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一、简答题

1． 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。

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． 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。

二、分析计算题

4． 系统结构图如图所示，当r （t ）分别为1（t ）和At 时，令系统的稳态误差为零，试确定r 和B 值。误差e （t ）=r（t ）-y （t ）。

图

【答案】系统的闭环传递函数为

系统的误差为

系统的稳态误差为

由上式可得

解得

5． 某非线性系统的结构如图1所示。

要求：（1）若系统存在频率为（注：线性环节中的

的自持振荡，试求此时的k 值和振幅A ;

（2）确定系统只有一个自振点的条件。

非线性环节的描述函数为

图1

【答案】（1）由题意可得

即

的虚部恒为

当

时，其实部

其模随ω增加递减。在同一坐标系下画出两曲线如图2所示。

图2

由系统存

在

由于

的自振，

即

的相角

为

时，两曲线相交

。

的虚部恒为-j ，得到

根据幅角关系有

解得（2）当

时，设

与负虚轴的交点为

，若

则只有一个自振点。因此系统

只有一个自振点的条件为

6． 某单位负反馈系统开环传递函数为统的闭环根轨迹图。

【答案】由题意可得系统闭环特征方程为

当参数A 从0连续向变化时，试绘制系