当前位置：问答库＞考研试题

一、简答题

1． 试比较开环控制系统和闭环控制系统的优缺点。

【答案】

表

2． 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

；在中频段，可以改变剪切频率，从而改的起始高度（P 作用）及系统低频特性的斜率（I 作用）

；在高频段，能改变高频段的斜率，増加系统的变中频段的长度，影响系统的快 速性（D 作用）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。

3． 什么是反馈控制原理? 反馈控制系统的主要特点是什么？

【答案】反馈控制原理即按偏差控制的原理。系统的输出量通过反馈通道引入输入端，并与输入信号进行比较产生偏差信号，利用所得的偏差信号产生控制作用调节被控对象，达到减小偏差或消除偏差的目的。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，但结构复杂。

二、分析计算题

4． 在图1所示的机电系统中，阻与电感；为衔铁的质量；假设电磁线圈对衔铁

为输入电压；

为输出位置，和

分别为电磁线圈的电

为弹簧的弹性系数；为阻尼器的阻尼系数；放大器的增益为

电磁线圈的反电动

产生的作用力为

图1

（1）画出系统原理方框图，简要说明其工作原理； （2）建立系统的传递函数。

【答案】（1）系统的方框图如图2所示。

图2

工作原理为：输入电压与电磁线圈的反电动势进行比较，得到偏差电压，经放大器放大后，通过电磁线圈的回路，产生电流

由于存在电流

线圈产生对衔铁的吸引力，使衔铁运动，

衔铁位置的变化将使电磁线圈产生的感应电动势反馈到放大器的输入端，从而实现反馈控制。

（2）对衔铁根据牛顿第二定律有

对线圈回路有

对两式作零初始条件下的拉氏变换，

得

且已知

以上各式整理可得

5． 已知系统的状态空间表达式为

（1）判断系统的可控性和可观性； （2）求出系统的传递函数； （3）求出系统的状态转移矩阵。 【答案】（1）能控且能观。 （2）

其逆矩阵

，

（3）可求得系统的特征值为0，一2。对应的变换矩阵为故状态转移矩阵为

6． 设单位负反馈控制系统的开环传递函数为

试确定位置误差系数

并求当输入信号分别为r （t ）=1（t ）+2t和【答案】

7． 试用等效变换法求取如图所示的系统的传递函数

速度误差系数及加速度误差系数

时，系统的稳态误差

输入信号为r （t ）=1（t ）+2t时，

（要求有变换过程）。

图

【答案】