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2017年中原工学院电子信息学院自动控制原理(含现代部分)复试实战预测五套卷

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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. 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。

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),控制供水量,形成闭环控制。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),系统处于平衡状态。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. 控制系统如例图1所示

(1)概略绘制开环系统幅相特性曲线; (2)分析K 值不同时系统的稳定性;

(3)确定当和K=0.75时系统的幅值裕度。

图1

【答案】(1)开环系统含有一个积分环节(即p=l), 应该按照非0型系统绘图。 ①起点:当

+时

②终点:当

粗略地画出幅相曲线,如例图2所示。

图2

(2)系统的开环频率特性为

求则

将代入实频特性,若闭环稳定,则

曲线与负实轴交点处的频率有

故分析:①当②当③当

-时,幅相曲线过(-1,jO )点,此时闭环系统临界稳定; . 时,幅相曲线饱包围(-1,jO )点,此时闭环系统不稳定。 时,幅相曲线不包围(-1, jO )点,此时闭环系统稳定;

(3)幅值裕度为

5. 设控制系统如图(A )所示。为使闭环系统稳定,试用奈奎斯特判据,求出比例控制器Kp 的取值范围

其中

【答案】系统奈奎斯特图如图(B )所示。

系统稳定时

6. 单位负反馈最小相位系统开环对数幅频特性如图1所示。

图1

(1)求出系统的传递函数; (2)系统的相位稳定裕值量是多少;