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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． 说明频率法超前校正和滞后校正的使用条件和计算步骤。

【答案】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。滞后校正一般用于对动态平稳性要求严格或稳定精度要求较高的系统。频域法超前校正装置

（1）根据稳态误差要求，确定开环增益K 。

（2）利用已确定的开环増益，计算未校正系统的相裕量。 （3）根据指标要求，确定系统中需要增加的相角超前量（4）由式幅值等于一

角值

确定值及

的点所对应的频率

的设计步骤如下。

值，在未校正系统的对数幅频特性曲线上找到

并且在此频率上产生最大超前相

这一频率为所选网络的

（5）确定超前网络的交接频率（6）验算。 频域法滞后校正装置

的设计步骤如下。

（1）根据给定静态误差系数的要求，计算系统的开环增益K 。并画出未校正系统的Bode 图，求出相应的相位裕量和増益裕量。

（2）在作出的相频曲线上寻找一个频率点，要求该点处的开环频率特性的相角

为

以这一频率作为校正后系统的剪切频率

量，修正值

，补偿滞后校正带来的相位滞后。

处的幅值等于

据此确定滞后网络的值。据此可保证在剪切频率

（3）设未校正系统在

上式中

，为系统所要求的相位裕

处，校 正后开环系统的幅值为0。

（4）选择滞后校正网络中的一个转折频率则另一个转折频率为

（5）校验。画出校正后系统的Bode 图，并求出校正后系统的相位裕量。校核设计指标，如果不满足要求， 可通过改变T 值，重新设计滞后校正网络。

3． 试简述控制理论的基本任务。

【答案】自动控制是指在没有人直接参与的情况下，利用外加的设备或装置使机器、设备或生产过程的某个工作状态或参数自动按照预定的规律运行。控制理论主要是研究自动控制系统的分析和设计问题，包括经典控制理论和现代控制理论。

二、分析计算题

4． 某离散系统框图如图所示，

的灸的取值范围。

系统参考输入信号

，

求使系统稳态误差

图

【答案】 ⑴

系统特征方程是：令列劳斯表

由劳斯稳定判据知：（2）由且：得：

作用下稳态误差为

得

系统稳定。

可知，系统对阶跃输入的稳态误差为0，即

由叠加原理知系统在输入信号

则有

由（1）（2）可知，k 的取值范围为：

5． 已知系统开环传递函数为

试根据奈氏判据，确定其闭环稳定条件：

（1）T=2时，K 值的范围；（2）K=10时，T 值的范围；（3）K 、T 值的范围。 【答案】系统的幅频特性和相频特性分别为

可绘出系统的开环幅相曲线，如图所示。

图

系统稳定，则开环幅相曲线应不包围点（-l ，jO ）。

令虚部为0，即

系统稳定，实部应大于-1，即幅相曲线不包含点（-l ，j0）。 ①当T=2时，②当T=10时，③

因此，当K>1时，

当00。