武漢科技大學(xué)827自動(dòng)控制原理2022（A卷答案）考研真題答案

1、第 PAGE7 頁(yè) 共 NUMPAGES7 頁(yè)武漢科技大學(xué)827自動(dòng)控制原理2022A卷答案考研真題答案20_ 7 年攻讀碩士學(xué)位研究生入學(xué)考試試題參考答案科目名稱：自動(dòng)控制原理B 卷科目代碼：827 考試時(shí)間：3 小時(shí)總分值 150 分 一、填空題共 5 5 小題，每題 4 4 分，共 0 20 分1、線性系統(tǒng)正常工作的首要條件是，它是控制系統(tǒng)自身的固有特性，取決于系統(tǒng)本身的構(gòu)造和參數(shù)，而與輸入信號(hào)無關(guān)；描繪控制系統(tǒng)輸出量精度的時(shí)域指標(biāo)是；描繪控制系統(tǒng)單位階躍響應(yīng)過程平穩(wěn)性的時(shí)域指標(biāo)是和。答：穩(wěn)定性，穩(wěn)態(tài)誤差，超調(diào)量，振蕩次數(shù)2、在零初始條件下，線性定常系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)為 t te e t

2、 c 22 1 ) ( ，那么系統(tǒng)單位脈沖響應(yīng)為，該系統(tǒng)的傳遞函數(shù) s G 為。答：t te e - 42， ) 1 )( 2 (2 3 s ss3、函數(shù) ) 2 ( 10 T t 的 Z 變換為。答：210z4、某單位負(fù)反應(yīng)系統(tǒng)的前向通道傳遞函數(shù)為) 2 2 1 2 )( 1 (2 s s ss s Ks G ，其速度誤差系數(shù)為 20，那么 K 為。答：405、串聯(lián)超前校正裝置的傳遞函數(shù)11 3ss，該裝置提供的最大超前角為。答：030二、簡(jiǎn)述題0 10 分一個(gè)設(shè)計(jì)合理的系統(tǒng)，其開環(huán)對(duì)數(shù)頻率特性的三段頻具有什么特點(diǎn)？ 答：1低頻段有更大的斜率，從而有更好的穩(wěn)態(tài)性能 2高頻段有更大的斜率，從而

3、更好的排除高頻干擾 3中頻段斜率以-20dB/dec 為宜 4中頻段越長(zhǎng)越好，相位裕度更大 5中頻段幅值穿越頻率c 的選擇取決與系統(tǒng)的暫態(tài)響應(yīng)速度，超調(diào)量一定的情況下，c 越大，系統(tǒng)快速性越好。三、求傳遞函數(shù)0 20 分( ) R s( ) C s1 ( )G s2 ( )G s+3 ( )G s4 ( )G s+) (s H) (s N題三圖 解答: 設(shè) 0 ) ( s N) ( ) (2 1 1s G s G P ) ( ) (3 1 2s G s G P ), ( ) (1 2 1s H s G L ), ( ) (2 1 2s G s G L ) ( ) (3 1 3s G s G L

4、 ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( 111 3 2 1 3 1 2 1 1 23 1 3 2 1s H s G s G s G s G s G s G s G s H s GL L L L L ) ( ) ( 1 , 11 2 2 1s H s G ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( 1) ( ) ( 1 )( ( ) ( ) ( ) (3 2 1 3 1 2 1 21 2 3 1 2 1s H s G s G s G s G s G s G s G s H s Gs H s G s G s G s G

5、s Gs Rs C 四、計(jì)算題0 20 分如題圖四所示系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)曲線，試確定參數(shù)a K K , ,2 1。 ,n準(zhǔn)確到小數(shù)點(diǎn)后一位，a K K , ,2 1準(zhǔn)確到整數(shù)( ) R s( ) C s2K) (1a s sK22.180.8 題四圖解答: 09 .022 18 .2% ，09 .021 e ，計(jì)算得 6 .0 8 .0 pt ， 8 .012 n，將 6 .0 代入并計(jì)算得 9 .4 n 由21 nK ，計(jì)算得 241 K由na 2 ，計(jì)算得 6 a由終值定理，計(jì)算得 22 K五、判斷穩(wěn)定性0 30 分1(10 分)單位負(fù)反應(yīng)系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為： 1 5 41 10 102

6、 s s sss G判斷系統(tǒng)穩(wěn)定性，假設(shè)系統(tǒng)穩(wěn)定，試求給定輸入信號(hào)為23 4 2 ) ( t t t r 時(shí)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差 。解答: 解：由于系統(tǒng)為單位負(fù)反應(yīng)系統(tǒng)，根據(jù)開環(huán)傳遞函數(shù)可以求得閉環(huán)系統(tǒng)的特征方程為 0 10 100 4 21 5 ) (2 3 4 s s s s s D由赫爾維茨判據(jù)或勞斯判據(jù)可知， 10 , 100 , 4 , 21 , 5 , 44 3 2 1 0 a a a a a n 均為正， 0 4163 0 2 1 2 a a a a ，因此系統(tǒng)不穩(wěn)定，那么穩(wěn)態(tài)誤差 sse 不存在。210 分)某線性系統(tǒng)開環(huán)幅相頻率特性如題五圖 a 所示，系統(tǒng)為 I 型系統(tǒng)并且在s 右

7、半平面有 1 個(gè)開環(huán)極點(diǎn)即 1 P ，試判斷閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。) 0 , 1 ( j ReIm 0 解答: 由奈氏判據(jù) 0 N 1 N -12PN N 因此系統(tǒng)閉環(huán)不穩(wěn)定310 分某離散線性系統(tǒng)的方框圖如題五圖 b 所示，設(shè)采樣周期為 s T 1 ，判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性。( ) R s ( ) C sT) 1 (1 s s 題五圖 b 解答: 系統(tǒng)的閉環(huán)脈沖傳遞函數(shù)為 ) ( 1) (z Gz Gz Rz C，而) )( 1 1 () 1 (1 ) (TTe z ze zs sz G 系統(tǒng)的特征方程為： ) 1 ( ) )( 1 ( ) ( 1 T Te z e z z z G將 1 T 代入上式

8、得 0 368 .0 736 .02 z z特征方程的根為 482 .0 368 .0 , 482 .0 368 .02 1j z j z 兩根均滿足 ) 2 , 1 ( , 1 i z i ，即都在單位圓內(nèi)，所以系統(tǒng)穩(wěn)定。六、計(jì)算分析p 題0 20 分某控制系統(tǒng)如題六圖所示， ( ) R s ( ) C s-( ) E s+s11 TsK11 s) (1s N ) (2s N 題六圖 110 分寫出系統(tǒng)的輸出表達(dá)式 ( ) C s 和誤差表達(dá)式 ( ) E s ； 25 分當(dāng) ) ( 1 ) ( ) ( ) (2 1t t n t n t r 時(shí)，求系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差sse ； 35 分說明積分

9、環(huán)節(jié)的設(shè)置對(duì)減小穩(wěn)態(tài)誤差的影響，并提出調(diào)整系統(tǒng)中的參數(shù)，使得穩(wěn)態(tài)誤差減小的策略？ 解答：1 ) 1 )( 1 1 1 )( 1 (1) 1 )( 1 (2 1s NK Ts s sTs ss NK Ts s sTss RK Ts s sKs C ) 1 )( 1 1 1 )( 1 (1) 1 )( 1 1 )( 1 (2 1s NK Ts s sTs ss NK Ts s sTss RK Ts s sTs s ss E 2當(dāng) ) ( 1 ) ( ) ( ) (2 1t t n t n t r 時(shí)，系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差 K Ke ss0 3積分環(huán)節(jié)的設(shè)置使得系統(tǒng)型別進(jìn)步，在單位階躍給定下穩(wěn)態(tài)誤差為 0，且對(duì)于 ) (2t n擾動(dòng)產(chǎn)生的穩(wěn)態(tài)誤差也為 0。又根據(jù)系統(tǒng)閉環(huán)特征方程： ) 1 )( 1 ( K Ts s s由勞斯判據(jù)知，系統(tǒng)穩(wěn)定必定要滿足TK11 0 因此為減小穩(wěn)態(tài)誤差，時(shí)間常數(shù) T 可以取小些， K 盡量大，但必須滿足TK11 0 。七、計(jì)算題0 30 分線性最小相位系統(tǒng)開環(huán)對(duì)數(shù)幅頻特性如題七圖所示：1 510db/dec 20dB 40dB06