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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． 对于超前、滞后、滞后一超前三类校正装置

（1）分别阐述其控制功能；

（2）对于PI 控制、PID 控制、PD 控制，分别属于上述三类校正装置的哪一类？为什么？ （3）对于高通滤波器、中频滤波器、低通滤波器，分别属于上述三类校正装置的哪一类？为什么？

【答案】（1）超前校正具有相角超前和幅值扩张的特点，即产生正的相角移动和正的幅值斜率。超前校正正是 通过其幅值扩张的作用，达到改善中频段斜率的目的。因此采用超前校正可以增大系统的稳定裕度和频带宽度， 提高了系统动态响应的平稳性和快速性。但是，超前校正对提高系统的稳态精度作用不大，且使抗干扰的能力有 所降低。滞后校正具有幅值压缩和相角滞后的性质，即产生负的相角移动和负的幅值斜率。利用幅值压缩，有可 能提高系统的稳定裕度，但将使系统的频带过小；从另一个角度看，滞后校正通过幅值压缩，可以提高系统的稳 定精度。滞后超前校正装置综合了超前校正装置和滞后校正装置的特点，当系统的动态性能和稳态性能都达不到 要求时，可以考虑使用滞后超前校正装置。

（2）PI 属于滞后校正装置，因为它具有相位滞后作用；PD 属于超前校正装置，因为它可以提高超前相角； PID 属于滞后超前校正装置，因为其在低频段具有滞后效应，在中频段具有超前效应。

二、分析计算题

3． 己知线性控制系统的结构图如图所示，T=0.1，J=0.01，差为e （t ）=r（t ）-C （t ）。

，n （t ）=0时，说明K 和（1）当r （t ）=t（t>0）态值。

值如何影响e （t ）的稳态值；

（2）令r （t ）=0, 当干扰输入信号n （t ）为单位阶跃信号时，说明的值如何影响C （t ）的稳

为给定系统参数，定义系统误

图

【答案】（1）当n （t ）=0时，系统的开环传递函数为

系统的闭环传递函数为

因此

和K 比值越大，稳态误差越大。

（2）由系统结构图可得

即

4． 设复合控制系统如图所示。试确定（s ）的影响，并且单位阶跃响应的超调量

的值，使系统输出量完全不受扰动信号N

值越大，输出稳态值越小。

图

【答案】系统闭环传递函数为

对于

将图中从左至右的第三个比较点后移可得

使系统输出量完全不受扰动信号N （s ）的影响，则

可得

解得

5． LRC 网络如图所示。

（1

）建立以电容电压

输出的状态空间表达式；

（2）分析状态能控条件和能观条件。

电感电流

为状态变量，控制电压

为输入，

电流

为

图

【答案】（1）状态空间表达式为

（2）

时，状态能控能观；当

时，状态不能控也不能观。

6． 设有如图所示的机械系统，它由两个彼此耦合的平台构成，并借助于弹簧和阻尼器到达地基，试选择合适的状态变量，写出该系统的状态空间模型。