2012年南京理工大学自动控制原理考研真题

一、填空题（每空 1 分，共15分）1、反馈控制又称偏差控制，其控制作用是通过给定值与反馈量的差值进行的。

2、复合控制有两种基本形式：即按输入的前馈复合控制和按扰动的前馈复合控制。

3、两个传递函数分别为G1(s)与G2(s)的环节，以并联方式连接，其等效传递函数为()G s，则G(s)为G1(s)+G2(s)（用G1(s)与G2(s)表示）。

4、典型二阶系统极点分布如图1所示，ω，则无阻尼自然频率=n2、自动控制系统有两种基本控制方式，当控制装置与受控对象之间只有顺向作用而无反向联系时，称为开环控制系统；当控制装置与受控对象之间不但有顺向作用而且还有反向联系时，称为闭环控制系统；含有测速发电机的电动机速度控制系统，属于闭环控制系统。

3、稳定是对控制系统最基本的要求，若一个控制系统的响应曲线为衰减振荡，则该系统稳定。

判断一个闭环线性控制系统是否稳定，在时域分析中采用劳斯判据；在频域分析中采用奈奎斯特判据。

4、传递函数是指在零初始条件下、线性定常控制系统的输出拉氏变换与输入拉氏变换之比。

5、设系统的开环传递函数为2(1)(1)K s s Ts τ++，则其开环幅频特性为，相频特性为arctan 180arctan T τωω--。

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 ω对应时域性能指标调整时间s t ，它们反映了系统动态过程的。

1、对自动控制系统的基本要求可以概括为三个方面，即：稳定性、快速性和准确性。

Z 是指 系统的性能要求可以概括为三个方面，即：稳定性、准确性 和快速性，其中最基本的要求是稳定性。

2、若某单位负反馈控制系统的前向传递函数为()G s ，则该系统的开环传递函数为()G s 。

3、能表达控制系统各变量之间关系的数学表达式或表示方法，叫系统的数学模型，在古典控制理论中系统数学模型有微分方程、传递函数等。

4、判断一个闭环线性控制系统是否稳定，可采用劳思判据、根轨迹、奈奎斯特判据等方法。

自动控制原理1一、单项选择题（每小题1分，共20分）9. 一阶微分环节Ts s G +=1)(，当频率T=ω时，则相频特性)(ωj G ∠为（ ） A.45° B.-45° C.90° D.-90° 10.最小相位系统的开环增益越大，其（ ）A.振荡次数越多B.稳定裕量越大C.相位变化越小D.稳态误差越小11.设系统的特征方程为()0516178234=++++=s s s s s D ，则此系统 （ ） A.稳定 B.临界稳定 C.不稳定 D.稳定性不确定。

12.某单位反馈系统的开环传递函数为：())5)(1(++=s s s ks G ，当k =（ ）时，闭环系统临界稳定。

A.10B.20C.30D.4013.设系统的特征方程为()025103234=++++=s s s s s D ，则此系统中包含正实部特征的个数有（ ） A.0 B.1 C.2 D.3 14.单位反馈系统开环传递函数为()ss s s G ++=652，当输入为单位阶跃时，则其位置误差为（ ） A.2 B.0.2 C.0.5 D.0.05 15.若已知某串联校正装置的传递函数为1101)(++=s s s G c ，则它是一种（ ）A.反馈校正B.相位超前校正C.相位滞后—超前校正D.相位滞后校正 16.稳态误差e ss 与误差信号E (s )的函数关系为（ ）A.)(lim 0s E e s ss →= B.)(lim 0s sE e s ss →=C.)(lim s E e s ss ∞→= D.)(lim s sE e s ss ∞→=17.在对控制系统稳态精度无明确要求时，为提高系统的稳定性，最方便的是（ ） A.减小增益 B.超前校正 C.滞后校正 D.滞后-超前 18.相位超前校正装置的奈氏曲线为（ ）A.圆B.上半圆C.下半圆D.45°弧线 19.开环传递函数为G (s )H (s )=)3(3s s K,则实轴上的根轨迹为（ ）三、名词解释（每小题3分，共15分） 31.稳定性32.理想微分环节 33.调整时间 34.正穿越 35.根轨迹四、简答题（每小题5分，共25分）36.为什么说物理性质不同的系统，其传递函数可能相同 ? 举例说明。

课程教学大纲编号： 100102课程名称： 自动控制原理 学分 4.5 试卷编号：100102008 考试方式： 闭卷考试 考试时间： 120 分钟 满分分值： 100 组卷年月： 2000/5 组卷教师： 向峥嵘 审定教师； 陈庆伟一．选择题（10分）：1. 若某系统的Bode 图已知，其低频处的幅频特性是一条斜率为20dB/dec -的直线，且当1=ω时幅值为20dB ，相频 90)0(-→ϕ，则该系统（ ）（1） 是0型系统；（2）是I 型系统；（3）开环放大倍数为10；（4）开环放大倍数为10；（5）有一个积分环节。

2. 在下列系统中，属于线性系统的有（ ）（1）)()(20t ax t x i =； (2))()(2)(4)(000t x t x t x t xi =++ ； （3）)(5)(4)(3)(2000t x t tx t x t x t i =++ ；（4）)()()()()(20000t x t x t x t x t x i =++ ；3. 若系统（或元件）的某输入 输出的拉氏变换分别为)(),(0s x s x i ，对应的传递函数记为G(s)，则（ ）(1) 在零出始条件下，)()(G(s)0s X s X i =； (2) )()(G(s)0s X s X i =，不管出始条件是否为零均成立； (3) 若g(t)为单位脉冲响应，则L[g(t)]G(s)=；(4) G(s)反映了系统本身的固有特性；(5) 因为G(s)表示某种比值，所以肯定没有量纲。

4．二阶系统的传递函数为4462++s s ，则系统（ ） （1）为过阻尼系统； （2）为临界阻尼系统； （3）增益为6；（4）增益为1.5； （5）其阶跃响应为衰减振荡曲线。

5．在)(s R e >0的条件下，dt te st ⎰∞-0cos ω =( )(1)22ωω+s ； (2) 22ω+s s ； (3) 222ω+s s ； (4) 222ωω+s 二．判断题（10分）：1. 单位负反馈系统的开环传递函数为)1()12(2++Ts s s k ，如果k 充分大系统就不稳定；（ ）；2. 高阶系统的动态性能总可以近似用二阶系统的计算公式来计算系统的阶跃响应性能指标（ ）；3. 线性定常系统的稳定性只与闭环系统特征根有关（ ）；4. 系统的稳态误差有系统的开环放大倍数k ν及系统类型数来决定（ ）；5. 开环稳定的系统将其闭环后的系统一定稳定（ ）。

课程教学大纲编号：100102课程名称：自动控制原理学分 4.5试卷编号：100102026考试方式：闭卷考试考试时间：120分钟满分分值：100组卷年月：2000/5组卷教师：向峥嵘审定教师；陈庆伟一．（20分）简答题1．试举例说明负反馈控制的基本原理，要求画出方框图。

2．频率特性的定义是什么？在Bode 图上各频段反映了系统哪方面的性能？3．对典型的二阶系统进行测速反馈校正，画出校正后系统的方框图，并简述校正原理和校正效果。

4．证明对于最小相位系统，当幅频特性已知时，有唯一确定的相频特性。

二．（5分）求图示网络的传递函数，其中)t (U c 是网络的输入电压，)t (U 0是网络的输出电压，R,L,C 分别是电容、电感、电阻的阻值、电感量及电容量。

三．（6分）设系统的脉冲响应函数如下，试求这些系统的传递函数。

)e e (.)t (g )()t sin(t )t (g )(t .t.20500202441051-=++=-π四．假设闭环传递函数为2222nn ns s ωξωω++的二阶系统在单位阶跃函数作用下的输出响应为)1.536.1sin(25.11)(2.1 +-=-t e t C t ,试计算系统的参数n ,ωξ,并通过ξ及n ω计算给足系统的调整时间和超调量。

(050.=∆)五.(10分)对于如图所示系统，试确定：1.使系统稳定的a 的值范围；2.试系统特征根均位于s 平面中的1-=e R 垂线左边的a 的值范围。

六.(9分)已知某系统的结构图如图所示，当输入)t (l )t (r =,干扰)(11.0)(t t n ⋅=时，求系统的稳态误差。

七.(15分)设单位反馈控制系统的开环传递函数为)s s )(.s )(s (s k )s (G *1365312++++=,试绘制系统的概略根轨迹,并分析系统的稳定性及阶跃响应的振荡性.八.(5分)已知二阶系统的开环幅相频率特性如图,其中p 为开环不稳定极点的个数,γ为开环积分环节的个数.试判断系统闭环的稳定性。

南京理工大学2012年研究生入学考试试题科目代码：081101 科目名称：控制理论基础和电路 满分：150分 注意：①认真阅读答题纸上的注意事项；②所有答案必须写在答题纸上，写在本试题纸上或草稿纸上无效；③本试题纸随答案纸一起装入试题袋中交回！一：控制理论基础部分一、（共20分）系统结构图如图1所示：（1）写出闭环传递函数)()(s R s C ,)()(s N s C 表达式； （2）要使系统满足条件：707.0=ξ,2=n ω,试确定相应的参数K 和β值； （3）求此时系统的动态性能指标s t ,00σ；（4）当r(t)=2t+sint 时，求系统由产生的稳态误差ss e ；（5）确定)(s G n ，使干扰)(t n 对系统输出)(t c 无影响。

二、(共10分)已知某单位反馈系统的开环传递函1K )(8.0+=-s e s G s试确定系统稳定的K 值范围。

三、(共15分)已知某单位反馈系统的开环传递函图1(1)()()(3)r K s G S H S s s +=－，试求： （1）绘制该系统以根轨迹增益Kr 为变量的根轨迹（求出：分离点、与虚轴的交点等）；（2）求系统稳定且为欠阻尼状态时开环增益K 的取值范围。

四、(共15分)已知某单位反馈系统的开环传递函)11.0)(1()110()(2+++=s s s s K s G ，要求： （1）试绘制出系统开环概略对数幅频曲线；（2）用奈氏判据确定系统稳定的增益K 值。

五、(共15分)已知某单位反馈系统的开环传递函)12.0)(11.0()(++=s s s K s G ，若要求校正后系统的静态误差常熟V K =30/S,相对裕度γ≥040,开环系统的截止频率3.2w ≥c rad/s,试设计校正装置。

注意：2012年考试改革，考了自动控制原理和电路两部分，其中自控75分，电路75分，大家复习只需要复习自控部分即可。

课程教学大纲编号： 100102课程名称： 自动控制原理 学分 4.5 试卷编号：100102021 考试方式： 闭卷考试 考试时间： 120 分钟 满分分值： 100 组卷年月： 2000/5 组卷教师： 向峥嵘 审定教师； 陈庆伟一．（10分）是非题：1． 闭环控制系统是自动控制系统，开环控制系统不是自动控制系统（ ）。

2．闭环控制系统的稳定性，与构成他的开环传递函数无关（ ），与闭环传递函数有关（ ）；以及与输入信号有关（ ）。

3．控制系统的稳态误差与系统的阶数有关（ ）；与系统的类型有关；（ ） 与系统的输入信号有关；（ ），以及与系统的放大倍数有关。

（ ）4．前向通道传递函数为)k (s k02>的单位负反馈系统能无差的跟踪斜波信号（ ）。

5．最小相位系统是稳定的控制系统（ ）。

二．（10分）填空题图示系统的开环放大倍数为 ，静态位置误差为 ，静态速度误差为 ，误差传递函数)s (R )s (E 为 ，当输入信号4=)t (r 时，系统的稳态误差ss e 。

三．（10分）填空题在频率校正法中，串联超前校正是利用串联矫正装置在系统的 频区产生相角 ，以提高系统的 ，且使幅值穿越频率c ω ，从而系统的响应速度 。

串联滞后校正是利用校正装在 频区产生的特性，以使c ω ，达到提高 的目的，校正后的系统响应速度 。

四．（10分）计算作图题化简如图所示的结构图，并求闭环传递函数)s (R )s (C 。

五．（10分）一个开环传递函数为 )s (s k )s (G 1+=τ的单位负反馈系统，其单位阶跃响应曲线如图所示，试确定参数k 及τ。

六．（8分）设单位负反馈系统的开环传递函数为)s .(s )s (G 110100+=，试计算系统的响应控制信号t sin )t (r 5=时的稳态误差。

七．（10分）设某系统的开环传递函数为)Ts (s k)s (H )s (G 1+=，现希望系统特征方程的所有根都在a s -=这条线的左边区域内，试确定满足此要求k 的值和T 值的范围)a (0>。

课程教学大纲编号： 100102课程名称： 自动控制原理 学分 4.5 试卷编号：100102033 考试方式： 闭卷考试 考试时间： 120 分钟 满分分值： 100 组卷年月： 2000/5 组卷教师： 向峥嵘 审定教师； 陈庆伟一．（13分）简答题1.试举一例负反馈控制的基本原理。

（要求画出方框图） 2. 写出PID 控制律的数学表达式；3. 系统的开环对数幅频率特性的中频段反映了控制系统的什么性能？通常应如何设置？4. 为什么要建系统的数学模型？常用的系统数学模型有哪些？（至少三种）。

二．（10分）选择题1．线性系统的传递函数与系统的（ ）有关；（1） 输入及输出； （2）输入； （3）结构； （4）输入及结构。

2．开环稳定的系统，其闭环（ ），开环不稳定的系统，其闭环（ ）；（1） 不一定稳定； （2）不一定不稳定；（3）一定稳定； （4）一定不稳定；3．传递函数中s 的量纲为（ ）；（1）秒； （2）无量纲； （3）1-秒 （4）与具体的物理元件有关；4．静态误差系数描述了系统 稳态误差的大小，动态误差系数描述了系统动态过程误差大小，该说法（ ）。

（1）正确； （2）不正确； （3）不一定正确；5．当∞→ω时，各型系统的幅相曲线均趋于零，从第几象限趋于零取决于（ ）；（1）分母的阶次； （2）分子的阶次；（2） 分母与分子的阶次和； （4）分母与分子的阶次和。

6．两个二阶系统系统的超调量相等，则此两个系统具有相同的（ ）； d n )(k )()()(ωξω43217．系统的幅频特性和相频特性取决于（ ）；（1）系统的输入； （2）系统本身的结构和参数；（3）系统的输出； （4）初始条件。

8．一阶系统的时间常数越大，系统（ ）；（1）响应速度越快； （2）精确度越高；（3）响应速度越慢； （4）精确度越低。

9．已知系统的传递函数为 s s .e )s (G 20-=，其相频特性)j (G ω为（ ）ωωωω-----+- 904209032090220901)(.)(.)(.)(三．（5分）如图所示系统，试画出其方框图，并求出传递函数。