华南理工813自动控制原理 考研真题 2005-2012真题

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1、813813自动控制原理考试大纲自动控制原理考试大纲 特别提示： 需带无储存功能的计算器 一、考试内容 1. 自动控制的一般概念 掌握自动控制系统的一般概念, 重点是开环控制和闭环控制的概念, 理解对控制性能的基本要 求, 了解各种典型控制系统的工作原理及控制理论的发展过程。 2. 自动控制系统的数学模型 掌握控制系统的数学模型的基本概念, 了解微分方程一般建立方法, 理解传递函数的定义和性 质, 掌握动态结构图的建立和化简规则。 知识点为: 传递函数的定义和性质, 典型环节的传递 函数, 动态结构图的建立, 动态结构图的化简, 自动控制系统的传递函数。 3. 自动控制系统的时域分析方法 了解

2、和掌握经典控制理论最基本的方法之一 时域分析法, 能够用该方法分析控制系统的各种控 制性能(包括稳定性, 快速性和稳态精度)。 知识点为: 典型控制过程及性能指标, 一阶系统分 析, 二阶系统分析, 高阶系统的低阶化，稳定性与代数判据, 稳态误差分析。 4. 自动控制系统的频域分析方法 要求掌握各种系统和环节的幅相频率特性和对数频率特性的画法, 并能通过频率特性分析控制 系统的控制性能。知识点为: 典型环节的频率特性，系统开环频率特性，乃奎斯特稳定判据及对 数稳定判据，稳定裕度及计算，系统闭环频率特性。 5. 自动控制系统的校正装置综合 在对控制系统的控制性能进行分析的基础上, 对控制性能的改

3、进就涉及到系统的校正。 要求在建 立控制系统校正的一般概念的基础上, 对串联校正, 反馈校正, 前置校正有较为全面的理解。 掌 握频率法校正的一般方法。知识点为: 控制系统校正的概念，串联校正、反馈校正和前置校正在 校正中的应用。 二、考试题型（分值，按150分计） 1、 填空（25 分） 2、 简答题（15 分） 3、 计算及分析题（80分） 4、 综合应用题（30分） 413 华南理工大学 2006 年攻读硕士学位研究生入学考试试卷 （试卷上做答无效，请在答题纸上做答，试后本卷必须与答题纸一同交回） 科目名称：自动控制原理 适用专业：机械制造及其自动化 机械电子工程 机械设计及理论 机械电

4、子工 程 共 页 第 1 页 一、填空题一、填空题（每空 2 分，共 24 分）： 1 在闭环控制系统中，通过检测元件将输出量转变成与给定信号进行比较的信 号，这个信号称为_。 2 若前向通道的传递函数为 G（s） ，反馈通道的传递函数为 H（s） ，则开环传递 函数为_。 3 齿轮副中，以主动轮角速度为输入，以被动轮转角为输出，则这个装置为 _环节。 4 若环节的传递函数为 s K ，则其对数幅频特性 L（）在零分贝点处的频率数值 为_。 5 Bode 图中对数相频特性图上的180 o线对应于奈奎斯特图中的_。 6 自动控制系统对输入信号的响应，一般都包含两个分量，即一个是 _，另一个是_分

5、量。 7 函数 f(t)= t e 6 3 的拉氏变换式是_。 8 积分环节的传递函数表达式为 G（s）=_。 9 在斜坡函数的输入作用下，_型系统的稳态误差为零。 10 惯性环节的传递函数 1 1 Ts ，它的幅频特性的数学式是_,它的相频 特性的数学式是_。 二、简答题：简答题： 1、何谓自动控制？开环控制和闭环控制各具有什么样的特点？（8 分） 2、什么叫传递函数？它有什么性质？（8 分） 三、试分别用简化结构图、信号流图方法求如图 1 所示系统的传递函数 C sR s。 （20 分） 第 2 页 G1(s) + G2(s) G3(s) H1(s) - - R(s)C(s) H2(s)

6、4( ) G s + 图 1 四、控制系统结构图如图 2 所示。 （1）希望系统所有特征根位于s平面上s2 的左侧区域，且不小于 0.5。试 画出特征根在s平面上的分布范围（用阴影线表示） 。 （2）当特征根处在阴影线范围内时，试求,K T的取值范围。 （20 分） R(s)C(s) - (1) K s Ts 1 c K s 图 2 五、已知系统的结构图如图 3 所示。若( )2 1( )r tt 时，试求 （1）当0 f K 时，求系统的响应 c t，超调量%及调节时间 s t。 （2）当0 f K 时，若要使超调量%20，试求 f K应为多大？并求出此 时的调节时间 s t的值。 （3）比

7、较上述两种情况，说明内反馈 f K s的作用是什么？ （20 分） - R(s)C(s) f K s - 100 0.5 (2)s s 图 3 六、系统结构图如图 4 所示。当输入信号( )1( )r tt，干扰信号( )1( )n tt时，求系 统总的稳态误差ess 。 （15 分） 第 3 页 R(s)C(s) - 2 K s N(s) 1 K 图 4 七、某最小相角系统的开环对数幅频特性如图 5 所示。要求： （1）写出系统开环传递函数； （2）利用相位裕量判断系统稳定性； （3）将其对数幅频特性向右平移十倍频程，试讨论对系统性能的影响。 （15 分） c ()/LdB 20/dB de

8、c 00.110 20 -40 -60 图 5 八、某系统的开环对数幅频特性曲线如图 6 所示，其中虚线表示校正前，实线表示 校正后。求解： （1）确定所用的是何种串联校正性质校正，并写出校正装置的传递函数( ) c G s。 （2）确定校正后系统临界稳定时的开环增益值。 （3）当开环增益 K1 时，求校正后系统的相位裕量，幅值裕量h。 （20 分） ()/LdB 0.1101100 0 -40 -40 -60 -20 1 / s 图 6 413 华南理工大学 2007 年攻读硕士学位研究生入学考试试卷 （试卷上做答无效，请在答题纸上做答，试后本卷必须与答题纸一同交回） 科目名称： 自动控制原

9、理 适用专业： 机械制造及其自动化 机械电子工程 机械设计及理论 测试计量技术 及仪器 共 4 页 第 1 页 一、填空题一、填空题（每空 1.5 分，共 24 分）： 1、写出控制系统的三种典型输入信号： 、 、 。 2、线性系统的传递函数取决于系统本身的 。 3、最小相位系统的重要特征在于：其相频特性与对数幅频特性之间存在着 的 关系。 4、比例积分微分（PID）控制规律的传递函数为 。 5、按输入信号的变化规律不同，控制系统可分为 和 。 6、控制系统的基本控制方式为 和 。 7、振荡环节的传递函数为 12 1 )( 22 TssT sG ，则其幅频特性为 ， 相频特性为 。 8、系统的

10、加速度误差系数定义为 。 9、开环稳定的系统，其闭环 稳定;开环不稳定的系统，其闭环 稳定。 10、两个二阶系统阶跃响应的超调量相等，则此两个系统具有相同的 。 二、简答题：简答题：（共 16 分） 1、 反馈控制系统的主要组成部分有哪些？对于自动控制系统的性能有哪三个方面的 基本要求？（6 分） 2、PI 及 PD 各属于什么性质的校正？各具有什么特点？（5 分） 3系统开环对数幅频特性曲线的三个频段一般如何划分？各个频段对于系统的性能 有何影响？ （5 分） 第 2 页 三、 （15 分）某最小相位系统的开环传递函数极坐标图如图 1 所示，试判断各系统闭 环的稳定性，其中 P 表示不稳定极

11、点的个数。 （1） （2） P=1 P=0 (3) (4) P=2 （5） 图 1 0 w=0 -1 P=1 I m Re w=+ w=0 -1 0 I m P=1 Re w=+ w=0 Re -1 Im 0 w=+ w=0+ Im Re 0 w=+ Im 0 w=+ Re W=0+ -1 第 3 页 四、 （15 分）试用信号流图方法求如图 2 所示系统的传递函数 C sR s。 (1) 画出相应的信号流图； (2) 求出系统的传递函数。 图 2 五、(15 分)已知单位负反馈控制系统的开环传递函数为 ) 12)(1( ) 1( )( sss sK sG 试确定系统稳定的条件。 六、 （25

12、 分）已知某单位反馈系统的开环传递函数为 )5( 100 )( ss sG， 1 求系统的阻尼系数及无阻尼振荡圆频率； 2 试求出该系统的单位阶跃响应的超调量和调整时间 (取 5%)； 3 为了改善系统性能，对该系统实施速度反馈，如图 3 中虚线部分所示。为使 系统的阻尼系数为 0.7，速度反馈系数 Kt为多少？ - R(s)C(s) Kts - )5( 100 ss 图 3 第 4 页 七、(25 分)系统的开环传递函数为 ) 11 . 0)(1( )()( sss K sHsG (1) 当K=5 时，绘制系统的开环对数幅频渐近特性曲线； (2) 求开环剪切频率 C 和相角裕度； (3) 用

13、频率分析法求出系统处于临界稳定状态的K值。 八、 （15 分）已知最小相位开环系统的渐近对数幅频特性如图 4 所示，试求系统的开 环传递函数和剪切频率 C 。 图 4 4 200 -20dB/dec -40dB/dec -40d B/dec c 40 1 10 100 L()/dB /s-1 813 华南理工大学 2008 年攻读硕士学位研究生入学考试试卷 （请在答题纸上做答，试卷上做答无效，试后本卷必须与答题纸一同交回） 科目名称：自动控制原理 适用专业：机械制造及其自动化，机械电子工程，机械设计及理论 共 4 页 第 1 页 一 填空题（ 每题 2 分 ，共 24 分） 一 填空题（ 每题

14、 2 分 ，共 24 分） 1. 系统在作用下的稳态误差 2 )(ttr= ss e， 说明系统的型别 。 2. 闭环系统的动态性能主要取决于开环对数幅频特性的 。 3. 适合应用传递函数描述的系统是 。 4. 若两个系统的根轨迹相同， 则它们有相同的 。 5. 系统的稳定性取决于系统的 。 6. 在s平面右半部 称为最小相位传递函数； 7. 已知系统的传递函数为 1 s K e TS + ， 其幅频特性()G j为 。 8. 一阶系统的闭环极点越靠近 S 平面原点，响应速度越 。 9. 线性定常二阶系统的闭环增益加大， 则系统的动态性能 。 10. 积分环节的幅频特性，其幅值与频率成 关系。 11. 已知单位反馈系统的开环传递函数为 () 4 2 2s s + ，则其幅值裕量等 于 d b h 。 12. 用频率法设计串联校正装置时，采用串联滞后校正网络是利用其 特性。 二 问答题 （每题 8 分 共 16 分） 二 问答题 （每题 8 分 共 16 分） 1简述 PID 调节器参数对系统控制性能的影响。 2简述恒值控制系统、随动系统、程序控制系统的特点。 第 2 页 三 试用信号流图方法求如图 1 所示系统的传递函数三 试用信号流图方法求如图 1 所示系统的传递函