图2所示,(1)求系统的传递函数C(S)/R「(S)；(2)求系统的传递函数C(S)/Rn(S).Rr(s)A四、计算题(30分)某单位负反应系统的开环传递函数KG(s),试选择参数K和的值以满足s(s1)如下指标:①当输入信号为t时,系统的稳态误差0.05;②当输入信号为单位阶跃信号时,超调量25%,调节时间0.4s(0.02).3、(10分)Nyquist五、判断稳定性〔共3小题,每题10分,共30分〕1、〔10分〕某闭环系统特征方程为s42s33s26s10,试用劳斯判据判定其稳定性,并说明特征根在复平面上的分布.2、〔10分〕某采样系统如图3所示,其中,T为采样周期,试求该采样系统稳定的充分必要条件？s(s1)(0.25s1)图〔幅相频率特性曲线〕；并用奈氏判据判定闭环系统的稳定性.求系统的型别、开环增益及系统开环传递函数G(s)；(10分)求幅值穿越频率c和开环相频特性〔c〕；(10分)求相位裕量〔c〕;并利用相位裕量判断该系统的闭环稳定性.(5分)六、计算题〔25分〕七、计算题(10分)求如图5所示线性离散系统的输出z变换C(z).R⑸图52021年攻读硕士学位研究生入学测试试题(参考答案)科目名称：自动限制原理(■A卷UB卷)科目代码：827测试时间：3小时总分值150分、简做题(共4小题,每空3分,共30分)1、PI限制器的中文全称是;PID中具有相位超前特性的环节是答：比例积分限制器；D(微分)环节.TOC\o"1-5"\h\z5z*2、E(z),求e(t)(z1)(z2)HYPERLINK\l"bookmark31"\o"CurrentDocument"“*kHYPERLINK\l"bookmark37"\o"CurrentDocument"答：e(t)e(KT)5253、某线性定常系统的单位阶跃响应为ht5(1e5t),那么该系统的传递函数Gs为.,5答：G(s)2s17、某单位负反应限制系统的开环传递函数为G(s)as1,式中a0.4,b0.5系统s(sb)开环零点为开环极点为;闭环极点为答：开环零点：-2.5;开环极点：0,-0.5;闭环极点：-0.45+0.89j,-0.45-0.89j;2s18、超前校正装置的传递函数为Gc(s),那么其最大超刖角所对应的频0.32s1答：1.259、频域性能指标与时域性能指标有着对应关系,开环频域性能指标中的幅值穿越频率c对应时域性能指标;它们反映了系统动态过程的答：调整时间—ts；快谏性四、分析题(15分)工业上使用的光电纠偏器常用于钢厂、纺纱厂等长距离走料场合,其功能是纠正长距离物料在走料过程中偏离中央的误差,其原理图如图1所示,其中,光电位置传感器的输出为电压信号.要求：(1)指出该系统的输入量、输出量和反应量；(2)表达该大门开门和关门工作原理；(3)绘制系统结构图.(1)系统的输入量：给定电位器电压Ur输出量：物料的中央位置反应量：光电位置传感器电压Uf；(2)答复出偏差限制思想即可(3)三、求传递函数(10分)某系统的结构图如图2所示,(1)求系统的传递函数C(s)/Rr(s);(2)求系统的传递函数C(s)/Rn(s).答案:(1)系统的传递函数C(s)/R(s)(5分)Gi(s)G2(s)1G1(s)G1(s)G2(s)(2)系统的传递函数C(s)/R(s)—G2⑸(1G1(s))一(5分)1G(s)G(s)G2(s)四、计算题(30分)K某单位负反应系统的开环传递函数G(s)—K一,试选择参数K和的值以满足s(s1)如下指标：1)当输入信号为t时,系统的稳态误差0.05；2)当输入信号为单位阶跃信号时,超调量25%,调节时间0.4s(0.02).答案：1-1)系统为1型系统,当输入信号为t时,系统的稳态误差ess一,因此有K1—0.05K20KK.2)G(s)-一八与G(s)s(s1)(10分)4ts(0.02)-0.4n下面步骤二选一都得2n比拟,可知:s(s2n)0.05(10分)10分(假设有其他方法解出一样答案,也得10分)①而％e12综合：K20;c/c/,11HYPERLINK\l"bookmark92"\o"CurrentDocument"100%25%1.391KHYPERLINK\l"bookmark94"\o"CurrentDocument"J2%64HYPERLINK\l"bookmark102"\o"CurrentDocument"130.05;-K一可以选择：0.05,K20HYPERLINK\l"bookmark98"\o"CurrentDocument"421②或者选择0.05,K20,验算得此时1,计算2%e厂100%16.3%25%满足要求五、判断稳定性(30分)(1)(10分)某闭环系统特征方程s42s33s26s10,试用劳斯判据判定其稳定性,并说明特征根在复平面上的分布.解答：4s4131s326s20()1s162/0s1第一列符号不全为正,闭环系统不稳定.有两个根在右半平面.(2)(10分)某采样系统如下图,其中,T为采样周期,试求该采样系统稳定的充分必要条件？图3解答:G(z)Z1Ks(s1)]1z[K(s1s1)]K[Kz(1eT)(z1)(zC(z)R(z)G(z)1G(z)Kz(1(z1)(zeT)Kz(1eT)闭环特征方程:(z1)(zeT)Kz(1eT)由|z|1或双线性变换令zKw22w2(1eT)K)0由劳斯判据可证实系统稳定的充要条件：2(1eT)(3)(10分)某限制系统开环传递函数为10s(s1)(0.25s1)图(幅相频率特性曲线)；并用奈氏判据判定闭环系统的稳定性.答案：(5分),绘出该系统的NyquistA(10j)、21,(0.25)21900arctanarctan0.25900arctanjarctan0.25j1800A(j)102221(2/4)21系统的Nyquist图:(5分)系统开环稳定,所以P—因此系统闭环不稳定2六、计算题(25分)线性最小相位系统开环对数幅频特性如图4所示,(1)求系统的型别、开环增益及系统开环传递函数G(s)；(10分)(2)求幅值穿越频率c和开环相频特性(c);(10分)TOC\o"1-5"\h\z(3)求相位裕量(c)；并利用相位裕量判断该系统的闭环稳定性.(5分)解答：(1)系统的型别：n型；开环增益K100；100(-1)系统开环传递函数Gk(s)-2;s2(—1)100c50•(c)180arctan0.5carctan0.01c118.9•HYPERLINK\l"bookmark170"\o"CurrentDocument"cccc(c)180(c)61.1；(c)0,闭环系统稳定.七、计算题(10分)求如图5所示线性离散系统的输出z变换C(z).R(s).图5解答：由图可知,*.C2(S)G2(S)C1(s)C2(z)G2(Z)Ci(z)_______*Ci(s)(R(s)H(s)C(s))G(s)R(s)G(s)G(s)Q(s)H(s)C2(s)Ci(z)RG1(z)1GiG3H(z)G2(z)所以___*C(s)G3(s)C2(s)C(z)G3(z)C2(z)G(z)G2(z)RG(z)厂GiG3H(z)G(z)