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本书根据历年考研大纲要求并结合历年考研真题对该题型进行了整理编写，涵盖了这一考研科目该题型常考试题及重点试题并给出了参考答案，针对性强，考研复习首选资料。
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一、2021年天津大学电气自动化与信息工程学院812自动控制理论考研核心题库之自动控制原理简答题精编
1．非线性系统如下图(a)所示其中线性部分G(s)的幅相频率特性如下图(b)所示。非线性部分的描述函数为
要求:
(1)非线性特性的描述函数是如何定义的？非线性系统应用描述函数法分析时应具备什么条件？
(2)设非线性环节(饱和特性)的斜率，试画出非线性特性的负倒特性。
(3)说明与的交点是否为稳定的自持振荡点。
(4)若要求该非线性系统稳定，说明线性部分的增益K和非线性环节的斜率k的取值应如何改变。
图
【答案】(1)描述函数的定义参考前面基本概念题，非线性系统使用描述函数法时应满足:
①非线性系统的结构图可以简化为只有一个非线性环节N和一个线性环节串联的闭环结构。
②非线性特性的静态输入输出关系是奇对称的，即，以保证非线性环节在正弦信号作用下的输出中不包含直流分量。
③系统的线性部分具有良好的低通滤波特性，以保证非线性环节在正弦输入作用下的输
出中的高频分量被大大削弱。
(2)非线性特性的负倒特性如下图1所示。
图1
(3)M点为稳定的自持振荡点，N点为不稳定的自持振荡点。
(4)。
2．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。
3．控制系统的稳定裕量有几种？如何定义？
【答案】系统的稳定性裕度包括幅值裕度和相角裕度，幅值裕度定义h为，其中
为满足方程，其中为系统的开环幅值特性，也可以用分贝表示系统的幅值裕度
，系统的幅值裕度定义为，其中。
4．试写出微分方程、传递函数和频率特性这三种数字模型之间的关系。
【答案】微分方程、传递函数和频率特性都是对系统本质特征的描述，传递函数是基于微分方程的，是微分方程在零初始条件下拉普拉斯变换后输出关于输入的比；频率特性之间表示出来系统跟踪信号的快慢，是假设系统在正弦信号输入条件下，输出信号的与输入正弦信号的复数比，该复数即为在系统传递函数中令代入整理后得到的复数。
5．在控制系统的设计中有一种串联工程设计方法，它的目标是使期望的开环对数频率特性曲线具有-40dB/dec—-20dB/dec—-40dB/dec的形状。试举例说明其原因。
【答案】系统的低频特性决定系统的稳定精度，从提高系统的稳态精度角度看，低频段越高越陡越好，所以低频段斜率一般为-40dB/dec；中频段决定系统的快速性，为使系统幅值下降缓慢，系统有较宽的带宽，中频段为-20dB/dec；高频段决定了系统抗高频噪声干扰的能力，为了抑止高频噪声，高频段斜率为-40dB/dec。
6．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。
7．列举反映系统动态性能的5项指标。如果单纯增大反馈控制系统的开环增益，这些指标将如何变化？
【答案】增大开环增益后自然振荡频率增大，阻尼比较小，但阻尼比与自然振荡频率的乘积保持不变，动态响应变快，上升时间和峰值时间变小，超调量变大，振荡次数变大，调节时间保持不变。
8．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