控制工程師試題及答案

一、單項(xiàng)選擇題（每題2分，共20分）1.控制系統(tǒng)的基本要求不包括以下哪一項(xiàng)（）A.穩(wěn)定性B.快速性C.準(zhǔn)確性D.復(fù)雜性2.以下哪種信號(hào)不屬于典型輸入信號(hào)（）A.單位階躍信號(hào)B.單位脈沖信號(hào)C.正弦信號(hào)D.隨機(jī)信號(hào)3.系統(tǒng)的傳遞函數(shù)定義為（）A.輸出與輸入之比B.零初始條件下，輸出拉氏變換與輸入拉氏變換之比C.輸入與輸出之比D.輸出導(dǎo)數(shù)與輸入導(dǎo)數(shù)之比4.一階系統(tǒng)的時(shí)間常數(shù)T反映了系統(tǒng)的（）A.響應(yīng)速度B.穩(wěn)定性C.準(zhǔn)確性D.振蕩性5.二階系統(tǒng)的阻尼比ζ=1時(shí)，系統(tǒng)的響應(yīng)為（）A.欠阻尼B.過(guò)阻尼C.臨界阻尼D.無(wú)阻尼6.根軌跡是指（）A.閉環(huán)系統(tǒng)特征根隨開(kāi)環(huán)增益K變化的軌跡B.開(kāi)環(huán)系統(tǒng)特征根隨開(kāi)環(huán)增益K變化的軌跡C.閉環(huán)系統(tǒng)零點(diǎn)隨開(kāi)環(huán)增益K變化的軌跡D.開(kāi)環(huán)系統(tǒng)零點(diǎn)隨開(kāi)環(huán)增益K變化的軌跡7.奈奎斯特穩(wěn)定判據(jù)是利用（）來(lái)判斷系統(tǒng)穩(wěn)定性的。A.開(kāi)環(huán)頻率特性B.閉環(huán)頻率特性C.傳遞函數(shù)D.狀態(tài)空間模型8.以下哪種校正方式可以提高系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)精度（）A.超前校正B.滯后校正C.超前-滯后校正D.反饋校正9.狀態(tài)變量是描述系統(tǒng)（）的一組最少變量。A.輸入B.輸出C.內(nèi)部狀態(tài)D.外部特性10.線性定常系統(tǒng)狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣Φ(t)滿(mǎn)足的性質(zhì)不包括（）A.Φ(0)=IB.Φ(t1+t2)=Φ(t1)Φ(t2)C.Φ(-t)=Φ(t)-1D.Φ(t)是對(duì)稱(chēng)矩陣答案：1.D2.D3.B4.A5.C6.A7.A8.B9.C10.D二、多項(xiàng)選擇題（每題2分，共20分）1.控制系統(tǒng)按給定值的特點(diǎn)可分為（）A.恒值控制系統(tǒng)B.隨動(dòng)控制系統(tǒng)C.程序控制系統(tǒng)D.線性控制系統(tǒng)2.系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型有（）A.微分方程B.傳遞函數(shù)C.狀態(tài)空間表達(dá)式D.頻率特性3.以下哪些因素會(huì)影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性（）A.系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)B.系統(tǒng)的參數(shù)C.外界干擾D.輸入信號(hào)形式4.二階系統(tǒng)的性能指標(biāo)包括（）A.上升時(shí)間B.峰值時(shí)間C.調(diào)節(jié)時(shí)間D.超調(diào)量5.繪制根軌跡的基本條件有（）A.幅值條件B.相角條件C.開(kāi)環(huán)增益條件D.閉環(huán)零點(diǎn)條件6.頻率特性的表示方法有（）A.幅相頻率特性B.對(duì)數(shù)頻率特性C.實(shí)頻特性D.虛頻特性7.常用的校正裝置有（）A.超前校正裝置B.滯后校正裝置C.超前-滯后校正裝置D.PID校正裝置8.狀態(tài)空間表達(dá)式包括（）A.狀態(tài)方程B.輸出方程C.傳遞函數(shù)D.微分方程9.線性系統(tǒng)的狀態(tài)能控性和能觀性判據(jù)有（）A.格拉姆矩陣判據(jù)B.秩判據(jù)C.模態(tài)判據(jù)D.李亞普諾夫判據(jù)10.控制系統(tǒng)的性能綜合指標(biāo)有（）A.積分性能指標(biāo)B.誤差平方積分指標(biāo)C.時(shí)間乘絕對(duì)誤差積分指標(biāo)D.誤差絕對(duì)值積分指標(biāo)答案：1.ABC2.ABCD3.ABC4.ABCD5.AB6.ABCD7.ABCD8.AB9.ABC10.ABCD三、判斷題（每題2分，共20分）1.一個(gè)控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性只取決于系統(tǒng)本身的結(jié)構(gòu)和參數(shù)，與外界輸入無(wú)關(guān)。（）2.傳遞函數(shù)只適用于線性定常系統(tǒng)。（）3.一階系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)沒(méi)有超調(diào)量。（）4.二階系統(tǒng)的阻尼比ζ越大，系統(tǒng)的響應(yīng)速度越快。（）5.根軌跡起始于開(kāi)環(huán)極點(diǎn)，終止于開(kāi)環(huán)零點(diǎn)。（）6.奈奎斯特穩(wěn)定判據(jù)只能用于判斷線性定常系統(tǒng)的穩(wěn)定性。（）7.超前校正可以提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度和穩(wěn)定性。（）8.狀態(tài)變量的選取是唯一的。（）9.線性系統(tǒng)的狀態(tài)能控性和能觀性是相互獨(dú)立的概念。（）10.控制系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差只與系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和參數(shù)有關(guān)，與輸入信號(hào)無(wú)關(guān)。（）答案：1.√2.√3.√4.×5.√6.√7.√8.×9.√10.×四、簡(jiǎn)答題（每題5分，共20分）1.簡(jiǎn)述控制系統(tǒng)穩(wěn)定性的定義。答案：若系統(tǒng)在初始狀態(tài)作用下，由它引起的系統(tǒng)的時(shí)間響應(yīng)隨時(shí)間的推移，逐漸衰減并趨向于零（即回到平衡位置），則稱(chēng)該系統(tǒng)為穩(wěn)定的；反之，若在初始狀態(tài)作用下，系統(tǒng)的時(shí)間響應(yīng)隨時(shí)間的推移而發(fā)散（即偏離平衡位置越來(lái)越遠(yuǎn)），則稱(chēng)該系統(tǒng)為不穩(wěn)定的。2.什么是系統(tǒng)的傳遞函數(shù)？其有哪些特點(diǎn)？答案：傳遞函數(shù)是在零初始條件下，輸出拉氏變換與輸入拉氏變換之比。特點(diǎn)：與系統(tǒng)自身結(jié)構(gòu)參數(shù)有關(guān)，與輸入無(wú)關(guān)；只適用于線性定常系統(tǒng)；反映系統(tǒng)的固有特性。3.簡(jiǎn)述超前校正裝置的作用原理。答案：超前校正裝置利用其相角超前特性，在系統(tǒng)截止頻率處提供正相角，增加系統(tǒng)的相角裕度，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性；同時(shí)增大截止頻率，加快系統(tǒng)響應(yīng)速度。4.簡(jiǎn)述狀態(tài)能控性和能觀性的物理意義。答案：狀態(tài)能控性指是否能通過(guò)控制輸入，在有限時(shí)間內(nèi)使系統(tǒng)從初始狀態(tài)轉(zhuǎn)移到任意指定狀態(tài)；能觀性指能否通過(guò)測(cè)量系統(tǒng)輸出，在有限時(shí)間內(nèi)確定系統(tǒng)的初始狀態(tài)。五、討論題（每題5分，共20分）1.在實(shí)際工程中，如何根據(jù)系統(tǒng)性能要求選擇合適的校正方式？答案：若需提高響應(yīng)速度，可選超前校正；要改善穩(wěn)態(tài)精度，用滯后校正；兼顧響應(yīng)速度和穩(wěn)態(tài)精度則選超前-滯后校正。還需考慮系統(tǒng)復(fù)雜性、成本等因素，綜合評(píng)估確定合適校正方式。2.試討論根軌跡法和頻率響應(yīng)法在控制系統(tǒng)分析中的優(yōu)缺點(diǎn)。答案：根軌跡法優(yōu)點(diǎn)是直觀反映參數(shù)變化對(duì)系統(tǒng)性能影響，缺點(diǎn)是難以直觀分析頻率特性；頻率響應(yīng)法優(yōu)點(diǎn)是便于實(shí)驗(yàn)測(cè)定，能分析系統(tǒng)抗干擾能力，缺點(diǎn)是難以精確確定系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)。3.當(dāng)系統(tǒng)存在多個(gè)干擾時(shí)，如何設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)以有效抑制干擾？答案：可采用前饋-反饋復(fù)合控制，利用前饋補(bǔ)償干擾影響，反饋保證系統(tǒng)穩(wěn)定性；優(yōu)化系統(tǒng)結(jié)