2017年武汉轻工大学自动控制原理(同等学力加试)考研复试核心题库
● 摘要
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． 试简述控制理论的基本任务。
【答案】自动控制是指在没有人直接参与的情况下，利用外加的设备或装置使机器、设备或生产过程的某个工作状态或参数自动按照预定的规律运行。控制理论主要是研究自动控制系统的分析和设计问题，包括经典控制理论和现代控制理论。
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． 设恒温箱温度控制系统结构如图1所示，若要求温度保持在
相平面上画出温度控制系统的相轨迹，并计算温度由
到
的精度。
恒温箱由常温
启动，试
的升温时间和保持湿度
图1
【答案】由线性部分的传递函数和系统结构图可得
由非线性环节的特性可得 进一步整理得 相轨迹方程为
相轨迹如例图2所示。
图2
在升温时，相轨迹沿AB 运动，由
升到
所需时间为
由相平面可知，保温精度为
5． 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
6． 己知非线性系统结构图如图1所示，其中析当K 从
时非线性系统的自由运动。若有自振，请求出自振参数。
图1
【答案】当
时，非线性部分负倒描述函数曲线以及连续部分开环幅相曲线如图2所示，
试用描述函数法分
可知系统出现稳定的周期运动，且
图2
当系统稳定。
时，非线性部分负倒描述函数曲线以及连续部分开环幅相曲线如图3所示，可知
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