2017年燕山大学B08自动控制原理考研复试核心题库
● 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
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． 某随动系统方框图如图a 所示
（1）闭环系统的阻尼比
自然频率
减速器的减速比i=50, 试求：
阶跃响应的超调量
的值。
及调节时间
速度反馈系统为
为
（2）采用如图b 所示的校正方式，其中附加放大器的放大系数为使校正后系统有如图c 所示之阶跃响应，试确定
图
【答案】（1）系统闭环传递函数为
（2）加入速度反馈和增益后系统的开环传递函数为
闭环传递函数为
根据校正后系统的动态响应曲线可知
5． 由两个电阻出信号为电压
和两个电容组成的电路如图1所示。设输入信号为电压输
（1）画出该电路系统的方框图； （2）用梅森（MAson ）公式求传递函数
图1
【答案】（1）由题意，可得以下各式：
可画得系统的方框图如图2所示。
图2
（2）由MAson 公式，
得到
6． 已知单位反馈系统的开环传递函数为
（1）判断系统的稳定性；
（2）设计校正装置，使闭环系统稳定且跟踪速度输入的稳态误差为零。