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一、简答题

1． 什么是反馈控制原理? 反馈控制系统的主要特点是什么？

【答案】反馈控制原理即按偏差控制的原理。系统的输出量通过反馈通道引入输入端，并与输入信号进行比较产生偏差信号，利用所得的偏差信号产生控制作用调节被控对象，达到减小偏差或消除偏差的目的。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，但结构复杂。

2． 在二阶系统中加入比例微分控制后，使系统的自然振荡频率生了什么变化，对系统性能有哪些改善？

【答案】

设二阶系统校正前的开环传递函数为为为

开环増益变为

校正后的开环传递函数为

加入的比例微分控制，校正后的闭环传递函数

阻尼比变为

阻尼系数和开环增益K 发

可见校正后系统的自然振荡频率变为

系统的超调量变小。

3． 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。

二、分析计算题

4． 已知性能指标函数为

（1）的表达式。 （2）当【答案】 （1）（2）当

时

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试求：

和

时的变分

的值。

当时

5． 已知系统的开环传递函数为

（1）要使系统具有最大的相角稳定裕量，试确定K 的取值； （2）画出此时系统开环传递函数的BoDe 草图； 【答案】（1）

此时剪切频率为

系统具有最大的相角稳定裕量。

（2）系统开环传递函数的BoDe 草图如图所示。

图

6． 系统状态方程为

将它转换成对角线规范型，并求转换成可控规范型的转换矩阵【答案】（1）求特征值

求特征向量

可取任意值取

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可取任意值，取

则

（2）

7． 已知单位负反馈控制系统的前向通道函数为稳态误差理由。

【答案】

则系统特征方程为

列写劳斯表如下所示： 表

输入r （t ）=5t，希望输出

问能否只调整K 的值满足要求? 若能，则计算出K 的取值范围；若不能，说明

要使闭环系统稳定，

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要使系统有稳态误差，必先保证系统稳定，故不能找到如此的K ，使其满足题中要求。