2021年济南大学自动化与电气工程学院841自动控制理论考研核心题库之简答题精编

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1．画出负反馈控制系统的组成框图，并说明各环节的作用。

【答案】负反馈控制系统的组成框图如图所示。

图

定值环节：产生参考输入或设定值。

比较环节：用于产生偏差信号用来控制。

放大环节：使偏差信号有足够大的幅值和功率。

校正环节：改善控制系统的性能，使系统能正常工作。

执行环节：偏差的控制作用驱动被控对象。

测量环节：测量被控量和控制量。

2．对于连续控制系统，请回答开环增益越大系统越不稳定吗？并说明理由。

【答案】对于连续控制系统，开环增益越大系统不一定越不稳定。因为这个结论只对最小相角系统成立，非最小相角系统没有这个规律。可能是开环增益越大稳定性越好。

3．试说明串联超前校正的应用场合及所能达到的校正效果。

【答案】超前校正具有相角超前和幅值扩张的特点，即产生正的相角移动和正的幅值斜率。超前校正正是通过其幅值扩张的作用，达到改善中频段斜率的目的。故采用超前校正可以增大系统的稳定裕度和频带宽度，提高了系统动态响应的平稳性和快速性。但是，超前校正对提高系统的稳态精度作用不大，且使抗干扰的能力有所降低。串联超前校正一般用于稳态性能已满足要求，但动态性能较差的系统。

4．为什么二阶欠阻尼系统中的阻尼比通常选择在0.4～0.8范围内工作。

【答案】因为如果系统阻尼比过小，系统反应迅速，超调量大；如果阻尼比过大，虽然超调量小，但系统反应缓慢，阻尼比选择在0.4～0.8基本能保证快速性和超调量不太大的要求。

5．某单位负反馈系统的开环传递函数为，请说出其闭环根轨迹会出现共轭复数分离点吗？并说明理由。

【答案】该系统没有复数分离点。因为如果有复数分离点必须是共轭出现的，起码有4条根轨迹，本系统只有3条根轨迹,所以本系统无复数分离点。

6．控制系统的结构图如下图所示。

图

(1)分析说明内反馈的存在对系统稳定性的影响；

(2)试求位置误差系数、速度误差系数和加速度误差系数，并说明内反馈的存在对系统稳态误差的影响。

【答案】(1)当无反馈时，系统不稳定，当，系统稳定。

(2)当时，，，。

当时，，，

7．已知某二阶系统的闭环极点位于下图所示平面的阴影部分中，请确定其阻尼比和无阻尼振荡频率的取值范围。

图

【答案】。

8．何谓自动控制？开环控制和闭环控制各具存什么样的特点？

【答案】自动控制：在无人直接参与下，利用控制装置操纵被控对象，使被控量等于给定量。

开环控制特点：开环控制是按给定值控制，控制方式比较简单，但控制精度受到原理上的限制。

闭环控制特点：闭环控制为偏差控制，可以使反馈回路中的干扰信号得到抑制，因而控制精度较髙，但闭环控制有可能使系统不稳定。

9．已知某线性系统在单位阶跃信号作用下稳态误差为无穷大，该系统是否不稳定？请说明理由。

【答案】不是，稳态误差与稳定性是两个不同的概念。稳定性只与系统结构有关，稳态误差除了与系统结构有关之外，还与系统的输入有关。

10．系统的传递函数、频率特性、根轨迹，各表征系统的何种特性？它们之间有何关系？比较后两种方法在分析系统性能上的优劣。

【答案】传递函数表征的是信号的传递特性，频率特性表达的是系统跟踪复现信号的能力，根轨迹则表征的是系统特征方程的根随参数而变化的趋势；三者从不同的角度描述系统。频率特性可以通过系统的传递函数令代入得到的复数比得到，而系统的根轨迹可以通过系统的传递函数的特征方程，按照根轨迹的绘制规则得到。频率特性能够很直观地看到系统随信号频率变化的特性，但是不能直观的看出系统特征根的分布，而根轨迹可以看出系统的特征根分布，但是它不能反映出系统输出随输入信号频率变化而变化的规律。

11．下图所示为自动记录仪小功率随动系统的原理图。待记录电压为系统输入量，记录笔位移L 为系统输出量。电位器、组成的桥式电路的输出反映记录笔的位移。试分析系统的工作原理并画出原理方框图。

图

【答案】由题图知，桥式电路为测量元件，为偏差信号。偏差信号经放大后驱动伺服电动机并经减速齿轮带动记录笔和电位器的滑块移动。当时，偏差信号为正，记录笔正向移动(如向左移动)，同时滑块移动结果使增大，两者的偏差减小；当时，为负，记录笔及滑块均反向移动(如向右移动)，减小，同样使两者偏差的数值减小；当

时，，记录笔及滑块均停止移动。总之，该系统通过负反馈控制使记录笔的位移

跟随输入信号变化而变化。系统的方框图如图所示。

图