2017年浙江海洋学院自动控制原理(同等学力加试)复试仿真模拟三套题
● 摘要
一、简答题
1． 在根轨迹校正法中，当系统的静态性能不足时，通常选择什么形式的串联校正网络？网络参数取值与校正效果之间有什么关系？工程应用时应该注意什么问题？
【答案】（1）校正装置的形式为实轴上，零极点
非常靠近虚轴，且与受控对象的其他零极点相比可以构成一对偶极子。由于增加一对偶极子基本不改变系统的动态性能，但可以增大系统的开环增益，从而达到减小系统静态误差的目的。
（2）零极点之比校正前开环増 益的
的取值越大，系统开环增益增加幅度越大，因为校正后的开环增益是倍。
，即滞后校正装置。零极点均在负
（3）在工程实施时，考虑到系统的稳定性，极点不能太靠近原点。
2． 试述正反馈控制的优缺点。
【答案】（1）优点：可以提高放大环节的放大系数； （2）缺点：容易使系统不稳定。
3． 试列举几个日常生活中的开环和闭环控制系统的例子，并说明其工作原理。
【答案】（1）开环控制一一半自动、全自动洗衣机的洗衣过程。
工作原理：被控制量为衣服的干净度。洗衣人先观察衣服的脏污程度，根据自己的经验，设定洗涤、漂洗时间，洗衣机按照设定程序完成洗涤漂洗任务。系统输出量（即衣服的干净度）的信息没有通过任何装置反馈到输入端，对系统的控制不起作用，因此为开环控制。
（2）闭环控制一一卫生间蓄水箱的蓄水量控制系统和空调、冰箱的温度控制系统。 工作原理：以卫生间蓄水箱蓄水量控制为例，系统的被控制量（输出量）为蓄水箱水位（反，控制供水量，形应蓄水量）。水位由浮子测量，并通过杠杆作用于供水阀门（即反馈至输入端），系统处于成闭环控制。当水位达到蓄水量上限高度时，阀门全关（按要求事先设计好杠杆比例）
平衡状态。一旦用水，水位降低，浮子随之下沉，通过杠杆打开供水阀门，下沉越深，阀门开度越大，供水量越大，直到水位升至蓄水量上限高度，阀门全关，系统再次处于平衡状态。
二、分析计算题
4． 非线性系统结构如图1所示，试问：
（1）用相平面方法分析该系统是否存在周期运动；
（2）若存在周期运动，分析该周期运动是否稳定，并计算在初始条件为的周期是多少？
【答案】（1）由系统结构图可知
得到
由非线性环节特性可知
代入上式可得
其中
则
当当当
时，时，
，解得解得
时，解得
相轨迹为一族水平线。
系统的相轨迹如图2所示，由图可知该系统存在周期运动。
时
其相轨迹为一族以（-1, 0）为中心的圆。
其相轨迹为一族以（1，0）为中心的圆。
（2）由相轨迹图可知，该周期运动不稳定。
时，代入方程解得r=l，R=l。
则故周期为
5． 控制系统的结构和幅相特性，分别如图 （a ）和图（b ）所示。
图
试用奈氏稳定判据，判断图示系统的稳定性。 【答案】系统开环传递函数为由奈氏图可知，闭环系统不稳定。
6． 系统的框图如例图a 所示，其单位阶跃响应如例图b , 系统的稳态误差和T 的值。
试确定K 、v
由奈式稳定判据知
图
【答案】根据题意知，系统闭环传递函数为
根据给定条件，系统在单位阶跃信号作用下的稳态误差为零，故有又因为R （s ）=l/s，所以
由于
根据图中给出的条件可知
单位脉冲响应
由例图中给定的初始时刻的斜率，应用拉氏变换的初值定理，