2017年吉林大学自动控制原理复试实战预测五套卷
● 摘要
一、简答题
1． 在经典控制理论中，负反馈控制是一种最基本的控制方式，也是一种常用的校正方式，试举例论述采用负反馈控制的优点。
【答案】负反馈主要是通过输入、输出之间的差值作用于控制系统的其他部分，是按偏差进行调节。负反馈系统抗干扰性好，控制精度高，系统运行稳定。
2． 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。
3． 说明频率法超前校正和滞后校正的使用条件和计算步骤。
【答案】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。滞后校正一般用于对动态平稳性要求严格或稳定精度要求较高的系统。频域法超前校正装置
（1）根据稳态误差要求，确定开环增益K 。
（2）利用已确定的开环増益，计算未校正系统的相裕量。 （3）根据指标要求，确定系统中需要增加的相角超前量（4）由式幅值等于一
角值
确定值及
的点所对应的频率
的设计步骤如下。
值，在未校正系统的对数幅频特性曲线上找到
并且在此频率上产生最大超前相
这一频率为所选网络的
（5）确定超前网络的交接频率（6）验算。 频域法滞后校正装置
的设计步骤如下。
（1）根据给定静态误差系数的要求，计算系统的开环增益K 。并画出未校正系统的Bode 图，求出相应的相位裕量和増益裕量。
（2）在作出的相频曲线上寻找一个频率点，要求该点处的开环频率特性的相角
为
以这一频率作为校正后系统的剪切频率
量，修正值
，补偿滞后校正带来的相位滞后。
上式中
，为系统所要求的相位裕
（3）设未校正系统在处的幅值等于
据此确定滞后网络的值。据此可保证在剪切频率
处，校 正后开环系统的幅值为0。 （4）选择滞后校正网络中的一个转折频率
则另一个转折频率为
（5）校验。画出校正后系统的Bode 图，并求出校正后系统的相位裕量。校核设计指标，如果不满足要求， 可通过改变T 值，重新设计滞后校正网络。
二、分析计算题
4． 设系统微分方程为
系统初始条件为零，试求：
（1）采用传递函数直接分解法，建立系统的状态空间表达式，并画出状态图； （2）采用传递函数并联分解法，建立系统的状态空间表达式，并画出状态图。 【答案】（1）直接分解法的状态空间表达式为
状态图如图1所示。
图1
（2）并联分解法的状态空间表达式为
状态图如图2所示。
图2
5． 给定一系统的系数矩阵为增益K 。
【答案】系统的特征方程为
画出根轨迹，并求使系统阻尼比为0.5的系统
>
整理可得
作出其根轨迹即可。 开环极点数为
根轨迹的渐近线与实轴的交点为
[-4, 0]。
求根轨迹与虚轴的交点：
令
代入特征方程可得
求根轨迹的分离点：
由方程
舍去。
综合以上可得系统的根轨迹如图所示。
可得
不在根轨迹上，故
开环零点数为m=0。
倾角为
实轴上的根轨迹分布区间为
图
要求为0.5时的开环増益值，可设此时振荡环节的闭环极点为征方程可得
6． 设角位置随动系统如图1（A ）所示，试求：
（1）系统的元部件传递函数并用相应的方框图表示； （2）画出系统的动态结构图。
代入特
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