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一、填空题

1． 线性系统的对数幅频特性，纵坐标取值为_____，横坐标为_____。

【答案】

（或：

；）

（或：

按对数分度）

2． PI 控制规律的时域表达式是_____。P I D控制规律的传递函数表达式是_____。

【答案】

3． 传递函数为的_____性能。

【答案】超前动态 【解析】超前校正装置为

，超前校正装置可改善系统的动态性

的环节，当

时，其属于相位_校正环节，其主要是用来改善系统

能，但对提高系统的稳态精度作用不大。

4． 自动控制系统按给定信号的类型可分为_____系统和_____系统。

【答案】连续；离散。

【解析】针对系统输入和输出信号的类别，系统可分为连续和离散系统。

5． 自动控制系统有两种基本控制方式，当控制装置与受控对象之间只有顺向作用而无反向联系时，称为_____; 当控制装置与受控对象之间不但有顺向作用而且还有反向联系时，称为_____; 含有测速发电机的电动机速度控制系统，属于_____。

【答案】开环控制系统；闭环控制系统；闭环控制系统

6． 能表达控制系统各变量之间关系的数学表达式或表示方法，叫系统的数学模型，在古典控制理论中系统数学模型有_____、_____等。

【答案】微分方程；传递函数（或结构图；信号流图）

二、简答题

7． 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

8． 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？

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。

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。

三、分析计算题

9． 离散系统的状态方程为

（1

）是否存在一个有限控制序列移到

【答案】（1）由题意可得

由系统可控性的定义可知，存在有限序列，使得在有限时间内由初态转移到零。 （2）由系统完全可控的性质可知，此系统为二阶系统，

故可用适当的

即N 的最小值为1。 由得到

进行递推可得

使得

（2）若存在，求N 的最小值及控制序列

使系统由初始状态

转

试给出判别依据和判断过程；

10．设正反馈系统的开环传递函数为

试绘制从

的闭环根轨迹图，并由此

确定使系统稳定的值范围。（要求出分离点的坐标。）

【答案】

系统的根轨迹方程为

开环零点数m=l

，

根轨迹渐近线与实轴的交点为

倾角为

实轴上的根轨迹分布为

解得

不在根轨迹上，故舍去；

为0°根轨迹。系统的开环极点数为n=2

，

计算根轨迹的分离点，由