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1、2017年华南农业大学专业知识(现代测试技术、自动控制原理、机械设计)之自动控制原理考研复试核心题库一、简答题1 对于超前、滞后、滞后一超前三类校正装置（1）分别阐述其控制功能；（2）对于PI 控制、PID 控制、PD 控制，分别属于上述三类校正装置的哪一类？为什么？ （3）对于高通滤波器、中频滤波器、低通滤波器，分别属于上述三类校正装置的哪一类？为什么？【答案】（1）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。因此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，
2、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。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。滞后超前校正装置综合了超前校正装置和滞后校正装置的特点，当系统的动态性能和稳态性能都达不到 要求时，可以考虑使用滞后超前校正装置。（2）PI 属于滞后校正装置，因为它具有相位滞后作用；PD 属于超前校正装置，因为它可以提高超前相角； PID 属于滞后超前校正装置，因为其在低频段具有滞后效应，在中频段具有超前效应。 2 说明频率法超前
3、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的设计步骤如下。 确定值及的点所对应的频率值，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
4、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
5、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 在根轨迹校正法中，当系统的静态性能不足时，通常选择什么形式的串联校正网络？网络参数取值与校正效果之间有什么关系？工程应用时应该注意什么问题？【答案】（1）校正装置的形式为实轴上，零极点非常靠近虚轴，且与受控对象的其他零极点相比可以构成一对偶极子。由于增加一对偶极子基本不改变系统的动态性能，但可以增大系统的开环增益，从而达到减小系统静态误差的目的。（2）零极点之比校正前开环増 益的的取值越大，系统开环增益增加幅度越大，因为校正后的开环增益是倍。 ，即滞后校正装置。零极点均在负（3）在工程实施时
6、，考虑到系统的稳定性，极点不能太靠近原点。二、分析计算题4 水箱水位自动控制系统如图所示，在任何情况下，希望水位高度h 维持不变，试说明系统的工作原理，并画出系统的原理方框图。 图 水箱水位自动控制系统的工作原理图【答案】系统的被控对象为水箱，给定值为希望水位电位器电刷位于中点位置），被控量为水箱的实际水位当（与电位器设定电压相对应，此时. 时. 浮子位置升高，（或降低）系统的原理方框图时，电位器电刷位于中点位置，电动机不工作。当通过杠杆作用使电位器电刷从中点位置下移（或上移），给电动机提供一定的工作电压，驱动电动机通过减速器使进水开关的开度减小（或増大），使水箱水位达到希望值如图所示。 图 水位自动控制系统的工作原理方框图 5 单位负反馈最小相位系统的开环相频特性表达式为 （1）求相角裕度为（2）时系统的开环传递函数。 的前提下，试选取参数。 ，使系统在加入串联校正环节在不改变截止频率后系统的相角裕度提高到【答案】根据相频特性可得系统的开环传递函数为 由相角裕度 因此开环传递函数为 要求不改变截止频率，相角裕度提高到解得则有截止频率不变则有 解得 一、简答题考研试题
