【考研类试卷】华中科技大学《自动控制原理》真题2010年及答案解析.doc

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1、华中科技大学自动控制原理真题 2010年及答案解析(总分：93.00，做题时间：90 分钟)一、B单项选择题/B(总题数：15，分数：30.00)1.在频域分析中，稳定系统的中频段频率特性主要影响系统的_。 A.抗扰性 B.可靠性 C.稳态性能 D.动态性能（分数：2.00）A.B.C.D.2.传递函数的概念适合于_。 A.线性定常系统 B.线性时变系统 C.离散系统 D.非线性系统（分数：2.00）A.B.C.D.3.校正装置的传递函数为 Gc(s)= （分数：2.00）A.B.C.D.4.传递函数反映了系统的_。 A.内部变量的关系 B.物理结构 C.输入/输出关系 D.静态性能（分数：2

2、.00）A.B.C.D.5.系统有稳态误差存在，则系统是_。 A.稳定的 B.不稳定的 C.振荡的 D.发散的（分数：2.00）A.B.C.D.6.系统的剪切频率 c增大，则系统的时间响应_。 A.不变 B.变慢 C.变快 D.有超调（分数：2.00）A.B.C.D.7.型系统的对数幅频特性在低频段的斜率为_。 A.0dB/dec B.-20dB/dec C.-40dB/dec D.-60dB/dec（分数：2.00）A.B.C.D.8.系统的结构确定之后，描述系统的框图是_。 A.唯一的 B.不唯一的 C.不可求的 D.不可变的（分数：2.00）A.B.C.D.9.若系统中仅有一个非线性元件

3、，则系统是_。 A.非线性的 B.近似线性的 C.可线性化的 D.线性的（分数：2.00）A.B.C.D.10.控制系统能工作的前提条件是_。 A.有满意的性能 B.不振荡 C.无稳态误差 D.稳定（分数：2.00）A.B.C.D.11.已知闭环采样系统的特征多项式为 (z)=(z+1)(z+0.5)(z+2)，则该系统_。 A.稳定 B.临界稳定 C.不稳定 D.无法判断（分数：2.00）A.B.C.D.12.已知离散控制系统的开环脉冲传递函数为 G(z)= （分数：2.00）A.B.C.D.13.某非线性系统在原点周围的相轨迹如附图所示，则原点为该系统的_。（分数：2.00）A.B.C.D

4、.14.在附图中，表示具有死区继电特性的是_。 A B C D （分数：2.00）A.B.C.D.15.状态方程 =Ax(t)+Bu(t)的解为_。 Ax(t)= Bx(t)= Cx(t)= Dx(t)= （分数：2.00）A.B.C.D.二、B简答题/B(总题数：8，分数：48.00)16.系统框图如附图所示，能否通过选择合适的 K值使系统稳定。 （分数：6.00）_17.已知系统的动态性能指标已满足要求，但稳态误差不满足要求，在不改变系统的动态性能的前提下，可采用什么装置对系统进行串联校正，试用开环对数频率特性进行简要说明。（分数：6.00）_18.已知一阶环节在单位阶跃信号作用下，在时间

5、 t=1min时达到稳态值的 95%，求该环节的时间常数。（分数：6.00）_19.已知系统的开环传递函数为 G(s)H(s)= （分数：6.00）_20.系统的传递函数为 G(s)= （分数：6.00）_21.设线性定常系统的齐次状态方程为 =Ax(t)，已知该系统的状态转移矩阵 (t)= （分数：6.00）_22.求附图所示系统的闭环脉冲传递函数。 （分数：6.00）_23.证明：系统A，B状态完全能控的充要条件是：系统A+BK,B对所有 K均状态完全能控。（分数：6.00）_三、B计算题/B(总题数：1，分数：15.00)已知系统的状态空间描述为 ，y=1 0 （分数：15.00）(1)

6、.求系统的传递函数；（分数：5.00）_(2).分析系统的状态能控性与状态能观测性；（分数：5.00）_(3).判断系统能否用状态反馈将闭环极点配置在-3j2。若能，试求出状态反馈矩阵。（分数：5.00）_华中科技大学自动控制原理真题 2010年答案解析(总分：93.00，做题时间：90 分钟)一、B单项选择题/B(总题数：15，分数：30.00)1.在频域分析中，稳定系统的中频段频率特性主要影响系统的_。 A.抗扰性 B.可靠性 C.稳态性能 D.动态性能（分数：2.00）A.B.C.D. 解析：2.传递函数的概念适合于_。 A.线性定常系统 B.线性时变系统 C.离散系统 D.非线性系统（

7、分数：2.00）A. B.C.D.解析：3.校正装置的传递函数为 Gc(s)= （分数：2.00）A.B. C.D.解析：4.传递函数反映了系统的_。 A.内部变量的关系 B.物理结构 C.输入/输出关系 D.静态性能（分数：2.00）A.B.C. D.解析：5.系统有稳态误差存在，则系统是_。 A.稳定的 B.不稳定的 C.振荡的 D.发散的（分数：2.00）A. B.C.D.解析：6.系统的剪切频率 c增大，则系统的时间响应_。 A.不变 B.变慢 C.变快 D.有超调（分数：2.00）A.B.C. D.解析：7.型系统的对数幅频特性在低频段的斜率为_。 A.0dB/dec B.-20dB

8、/dec C.-40dB/dec D.-60dB/dec（分数：2.00）A.B.C. D.解析：8.系统的结构确定之后，描述系统的框图是_。 A.唯一的 B.不唯一的 C.不可求的 D.不可变的（分数：2.00）A.B. C.D.解析：9.若系统中仅有一个非线性元件，则系统是_。 A.非线性的 B.近似线性的 C.可线性化的 D.线性的（分数：2.00）A. B.C.D.解析：10.控制系统能工作的前提条件是_。 A.有满意的性能 B.不振荡 C.无稳态误差 D.稳定（分数：2.00）A.B.C.D. 解析：11.已知闭环采样系统的特征多项式为 (z)=(z+1)(z+0.5)(z+2)，则

9、该系统_。 A.稳定 B.临界稳定 C.不稳定 D.无法判断（分数：2.00）A.B.C. D.解析：12.已知离散控制系统的开环脉冲传递函数为 G(z)= （分数：2.00）A.B. C.D.解析：13.某非线性系统在原点周围的相轨迹如附图所示，则原点为该系统的_。（分数：2.00）A.B.C.D. 解析：14.在附图中，表示具有死区继电特性的是_。 A B C D （分数：2.00）A.B. C.D.解析：15.状态方程 =Ax(t)+Bu(t)的解为_。 Ax(t)= Bx(t)= Cx(t)= Dx(t)= （分数：2.00）A.B.C.D. 解析：二、B简答题/B(总题数：8，分数：

10、48.00)16.系统框图如附图所示，能否通过选择合适的 K值使系统稳定。 （分数：6.00）_正确答案：(系统闭环传递函数为：(s)=* 若使系统稳定，需选择 K3。)解析：17.已知系统的动态性能指标已满足要求，但稳态误差不满足要求，在不改变系统的动态性能的前提下，可采用什么装置对系统进行串联校正，试用开环对数频率特性进行简要说明。（分数：6.00）_正确答案：(可采用串联滞后校正。如附图所示，*设原系统的剪切频率为 c，中频段的特性反映了系统的动态性能，此时已满足要求。加入滞后校正后，幅值有 201gb的衰减，剪切频率为*，为使校正后系统的剪切频率不变，则可将增益 K提高*倍。)解析：1

11、8.已知一阶环节在单位阶跃信号作用下，在时间 t=1min时达到稳态值的 95%，求该环节的时间常数。（分数：6.00）_正确答案：(设一阶环节传递函数为：(s)=*系统输出的复域表达式为：C(s)=(s)R(s)=*对上式进行拉氏反变换得：c(t)=L -1C(s)=1-e-t/T令 1-e-t/T=0.95，可得该系统的时间常量：T=*=0.33min)解析：19.已知系统的开环传递函数为 G(s)H(s)= （分数：6.00）_正确答案：(系统的特征方程为 s4+s3+2s2+2s+5=0，列劳斯表：s4 1 2 5s3 1 2s2 0 5s1 *s0 5由劳斯表可知，当正数 0 时，*

12、的符号为负，所以劳斯表第一列系数符号变化两次，故系统不稳定，且系统有两个不稳定的根。)解析：20.系统的传递函数为 G(s)= （分数：6.00）_正确答案：(系统频域特性为：G(j)=*其幅值为：|G(j)| =1 =*其相角为：(j)| =1 =arctant-arctanT=arctan-arctanT系统的稳态输出为：c ss(t)=*sin+()解析：21.设线性定常系统的齐次状态方程为 =Ax(t)，已知该系统的状态转移矩阵 (t)= （分数：6.00）_正确答案：(由状态转移矩阵的运算性质可得：A=*， -1(t)=(-t)=*)解析：22.求附图所示系统的闭环脉冲传递函数。 （

13、分数：6.00）_正确答案：(化简内环。由系统结构可知：E*(s)-*G(s)H1(s)=E1(s)对其进行离散化及化简，可得：*化简外环得：E(s)=R *(s)-*综合内、外环，可得：C(s)=E *(s)-*G(s)=*其中，E *(s)=R*(s)-*。对其离散化及化简可得： *(s)=*)解析：23.证明：系统A，B状态完全能控的充要条件是：系统A+BK,B对所有 K均状态完全能控。（分数：6.00）_正确答案：(证明：充分性。当 K=0时，由A+BK,B能控可知，A,B能控。必要性。由A,B状态完全能控知其能控性矩阵 Pc=*满秩。*为系统A+BK,B的能控性矩阵，并与 Pc的秩相

14、同，因此*满秩，所以系统A+BK,B对所有 K均状态完全能控。)解析：三、B计算题/B(总题数：1，分数：15.00)已知系统的状态空间描述为 ，y=1 0 （分数：15.00）(1).求系统的传递函数；（分数：5.00）_正确答案：(已知 A=* B=*C=1 0，D=0，所以状态转移矩阵为：(sI-A)-1=*系统传递函数为：G(s)=C(sI-A) -1B=*)解析：(2).分析系统的状态能控性与状态能观测性；（分数：5.00）_正确答案：(系统能控性判别阵为：Q k=B AB=*因为 rankQk=2，所以系统是状态完全能控的。系统能观测性判别阵为： Q g=*因为 rankQg=2，所以系统是状态完全能观测的。)解析：(3).判断系统能否用状态反馈将闭环极点配置在-3j2。若能，试求出状态反馈矩阵。（分数：5.00）_正确答案：(因为系统状态完全能控，所以可任意配置极点。设 K=K1 K2，则引入状态反馈后的闭环传递函数特征方程为|sI-(A-BK)|。令其等于期望特征方程(s+3-j2)(s+3+j2)，可得：|sI-(A-BK)|=(s+3-j2)(s+3+j2)解得系统状态反馈矩阵为：K=11 3)解析：