2017年北京理工大学控制科学与工程之自动控制原理复试实战预测五套卷
● 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． 对于最小相位系统而言，采用频率特性法实现控制系统的动静态校正的基本思路是什么？静态校正的理论依据是什么？动态校正的理论依据是什么？
【答案】设校正装置的形式为
，根据开环传递函数的形式以及对系统静态指标
的取值；然后再根据对系统的
的具体要求，确定校正装置中积分环节P 的个数，以及比例环节网络，实施动态校正。
动态指标的要求，根据受控对象的结构特征，选择超前校正网络、滞后校正网络或滞后超前校正
静态校正的理论依据：通过改变低频特性，提高系统型别和开环增益，以达到满足系统静态性能指标要求的目的。
动态校正的理论依据：通过改变中频段特性，使穿越频率和相角裕量足够大，以达到满足系统动态性能要求的目的。
3． 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。
二、分析计算题
4． 非线性系统结构图如图所示，要利用非线性系统的自持振荡在系统输出端产生一个振幅为1/4的近似正弦信号。
（1）若
确定参数K 及自振频率
（2）要使输出端信号的频率为1，试确定参数K 和r 的值。
图
【答案】（1）等效的线性部分（含延迟环节）的传递函数为
当当由
实轴. 因
此
时，时，
与负实轴的交点。
解得
此时
因为
其涵盖整个负
应用幅角条件来求
曲线与其必有交点，即会产生自持振荡，且为稳定的自持振荡，
由解得
（2）要使输出端信号的频率为1，可得
即代入解得
故
则
由
解得
5． 设含饱和特性的非线性系统如图1所示
图1
已知饱和特性描述函数
（1）试确定系统稳定时线性部分增益的临界值（2）试计算
。
时，系统自持振荡的振幅和频率。
【答案】（1）由题知非线性环节的负倒描述函数为
一段，如图2:
可知的轨迹在负实轴上
图2
欲使系统稳定，则线性部分由可求得
与负实轴相交处的频率为
与负实轴相交处幅值为
当
轨迹通过
点时，则可求得临界值
即
轨迹必须不包围
线段。
（2）当K=15时，由由
6． 复合控制系统如图所示，其中
系统的稳态误差
相交，交点为稳定点，产生自持振荡。
可得交点处的频率为
可求得交点处的幅值
频率为
希望
因此，当K=15时，系统自持振荡的振幅为
均为已知正数。当输入为
（试确定参数A , B 的值）
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