2009年中南大学电气工程硕士研究生复试试题B卷

复试编号：装订线 中南大学信息科学与工程学院

2009年硕士研究生复试试题

B类 电气工程、交通信息工程及控制

注：除规定做在试卷纸上的题目外，其他题目一律要求做在答卷纸上， 《自动控制理论》部分（共50分）

姓 名 ： 报 考 专 业 ： 一．已知描述系统的微分方程组如下所述，若r表示系统输入量，n表示系统所受到的扰动，c表示系统的输出量，试：（8分）

1. 分别用方框图表示各方程式，并由此绘制系统的结构图； 2.

求出传递函数

C(S)C(S)R(S)及

N(S)。

x1(t)?r(t)?c(t)x2(t)?Kx1(t)x3(t)?xdc(t)2(t)?n(t)?T1dt

Tdx4(t)2dt?x4(t)?x3(t)dc(t)dt?x4(t)?c(t)式中x1(t)、x2(t)、x3(t)和x4(t)为中间变量，K、T1和T2为常数。 二．设复合控制系统如图所示，图中r(t)?4,n(t)?0.1sin100t?13t。试求系统在r(t)和n(t)同时作用下的静态误差。（定义e(t)?r(t)?y(t)）（8分）

题2图

三．已知系统开环传递函数为GK(0.25s?1)0(s)?s(0.5s?1)，（8分）

1. 绘制系统根轨迹；

2.

试确定在阶跃输入信号作用下，系统的输出响应无超调的K值范围。

四．已知系统结构图如题4图所示，试：

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1. 2. 3.

写出系统的状态空间方程； 分析系统的可控性和可观测性；

能否通过状态反馈使闭环极点配置为?4,?5。若能，试计算状态反馈增益阵，并绘

制闭环结构图，分析闭环系统的可控性与可观测性。

题4图

五．给出PID控制器的传递函数，并说明各部分的作用及设计时要注意的问题。（此题必须做在该试题纸上，否则不给分）（8分）

六．已知控制系统的开环传递函数为G0(s)?1.

1s(0.5s?1)(2s?1)，试：（10分）

绘制系统的Bode图，求开环截止角频率?c及相角裕量?(?c)，并在图中标明相角

裕量和增益裕量； 2. 3.

《电力电子技术》部分（共30分）

一．选择题 （9分，每题3分）

1．单相全控桥反电动势负载电路中，当控制角α大于不导电角δ时，晶闸管的导通角θ＝（ ） ①π-α ② π+α ③π-δ-α ④ π+δ-α 2.对于三相半波可控整流电路，换相重叠角与哪几个参数有关（ ）

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若?0??180时，L0??6dB，求出该系统的临界K值； 画出Nyquist草图，并判断闭环系统的稳定性。

?① α、负载电流Id以及变压器漏抗； ②α以及负载电流Id

③ α和U2 ④α、U2以及变压器漏抗 3．功率晶体管GTR从高电压小电流向低电压大电流跃变的现象称为（ ） ①一次击穿 ②二次击穿 ③临界饱和 ④反向截止

二、简答：（12分，每题4分）

1.什么是软开关技术？它的作用是什么？ 2以单相桥式PWM电压型逆变电路为例，说明采用单极性PWM控制方式的正弦波调制原理，谈谈它和双极性PWM控制方式的异同。

3.开关器件开通、关断过程中，抑制过电压的方法是什么？抑制过流的办法呢？

三、计算：（9分）

6脉波二极管整流电路，如图（1），（2）所示，三相对称电源下，画出各电路中电压，电流Va,ia,ib,ic的波形。

VaididD1D3D5D1VaVbVCiaD3D5VaVbLSLSLSiaibicibicVdVdRd电池VCD4D6D2D4D6D2

图（1） 图（2）

《运动控制系统》部分（共30分）

一．简述异步电动机恒压频比控制方式,并画出其控制特性（6分） 二．异步电动机矢量控制系统为什么常采用转子磁链定向?其磁链定向精度受哪些参数的影响?（6分）

三．在转速、电流双闭环调速系统中，两个调节器ASR、ACR均采用PI调节器。

已知参数：电动机UN=220V，IN=20A，nN=1000r/min,Ra=1Ω,整流装置内阻Rrec=0.5Ω,电枢回路最大电流Idm=2IN 。

设U*nm=U*im=Ucm=8V, KS=40。试求：

1. 电流反馈系数β和转数反馈系数α。（4分）

2. 当系统稳态运行于额定负载时，两个调节器的输入偏差△Un；△Ui和输出电压为多少？（6分）

3. 分别说明转速调节器节器ASR和电流调节器ACR的作用。（8分）

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