天津理工大学自动控制理论2011年考研专业课真题及答案

点这里，看更多考研真题中公考研，让考研变得简单！查看更多考研专业课资料考研学习中，专业课占的分值较大。报考院校专业的考研专业课真题是专业课复习中必不可少的资料。中公考研为大家整理了天津理工大学自动控制理论2011年考研专业课真题及答案，并且可以提供天津理工大学考研专业课辅导，希望更多考生能够在专业课上赢得高分，升入理想的院校。天津理工大学自动控制理论2011年硕士研究生入学考试试题及参考答案一、填空题（共30分，每题2分）1．控制系统分析中常用的典型输入信号有、。(阶跃信号、速度信号、脉冲信号、正弦信号中写出两种)2．一般自动控制系统是具有反馈的环系统。（负，闭）3．线性定常系统稳定的充要条件是。（系统特征根都具有负实部）4.系统的开环传递函数为两个S多项式之比()()()MSGSNS,则闭环特征方程为。N(S)+M(S)=05．最小相位系统的开环对数幅频特性三频段分别反映的系统性能，低频段反映；中频段反映；高频段反映；稳态特性、动态特性、抗噪能力6．某二阶衰减振荡系统，当阻尼系数减小，自然振荡角频率n不变，则恢复时间ts，超调量Mp。增大、增大。7．有源网络如图所示，其的传递函数)()(sUsUrc为。212(1)RRRCs点这里，看更多考研真题中公考研，让考研变得简单！查看更多考研专业课资料8．设系统开环传递函数为5(3)()()(1)(2)sGsHssss，则开环根轨迹增益*K5；静态速度误差系数vK。7.59．某系统的传递函数为21s，在输入()2sin(360)ortt作用下，其输出稳态分量的幅值为。49二、计算题（共90分）1．控制系统结构图如图示，求系统传递函数()()CsRs。（15分）G1G2G3G4G5C(s)R(s)G6解：G1/G3G2G3G4G5C(s)R(s)G2G6（5分）点这里，看更多考研真题中公考研，让考研变得简单！查看更多考研专业课资料G1/G3G2G3G4G5C(s)R(s)G2G4G6（5分）31243352346()()()1GGCsGGRsGGGGGGG4123352346()1GGGGGGGGGG（5分）2．已知控制系统的开环传递函数为*()()(2)(4)kGsHssss，请绘出*K从0时系统的根轨迹（要求出分离点、渐近线、与虚轴的交点）。（15分）解：（1）系统开环极点：0，-2，-4，无开环零点；n=3，有3条根轨迹；n-m=3，有3条根轨迹渐近线。（3分）（3）渐近线与实轴交点2ijpznm，与实轴的夹角(21)5,,33knm；实轴上的根轨迹(,4][2,0]。（3分）（5）根轨迹与虚轴交点，令sj，代入()0Ds，后令实部、虚部都为零，得到*22,48K，即与虚轴交点为22,22jj。（3分）（6）分离点111024ddd，得2323d，因为(2,0)d，故0.85d，点这里，看更多考研真题中公考研，让考研变得简单！查看更多考研专业课资料分离角18090oo。（3分）ImRe0-2-42.83j-2.83j（3分）3．已知控制系统方框图如下，已知2()(1)KGsss，1()2Hss。G(s)H(s)C(s)R(s)求：（1）确定使系统稳定时K的取值范围（8分）（2）求()12rtt时系统的稳态误差。（7分）解：（1）2432()(1)(2)462DssssKssssK（4分）Routh表点这里，看更多考研真题中公考研，让考研变得简单！查看更多考研专业课资料4321016421122(114)11sKssKKssK由劳斯判据：1104K使系统稳定。（4分）（2）22/2()1(1)(2)(1)(1)2kKKGsssssss（2分）系统为一型，开环增益2K，则有，,2pvKKK（2分）()12rtt时，系统的稳态误差121sspveKK1K。（3分）4．系统结构图如图所示，试求：C(s)R(s)tKs1(5)ss0K点这里，看更多考研真题中公考研，让考研变得简单！查看更多考研专业课资料（1）当025,0tKK时，求系统的动态性能指标%和st；（5分）（2）若使系统0.707，单位速度误差0.1sse时，试确定0K和tK值。（10分）解：（1）分析可得闭环传函为020()5BKGsssK，则有20()5DsssK（2分）计算可得5,0.5n，超调量21100%16.3%PMe，1.2sts。（3分）（2）若0tK，则有开环传函为02()5KtKGsssKs，（2分）0.1sse，对于一型系统有10.1,10ssvveKK，00lim()105vKstKKsGsK。（2分）闭环传函为020()5BtKGsssKsK，20()5tDsssKsK，（2分）20.7072有2002510(5)ntntKKKK，（2分）解得：15tK，0200K。（2分）点这里，看更多考研真题中公考研，让考研变得简单！查看更多考研专业课资料5．已知系统开环传递函数为10()()(0.51)(1)GsHssss（1）绘制系统的奈氏图；（10分）（2）利用奈氏判据判断闭环系统的稳定性。（5分）解：（1）令sj，10()()(0.51)(1)GjHjjjj，该系统为I型系统，n=3，m=0，（1分）0,(),()90;,()0,()90()270oooAAnm。（2分）（2）与实轴交点为使()()HjGj为零确定2343101510(0.5)()()(0.51)(1)2.25(0.5)jHjGjjjj（2分）令30.50，得2，代入实部得与实轴交点为309。（3分）点这里，看更多考研真题中公考研，让考研变得简单！查看更多考研专业课资料ImRe0-3.33-1（2分）（3）对奈氏图做辅助圆，发现辅助圆逆时针包围（-1，j0）两圈，则2N，又G(s)H(s)在右半平面极点个数0P，则NP则知系统不稳定。（3分）（辅助圆图2分）6．设单位反馈系统开环对数幅频特性渐近线如图所示,试求（1）系统的开环传递函数；r(t)=12t时系统的稳态误差。（10分）（2）计算系统的相位裕度。（5分）10-1100101102103-50-40-30-20-100102030405060-20dB/10dec-20dB/10dec-40dB/10dec-40dB/10dec解：（1）分析数幅频特性渐近线，由初始段可以得出，系统为一型系统1v，转折频率分别为：点这里，看更多考研真题中公考研，让考研变得简单！查看更多考研专业课资料10.5，25，360；对应时间常数分别为：1120.5T，210.25T，1160T。（2分）系统开环传函的形式为：1(1)5()1(21)(1)60KsGssss（2分）由于当0.1时，()60LdB，此时传递函数近似为()KGss，则有20log()600.1K，得到100K，则有1100(1)5()1(21)(1)60sGssss（3分）100vK，系统为I型系统，111*0.0052100ssveRK。（3分）（2）系统的频率特性为1100(1)5()1(21)(1)60jGjsjj，从图中可得出截止频率近似为20c；根据180()oc（2分）()c=1(0.2)90(2)()60occcarctgarctgarctg=121o，则有180()59ooc（3分）三、分析题（共30分）1．按扰动补偿的复合校正随动系统如图所示。其中，K1为综合放大器的传递函数，111Ts为点这里，看更多考研真题中公考研，让考研变得简单！查看更多考研专业课资料滤波器的传递函数，22(1)KsTs为伺服电机的传递函数，N(s)为负载转矩扰动。请设计前馈补偿装置Gc(s)，使其能够实际应用于随动系统，使系统输出不受扰动影响。（10分）R(s)1K111Ts)1(22sTsKC(s)_++N(s))(sGc解：由结构图可得，()()CsNs2121[1()](1)1cKKGssTsTs扰动对系统输出为2121()[1()]()(1)1ncKKCsGsNssTsTs则有：取)1(1)(11sTKsGc，则()0nCs，系统输出便不受负载转矩扰动的影响。（6分）但是()cGs的分子次数高于分母次数，不便于物理实现，不能实际应用于随动系统。若取,)1()1(1)(211sTsTKsGc21TT，则)(sGc在物理上便于实现，且可达到近似全补偿要求，即在扰动信号作用的主要频段内进行了全补偿。（2分）此外，若取11)(KsGc，则由扰动对输出影响的表达式可见：在稳态时，系统输出完全不受扰动的影响，这就是所谓的稳态全补偿，它在物理上更易于实现。（2分）2.控制系统如图所示，为改善系统性能，在控制系统前向通道中串联校正装置，现有如下两种校正装置：(a)11(),1sGss1,为时间常数；点这里，看更多考研真题中公考研，让考研变得简单！查看更多考研专业课资料(b)21(),1sGss1,为时间常数。试分析两种校正装置的性能特点；若分别串联这两种校正装置对系统性能有何影响。（20分）G(s)C(s)R(s)Gc(s)解：（1）1()Gs为一个超前校正装置，便于物理实现，可由RC无源网络实现；该装置的零点11cz，极点11cp，因为1，所以该装置能够一直产生一个超前的相角，为超前校正装置，可以看成一个高通滤波器。但是该装置的增益倍数1，故若不另外串联放大器，可造成系统静态指标的下降。（5分）将1()Gs串联的控制系统前向通路中，能使系统的相角裕度增大，从而使系统响应过程中的超调量减小，增加系统的带宽，使系统的响应速度加快。但系统带宽的增加使其抗干扰能力有所下降；为避免系统静态指标下降，需同时串联一个放大倍数为1cK的放大器。（5分）（2）2()Gs为一个滞后校正装置，可由RC无源网络实现；该装置零点21cz，极点21cp，因为1，则有对于(0,)，11()()0tgtg，该装置一直产生滞后的相角，故为滞后校正装置，根据其幅频特性可知，该装置具有高频衰减特性，可以看作一个低通滤波器。（5分）将2()Gs串联的控制系统前向通路中，利用该装置的低通滤波特性，可将系统的高频部分幅值衰减，使系统的截止频率下降，从而增大系统的相位裕度，同时增大系统开环增益，提高系统的稳态性能，提高系统的抗噪能力。由于可以大幅增加系统的相位裕度，滞后校正装置可以用来校正不稳定系统。（5分）点这里，看更多考研真题中公考研，让考研变得简单！查看更多考研专业课资料在紧张的复习中，中公考研辅导专家提醒您一定要把专业课真题的价值发挥到最大，这样可以为您的考研专业课复习提供很多的帮助。祝您备考顺利，金榜题名！