2017年大连海事大学Z04自动控制原理复试实战预测五套卷
● 摘要
一、简答题
1． 试简述控制理论的基本任务。
【答案】自动控制是指在没有人直接参与的情况下，利用外加的设备或装置使机器、设备或生产过程的某个工作状态或参数自动按照预定的规律运行。控制理论主要是研究自动控制系统的分析和设计问题，包括经典控制理论和现代控制理论。
2． 对于超前、滞后、滞后一超前三类校正装置
（1）分别阐述其控制功能；
（2）对于PI 控制、PID 控制、PD 控制，分别属于上述三类校正装置的哪一类？为什么？ （3）对于高通滤波器、中频滤波器、低通滤波器，分别属于上述三类校正装置的哪一类？为什么？
【答案】（1）超前校正具有相角超前和幅值扩张的特点，即产生正的相角移动和正的幅值斜率。超前校正正是 通过其幅值扩张的作用，达到改善中频段斜率的目的。因此采用超前校正可以增大系统的稳定裕度和频带宽度， 提高了系统动态响应的平稳性和快速性。但是，超前校正对提高系统的稳态精度作用不大，且使抗干扰的能力有 所降低。滞后校正具有幅值压缩和相角滞后的性质，即产生负的相角移动和负的幅值斜率。利用幅值压缩，有可 能提高系统的稳定裕度，但将使系统的频带过小；从另一个角度看，滞后校正通过幅值压缩，可以提高系统的稳 定精度。滞后超前校正装置综合了超前校正装置和滞后校正装置的特点，当系统的动态性能和稳态性能都达不到 要求时，可以考虑使用滞后超前校正装置。
（2）PI 属于滞后校正装置，因为它具有相位滞后作用；PD 属于超前校正装置，因为它可以提高超前相角； PID 属于滞后超前校正装置，因为其在低频段具有滞后效应，在中频段具有超前效应。
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． 设恒温箱温度控制系统结构如图1所示，若要求温度保持在
相平面上画出温度控制系统的相轨迹，并计算温度由
到
的精度。
恒温箱由常温启动，试
的升温时间和保持湿度
图1
【答案】由线性部分的传递函数和系统结构图可得
由非线性环节的特性可得 进一步整理得 相轨迹方程为
相轨迹如例图2所示。
图2
在升温时，相轨迹沿AB 运动，由
升到
所需时间为
由相平面可知，保温精度为
5． 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
整理可得
由
可得
求相轨迹的等倾线方程，
令整理可得等倾线方程为
开关线方程为e=0。
（3）相轨迹的特点：①奇点在横轴上；②在相平面的上半平面，相轨迹点总是向着右方移动，在相平面的下半平面，相轨迹点总是向着左方移动；③除奇点外，相轨迹垂直穿越横轴。
6． 已知采样系统如图所示，其中试求：
（1）闭环脉冲传递函数。 （2）判断系统是否稳定。
（3）写出描述系统教学模型的差分方程。