2018年中北大学计算机与控制工程学院819自动控制原理考研仿真模拟五套题
● 摘要
一、分析计算题
1． 仓库大门自动控制系统如图1所示，试分析系统的工作原理，绘制系统的方框图，指出各实际元件的功能及输入、输出量。
图1
【答案】当给定电位器和测量电位器输出相等时，放大器无输出，门的位置不变。假设门的原始平衡位置在关状态，门要打开时，“关门”开关打开，“开门”开关闭合。给定电位器与测量电位器输出不相等，其电信号经放大器比较放大，再经伺服电机和绞盘带动门改变位置，直到门完全打开，其测量电位器输出与给定电位器输出相等，放大器无输出，门的位置停止改变，系统处于新的平衡状态。系统方框图如图2所示。
图2
元件功能
电位器组——将给定“开”、“关”信号和门的位置信号变成电信号。为给定、测量元件。 放大器、伺服电机一一将给定信号和测量信号进行比较、放大。为比较、放大元件。 绞盘——改变门的位置。为执行元件。 门被控对象。
系统的输入量为“开”、“关”信号；输出量为门的位置。
专注考研专业课13年，提供海量考研优质文档！
2．
如图所示电路网络，
（2）求系统的传递函数。
为输入
，为输出。
（1）写出系统的状态空间表达式；
图
【答案】（1）选取电容两端电压
和通过电感的电流
作为状态变量。
系统的状态空间表达式为
（2）系统的传递函数为
3． 某控制系统框图如图所示，其中
（1）对系统稳定性的影响；
（
2）对系统阶跃响应动态性能的影响；
（3）当系统输入为斜坡信号时，系统稳态误差的影响。
为正常数
为非负常数。试分析的值：
图
【答案】由图可知，系统开环传递函数为（1）系统特征方程为
由劳斯判据可知
时，系统稳定。
（2）由开环传递函数形式，与二阶系统标准形式比较系数可得：
专注考研专业课13年，提供海量考研优质文档！
值越大，阻尼比越小，超调量越大，上升时间越短。 （3）由题可知系统为型系统，且稳态误差将越大。
4． 已知某系统的闭环传递函数
（1）试绘制B 从
时的根轨迹，并确定使系统稳定的B 值范围；
时的B 值。
代入特征方程得：
（2）试确定系统阶跃响应无超调的B 值范围； （3）试确定系统阻尼比其等效开环传递函数为：开环极点为：实轴根轨迹：渐近线：分离点：与虚轴交点：令
则系统根轨迹如图所示。
【答案】（1）由题意可知，系统特征方程为：
因此
越大，系统在斜坡信号作用下的
图
由图可知使系统稳定的值范围是：（3）分离点处有根轨迹模值方程可知：
由根轨迹与系统阶跃响应关系可知当时，系统阶跃响应无超调。作的阻