【冲刺】2027 年中国航空研究院(603 所)081103 系统工程《821 自动控制原理》考研冲刺模拟五套 题及参考答案

考研专业课模拟试题 模拟试题简介 试题名称： 【冲刺】2027 年中国航空研究院(603 所)081103 系统工程《821 自动控制原理》考研冲刺模拟五套题及 参考答案 试题题型： 填空题+选择题+分析计算题+简答题 参考书目： 刘慧英主编， 《自动控制原理导教·导学·导考》 ，西安：中国航空研究院 603 所出版社 胡寿松主编， 《自动控制原理》(第六版)，北京：科学出版社 卢京潮主编， 《自动控制原理》 ，北京：清华大学出版社 适用院系： （000）不区分院系所

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考研专业课模拟试题 目录 2027 年中国航空研究院(603 所)081103 系统工程《821 自动控制原理》考研冲刺模拟五套题及参考答案 （一） ..............................................................................................................................................................4 2027 年中国航空研究院(603 所)081103 系统工程《821 自动控制原理》考研冲刺模拟五套题及参考答案 （二） ............................................................................................................................................................13 2027 年中国航空研究院(603 所)081103 系统工程《821 自动控制原理》考研冲刺模拟五套题及参考答案 （三） ............................................................................................................................................................22 2027 年中国航空研究院(603 所)081103 系统工程《821 自动控制原理》考研冲刺模拟五套题及参考答案 （四） ............................................................................................................................................................33 2027 年中国航空研究院(603 所)081103 系统工程《821 自动控制原理》考研冲刺模拟五套题及参考答案 （五） ............................................................................................................................................................42

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考研专业课模拟试题 2027 年考研专业课模拟试题-冲刺阶段使用 2027 年中国航空研究院(603 所)081103 系统工程《821 自动控制原理》考研冲刺模拟五套题及参考答案 （一） 一、填空题 1． 线性系统稳定的充分与必要条件是__。 【答案】所有特征根均位于左半平面。 二、选择题 2． 单位反馈控制系统的开环传递函数为 A.20,5 B.50,0.2 C.10,5 掌ш心博阅电子书 D.10,0.2 【答案】D 【解析】将传递函数改写成如下形式 ，开环增益和时间常数分别为 10,0.2。 ，其开环增益和时间常数分别为__

三、分析计算题 3． 忽略重力作用，求 (如下图)掌ъ心博阅电子书

图 【答案】

4． 某系统的单位阶跃响应为 ，求系统的频率特性 。掌ч心博阅电子书 【答案】(1)此题首先要求得系统的传递函数，再由传递函数求得频率特性。 系统的传递函数是在零初始条件下取拉普拉斯变换得到的。由 ，可得 y(0)=3, 。 可见 y(t)不是在零初始条件下得到的。 由于零初始条件下的 y(t)与非零条件下的响应具有相 同的模态，故可设零初始条件下输出响应为青岛掌ё心博阅❤电子书

令

，可得

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考研专业课模拟试题 ，取拉普拉斯变换

(2)令

代入 G(s)得

5． 某单位反馈系统，校正前系统的开环对数幅频特性 典型欠阻尼系统，结构如下图(b)动态性能指标设定为 ①计算校正前系统的截止频率 和相角裕度 ； ②确定校正装置中的参数 。

如下图(a)所示，现采用 PID 校正使系统成为 。

【答案】①由开环对数幅频特性

图 图知，系统的开环传递函数为

其中 20lgK=20 得 K=10,转折频率

，故得

由 图 知 系 统 的 截 止 频 率 近 似 在 2 和 10 的 中 点 ， 有 : 。 ②由题意知，校正后的系统闭环传递函数为

相角裕度

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考研专业课模拟试题 根据题中性能指标要求得: 所以校正后的系统闭环传递函数为 。

由此得

对比系数得: 6． 已知系统的开环传递函数为

。

试用奈奎斯特稳定判据判断其稳定性。 (1)K=10，求出处于临界稳定的 T 值； (2)T=1 时，讨论 K 的稳定范围。 (系统的开环传递函数为 C(s)= 【答案】开环系统的频率特性为 ，要求用奈氏判据分析系统的稳定性(针对 值取值范围))。

系统处于稳定的边界，是奈奎斯特曲线通过实轴(-l，j0)点，即青岛掌л心博阅电子书

令

，得到

。由

表达式可以看出，当

，当

时，

。

这表明：随着 增大，奈奎斯特曲线由第 2 象限进入第 3 象限穿越横轴，幅相曲线如下图所示。把 代入到 1 的表达式中去，可以得到

若 K=10,得到 T=0.1 这是临界的稳定 T 值。青岛掌р心博☊☤阅电子书 若 T=1,则由上式得到 K=1，即 T=1，K=1 是稳定的边界。下面要讨论 K 值的稳定取值范围。 由 频 率 特 性 可 知 ， 当 时 ， ， 当 。由于开环传递函数有一积分环节，判断稳定性要反时针补 即 时，曲线起始于负实轴，有半次负穿越，只有当 增加，奈奎斯特曲线在实轴上

时 ，

圆的圆弧， 区向

上穿越横轴，整个穿越数是正 穿越, 围。

,系统稳定。因此，K＞1 是系统稳定的 K 取值范

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考研专业课模拟试题 化的规律。

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考研专业课模拟试题

令穿越频率为

，并令

于是

相应地 由于 时， 时， 故奈奎斯特图大致如图所示。 因 P=l，由图知： ^

故闭环系统稳定。

图 (2)分析 K 减小对稳定性影响并求临界 K。 当 K 减小时，整个奈氏曲线右移，系统稳定性减弱；当 K 减小到一定值时，闭环系统由稳定变为临界 稳定。 由于 与 K 无关，故令

于是求得系统临界稳定时

7． 已知系统微分方程为 输出响应 输出 y(t)无振荡的条件。 【答案】 系统的自然频率 ，阻尼比 。

，其初始条件全部为零。试求:(1)

时的

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考研专业课模拟试题 由 ，代入可以得到 ，由 ，于是奇点为 (0,0) ，令 ，使用等倾线法得到系统的相轨迹如下图所示: ，得等倾线方程为

图 14．某工业过程温度控制系统如图所示，电位器上设定的电压 是系统的输入量，箱体内液体的实际温度 为输出量，插入箱体内的热电偶的输出 与 成正比。试分析该系统的工作原理并画出方框图。

图 【答案】系统中，电压 为设定输入，它与设定温度 成正比。热电偶的输出 ，经过放大后得到 电压 ， 与液体的实际温度 成正比， 调节放大系数， 保证两者具有相同的比例。 为误差信号， 反映设定温度与实际温度的偏差情况。误差 放大后作为线圈的输入电压 。在 的作用下，线圈中产 生一个与电流 成正比的作用力 ，该力作用在线圈铁芯上，控制蒸汽阀门的位置 z，而阀门位置控制进 入箱体内加热蛇形管的蒸汽流量 q，而蒸汽流量 q 与箱体中液体的温度 成正比。总之，系统中通过误差 信号 控制蒸汽流量 q，从而控制液体温度 。系方框图如图所示。掌ㅗ心博阅┲电子书

图

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