2017年北华大学自动控制原理或继电保护原理之自动控制原理考研复试核心题库
● 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． 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。
3． 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。
二、分析计算题
4． 带有非线性反馈增益的控制系统如图1所示，图中K=5，J=l, a=l。
（1）在
相平面上画出带有代表性的相轨迹，以表示系统对各种初始条件的响应；
时系统的运行情况，并和相平面法的分析结果相比较。
（2）用描述函数法分析
图1
【答案】（1）将系统的结构图进行简化如图2所示。
图2
由于r （t ）=0, 因此恒成立，。由题意可得
代入有
当点；
当
时，对应的特征方程为
奇点为（0, 0），奇点为稳
定的点，为实奇点，
因此可得系统的相轨迹图如图3（a ）所示。 （2）设令
代入整理可得
时，
对应的特征方程为
奇点为（0, 0），奇点为中心点，虚奇
又因为饱和环节的描述函数为
在同一坐标轴下画出两者的图像如图3（b ）所示。
图3
从图3可以看出，两曲线不相交，且
曲线在
曲线之外，说明系统稳定。
5． 设单位反馈系统的开环传递函数为
（1）系统产生等幅振荡的K 值及相应的振荡角频率； （2）全部闭环极点位于s=-2垂直线左侧时的K 取值范围。 【答案】（1）由题意，系统的闭环传递函数为
系统的特征方程为
系统产生等幅振荡时，设振荡频率为解得K=119,
（2）令w=s+2, 可得s=w_2, 代入特征方程可得
列写劳斯表如下所示：
表
则系统的特征方程应有纯虚根
代入可得
试确定：
K-14>0，要使闭环系统稳定，即w 位于虚轴左侧，则s 位于s=-2左侧。得到K 的取值范围是：15-K>0, 14 6． 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