2017年中国矿业大学(徐州)信息与电气工程学院555专业综合复试之自动控制原理考研复试核心题库
● 摘要
一、简答题
1． 传递函数为的控制器具有哪种控制规律？某参数选择一般有什么特点？加入系统 后，对系统的性能有哪些改善？
【答案】传递函数为的控制器为PID 控制器，在低频段具有改变低频段的起始高度（P 作用）及系统低频特性的斜率（I 作用）；在中频段，可以改变剪切频率，从而改变中频段的长度，影响系统的快 速性（D 作用）；在高频段，能改变高频段的斜率，増加系统的抗高频噪声干扰的能力。
比例（P ）调节作用及参数选择：是按比例反应系统的偏差，系统一旦出现偏差，比例调节立即产生调节作 用以减少偏差。比例作用大，可以加快调节，减少误差，但是过大的比例，使系统的稳定性下降，甚至造成系统的不稳定。
积分（I ）调节作用及参数选择：使系统消除稳态误差，提高无差度。有误差，积分调节就进行，直至无误 差，积分调节停止，积分调节输出一常值。积分作用的强弱取决于积分时间常数T , T 越小，积分作用就越强。 反之T 大则积分作用弱，加入积分调节可使系统稳定性下降、动态响应变慢。积分作用常与另外两种调节规律 结合，组成PI 调节器或PID 调节器。
微分（D ）调节作用及参数选择：微分作用反映系统偏差信号的变化率，具有预见性，能预见偏差变化的趋势，因此能产生超前的控制作用，在偏差还没有形成之前，已被微分调节作用消除。因此，可以改善系统的动态 性能。在微分时间选择合适的情况下，可以减少超调，减少调节时间。微分作用对噪声干扰有放大作用，因此过 强的微分调节，对系统抗干扰不利。此外，微分反映的是变化率，当输入没有变化时，微分作用输出为零。微分 作用不能单独使用，需要与另外两种调节规律相结合，组成PD 或PID 控制器。
如果PID 控制器的参数选择恰当的话，可以改善系统的稳态误差，动态特性和高频抗噪声能力。
2． 试比较开环控制系统和闭环控制系统的优缺点。
【答案】
表
3． 局部反馈校正在控制系统的设计过程中起什么作用？
【答案】局部反馈校正在控制系统中的应用可以减小系统的惯性，加快系统的反映速度，从而提高系统的调节品质。
二、分析计算题
4． 工作台位置液压控制系统如图所示。系统可以使工作台按照控制电位器给定的规律变化。要求：
图 工作台液压控制系统工作原理
（1）指出系统的被控对象，被控量和给定量，画出系统方框图。
（2）说明控制系统中控制装置各组成部分。
【答案】（1）控制系统的功能是使工作台随控制电位器给定规律移动，因此被控对象是工作台，被控量是工作台的位移，给定量是控制电位器滑臂的转角（表征工作台的希望位置）。系统方框图如图所示。
图
（2）控制装置各组成部分及其作用如下：
手柄是给定元件，给出表征工作台希望位置的转角信号
齿条齿轮传动机构完成测量元件的功能。
放大器是放大元件。
电磁阀、作动筒组成执行机构，推动工作台移动。 由控制电位器、反馈电位器组成的电桥电路
差电压
（表征工作台实际位置）的比较，给出偏
5． 电冰箱的制冷系统原理如图1所示。继电器的输出电压为压缩机上的工作电压。绘制控制系统框图，简述工作原理。若出现压缩机频繁启动，请提出相应的改进措施。
图1
【答案】控制系统框图如图2所示。
图2
工作原理为：设定温度后为
若与反馈回的温度进行比较产生偏差信号，偏差信号经放大器放大压缩使继电器闭合，则压缩机启动，驱动冷凝器进行制冷，偏差信号减小至
机停止工作，保证实际温度总在设定温度的范围内。若压缩机频繁启动，说明很小偏差信号都会使继电器闭合，解决的办法是减小放大器的增益，或者増加继电器的闭环门限值。
6． 已知非线性系统结构图如图所示，描述该系统的动态方程组如下
（1）求出
（2）求出画出非线性环节的输入、输出静特性关系曲线： 平面上的等倾线方程，开关线方程；
（3）请说出相轨迹的两个特点。
图
【答案】（1）由题意可得
非线性特性为单位理想继电器（图略）。
（2）根据已知条件