2017年聊城大学自动控制原理(同等学力加试)考研复试核心题库
● 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． 系统校正方法通常有哪几种？它们各有什么特点？请简单分析叙述之。
【答案】按照校正装置在系统中的连接方式，控制系统的校正可以分为串联校正，反馈校正和复合校正。
串联校正环节和原系统直接连接，其频率特性直接和原系统的频率特性相加，串联校正对参数变化敏感、简单易用。
反馈校正利用反馈校正装置包围待校正系统中极不利于系统性能的环节，形成局部反馈回路，在局部反馈回 路的开环幅值远大于1的条件下，局部反馈回路的特性主要取决于反馈校正装置，可以忽略被包围的部分，从而 使校正后系统的性能满足要求。反馈校正装置可以削弱系统非线性特性的影响，降低系统的时间常数，提高系统 的鲁棒性，抑止系统噪声。
复合校正主要是为了减小误差，在反馈回路中加入前馈通路，前馈控制主要用于下列场合：①干扰幅值大且频繁、对被控变量影响剧烈、单纯反馈控制达不到要求时；②主要干扰是可测不可控的变量；③对象的控制通道 滞后大、反馈控制不及时，控制质量差时，可采用前馈一反馈控制系统，以提高控制质量。
3． 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。
二、分析计算题
4． 图1所示是导弹发射架方位控制系统原理图，希望发射架方位按要求角度转动。
（1）指出系统的被控对象、被控量和给定量，画出系统方框图。 （2）说明控制系统中控制装置的各组成部分。
图1
【答案】（1）控制系统的目的是使导弹发射架能够转动希望的角度。故被控对象是发射架，
被控量是发射架转动的角度
系统方框如图2所示。
给定量是手轮的角度
（希望值）。
图2
（2）控制装置各组成元件如下：
手轮是给定元件，给出导弹发射架希望转动的角度放大器是放大元件；
直流电机和减速器一起组成了执行机构，对发射架转动角度进行控制。 电位器
关联后跨接到同一电源
与希望角度
两端构成电桥电路，既是测量元件又是比较元件，给
，系统处于平衡
一致时，
电桥电路输出电压
出发射架希望转过角度与实际转过角度差的偏差电压
当导弹发射架转过角度
状态。
当手轮转过（如顺时针转动）某一角度时转动，减速器带动发射架顺时针偏转。
当
时，系统在新的条件下达到平衡，发射架处于新的希望位置。
的变化规律
当手轮逆时针转动时的调节过程相反，该系统实现了发射架位置跟随手轮转角
放大器输出电压驱动直流电机正向
而变化的控制目的。属于闭环随动系统。
5． 非线性系统的结构如图（a ）所示，为使系统不产生自持振荡，试用描述函数法确定继电特性的参数M 和h 之间应满足的关系式。已知继电特性的描述函数为
图
【答案】由系统结构图可知线性部分的开环传递函数为
因此其奈奎斯特曲线必与实轴有交点，设此点对应的频率为求解可得
此时的模为
死区继电器的描述函数为
由不等式有
在同一坐标轴下画出两曲线如图（b ）所示。 要使系统稳定，则两曲线不能有交点，即
6． 系统的状态空间表达式为
（1）判断系统能控性和能观性； （2）求系统的单位阶跃响应（3）若取采样周期
【答案】（1）系统可控可观测。 （2）（3）
求系统的离散化状态空间表达式。
可得
由相角条件可得