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2014上海交大自控原理真题 一，选择题（10分） 1,传递函数的定义中，零初始条件是指（ ） A t<0时，系统的输入及其各阶导数为0 B t<0时，系统的输出及其各阶导数为0 C t<0时，系统的输入输出及其各阶导数均为0 D t<0时，系统的输入输出为0 2，欠阻尼二阶系统阻尼系数ξ，自然频率Wn( ) A ξ不变，Wn增大，则 σp增大 B ξ不变，Wn增大，则ts增大 C Wn不变，ξ增大，则Mr增大 D Wn不变，ξ增大，则谐振频率Wr减小 3，II型开环传递函数G(s)H(s)中的w从—j0转到+j0时，G （jw ）H （jw ）的奈氏曲线将以半径为无穷大转（） A 顺时针旋转π弧度 B 顺时针旋转2π弧度 C 逆时针旋转π弧度 D 逆时针旋转2π弧度 4，用近似折线法绘制二次振荡环节 图在（）可以不用误差修正 A ξ>0.8 B 0.3 < ξ<0.8 C 0 < ξ<1 D ξ>1 5，期望闭环主导极点位于未校正系统根轨迹左边时应采用（） A 比例矫正 B 比例积分矫正 C 相位滞后校正 D 相位超前矫正 二， 两个单容器之间无直接关联，在稳态（输入流量输出流量均为 Q （Q上面加一横!语法错误，) ））时，输入流量增加 qi ，两容器水位变化分别为 h1 和 h2 ，流量变化分别为 q1和 q2 ，此外，系统还有一个外部流量扰动 qd ，作用如图，R1,R2 分别为容器 1、2 的液容（定义为引起单位水位变化所需的容器中存储的液体量的变化），为保持容器2液位保持在一恒定值，在系统 中涉及有一个比例控制器kp， （1）分别求出容器2的液位变化h2与输入流量增量qi之间的传递函数，并画出控制系统的结构框图。 （2 ）假设系统的被控制量为h2，其设定值为单位阶跃信号，外部扰动qd也为单位阶跃信号，试分别求出该系统在控 制器kp作用下对设定值和扰动信号的稳态误差 三， 二阶系统闭环传递函数为 G(s)=k/(s*s+ks+k) ，k>0， （1）k在哪个范围内，系统振荡？k为何值系统振荡频率最大？ （2 ）求系统振荡时其阶跃响应最大超调量，并给出K值影响最大超调量的变化规律。 （3 ）画出k>0时根轨迹图，确定使闭环系统阻尼比ξ>=0.5的k取值范围。 四， 单位反馈控制系统传递函数Gp(s)=4/(s*s—s+4)，前向通道串联控制器 Gc(s)采用PID类型控制器，要使I 闭环系统稳定 ,II 对单位阶跃输入无稳态误差,III 对单位斜坡输入的稳态误差 essv<=0.1, 对于以下选择的控制器，说明能否满足全部要求，如不能，说明理由，若能，给出未定参数的选择范围 （1）PI控制器 Gc(s)=k(Ts+1) /s ,(k>0)， （2 ）PID控制器 Gc(s)=5(T1s*s+T2+1) /s （3 ）PI控制器 Gc(s)=(0.3s*s+k1s+k2)/s , 五， 闭环系统相位裕量为r=50度，增量裕量不小于10 dB ，用Bode 图设计方法设计一个超前矫正环节 Gc(S)=kc(S+1/T)/(S+1 / αT) ，确定矫正中的参数kc , α和T . - 2 - 六， 用根轨迹图设计方法设计一个校正装置，是系统的主导换极点位于S=—2+2 √3 j ，S=—2— 2 √3j，并且静态误差系数Kv 不小于50s^-1 ， 七， 对于如图所示非线性系统，画出 y(0) ’=0 ，y(0)=-— 3，r(t)=1(t)的相轨迹图，并在图中标出系统的超调量的稳态误差， - 3 - 八， 被控制状态空间表达式为： X’= [ 2 1]X +[ 1 ]U, X(0)=[ 1 ] [ 0 —3 ] [ 0 ] [ 2 ] Y=[1 1]X （1）设计一个全能观测器，极点配置在—4，—5，写出观测器表达式