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2017年西安工业大学工学自动控制理论考研复试核心题库

  摘要

一、简答题

1. 复合校正中的动静态全补偿方法在工程应用中有哪些困难?

【答案】由于复合校正中的前馈校正装置中,往往出现传递函数分子的阶数高于分母的阶数,因而难以工程实施。

2. 在经典控制理论中,负反馈控制是一种最基本的控制方式,也是一种常用的校正方式,试举例论述采用负反馈控制的优点。

【答案】负反馈主要是通过输入、输出之间的差值作用于控制系统的其他部分,是按偏差进行调节。负反馈系统抗干扰性好,控制精度高,系统运行稳定。

3. 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。

二、分析计算题

4. 已知系统动态结构图如图1所示,试写出系统在输入的表达式。

及干扰:同时作用下输出

图1

【答案】(1)令

作用下的

表达式。

在图1虚线框内,先进行反馈连接运算,再合并右侧的两个综合点,最后进行并联连接运算。经这样简化后,如图2(a )所示,可得

图2

(2)令

作用下的

表达式。先把图1的虚线框内的结构进行简化。再

进行串联连接运算。简化后,根据等效原则,结构图如图2(b ); 把图(B )中的综合点

拆开,得图2(c )。根据图2(c ), 可得

(3)根据线性系统的叠加原理,得

5. 非线性系统结构如图1所示,图中非线性特性是饱和特性, 其线性范围为为k ,描述函数为

若要求系统无自振发生,问k 值应如何选取(本题要求结合作图说明)。

图1

【答案】

时,N (X )的取值范围为(0, k ), 所以一1/N(X )的取值范围为

当-1/N(X )与

不相交时,如图2所示,开环系统无右半平面极点,故系统无周期运

动,即没有自振现象发生。

线性区内的斜率

图2

当X=S时,-1/N(x )最大为-1/k。 当ω=2时,

曲线与负实轴相交,此时

不相交,即

要使系统无自振则-1/N(x )与因此系统无自振发生的条件是