2012哈工程考研自动控制原理真题

2006年哈尔滨工程大学416自动控制原理考研真题及详解自动控制原理试题 416一、（15分）控制系统的结构图如下：求)(/)(s R s C （化简结构图要有步骤，若用信号流图法要画出信号流图）前向通道，3211G G G P =；412G G P =；回路， 1211H G G L -=； 122412H G H G G L =；2323H G G L -=；3214G G G L -=；415G G L -=；G 1 G 2G 3 H 2H 1G 4--R (s)C (s)+-RCG 1 G 2 G 3 G 4 -H 1 -H 2-1特征式， 41321232214211211G G G G G H G G H H G G G H G G +++-+=∆；；12=∆；4132123221421121413211)()(G G G G G H G G H H G G G H G G G G G G G s R s C +++-++=； 点评：本题可以应用方框图简化计算所求的传递函数，必定有求和点与分支点交换位置，计算过程过于烦琐。

可以应用消元法，参考以下解法。

C G X H G R G X 121111--=；C H G X G X 22122-=；1423X G X G C +=；消去21,X X ，计算闭环传递函数)(/)(s R s C ，由前2个等式得到C H G G H G G G R H G G G G X 121222112121211++-+=；C H G G G H G G R H G G G X 12112211211111+-++=；代入第3式，整理后，得到4132123221421121413211)()(G G G G G H G G H H G G G H G G G G G G G s R s C +++-++=；11=∆G 1 G 2G 3 H 2H 1G 4 --R (s) C (s)+-X 1(s)X 2(s)H 2G 4 H 11/G 3G 4/G 3G 3 G 1 G 2--R (s) C (s)--+4132123221421121413211)()(G G G G G H G G H H G G G H G G G G G G G s R s C +++-++=；二、（20分）设系统如图所示，C (s)-G 1 G 4G 2G 3H 2H 1/G 3G 2G 3G 4H 1/G 3 --R (s) C (s)+ -+-R (s)C (s)（1） 已知G 1（s ）的单位阶跃响应为t2e 1--，试求G 1（s ）；（2） 当21)(1+=s s G ，且)(10)(t t r =时，试求 ① 系统的稳态输出)(∞c ；② 系统的峰值时间p t ，超调量%p σ，及稳态误差ss e 。

考查要点：一、控制系统的数学模型1、控制系统运动的建立；2、控制系统的传递函数的概念及求取、方框图及其简化、信号流图及梅森公式。

二、线性系统的时域分析1、一阶、二阶系统的时域分析；2、线性系统的稳定性基本概念及熟练掌握劳斯 (Routh)稳定判据判别稳定性的方法；3、控制系统稳态误差分析及其计算方法；4、复合控制。

三、根轨迹法1、根轨迹、根轨迹方程及其绘制根轨迹的基本规则；2、理解控制系统根轨迹分析方法。

四、频率响应法1、线性系统频率响应物理意义及其描述方法；2、典型环节的频率响应(幅相曲线与对数频率特性曲线)；3、开环系统及闭环系统的频率响应的绘制；4、奈奎斯特(Nyquist)稳定判据和控制系统相对稳定性；5、频域指标与时域指标的关系。

五、控制系统的校正与综合1、频率响应法串联校正分析法设计；2、基于频率响应法的串联、反馈校正的综合法设计。

六、非线性控制系统的分析1、了解典型非线性特性的输入输出关系(数学表达及关系曲线)；2、理解非线性环节对线性系统的影响；3、相平面法、描述函数法分析非线性控制系统。

七、数字控制系统的普通概念1、采样过程、采样定理、零阶保持器的基本概念。

八、数字控制系统1、Z 变换的基本概念、基本定理及 Z 反变换；2、数字控制系统的数学描述；3、数字控制系统稳定性分析；4、数字控制系统的暂态、稳态、误差分析。

5、数字控制系统的离散化设计方法及至少拍离散系统设计。

九、线性系统的状态空间描述1、线性时不变系统状态空间描述；2、线性定常系统的运动分析、状态转移阵、脉冲响应阵；3、线性离散系统的状态空间描述；4、线性系统的能控性和能观性判别方法。

十、线性定常系统的线性变换1、状态空间表达式的线性变换；2、对偶性原理；3、线性系统的结构分解。

十一、李雅普诺夫稳定性分析1、李亚普诺夫意义下运动稳定性的基本概念；2、李亚普诺夫第二法主要定理；3、系统运动稳定性判据。

十二、线性反馈系统的时间域综合1、状态反馈和输出反馈；2、极点配置的设计方法；3、状态观测器的设计；4、状态观测器和状态反馈组合系统。

2011自动化专业课真题解析一、考试情况回顾：自动控制原理题型基本为计算、分析、证明。

其中根据结构图求系统的传递函数，绘制系统根轨迹，频域系统分析，线性系统的校正，离散系统的稳定性分析，非线性系统的分析，状态空间法均为历年必考的知识点，领先强化讲义中都已反复强调过。

二、详解2011真题：1、自动控制原理满分150分，共考了9道题，虽然从题的数目上少于往年但运算量仍然很大，总体难度小于去年。

题型分布为：第一题，已知结构图求传递函数15分，分为两个小问题，第一个小问题用化简结构图的方法求C(s)/R（s）,第二个小问题用梅森增益公式求C（s）/F(s)（运算量大，但总体难度一般）；第二题，根据所给的波特图求出系统的传递函数并分析系统的稳定性15分；第三题，参量根轨迹20分，参量根轨迹是我们在强化讲义和冲刺讲义中反复练习的题型，这道题共有四个问题，内容涉及根轨迹的绘制，无超调时K的取值范围，以及闭环主导极点的近似，本题型涉及的内容我们在领先冲刺班讲义中反复练习过，如果初次接触会感觉难度很大。

第四题，频域分析15分，本题考查频域分析相关内容（2005年的真题与本题类似）对于线性稳定系统，输入为正弦信号时，输出也为同频率的正弦信号，只是有幅值差和相位差，只要熟记公式不难得出答案。

第五题，校正20分，校正是每年的考试难点与重点，本题的校正方案为滞后超前校正；第六题，设为两个小问题共25分，第一问非线性系统分析10分，这一问虽然考了非线性的内容但是难度不大，第二问离散系统的分析15分，本小问难度不大，主要是求闭环脉冲传递函数分析系统的稳定性。

第七题，结构分解15分，对系统进行可控性结构分解，本题运算量大但是难度较小。

第八题，状态反馈15分，本题要求求出状态反馈矩阵，并判断状态反馈对系统可控性与可观测性分解，结构分解不改变系统的可控性但是改变系统的可观测性，系统可控可以进行极点配置，利用特征多项式相等求出结果。

2011年全国硕士研究生入学考试自主命题科目模拟试题招生专业：考试科目：自动控制原理 考试时间：14:00-17:00试题编号：8092011年全国硕士研究生考试哈尔滨工程大学自主命题模拟试题考场注意事项：一、考生参加考试必须按时进入考场，按指定座位就坐。

将有关身份证件（准考证、身份证）放在桌面左上角，以备查对。

二、闭卷考试，考生进入考场，不得携带任何书刊、笔记、报纸和通讯工具（如手机、寻呼机等），或有存储、编程、查询功能的电子用品（如已携带，必须存放在监考老师指定的地方）。

考生只准带必需的文具，如钢笔、圆珠笔、铅笔、橡皮、绘图仪器或根据考试所需携带的用具。

能否使用计算器，及开卷考试时允许携带的书籍及用具等由任课教师决定。

三、考生迟到30分钟不得入场，逾时以旷考论；因特殊原因不能参加考试者，必须事前请假，并经研究生部批准，否则作旷考论。

考试开始30分钟后才准交卷出场。

答卷时，不得中途离场后再行返回。

如有特殊原因需离场者，必须经监考教师准许并陪同。

答卷一经考生带出考场，即行作废。

四、考生拿到试卷后，应先用钢笔填写好试卷封面各项，特别是学号、姓名、学院名称、课程名称等，不到规定的开考时间，考生不得答题。

五、考试期间，考生应将写好的有答卷文字的一面朝下放置，考生必须按时交卷，交卷时应将试卷、答卷纸和草稿纸整理好，等候监考老师收取，未经许可，不得将试卷、答卷纸和草稿纸带出场外。

六、考生在考场内必须保持安静。

提前交卷的考生，应立即离开考场，不得在考场附近逗留。

七、考生答题必须用钢笔或圆珠笔（蓝、黑色）书写，字迹要工整、清楚。

答案书写在草稿纸上的一律无效。

八、考生对试题内容有疑问的，不得向监考老师询问。

但在试题分发错误或试卷字迹模糊时，可举手询问。

哈尔滨工程大学2011年攻读硕士学位研究生入学考试模拟试题（一）科目代码： 809 科目名称： 自动控制原理考生注意：所有大题务必书写在考场提供的答题纸上，写在本试题单上的答题一律无效（本题单不参与阅卷）。

哈工程自动控制原理810资料清单
初试：
1, 1999-2013、2015自动控制原理真题。

2，1999-2013自动控制原理真题答案。

3,《自动控制原理》期末试题及答案。

4，工程内部题库、学习笔记。

5，哈工程老师的课件。

包括：王晓陵老师哈工程的《自动控制原理》教案讲义、陈明杰老师哈工程的《自动控制原理》教学课件、苏丽老师哈工程的《自动控制原理》教学课件（现控部分）、陈明杰老师自控课件、王晓陵老师自动控制原理课件以及别的一些课件。

6,2013-2014自控考前答疑及最后一届辅导班笔记，之后不再有答疑。

7，《自动控制原理》的视频教程：1胡寿松版本《自动控制原理》课程精讲2西工大卢京潮自控视频，3石群40讲（石群全部视频的一半）。

根据各人情况选择，强烈建议前两个。

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复试
1，微机原理及自控元件复试真题
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G2(s)1A 卷哈尔滨工程大学试卷A 卷第2 页2. 控制系统结构图如下：共 2 页；第 1 页已知G (s) =a s2 +b s +c G(s) = 10s(0.1s +1)(0.02s +1) 考试科目: 自动控制原理试选择参数a、b、c 的值，使系统响应速度信号时无稳态误差。

(15 分)R(s) + C(s)一、控制系统数学模型(共20 分)-四、(共15 分)已知反馈控制系统的开环传递函数为：G(s) =1.绘制该系统的根轨迹。

(8 分)Ks(s + 1)(s + 2)1.RLC 无源网络如图所示。

试列写以u i(t)为输入量，u o(t)为输出的微分方程。

并求网络的传递函数。

(10 分)2.绘制K=7 时的开环频率特性(Nyquist 曲线草图)，并应用Nyquist 稳定判据说明K=7 时闭环系统的稳定性。

(7 分)R1u i(t) CLu o(t)R2五、(15 分)设单位负反馈系统的开环传递函数为：G(s) =设计串联控制器，使：1.响应r(t) =t 时的稳态误差≤ 0.005 ；2. 相角裕度≥ 45︒；Ks(0.1s +1)，要求2.控制系统结构图如下所示。

画出对应的信号流图，并用梅森公式求传递函数C(s)/R(s)。

(10 分)3.剪切频率ωc≥ 50 rad/s 。

R(s)- -G3(s)- H(s)--C(s)六、(15 分)非线性控制系统如图。

试用描述函数法分析a = 1、b = 2 、K = 10时，系统的稳定性。

若存在自振荡，求出自振荡的振幅和频率。

若要消除自持振荡，非线性参数与线性参数之间应满足怎样的关系?二、(15 分)已知控制系统的结构图如下所示：1.当不存在速度反馈(b = 0) 时，试确定单位阶跃输入时的ζ、ωn和σp2.确定ζ= 0.8 时的速度反馈常数b 值，并确定r(t) =t 的稳态误差。

R(s) E(s)- -C(s)三、(共20 分)1. 某单位负反馈系统的开环传递函数为：G(s) =Ks(s +1)(s +10)，应用劳斯判据确定系统对阶跃输入响应作等幅振荡时的K 值。

一、根据:1>X1=G1R-G1（G7-G8） C 2>X2=G2（X1-G5X3） 3>X3=G3（X2-G6C） 4>C=G4X3 绘制结构简图，并进行结构等效化简，求传函。

（要求主要步骤）二、一单位负反馈系统，开环传函G=13/[（s+1）（s+3）]。

（1）当r（t）=1（t）时，求c （t）的最大值和稳态值。

（2）r（t）=Asin（ωt）时，ω何值时系统振幅最大？C最大值是多少？三、一单位负反馈系统，开环传函G=2K/[s(s+1)(s+2)] （1）使用根轨迹法分析系统稳定（2）已知s=-0.33+j0.58，求词典开环增益及系统的闭环极点，估算超调σ与调剂时间t。

（3）计算是系统阶跃响应无超调的增益范围。

四、如图一所示，当r（t）=t，求稳态误差。

并分析G1对系统性能的影响。

G1=s/0.75 G2=0.75/[s（0.1s+1）（0.05s+1）]五、如图二所示，（1）τ（“tao”）=0.1，a=1时求开环增益最大值。

（2）τ=0，r（t）=sin（t）时，c （t）=sin（t-45°），求a、k及相角裕度六、已知待校正系统开环传函G=K/[s（0.1s+1）（0.2s+1)]，试设计串联矫正，使其满足如下（1）系统响应匀速信号稳态误差e≦4%（2）闭环幅频特性的相对谐振峰值Mr≦1.6（3）截止频率ω=2.5rad/s七、设非线性系统如图三所示，试绘制r（t）=-4+2t时，.ee-平面相轨迹图，求系统稳态误差。

c（0）=.c（0）=0八、设离散系统如图四所示，T=0.1s,e1-=0.368。

求（1）k的范围（2）r（t）=2+t，使e（∞）≦0.1,求K范围九、G=(2s^3+20s^2+55s+39)/(s^3+10s^2+27s+18) 求一个最小实现十、线性时不变系统uxx32111.+--=xy]132[=(1)判断是否有界输入有界输出响应和渐进稳定(2)该系统能否通过状态反馈实现镇定十一、线性时不变系统G=（s+2）/[（s+1）（s-2）（s+3)] 设计一个带权威状态观测器的状态反馈系统(1)求状态反馈增益矩阵，是闭环系统的传函为Φ（s）=1/[(s+2)(s+3)](2)试设计一个全维状态观测器使其特征值为-3，写出系统状态观测器方程。

题型1（重点）一(15分)设单位负反馈系统的开环传递函数为)10625.0)(14.0()(0++=s s s k s G ， 设计串联校正环节)(s G c ，使校正后的满足指标：110-≥s K v ；%18≤p σ；s t s 8.2≤。

[提示：应用根轨迹校正法；若采用频率法校正，指标转换公式如下，2/124)214(ζζωω-+=n c ；})214(2arctan{2/124ζζζγ++= ]解：18.0)1/exp(2=--=ζζπσp ；479.05.0>=ζ；857.23)/(4>==ζωs n t ； 解一：计算闭环主导极点 6.25.12,1j s ±-=；期望特征多项式))(93(2b s s s +++ )16)(5.2()(0++=s s s K s G ；k K 40=；a s s s G c ++=5.2)(1； 据 ))(93()16)((2b s s s K s a s s +++=+++，解得6923.3=a ；6923.16=b ；23.150=K 。

动态特性校正后第三个极点为6923.163-=s ； * 543.2)166923.3/(23.150=⨯=V K ；932.3/==V V K K α；取03.0118.002.0103.0932.3)(2++=⨯+⨯+=s s s s s G c 。

检验 5.1)6.247.1()6.2382.1()(12-=+-∠-+-∠=∠j j s G c ；开环增益校正几乎不改变闭环极点。

所求校正环节为)6923.3)(03.0()5.2)(118.0()(++++=s s s s s G c ；756.340/==K k ； )10625.0)(1271.0)(1333.33()1475.8(10)(++++=s s s s s s G 。

10=V K 。

解二：指标转换指标： 8.5152>=γ；s rad c /36.24.2>=ω； 10=k 。