2018年太原科技大学电子信息工程学院825自动控制理论考研强化五套模拟题
● 摘要
一、简答题
1． 试列举几个日常生活中的开环和闭环控制系统的例子，并说明其工作原理。
【答案】（1）开环控制一一半自动、全自动洗衣机的洗衣过程。
工作原理：被控制量为衣服的干净度。洗衣人先观察衣服的脏污程度，根据自己的经验，设定洗涤、漂洗时间，洗衣机按照设定程序完成洗涤漂洗任务。系统输出量（即衣服的干净度）的信息没有通过任何装置反馈到输入端，对系统的控制不起作用，因此为开环控制。
（2）闭环控制一一卫生间蓄水箱的蓄水量控制系统和空调、冰箱的温度控制系统。 工作原理：以卫生间蓄水箱蓄水量控制为例，系统的被控制量（输出量）为蓄水箱水位（反应蓄水量）。水位由浮子测量，并通过杠杆作用于供水阀门（即反馈至输入端），控制供水量，形成闭环控制。当水位达到蓄水量上限高度时，阀门全关（按要求事先设计好杠杆比例），系统处于平衡状态。一旦用水，水位降低，浮子随之下沉，通过杠杆打开供水阀门，下沉越深，阀门开度越大，供水量越大，直到水位升至蓄水量上限高度，阀门全关，系统再次处于平衡状态。
2． 试比较开环控制系统和闭环控制系统的优缺点。
【答案】
表
二、分析计算题
3． 某离散系统如图所示，试求其闭环脉冲传递函数
图
【答案】由图可以得到方程
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整理得到
对式③两边进行Z 变换，得到
由
联立④⑤式，消去中间变量
两边进行Z 变换得到
得到
4．
某采样系统结构图如图所示，采样周期T+ls.
（
1）绘制当K
从（3）定性分析K 从
变化时系统Z 域中的根轨迹；
变化过程中，系统动态性能的变化趋势。
（2）确定系统稳定的K 值范围；
图
【答案】
特征方程为
系统的开环零点数为
渐近线，；渐近线与实轴的交点为
1]; 计算根轨迹的分离点，根据
计算根轨迹与虚轴的交点，令，即
开环极点数为n+2
, P1+0.368, P2
+l
，故其根轨迹有一条无穷
倾角为
；实轴上的根轨迹区间为
可得分离点为
，代入系统的特征方程得到
系统根轨迹如图所示。
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图
（2）由系统的根轨迹可知，要使系统闭环稳定，必须保证到
故要使闭环稳定，
（3）当当减振荡形式；
当
时，系统的有两负实根，其中一个绝对值大于
1，
其对应的单位阶跃响应为增幅
发散振荡的，另一个是绝对值小于1的负实根
，其对应的单位阶跃响应为衰减振荡。
5． 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
求临界值，代入
得
时，闭环特征根为两个大于零小于1的实根，系统的单位阶跃响应为指时，闭环特征根为实部绝对值小于1的两共轭复数根，单位阶跃响应为衰
数衰减形式，没有振荡；
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