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沈阳工业大学2022年考研真题：827自动控制原理

适用专业：081100控制科学与工程、085406控制工程

一、(20分)

已知题一图所示有源网络，试：

(1)推导其传递函数U_o(S)/U_i(S)(10分)

(2)计算其频率特性，分析其特性是超前的还是滞后的(10分)

二、(20分)

已知系统的结构图如题二图所示，试通过结构图化简，确定系统在输入Θ_i(s)和扰动D₁(s)、D₂(5)、D₃(s)同时作用下的输出Θ₀(s)。

三、(20分)

题三图(a)是简化的飞行控制系统结构图，为了改善系统动态性能，设计了测速反馈环节，系统结构图如题三图(b)所示。试：

(1)分别求出两系统的闭环传递函数(4分)

(2)若使测速反馈系统的ω_n=6，ζ=1，试确定参数K₁和K₂的值(4分)

(3)在(2)参数下，求出两系统在单位阶跃信号作用下的输出响应，画出大致曲线(6分)

(4)在(2)参数下，进一步求出两系统的主要动态性能指标，并根据计算结果分析测速反馈对改善系统动态性能的作用(6分)。

四、(20分)

机器人应用反馈原理来控制每个关节的方向。由于负载的改变以及机械臂伸展位置的变化，负载对机器人会产生不同的影响。例如，机械爪抓持负载后，就可能使机器人产生偏差。已知机器人关节指向控制系统如题四图所示，其中，R(s)是预期的关节角,C(s)是实际的关节角，N(s)是负载转矩扰动力矩，要求：

(1)当R(s)=0时，确定N(s)=1/s对C(s)的影响，指出减小其影响的方法(10分)

(2)当N(s)=0，R(s)=1/s时，计算系统的稳态误差，指出减小它的方法(10分)

五、(20分)

已知系统开环传递函数

(1)试用劳斯稳定判据确定使闭环系统稳定的K*的取值范围(10分)

(2)画出系统的根轨迹，若要求系统的闭环极点都为负实数，试确定K*的范围(10分)

六、(20分)

已知单位反馈系统的开环传递函数为

(1)画出系统的奈奎斯特图(10分)

(2)确定使闭环系统稳定的参数不T的范围(7分)

(3)如果给开环系统增加一个积分环节，简要分析它是否对闭环系统稳定性产生影响(3分)。

七、(30分)

已知系统的结构图如题七图所示，试设计串联校正网络，使系统相角裕度为50°、截止频率为6。试：

(1)画出校正前系统的伯德图，并求出截止频率和相角裕度(10分)

(2)设计校正网络，求出其传递函数，并画出校正后系统的伯德图(15分)

(3)分析该串联校正网络对改善系统性能的作用(5分)

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