2017年内蒙古大学电子信息工程学院867自动控制原理[专业硕士]考研仿真模拟题
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一、分析计算题
1． 系统方框图如图1所示，其中as 为局部微分反馈。
（1）绘制当a 从入射角等）。
（2）根据绘制的根轨迹，讨论a 变化时对系统稳定性的影响，a 变化时对系统稳态误差的影响；系统所有特征根为负实根时的a 取值范围为何？
变化时，系统的根轨迹（要求给出与虚轴的交点、分离点及出射角和
图1
【答案】（1）系统的前向通道传递函数为
系统的闭环传递函数为
系统特征方程为
整理可得
系统的开环极点数为，上的根轨迹分布为
代入系统的特征方程整理可得
计算根轨迹的分离会合点，由
可得
此时
处的出
计算根轨迹与虚轴的交点，令
开环零点数
根轨迹没有渐近线，实轴
由于开环系统的零极点均为实数，易得零点处两个入射角分别为180°，0°; 极点
射角为0°，处一个出射角为180°，另一个出射角为0°。综上得系统根轨迹如图2所示。
图2
（2）由根轨迹图可以看出，当加速度系数为
说明a 对系统的误差没有影响。由根轨迹可以看出当系统所有特征根为负实
根时
2． 已知系统状态方程及初始条件为值。
【答案】构造哈密顿函数
由协态方程有
由极值条件有
状态方程
则有
解得
由边界条件
和横截条件
得
试确定最优控制使下列性能指标取极小
时，系统稳定，否则系统不稳定，由系统的开环传
递函数可知，系统为II 阶系统，因此系统对阶跃和斜坡输入跟踪无误差，对于加速度输入，静态
因此最优控制为
3． 已知最小相位系统的幅相特性如图所示。
（1）据幅相特性，写出与之对应的开环传递函数，并指出参数间关系； （2）用奈奎斯特稳定判据，定性分析闭环系统稳定性与开环增益k 的关系； （3）设计一串联控制器
使
时闭环系统都稳定，给出
的传递函数和参数取值
范围，并画出校正后系统的完整奈奎斯特图。
图
【答案】（1）由系统奈奎斯特图在奈奎斯特曲线与实轴有交点，而且
时，时，
，此系统为II 型系统，系统的，于是可设系统的开环传递函数为
令
代入整理可得
由于奈奎斯特图实部小于零且与负实轴有交点，则
（2）由
代入可得奈奎斯特图与负实轴的交点为
因为系统为II 型系统，需要顺时针补偿180°。 当
系统正、负穿越次数相等，稳定。