華南理工大學(xué)自動(dòng)控制原理考試大綱及歷年真題

813自動(dòng)控制原理考試大綱碩士研究生招生考試《自動(dòng)控制原理》考試大綱考試科目代碼：813適用招生專(zhuān)業(yè)：機(jī)械制造及其自動(dòng)化機(jī)械電子工程機(jī)械設(shè)計(jì)及理論特別提示：需帶無(wú)儲(chǔ)存功能的計(jì)算器一、考試內(nèi)容自動(dòng)控制的一般概念掌握自動(dòng)控制系統(tǒng)的一般概念，重點(diǎn)是開(kāi)環(huán)控制和閉環(huán)控制的概念，理解對(duì)控制性能的基本要求，了解各種典型控制系統(tǒng)的工作原理及控制理論的發(fā)展過(guò)程。自動(dòng)控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型掌握控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型的基本概念，了解微分方程一般建立方法，理解傳遞函數(shù)的定義和性質(zhì)，掌握動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖的建立和化簡(jiǎn)規(guī)則。知識(shí)點(diǎn)為：傳遞函數(shù)的定義和性質(zhì)，典型環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)，動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖的建立，動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖的化簡(jiǎn)，自動(dòng)控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù)。自動(dòng)控制系統(tǒng)的時(shí)域分析方法了解和掌握經(jīng)典控制理論最基本的方法之一時(shí)域分析法，能夠用該方法分析控制系統(tǒng)的各種控制性能（包括穩(wěn)定性，快速性和穩(wěn)態(tài)精度）。知識(shí)點(diǎn)為：典型控制過(guò)程及性能指標(biāo)，一階系統(tǒng)分析，二階系統(tǒng)分析，高階系統(tǒng)的低階化，穩(wěn)定性與代數(shù)判據(jù)，穩(wěn)態(tài)誤差分析。自動(dòng)控制系統(tǒng)的頻域分析方法要求掌握各種系統(tǒng)和環(huán)節(jié)的幅相頻率特性和對(duì)數(shù)頻率特性的畫(huà)法，并能通過(guò)頻率特性分析控制系統(tǒng)的控制性能。知識(shí)點(diǎn)為：典型環(huán)節(jié)的頻率特性，系統(tǒng)開(kāi)環(huán)頻率特性，乃奎斯特穩(wěn)定判據(jù)及對(duì)數(shù)穩(wěn)定判據(jù)，穩(wěn)定裕度及計(jì)算，系統(tǒng)閉環(huán)頻率特性。自動(dòng)控制系統(tǒng)的校正裝置綜合在對(duì)控制系統(tǒng)的控制性能進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，對(duì)控制性能的改進(jìn)就涉及到系統(tǒng)的校正。要求在建立控制系統(tǒng)校正的一般概念的基礎(chǔ)上，對(duì)串聯(lián)校正，反饋校正，前置校正有較為全面的理解。掌握頻率法校正的一般方法。知識(shí)點(diǎn)為：控制系統(tǒng)校正的概念，串聯(lián)校正、反饋校正和前置校正在校正中的應(yīng)用。二、考試題型（分值，按150分計(jì)）1、填空（25分）2、簡(jiǎn)答題（15分）3、計(jì)算及分析題（80分）4、綜合應(yīng)用題（30分）413^華南理工大學(xué)卩2007年攻讀碩士學(xué)位研究生入學(xué)考試試卷“〔試卷上做答無(wú)效,請(qǐng)?jiān)诖痤}紙上俶答，試后本卷必?zé)┡c答題紙一同交回）*科目名稱(chēng)：自動(dòng)控制原理心適用專(zhuān)業(yè)；機(jī)械制造及其自動(dòng)化機(jī)械電子工程機(jī)械設(shè)計(jì)及理論測(cè)試計(jì)量技術(shù)及儀器心一、填空題（每空1.5分，共24分）：TOC\o"1-5"\h\z1、寫(xiě)出控制系統(tǒng)的三種典型輸入信號(hào)：、、。2、線性系統(tǒng)的傳遞函數(shù)取決于系統(tǒng)本身的。3、最小相位系統(tǒng)的重要特征在于：其相頻特性與對(duì)數(shù)幅頻特性之間存在的關(guān)系。4、比例一積分一微分（PID）控制規(guī)律的傳遞函數(shù)為。5、按輸入信號(hào)的變化規(guī)律不同，控制系統(tǒng)可分為和。6、控制系統(tǒng)的基本控制方式為和。G（町=—7、振蕩環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)為""，則其幅頻特性為，相頻特性為。8、系統(tǒng)的加速度誤差系數(shù)定義為。9、開(kāi)環(huán)穩(wěn)定的系統(tǒng)，其閉環(huán)穩(wěn)定;開(kāi)環(huán)不穩(wěn)定的系統(tǒng)，其閉環(huán)穩(wěn)定。10、兩個(gè)二階系統(tǒng)階躍響應(yīng)的超調(diào)量相等，則此兩個(gè)系統(tǒng)具有相同的。二、簡(jiǎn)答題：（共16分）反饋控制系統(tǒng)的主要組成部分有哪些？對(duì)于自動(dòng)控制系統(tǒng)的性能有哪三個(gè)方面的基本要求？（6分）2、PI及PD各屬于什么性質(zhì)的校正？各具有什么特點(diǎn)？（5分）3系統(tǒng)開(kāi)環(huán)對(duì)數(shù)幅頻特性曲線的三個(gè)頻段一般如何劃分？各個(gè)頻段對(duì)于系統(tǒng)的性能有何影響？（5分）三、（15分）某最小相位系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)極坐標(biāo)圖如圖1所示，試判斷各系統(tǒng)閉環(huán)的穩(wěn)定性，其中P表示不穩(wěn)定極點(diǎn)的個(gè)數(shù)。四、（15分）試用信號(hào)流圖方法求如圖2所示系統(tǒng)的傳遞函數(shù)U'心\⑴畫(huà)出相應(yīng)的信號(hào)流圖；⑵求出系統(tǒng)的傳遞圖2圖2五、（15分）已知單位負(fù)反饋控制系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為G何二G何二K(xl)s(zs+l)(2j+1)1001005(5+5)G（Q二六、（25分）已知某單位反饋系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為六、求系統(tǒng)的阻尼系數(shù)及無(wú)阻尼振蕩圓頻率;試求出該系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)的超調(diào)量和調(diào)整時(shí)間（飛取5%）；為了改善系統(tǒng)性能，對(duì)該系統(tǒng)實(shí)施速度反饋，如圖3中虛線部分所示。為使系統(tǒng)的阻尼系數(shù)為0.7,速度反饋系數(shù)多少？七、七、（1）當(dāng)K=5時(shí)，繪制系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)對(duì)數(shù)幅頻漸近特性曲線;（2）求開(kāi)環(huán)剪切頻率''和相角裕度■'；（3）用頻率分析法求出系統(tǒng)處于臨界穩(wěn)定狀態(tài)的K值。八、（15分）已知最小相位開(kāi)環(huán)系統(tǒng)的漸近對(duì)數(shù)幅頻特性如圖4所示，試求系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函

數(shù)和剪切頻率宀。華-南理工大學(xué)2008年攻讀碩士學(xué)位研究生入學(xué)考試試卷諾在答題紙上做監(jiān)「試卷上做答無(wú)做，訕后亭譽(yù)必?zé)┑鸫痤}紙一同交凹）科日哦稱(chēng)：自動(dòng)控制原理適搭專(zhuān)業(yè)：機(jī)械制逍及其自動(dòng)化’機(jī)械電于工程，機(jī)械設(shè)訃及理住一填空題<每題2分、共24分）TOC\o"1-5"\h\z系統(tǒng)￡=t2作用下的穩(wěn)態(tài)誤差氐=垃，說(shuō)明系統(tǒng)的型間?,2閉環(huán)至統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能主要取決于開(kāi)環(huán)對(duì)數(shù)幅頻特性的適合應(yīng)用佶謹(jǐn)函數(shù)揩述的系統(tǒng)是-若兩個(gè)系銃的根軌跡相同，則它們有相同的，縈統(tǒng)的穩(wěn)罡性取決于家統(tǒng)的?&準(zhǔn)5平面石半部稱(chēng)為最小相位復(fù)遞函數(shù);3.已知磊統(tǒng)的佚邀函數(shù)為總I匸阿，苴幅頻壽性|<?（?|>S.—階蠱統(tǒng)的閉環(huán)扱點(diǎn).越靠近S平面原點(diǎn)*響應(yīng)逋度趣-線性定常二階.系統(tǒng)的閉環(huán)増益加大*則.系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能?,積分環(huán)節(jié)的幅頻特性，其福值勻頻率成先系。已知單位反饋系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為一?則其幅值裕蚤幾恥等亍.用頻率法設(shè)計(jì)串聯(lián)松正粗時(shí)，釆用串聯(lián)満后技正網(wǎng)貉是利用其特性°二問(wèn)答題（每題8分共仍分）簡(jiǎn)述PID調(diào)肯器參數(shù)對(duì).系絨控制性能的彩響。簡(jiǎn)述恒值控制系統(tǒng)、隨動(dòng).系統(tǒng)、程序控制系統(tǒng)的特點(diǎn).三試用信號(hào)流圖方法求如圖1所示系統(tǒng)的傳遞函數(shù)C（s）/R（s）.（共15分）（1）畫(huà)出相應(yīng)的倍號(hào)流圖；（5分）（2）求出系統(tǒng)的傳遞函數(shù)；（】0分）圖1四設(shè)圖2所示系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)如圖2（b）所示。試確定系統(tǒng)參數(shù)K]?K.和（15分）(b)(b)五控制系統(tǒng)如圖3所示，擾動(dòng)信號(hào)〃（f）=2Xl（r）。（共25分）（1）試求Q0時(shí)，系統(tǒng)在擾動(dòng)作用下的穩(wěn)態(tài)誤差和穩(wěn)態(tài)輸出。（10分）（2）若住20,其結(jié)果如何？（5分）（3）在擾動(dòng)作用點(diǎn)之前的前向通道中引入一個(gè)積分環(huán)節(jié)丄，對(duì)結(jié)果有何影響?在擾動(dòng)作s用之后的前向通逍中引入一個(gè)積分環(huán)節(jié)丄，結(jié)果又如何？（10分）圖3六復(fù)合控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖4所示.圖中K,環(huán)G均為大于零的常數(shù)。（共20分）（1）確定當(dāng)閉壞系統(tǒng)穩(wěn)定時(shí)，參數(shù)K】，K,,耳,石應(yīng)滴足的條件；（15分）（2）當(dāng)輸入r（t）=V.t時(shí)，選擇校正裝宜Gc（s）,使得系統(tǒng)無(wú)穩(wěn)態(tài)誤差。（5分）圖4七已知單位反饋控制系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳翅函數(shù)為心0戶(hù)1曲十％巧，試采用頻域分析T）確定閉環(huán)系統(tǒng)臨界穩(wěn)定時(shí)的K訂（15分）八已知一寒統(tǒng)陰有的特性為確）=疋慮丁迥,校正裝豊前特性為（共30分）02焉（共30分）(0.O1j-1X0.1j+1)C）畫(huà)壯原系統(tǒng)和校正裝置各自的對(duì)數(shù)幅頻特性。＜M分）4）當(dāng)采用串聯(lián)校正財(cái).求校正后系蜒的開(kāi)環(huán)梧逋函數(shù)，并計(jì)算毘相證裕量和幅值裕量。"0分）813華南理工人學(xué)2009年攻讀碩士學(xué)位研究生入學(xué)考試試卷（詰在答題紙上做答，試卷上啟導(dǎo)無(wú)效十鈦后本卷必?zé)﹨即痤}紙…同交回）科冃夕■隸；自動(dòng)掙制原理適出號(hào)業(yè)：磯械制造及其F1動(dòng)化.機(jī)械電子丁程，機(jī)械設(shè)計(jì)及理論共4頁(yè)■■-填空感每空2分.共前分冗咀尼二齢霖統(tǒng)的單位階躍喻1應(yīng)的穩(wěn)態(tài)征逬課塞為對(duì)于慣性環(huán)節(jié)，出賴(lài)率趨于.無(wú)唧大時(shí)，相務(wù)將超于若饕茨系統(tǒng)對(duì)于加趣度輸入作用下不存在穩(wěn)態(tài)誦基⑷必須選用型及貞上的系統(tǒng)匚対了壽到較滿(mǎn)總的暫態(tài)晡應(yīng).控制系統(tǒng)的和曲藉反應(yīng)當(dāng)九上'口幅伯裕度應(yīng)大于?5.比例微分挖制不改變系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)增益和自然就率，但可以增大系統(tǒng)的乩忌悚證控制系統(tǒng)正常工作的先決條件。-口型系統(tǒng)對(duì)數(shù)幅頻特性的低頻段商近竦斜車(chē)為CdB/dec）■&4:控制系統(tǒng)中加入徹分負(fù)反饋、則系統(tǒng)的脛?wù){(diào)凰&9.在串聯(lián)校正屮，加夫控制器增益，可以提高系統(tǒng)的，減小兼統(tǒng)的穩(wěn)二問(wèn)答題（甚20分）E.減小或涓除系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤羞的措施有哪些？代分｝■7XT■7XT簡(jiǎn)述應(yīng)用頻率特件法進(jìn)行控制系統(tǒng)分析的工要優(yōu)點(diǎn)。（5分）3?對(duì)自動(dòng)控制系統(tǒng)性能的基木要求包括哪三方面的內(nèi)容2詰簡(jiǎn)單說(shuō)明.（9分）三如圖1所示已知一階環(huán)節(jié)的傳遞因數(shù)為G（S）=」一，若采用負(fù)反饋的方法將0.2s+1訓(xùn)節(jié)時(shí)間乙減小為原米旳0.1倍，并且保址總的放大系數(shù)不變，試選擇嗆和?的值.（12分）片(s)r(s)片(s)r(s)mi四系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。已知系統(tǒng)單位階躍響應(yīng)的超調(diào)蜂值時(shí)間0=ls。購(gòu)10C(s)'-’Os(s+1)圖2（1）求系統(tǒng)的廿壞傳遞函數(shù)G（s）:（2）求系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)①（s）；（3）柜據(jù)已知的性能指際bJ°確立系統(tǒng)參數(shù)K及7■:（4）計(jì)算斜坡輸入r（f）=1.5r（°）/s時(shí)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤治（20分）五設(shè)單位反饞系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為求閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定時(shí)〃求閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定時(shí)〃值的范RL（14分）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖潮示，畫(huà)出信兮流圖并求誥’誥心分）恥）圖3恥）圖3七設(shè)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖4所示?其中亦2H）?25（s）仏貝求：⑴當(dāng)輸入珂）=1+"*2時(shí)，系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差：⑵系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)衣達(dá)式。（20分）

圖圖4圖圖4第第1頁(yè)華南理工大學(xué)2010年攻讀碩士學(xué)位研究生入學(xué)考試試卷(請(qǐng)?jiān)诖痤}紙卜.做答，試卷上做答無(wú)效，試后本卷必須與答題紙一同交回)科目名稱(chēng)：自動(dòng)控制原理適用專(zhuān)業(yè)：機(jī)械制造及其自動(dòng)化，機(jī)械電子工程，機(jī)械設(shè)計(jì)及理論，測(cè)試計(jì)帛技術(shù)及儀器，機(jī)械工程，儀器儀表工程共3頁(yè)一填空題每空2分，共26分系統(tǒng)的傳遞函數(shù)完全由系統(tǒng)的決定。伯德圖中的低頻段反映了系統(tǒng)的性能"TOC\o"1-5"\h\z放大環(huán)節(jié)的相頻持性為o?1.單位負(fù)反饋系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)是：G(s)=恥，則該系統(tǒng)是型?+d)(s+b)系統(tǒng)，該系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)位置咲差系數(shù)為°5.系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差與、、有關(guān)。1+0"s6?串聯(lián)校正環(huán)節(jié)G「(s)=丄—屬于樓正。1+O.lb設(shè)系統(tǒng)開(kāi)環(huán)傳遞碉數(shù)為G(s),函數(shù)F(s)=l+G($).則G($)與F(s)的點(diǎn)相冋：對(duì)欠阻尼系統(tǒng)，為提高系統(tǒng)的相對(duì)穩(wěn)定性，可以増加若要求在基本保持原系統(tǒng)穩(wěn)定性和頻帶寬前提下，提高系統(tǒng)控制粕度，減小穩(wěn)態(tài)誤差，則通常較有效的措施是采用提高，且串聯(lián)校正。二簡(jiǎn)答題(14分)簡(jiǎn)述控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性廄念并指出其充要條件。(6分)簡(jiǎn)述Nyquist穩(wěn)定判按，并根據(jù)圖1中己知負(fù)反饋系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)幅相頻率特性判斷系統(tǒng)閉環(huán)的穩(wěn)定性。(英中P為開(kāi)環(huán)不穩(wěn)定極點(diǎn)的個(gè)數(shù))(8分)

(10分)三已知控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖2所示，當(dāng)輸入r(r)=2sinr(10分)es{t)=4^in(r-45°)?試礎(chǔ)定系統(tǒng)的參數(shù)g.e并?只G)盹)只G)盹)s(s十絲叫丿四分別用結(jié)構(gòu)圖等效變換及信號(hào)流圖法求圖3郴統(tǒng)曲傳遞函數(shù)誥(25分)圖3圖3五已知控制系統(tǒng)結(jié)拘圖如圖4.求輸入r(r)=3xl(r)時(shí)系統(tǒng)的輸出c(t).(15分)六單位負(fù)反慣系統(tǒng)開(kāi)環(huán)傳謹(jǐn)藥數(shù)為七企)=企)=5(j+1)(O.05j+1)試根據(jù)卜述條件確定K的礙値范圉：(閃分)⑴便閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)頸⑵當(dāng)r(t>t時(shí)