現(xiàn)代控制原理試題及答案

一、單項選擇題（每題2分，共10題）1.現(xiàn)代控制理論的研究對象是（）A.單輸入單輸出的線性定常系統(tǒng)B.多輸入多輸出的線性定常系統(tǒng)C.單輸入單輸出的非線性系統(tǒng)D.任意系統(tǒng)答案：B2.系統(tǒng)的狀態(tài)變量是（）A.系統(tǒng)的輸入變量B.系統(tǒng)的輸出變量C.描述系統(tǒng)動態(tài)行為的一組最少變量D.系統(tǒng)的干擾變量答案：C3.狀態(tài)空間表達式不包括（）A.狀態(tài)方程B.輸出方程C.傳遞函數(shù)D.以上都不對答案：C4.對于線性定常系統(tǒng)，其狀態(tài)轉移矩陣（）A.與初始狀態(tài)有關B.與輸入有關C.只與系統(tǒng)矩陣有關D.與初始狀態(tài)和輸入都有關答案：C5.能控性是指（）A.系統(tǒng)的輸出能否被控制B.系統(tǒng)的狀態(tài)能否被控制C.系統(tǒng)的輸入能否被控制D.系統(tǒng)的干擾能否被控制答案：B6.能觀性是指（）A.由系統(tǒng)的輸入能否確定系統(tǒng)的狀態(tài)B.由系統(tǒng)的輸出能否確定系統(tǒng)的狀態(tài)C.由系統(tǒng)的干擾能否確定系統(tǒng)的狀態(tài)D.由系統(tǒng)的初始狀態(tài)能否確定系統(tǒng)的狀態(tài)答案：B7.線性二次型最優(yōu)控制問題中，性能指標中的二次型項是為了（）A.保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性B.保證系統(tǒng)的快速性C.保證系統(tǒng)的準確性D.綜合考慮系統(tǒng)的性能答案：D8.以下哪種方法不是求解最優(yōu)控制問題的方法（）A.變分法B.龐特里亞金極小值原理C.頻域法D.動態(tài)規(guī)劃法答案：C9.狀態(tài)反饋（）A.不改變系統(tǒng)的能控性B.不改變系統(tǒng)的能觀性C.改變系統(tǒng)的能控性D.改變系統(tǒng)的能觀性答案：A10.對于離散系統(tǒng)，其狀態(tài)空間表達式與連續(xù)系統(tǒng)的主要區(qū)別在于（）A.狀態(tài)方程的形式B.輸出方程的形式C.狀態(tài)轉移矩陣的計算D.以上都是答案：D二、多項選擇題（每題2分，共10題）1.現(xiàn)代控制理論的主要內容包括（）A.狀態(tài)空間法B.最優(yōu)控制C.系統(tǒng)辨識D.自適應控制答案：ABCD2.以下關于狀態(tài)空間表達式的說法正確的是（）A.狀態(tài)方程描述了系統(tǒng)狀態(tài)的變化率與系統(tǒng)輸入的關系B.輸出方程描述了系統(tǒng)輸出與系統(tǒng)狀態(tài)和輸入的關系C.狀態(tài)空間表達式可以完全描述一個系統(tǒng)的動態(tài)特性D.狀態(tài)空間表達式是唯一的答案：ABC3.系統(tǒng)的能控性判據(jù)有（）A.秩判據(jù)B.模態(tài)判據(jù)C.約旦標準形判據(jù)D.傳遞函數(shù)判據(jù)答案：ABC4.系統(tǒng)的能觀性判據(jù)有（）A.秩判據(jù)B.模態(tài)判據(jù)C.約旦標準形判據(jù)D.傳遞函數(shù)判據(jù)答案：ABC5.以下屬于最優(yōu)控制問題的組成部分的是（）A.系統(tǒng)的狀態(tài)方程B.初始狀態(tài)C.性能指標D.終端狀態(tài)答案：ABCD6.線性二次型最優(yōu)控制問題中的加權矩陣（）A.可以影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性B.可以影響系統(tǒng)的動態(tài)性能C.是唯一確定的D.可以根據(jù)需求進行選擇答案：ABD7.以下關于狀態(tài)反饋的說法正確的是（）A.可以改善系統(tǒng)的性能B.可以改變系統(tǒng)的極點分布C.可以使不穩(wěn)定系統(tǒng)變?yōu)榉€(wěn)定系統(tǒng)D.一定不會改變系統(tǒng)的能觀性答案：ABC8.離散系統(tǒng)的分析方法有（）A.Z變換法B.差分方程法C.狀態(tài)空間法D.頻域法答案：ABC9.以下關于自適應控制的說法正確的是（）A.能夠自動調整控制器的參數(shù)B.可以適應系統(tǒng)參數(shù)的變化C.分為模型參考自適應控制和自校正控制D.是一種最優(yōu)控制答案：ABC10.在系統(tǒng)辨識中，常用的辨識方法有（）A.最小二乘法B.極大似然法C.梯度法D.頻域法答案：ABC三、判斷題（每題2分，共10題）1.現(xiàn)代控制理論只適用于線性系統(tǒng)。（×）2.狀態(tài)變量的選取是唯一的。（×）3.能控性和能觀性是系統(tǒng)的結構特性。（√）4.只要系統(tǒng)是能控的，就一定能通過狀態(tài)反饋使其穩(wěn)定。（√）5.最優(yōu)控制問題一定有唯一解。（×）6.狀態(tài)反饋不改變系統(tǒng)的零點。（√）7.離散系統(tǒng)的狀態(tài)轉移矩陣一定是離散的。（√）8.自適應控制不需要先知道系統(tǒng)的模型。（×）9.系統(tǒng)辨識就是建立系統(tǒng)的數(shù)學模型。（√）10.線性二次型最優(yōu)控制問題中的性能指標是線性的。（×）四、簡答題（每題5分，共4題）1.簡述狀態(tài)空間表達式的基本組成部分。答案：狀態(tài)空間表達式由狀態(tài)方程和輸出方程組成。狀態(tài)方程描述系統(tǒng)狀態(tài)變量的一階導數(shù)與系統(tǒng)輸入和狀態(tài)變量本身之間的關系，即\(\dot{x}=Ax+Bu\)；輸出方程描述系統(tǒng)輸出變量與系統(tǒng)狀態(tài)變量和輸入變量之間的關系，即\(y=Cx+Du\)。2.說明能控性和能觀性的物理意義。答案：能控性的物理意義是指系統(tǒng)的狀態(tài)變量能否通過輸入在有限時間內被控制到任意期望狀態(tài)。能觀性的物理意義是指能否通過系統(tǒng)的輸出在有限時間內確定系統(tǒng)的初始狀態(tài)。3.簡述線性二次型最優(yōu)控制的基本思想。答案：線性二次型最優(yōu)控制的基本思想是通過選擇合適的控制輸入，使系統(tǒng)的性能指標達到最優(yōu)。性能指標包括狀態(tài)變量和控制輸入的二次型函數(shù)，綜合考慮了系統(tǒng)的穩(wěn)定性、快速性和準確性等性能要求。4.簡述離散系統(tǒng)與連續(xù)系統(tǒng)在狀態(tài)空間分析中的主要區(qū)別。答案：離散系統(tǒng)狀態(tài)空間分析與連續(xù)系統(tǒng)的主要區(qū)別在于狀態(tài)方程的形式不同，離散系統(tǒng)狀態(tài)方程為\(x(k+1)=Gx(k)+Hu(k)\)；連續(xù)系統(tǒng)為\(\dot{x}=Ax+Bu\)。狀態(tài)轉移矩陣計算方法不同，離散系統(tǒng)是通過離散的方法計算，連續(xù)系統(tǒng)通過矩陣指數(shù)計算。五、討論題（每題5分，共4題）1.討論狀態(tài)反饋對系統(tǒng)性能的影響。答案：狀態(tài)反饋可改變系統(tǒng)極點分布，改善系統(tǒng)穩(wěn)定性、動態(tài)性能如響應速度等。能將不可控系統(tǒng)變?yōu)榭煽叵到y(tǒng)，可使不穩(wěn)定系統(tǒng)穩(wěn)定，但可能改變系統(tǒng)的能觀性，需綜合考慮系統(tǒng)各方面性能要求設計狀態(tài)反饋。2.討論最優(yōu)控制在實際工程中的應用限制。答案：最優(yōu)控制在實際工程中應用受限，如系統(tǒng)模型不準確時性能指標難以實現(xiàn)最優(yōu)。計算最優(yōu)控制律可能復雜耗時，實時性難以保證。還受硬件限制，例如控制器計算能力、傳感器精度等影響。3.討論自適應控制相對于傳統(tǒng)控制的優(yōu)勢。答案：自適應控制能自動調整控制器參數(shù)適應系統(tǒng)變化。與傳統(tǒng)控制相比，可應對系統(tǒng)參數(shù)時變、不確定性等情況，