2017年沈阳航空航天大学自动化学院809自动控制原理考研仿真模拟题
● 摘要
一、分析计算题
1． 图是一个液位控制系统的原理图。试画出该控制系统的原理方框图，简要说明它的工作原理，并指出该控制系统的输入量、输出量及扰动量。
图
【答案】工作原理为：浮标位置对应于电位计上一点，将该点电压与设定液位对应的电压进行比较，如果没有达到设定的液位，将产生偏差电压，功率放大后驱动直流电动机转动，调节输入液流的阀门，改变进入水池的液体流量，当输出液流发生改变、液面发生变化时，重复上述过程，使液面保持在给定高度。
输入量为给定液位，输出量为实际液位，扰动量为输出液流。
2． 画出如图1所示系统结构图对应的信号流图，并用MAson 公式求
和
图1
【答案】系统的信号流图如图2所示。
图2
对于
有
对于
有
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，
被控量为水箱的实际水位电位器电刷位于中点位置）
当
. 时. 浮子位置升高（或降低），
系统的原理方框图如
（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
，给电动机提供一定的工作电压，驱动电动通过杠杆作用使电位器电刷从中点位置下移（或上移）
，
使水箱水位达到希望值机通过减速器使进水开关的开度减小（或増大）图所示。
图 水位自动控制系统的工作原理方框图
4． 已知系统的动态方程为
求初态为
（0） =2，
（0） =3时，系统在单位阶跃输入作用下：
（1）系统的状态响应表达式； （2）求系统输出范数最小的时刻t ; （3）写出系统的传递函数。 【答案】（1）由题可知
则系统的特征表达式为
故系统特征值为：令则有
所以系统的状态响应为
（2）求系统输出范围最小的时刻
t
显然，当
时，系统的输出为零，此时输出范围最小。
则由
可得：
（3）系统的传递函数为
5． 已知系统的状态空间表达式为
（1）确定系统的能控性； （2）求系统的能控标准型（
型）、状态空间表达式。
【答案】（1）系统的能控性矩阵为
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