2018年北京市培养单位国家空间科学中心857自动控制理论考研仿真模拟五套题
● 摘要
一、分析计算题
1． 单位负反馈系统的开环传递函数为
试求：（1）开环截止频率（剪切频率）（2）相角裕量y ;
（3）幅值裕量201gh （DB ）; （4）判断闭环系统的稳定性。 【答案】⑴（2）相角裕量（3）201gh=0DB。 （4）系统临界稳定。
2． 某采样系统框图如图所示，试求在参考输入
和扰动输入
作用下的总输出
图
【答案】由题图可：
其中又得
联立①②③式解得：
3． 如图所示为具有时滞的控制系统。
（1）求没有时滞时系统的上升时间超调时间
超调量
和调节时间
（2）确定保证系统稳定时所容许的最大时滞
图
【答案】（1）没有时滞时系统传递函数为
故
4． 已知线性定常系统的状态空间表达式为
当系统的初始状态为，【答案】由题意可得
得
5． 如图所示为一摆杆系统，两摆杆长度均为L ，摆杆质量忽略不计。摆杆末端的质量块M 视为质点， 两摆杆中点处连接了一根弹簧，当
（1）写出系统的运动方程； （2）写出系统的状态空间表达式。
时，求出系统的输出响应.
时弹簧没有伸长与压缩。外力f （t ）作用在左
杆中点处。假设摆杆与支点间没有摩擦与阻尼，而且位移足够小，满足
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图
【答案】（1）对左边质量块有
对右边质量块有
因为位移足够小，满足
可得
（2）令
可得系统的状态空间表达式为：
6
． 设单位反馈系统的开环传递函数为
（1）求K=20、单位斜坡输入r （t ）=t时，系统的稳态误差； （2）欲使系统的稳态误差减小10倍，应该采取什么措施？ 【答案】（1）系统的静态速度误差系数为
则单位斜坡输入时，系统的稳态误差为
（2）
由速度误差系数的表达式，知此系统的稳态误差和系统的开环增益成反比
，故要使系统的稳态误差减小10倍，如果仅将系统的开环增益增大10倍，此时的特征方程为D （s ）=s（s+1）+200=0。（s+5）用劳斯判据易判断系统不稳定，因此引入PD 串联校正。设此时的开环传递函数为
静态速度误差系数为