2017年东北电力大学自动控制原理复试仿真模拟三套题
● 摘要
一、简答题
1． 说明为什么局部闭环校正（并联校正）可以设计成具有较强的抗参数干扰能力？
【答案】局部闭环校正属于反馈校正，反馈校正装置可以削弱系统非线性特性的影响，降低系统的时间常数，提高系统的鲁棒性，抑止系统噪声。
2． 在二阶系统中加入比例微分控制后，使系统的自然振荡频率生了什么变化，对系统性能有哪些改善？
【答案】
设二阶系统校正前的开环传递函数为为为
开环増益变为
校正后的开环传递函数为
加入的比例微分控制，校正后的闭环传递函数
阻尼比变为
阻尼系数和开环增益K 发
可见校正后系统的自然振荡频率变为
系统的超调量变小。
3． 自动控制系统为什么要采用闭环形式？
【答案】对于一个控制系统，可能存在各种内、外扰动影响系统的输出，使被控量偏离期望值而出现偏差。闭环控制方式是按偏差进行控制的，其特点：是无论什么原因，当使被控量偏离期望值而出现偏差时，必定会产生一个相应的控制作用去减小或消除这个偏差，使被控量与期望值趋于一致。按闭环控制方式组成的反馈控制系统，具有抑制任何内、外扰动对被控量产生影响的能力，有较高的控制精度。
二、分析计算题
4． 设二阶系统为最小相位系统，它的极坐标图如图所示，求其对应的传递函数。
图
【答案】由系统的奈奎斯特图，可知系统由一个积分环节和惯性环节串联而成，
5． 某负反馈系统开环传递函数为定性。
【答案】系统的开环传函中包含了一个不稳定环节。其开环频率特性为
分析故
曲线，不稳定环节的相角从-180变化到-90, 积分环节的相角是-90，随由0
变化到
的相角由-270变化到-180，频率特性的补线是由-180画到-270的大圆弧。
的大
请利用Nyquist 稳定判据判断闭环系统的稳
致图形如图所示。
图
由图可知. 则
且p=0
由Nyquist 稳定判据可知，系统不稳定。
6． 设控制系统如图（A ）所示。为使闭环系统稳定，试用奈奎斯特判据，求出比例控制器Kp 的取值范围
其中
【答案】系统奈奎斯特图如图（B ）所示。
图
系统稳定时
7． 设含饱和特性的非线性系统如图1所示
图1
已知饱和特性描述函数
（1）试确定系统稳定时线性部分增益的临界值（2）试计算
。
时，系统自持振荡的振幅和频率。
【答案】（1）由题知非线性环节的负倒描述函数为
一段，如图2:
可知的轨迹在负实轴上
图2
欲使系统稳定，则线性部分由可求得
与负实轴相交处的频率为
与负实轴相交处幅值为
当
轨迹通过
点时，则可求得临界值
即
轨迹必须不包围
线段。
（2）当K=15时，由
相交，交点为稳定点，产生自持振荡。
可得交点处的频率为