2017年华侨大学自动控制原理复试实战预测五套卷
● 摘要
一、简答题
1． 什么是反馈控制原理? 反馈控制系统的主要特点是什么？
【答案】反馈控制原理即按偏差控制的原理。系统的输出量通过反馈通道引入输入端，并与输入信号进行比较产生偏差信号，利用所得的偏差信号产生控制作用调节被控对象，达到减小偏差或消除偏差的目的。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，但结构复杂。
2． 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。
3． 传递函数为
的控制器具有哪种控制规律？某参数选择一般有什么特点？
加入系统 后，对系统的性能有哪些改善？
【答案】传递函数为
的控制器为PID 控制器，在低频段具有改变低频段
的起始高度（P 作用）及系统低频特性的斜率（I 作用）；在中频段，可以改变剪切频率，从而改变中频段的长度，影响系统的快 速性（D 作用）；在高频段，能改变高频段的斜率，増加系统的抗高频噪声干扰的能力。
比例（P ）调节作用及参数选择：是按比例反应系统的偏差，系统一旦出现偏差，比例调节立即产生调节作 用以减少偏差。比例作用大，可以加快调节，减少误差，但是过大的比例，使系统的稳定性下降，甚至造成系统的不稳定。
积分（I ）调节作用及参数选择：使系统消除稳态误差，提高无差度。有误差，积分调节就进行，直至无误 差，积分调节停止，积分调节输出一常值。积分作用的强弱取决于积分时间常数T , T 越小，积分作用就越强。 反之T 大则积分作用弱，加入积分调节可使系统稳定性下降、动态响应变慢。积分作用常与另外两种调节规律 结合，组成PI 调节器或PID 调节器。
微分（D ）调节作用及参数选择：微分作用反映系统偏差信号的变化率，具有预见性，能预见偏差变化的趋势，因此能产生超前的控制作用，在偏差还没有形成之前，已被微分调节作用消除。因此，可以改善系统的动态 性能。在微分时间选择合适的情况下，可以减少超调，减少调节时间。微分作用对噪声干扰有放大作用，因此过 强的微分调节，对系统抗干扰不利。此外，微分反映的是变化率，当输入没有变化时，微分作用输出为零。微分 作用不能单独使用，需要与另外两种调节规律相结合，组成PD 或PID 控制器。
如果PID 控制器的参数选择恰当的话，可以改善系统的稳态误差，动态特性和高频抗噪声能
力。
二、分析计算题
4． 试用等效变换法求取如图所示的系统的传递函数
（要求有变换过程）。
图
【答案】
5． 非线性系统的结构图如图（a ）所示，系统开始是静止的，输入信
试写出开
关线方程，确定奇点的位置和类型，作出该系统的相平面图，并分析系统的运动特点。
图
【答案】由非线性系统结构图可得线性部分传递函数为
得
非线性环节方程为
由比较点得
将式③、式②代入式①得
开关线方程为
特征方程及特征根为
特征方程及特征根为
系统的相轨迹如图（b ）所示，系统运动呈现周期振荡状态。
6． 已知最小相位系统的幅相特性如图所示。
（1）据幅相特性，写出与之对应的开环传递函数，并指出参数间关系； （2）用奈奎斯特稳定判据，定性分析闭环系统稳定性与开环增益k 的关系； （3）设计一串联控制器
使
时闭环系统都稳定，给出
的传递函数和参数取值
范围，并画出校正后系统的完整奈奎斯特图。
图
【答案】（1）由系统奈奎斯特图在的奈奎斯特曲线与实轴有交点，而且为
令
代入整理可得
由于奈奎斯特图实部小于零且与负实轴有交点，则
（2）由
代入可得奈奎斯特图与负实轴的交点为
因为系统为II 型系统，需要顺时针补偿180°。
时，时，
，此系统为II 型系统，系统，于是可设系统的开环传递函数
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