2018年上海大学机电工程与自动化学院845自动控制理论(含经典和现代)考研强化五套模拟题
● 摘要
一、分析计算题
1． 采样系统的结构如图1所示，采样周期T+0.5s, 试确定参数K 的取值范围，使该系统在阶跃信号作用下，输出响应是单调收敛的。
图1
【答案】开环脉冲传递函数为
开环零点为0, 开环极点为1和2所示，分离点分别为在处的
值为
由此可知，参数K 的取值范围是
当根轨迹增益
从零到无穷变化时，闭环极点的轨迹如图
由于当闭环极点均位于单位圆内，且为正实数时，系
统的阶跃响应是单调收敛的。因此，分离点^所对应的根轨迹増益是最大的允许值，由模方程可得
图2
2． 说明如图所示表示的是一个什么校正环节。
图
【答案】由图得到整理可得
由于所以该环节为超前环节（反相）。
3． 水箱水位自动控制系统如图所示，在任何情况下，希望水位高度h 维持不变，试说明系统的工作原理，并画出系统的原理方框图。
图 水箱水位自动控制系统的工作原理图
【答案】系统的被控对象为水箱，给定值为希望水位电位器电刷位于中点位置），
被控量为水箱的实际水位
当
. 时. 浮子位置升高，（或降低）
系统的原理方框图
（与电位器设定电压相对应，此时
时，电位器电刷位于中点位置，电动机不工作。当
通过杠杆作用使电位器电刷从中点位置下移（或上移），给电动机提供一定的工作电压，驱动电动机通过减速器使进水开关的开度减小（或増大），使水箱水位达到希望值如图所示。
图 水位自动控制系统的工作原理方框图
4． 给定系统的微分方程为
（2）试判断系统的能观性。
（1）试画出系统的状态变量结构图，并建立系统状态空间描述的能控标准型； 【答案】（1）对微分方程两边作零初始条件下的拉氏变换，并整理可得
系统的能控标准型实现为
系统的状态变量结构图如图所示。
图
（2）
5． 某控制系统的结构图如图所示，图中G t （S ）的单位阶跃响应为×I （t ）时的系统稳态输出
调节时间t 和稳态误差
试求当r （t ）=20
由于
故系统可观测。
图
【答案】由题意可得
系统的前向通道传递函数为
系统的闭环传递函数为