2018年哈尔滨工业大学航天学院807控制理论之自动控制原理考研基础五套测试题
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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。
二、分析计算题
2． 描述系统的微分方程组如下所述，其中
表示系统的输出量1始条件全为零。试求：
（1）分别用方框图表示各方程式，并由此绘出系统的动态结构图； （2）用结构图简化的方法分别求出系统的传递函数
【答案】（1）对系统的微分方程组作零初始条件下的拉氏变换有
各微分方程对应的方框图如图1所示。
和
及
表示系统的输入量，
表示系统所受到的干扰，和
均为常数。已知初
为系统的中间变量，
图1
根据信号的传递关系，可得系统的结构图如图2（A ）所示。 （2
）令
求
作用下的传递函数。系统结构图简化为图2（B ），可把综合点前移
或后移，求得传递函数为
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图2
令
求
作用下的传递函数。系统结构图简化为图2（C ），把综合点拆开，简化为
图2（D ），求得
3． 在图
1、2中，实线分别为两个最小相位系统的开环对数幅频特性曲线，图中虚线部分表示采用串联 校正后系统开环对数幅频特性曲线改变后的部分，试问：
（1）串联校正有哪几种形式？
（2）试指出图1、2分别采取了什么串联校正方法？ （3）图1、2所采取的校正方法分别改善了系统的什么性能？
图1 图2
【答案】（1）相位超前校正、相位滞后校正、相位滞后超前校正。
（2）由图1知校正后频率特性曲线低频区改变，采取的是相位滞后校正。由图2知校正后频率特性曲 线中频区改变，剪切频率增加
，采取的是相位超前校正。
（3）图1中相位滞后校正提高了低频段的増益，可减少系统的稳态误差。图2中相位超前校正改善了 系统的稳定性，使剪切频率变大，提高系统的快速性。
4． 控制系统的信号流图如图1和图2所示，试分别写出系统的传递函数
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图
1
图2
【答案】（1）由系统信号流图可知系统的前向通路为
根据MAson 公式可得系统的传递函数为
（2）由系统信号流图可知系统的前向通路为
根据MAson 公式可得系统的传递函数为
5． 系统的特征方程为
（1）画出A=-2, A=l，A=6，A=9，A=10时的根轨迹。 （2）求出根轨迹在实轴上没有非零分离会合点时A 值的范围。 【答案】1）A=1时，系统特征方程为
根轨迹是-1及整个虚轴，见图（A ）。
特征方程可写为
开环传递函数为
可知系统有3支根轨迹，起于0，0, -A , 止于-1和无穷远。渐近线与实轴交角是
求实轴上的分离会合点
交点为