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一、简答题

1． 试述正反馈控制的优缺点。

【答案】（1）优点：可以提高放大环节的放大系数； （2）缺点：容易使系统不稳定。

2． 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。

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． 图1为一个简单的电压调节器，在发电机的输出端用一个电位器给出反馈电压一个常数

发电机的増益

为

（励磁电流），参考电压为

这里是

，该电位器的电阻足够高，

以致可假设它吸收的电流可以忽略。放大器的增益为

（1）画出当发电机供给一个负载电流时的系统方框图，并写出每个方块的传递函数。 ，已知发电机的稳态空载端电压为250V , 求此情况下（2）系统工作于闭环状态（即S 闭合）

的值。通过30A 的稳态负载电流时，引起的端电压的变化是多少? 恢复到250V 的发电机端电压，需要多大的参考电压？

，为获得250V 的稳态空载电压，需要多大的参考（3）系统运转在开环状态下（即S 断开）电压? 当负载电流为30A 时，端电压如何变化？

图1

【答案】（1）系统的方框图如图2所示。

图2

由题可知

由终值定理，有

得到

又由于

由终值定理，有

于是

要恢复到250V 的发电机端电压，则

当其运行在开环状态时

若要获得250V 的稳态空载电压，即得

当负载电流为30A 时，没有反馈，

5． 带有库仑摩擦的二阶系统如图1所示。试求点并判断其类型。

平面上的相轨迹方程、等倾线方程，确定奇

图1

【答案】由系统框图可知

又

则分段线性微分方程为

将相平面分成上下两个区域。

区域：相轨迹方程和等倾线方程分别为

令

的分段线性微分方程中

得为稳定的焦点。

求得其奇点为

等倾线为过点

的一簇直线。

由特征方程可见奇点

区域：相轨迹方程和等倾线方程分别为