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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． 局部反馈校正在控制系统的设计过程中起什么作用？

【答案】局部反馈校正在控制系统中的应用可以减小系统的惯性，加快系统的反映速度，从而提高系统的调节品质。

3． 在二阶系统中加入比例微分控制后，使系统的自然振荡频率生了什么变化，对系统性能有哪些改善？

【答案】

设二阶系统校正前的开环传递函数为为为

开环増益变为

校正后的开环传递函数为

加入的比例微分控制，校正后的闭环传递函数

阻尼比变为

阻尼系数和开环增益K 发

可见校正后系统的自然振荡频率变为

系统的超调量变小。

二、分析计算题

4． 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

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

5． 控制系统的结构图如图所示。

图

（1）求系统在输入信号R （t ）=1（t ）和扰动信号N （t ）=1（t ）作用下系统的稳态误差； （2）求出系统参数

并计算系统在单位阶跃输入时的超调量

和调节时间

【答案】（1）系统的前向通道传递函数为

当

系统稳态误差为

（2）系统的特征方程为比较典型二阶系统特征方程表达式可得

解得

系统的超调量和调节时间为

6． 对于一个一阶系统。

（1）写出一阶系统的传递函数和单位脉冲响应；

（2）当时间t 分别为T ，3T ，5T （T 为时间常数）时，计算其单位脉冲响应值； （3）画出其单位阶跃响应和单位斜坡响应曲线。 【答案】（1）典型一阶系统的传递函数为（2）当t=T, 3T ，5T 时，可得到

单位阶跃输入时

拉氏反变换得到

单位斜坡输入时

因此可得系统的单位阶跃响应和单位斜坡响应的曲线如图所示。

单位脉冲响应为