2013-2014年东北大学考研复试试题 控制工程(单控)

东北大学2014自控真题一、简答题（10分）1. 简述前馈控制可以改善线性系统哪方面性能，对线性系统稳定性有何影响？2. 简述频率特性的定义，最常用的频率特性表示方法有哪些？ 解：（1） 通过前馈补偿，提高了系统的控制精度，减小了稳态误差。

对于给定前馈，可以提高跟踪速度。

对于按扰动矫正，可在偏差对被控量产生影响前对系统进行校正。

由于输入取自闭环外，不影响系统的特征方程式，故不影响系统的稳定性。

（2） 当输入信号为谐波时，频率特性为输出信号的傅氏变换与输入信号的傅氏变换之比。

常见的表示法有幅相频率特性曲线、对数频率特性曲线、对数幅相频率特性曲线。

二、（20分）若某系统在单位阶跃输入作用时，系统在零初始条件下的输出响应为212t t e e -+,试求系统的单位阶跃响应。

解：12132[c(t)]21(s 2)(s 1)-+=-+=----s L s s s s 由于1Rs （S ）= 故(S)32(S)(S)(S 2)(S 1)B C S W R -+==-- 当(t)(t)r δ=，即R(S)1=32(S)W (S)*R(S)(S 2)(S 1)B SC -+==--， 进行拉氏反变换有11241[c(s)][]421---=+=-+--t t L L e e s s 三、（20分）已知系统的结构图如下图所示，若系统以2/n w rad s =的频率做等幅震荡，试确定震荡的k 、a 。

解：系统闭环特征方程：32(s)s as (k 2)s (k 1)0B D =+++++=由系统在2/n w rad s =的频率做等幅震荡，知2j ±为特征方程式的根。

令2s j =得“84(k 2)*2(k 1)0j a j --++++=整理得(2k 4)(k 14a)0j -++-=分别令实部为零，虚部为零，可得2k =，0.75a =四、（20分）已知单位负反馈系统的开环传递函数为，21(s a)4(s)(s 1)K W s +=+ 试绘制以a 为参数的根轨迹0a ≤<∞并确定使该单位负反馈系统稳定的a 的取值范围。

第1篇一、基本概念与理论1. 请简述控制系统的基本组成和分类。

2. 什么是反馈控制？请举例说明其在实际中的应用。

3. 简述比例控制、积分控制和微分控制的特点及适用条件。

4. 请解释什么是PID控制器，并说明其参数整定方法。

5. 什么是状态空间描述？请举例说明其在控制系统中的应用。

6. 简述线性系统的稳定性判据和鲁棒稳定性分析方法。

7. 什么是系统辨识？请说明其在控制系统中的应用。

8. 什么是自适应控制？请举例说明其在实际中的应用。

9. 简述模糊控制的基本原理和特点。

10. 什么是神经网络控制？请说明其在控制系统中的应用。

二、控制系统设计与分析1. 请说明控制系统设计的基本步骤。

2. 简述根轨迹法在控制系统设计中的应用。

3. 什么是频域法？请说明其在控制系统设计中的应用。

4. 简述状态空间设计法的基本原理和步骤。

5. 请解释什么是极点配置法，并说明其在控制系统设计中的应用。

6. 简述李雅普诺夫稳定性理论的基本原理和步骤。

7. 什么是鲁棒控制？请说明其在控制系统设计中的应用。

8. 请解释什么是鲁棒控制器的参数调整方法。

9. 简述自适应控制器的结构及其特点。

10. 请说明神经网络控制器的设计方法。

三、控制系统应用与实例1. 请举例说明反馈控制在工业控制系统中的应用。

2. 简述PID控制器在汽车电子控制系统中的应用。

3. 请解释什么是工业过程控制系统，并举例说明其在实际中的应用。

4. 简述机器人控制系统中的运动控制策略。

5. 请说明神经网络控制在生物医学工程中的应用。

6. 简述自适应控制在无人机控制系统中的应用。

7. 请解释什么是模糊控制在家电控制系统中的应用。

8. 简述模糊控制在智能交通控制系统中的应用。

9. 请说明鲁棒控制在导弹制导控制系统中的应用。

10. 请解释什么是神经网络控制在智能电网中的应用。

四、控制系统仿真与实验1. 请说明控制系统仿真的基本步骤。

2. 简述MATLAB/Simulink在控制系统仿真中的应用。

东北大学控制工程复试科目
1 东北大学控制工程复试科目
东北大学控制工程计划是东北大学最受欢迎的计划之一，其复试科目也是学生报考的重要考察项目。

本次复试主要考核的是学生的学术成绩、学习能力及应用技能，以及控制工程领域的知识熟练度。

复试科目包括两部分：课程考试和面试考试。

1 课程考试
课程考试是学生报考东北大学控制工程计划必须参加的科目，其考核内容涵盖多学科，包括体育课、马克思主义、基础英语语言、基础绘图、高等数学、线性代数、概率论、离散数学、数据结构、程序设计、软件工程基础、计算机网络、操作系统基础、管理科学等。

2 面试考试
面试考试是复试考试的重要环节，考核内容主要包括学生的专业知识、研究能力、英语水平、临床技能、学术贡献等，也能够反映学生报考控制工程课程的学习能力和创新能力，旨在评价学生是否能够成为具有创新能力及技术能力的控制工程领域专业服务的人才。

东北大学控制工程计划的复试科目为考生们提供了全面考核学生能力、思维能力等的机会，考生们应该充分利用这些机会，努力实现自己的目标，最终达成报考控制工程硕士计划的目标。

资料来源：中国教育在线 /
资料来源：中国教育在线 / 一、名词解释（7个）
枝晶偏析、滑移临界分切应力、回火脆性、加工硬化、马氏体转变、同素异构转变、
二、答题（5个）
1.纯金属于合金结晶过程的异同点？
2.回火马氏体与淬火马氏体的区别？
3.影响间隙固溶体与置换固溶体溶解度的因素？
4.冷变形金属加热后的变化。

5.晶体缺陷的种类、特征与典型代表。

三、论述题
1.锻造后缓冷的T12钢钻头，需要进行什么样的热处理。

2.画图说明含C 0.4%平衡冷却后的变化过程，并计算组织组成物。

3.奥氏体冷却曲线的图，判断以不同速度冷却得到什么组织。

然后大于临界淬火速度冷却后再150度回火，得到的组织。

东北大学2014年研究生入学考试试题考试科目：材料科学基础（829）一、解释名词（20′）1、小角度晶界2、不全位错3、变形织构4、熟化5、不连续脱溶二、对于面心立方单晶体中b=a[101]∕2。

位错线方向为[¯1¯21]的刃位错。

试计算当沿[110]方向施家100MPa拉力时，单位长度位错线沿滑移和攀移方向所受的力，已知a=0.40nm。

三、（1）分析成分为5.6%Cu和5.7%Cu的合金在平衡结晶和快速冷却非平衡结晶时的室温组织特点。

（2）设x合金平衡凝固完毕的组织为α初晶+（Α+θ）共晶，其中α初晶占60% ，则合金中刚凝固完毕的θ相的含量是多少？（3）绘出温度T=560℃时各相自由能-成分曲线示意图（4）指出此二元系中比较适合作变形合金和铸造合金的成分范围。

（5）成分为4%的Cu的合金经80%冷变形后，分别在550℃和250℃退火1小时，试分析其组织有何不同。

四、材料结合键的类型有哪些？结合键的类型和结合键的大小对材料的力学性能有何影响？五、一台蒸汽涡轮机的低压转子是用Cr-Mo-V合金钢材料制成的，工作温度是565℃，转速为3400转/分钟，在运行106000小时之后发生断裂，请分析其失效的可能原因是什么？六、T温度下A-B二元合金系α相和γ相的摩尔吉布斯自由能Gm-成分曲线如图所示，由合金Ⅰ和合金Ⅱ组成的扩散偶在此温度下扩散。

分析原子扩散方向，如果合金Ⅰ和合金Ⅱ的混合成分为X分析通过扩散达到平衡后，系统的摩尔吉B,布斯自由能Gm的变化，并画出示意图。

七、Mg-Sn-Zn系液相面投影图（1）写出图中A、B、C、D处四相平衡反应类型及反应式。

（2）确定P点合金成分及初晶相，并估算其结晶温度。

（3）假设Sn基固溶体bct(Sn)对其他组员的固溶度可忽略，分析Q点成分的平衡凝固过程及组织变化。

一、1. 时域闭环系统的动态性能指标都有哪些？（请具体描述三个Tr tp ts td 超调量2. 时域闭环系统的稳态性能指标都有哪些？（解答出3种）稳态误差3. 分析时域系统稳定的充分必要条件是什么参数。

（举例说明）所有的闭环特征根均具有负实部4. 分别说出系统的开环传递函数和闭环传递函数是如何定义的。

传递函数的定义是线性定常系统输出拉式变换与输入拉式变换之比，开环指断开主反馈回路。

5. 时域系统稳定的充分必要条件是什么？（注：用ζ解答）ζ要大于0小于16. 如何用劳斯判据判断系统的稳定性，并简述该方法的优点。

第一列均为正数则是稳定的。

不必求解方程就可以判定一个多项式方程中是否存在位于复平面右半部的正根。

7. 如何应用劳斯（Routh ）稳定性判据来判别系统的稳定性？同上8. 在时域中，二阶系统稳定的充分必要条件是什么？（提示：用阻尼比的概念解答）阻尼比大于0，ζ>0.9. 应用根轨迹方法分析在什么情况下系统稳定？无论K 为何值，其特征根始终位于复平面的左半平面。

10. 应用什么方法能使被控系统的频带加宽，加宽中频带对系统的性能有什么影响？可串联超前校正补偿原系统中频段过大的负相角。

加宽中频带可以保证系统具有适当的相角裕度。

11. 简述绘制常规根轨迹的八条规则。

1) 根轨迹的起点和终点：根轨迹起始于开环极点，终止于开环零点。

K g =0的点称为起点，K g →∞的点称为终点。

2) 根轨迹的分支数与开环有限零点数m 和有限极点数n 中的大者相等，它们连续且对称于实轴。

3) 当极点数n 大于零点数m 时，有(n-m)条根轨迹分支沿着与实轴交角为a ϕ、交点为a σ的一组渐近线趋向于无穷远处，且有 (21)(0,1,,1)a k k n m n m πϕ+==---4) 实轴上的某一区域，若其右边开环实数零、极点个数为奇数，则该区域必是根轨迹。

5) 根轨迹的分离点，两条或两条以上根轨迹分支在s 平面上相遇又立刻分开的点。

控制工程基础考试卷及答案西北工业大学考试题（A卷）（考试时间120分钟）学院：专业：姓名：学号：一．填空题（共24分，每空1.5分）1.实现恒温控制有两种方法：人工控制和自动控制。

P22.若一个元件的输入和输出的关系曲线为直线，则称元件为线性元件。

P63.系统的数学模型都是线性常系数微分方程，它的一个重要性质是具有齐次性和叠加性。

P134.在控制工程中，一般需要确定信号流图中输出和输入间的关系，即系统的闭环传递函数。

P27 5.动态响应是指系统在某一信号的作用下，其输出量从初始状态到稳定状态的响应过程。

P356.乃奎斯特图又称为极坐标图或幅相频率特性图。

P557.最小相位系统是指系统的传递函数在复平面无右极点和右零点的系统。

P708.系统稳定的充分必要条件是系统的闭环极点均位于s的左半平面。

P1019.系统误差的定义为被控量期望值与实际值之差。

P10510.开环频率特性的低频段表征了闭环系统的稳定特性，中频段表征了闭环系统的动态特性，高频段表征了闭环系统的复杂性。

P117 二．判断题（共20分，每空2分）1.实现自动控制的装置可以不同，但反馈控制的原理却是相同的。

P3（√）2.结构图等效变换的原则是变换后与变换前的输入量和输出量都保持不变。

P22（√）3.稳态响应是指时间t趋向于无穷小时，系统的输出状态。

P35（×）4.开环对数幅频特性的渐近线斜率越大、位置越高，对应的开环系统积分个数越多，放大系数越大。

P74（√）5.对于稳定的系统，()()ωωjHjG曲线离（-1,j0）点越近，闭环系统稳定程度越高。

P97（×）6.对于一个稳定系统，稳态响应中的暂态分量随着时间的推移逐渐减小并趋近于零。

P106（√）7.自动控制系统在给定输入信号的作用下，系统的稳态误差与系统的结构、参数和给定信号的形成有关。

P107（√）8.为满足稳态精度要求，要保持系统有一定的开环增益，超前网络的衰减损失就必须用减小放大器的增益来补偿。

2014年东北大学化工原理真题部分答案一，概念题1.传质单元与传质单元高度2.沉降分离和沉降速度3.加热蒸汽和二次蒸汽4.热流量和热通量5.溶液沸点升高和杜林规则6.三传类比7.搅拌目的8.离心泵压头及其意义9.浓缩热和自蒸发（闪蒸）10.给热系数和传质系数二,简述题1.1试用瑞利法和π定理（布金汉定理）推导圆柱绕流的阻力FD的表达式，并说明瑞利法和布金汉π定理各适用于何种情况？已知圆柱绕流阻力FD与圆柱的直径为D，流体的流速为V，流体的密度和流体的动力粘滞系数有关。

2.为什么工业上气体的除尘常放在冷却之后进行而在悬浮液的过滤分离中,滤浆却不宜在冷却后才进行过滤？3.为什么离心泵可用出口阀来调节流量？往复泵可否采用同样方法调节流量？为什么？由离心泵的工作点知，改变泵出口阀的开度，使局部阻力改变，而管路特性曲线改变，流量随之改变，此法虽不经济，但对泵运转无其它影响；而往复泵属容积式泵，压头与流量基本无关，若关闭出口阀，则因泵内压力急剧升高，造成泵体。

管路和电机的损坏，故不宜用出口阀来调节流量。

4.流体的流动形态？判断依据？5温差损失及其原因？6.什么是过滤操作？过滤操作的优点？7. 何谓离心泵的“气缚”和“气蚀”现象，它们对泵的操作有何危害？应如何防止？三。

计算题1.如图的输水系统。

已知管内径d=50mm,在阀门全开时输送系统的Σ(L+L e)=50m,摩擦系数可取λ=0.03, 泵的性能曲线, 在流量为6m3/h至15m3/h范围内可用下式描述:H=18.92-0.82V 0.8，此处H e为泵的扬程m,V为泵的流量m3/h, 问: e⑴如要求流量为10m3/h，单位质量的水所需外加功为多少?单位重量的水所需外加功为多少?此泵能否完成任务?⑵如要求输送量减至8m3/h(通过关小阀门来达到)，泵的轴功率减少百分之多少?(设泵的效率变化忽略不计)(1)当V1=10m3/h，所需外加功W s=gz＋h f=9.81×10+8×0.03×50×(10/3600)2/(20.0505)=128.1 J/kgH e’=W s/g=128.1/9.81=13.06 J/N泵的扬程H e=18.92－0.82(10)0.8=13.75 J/N∵H e H e’，故此泵能完成任务。