控制知識(shí)競(jìng)賽題及答案

一、單項(xiàng)選擇題1.以下哪種控制方式是根據(jù)給定值與反饋值的偏差進(jìn)行控制的？A.開(kāi)環(huán)控制B.閉環(huán)控制C.前饋控制D.復(fù)合控制答案：B2.控制系統(tǒng)中，能夠?qū)Ρ豢貙?duì)象的工作狀態(tài)進(jìn)行測(cè)量并將其轉(zhuǎn)換為與給定值相同物理量的裝置是？A.控制器B.執(zhí)行機(jī)構(gòu)C.測(cè)量元件D.給定環(huán)節(jié)答案：C3.單位階躍函數(shù)在\(t=0\)時(shí)刻的值是？A.0B.1C.無(wú)窮大D.不確定答案：B4.線性系統(tǒng)的重要特性是滿(mǎn)足？A.疊加原理B.能量守恒C.動(dòng)量守恒D.質(zhì)量守恒答案：A5.系統(tǒng)的傳遞函數(shù)定義為在零初始條件下，系統(tǒng)輸出量的拉氏變換與？A.輸入量的拉氏變換之比B.輸入量的導(dǎo)數(shù)的拉氏變換之比C.輸入量的積分的拉氏變換之比D.系統(tǒng)誤差的拉氏變換之比答案：A6.對(duì)于一個(gè)穩(wěn)定的系統(tǒng)，其閉環(huán)極點(diǎn)應(yīng)位于復(fù)平面的？A.右半平面B.左半平面C.虛軸上D.實(shí)軸上答案：B7.二階系統(tǒng)的阻尼比ζ大于1時(shí)，系統(tǒng)的響應(yīng)是？A.欠阻尼響應(yīng)B.過(guò)阻尼響應(yīng)C.臨界阻尼響應(yīng)D.無(wú)阻尼響應(yīng)答案：B8.控制系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差反映了系統(tǒng)的？A.快速性B.穩(wěn)定性C.準(zhǔn)確性D.動(dòng)態(tài)性能答案：C9.采用串聯(lián)超前校正的主要目的是改善系統(tǒng)的？A.穩(wěn)態(tài)性能B.動(dòng)態(tài)性能C.抗干擾能力D.穩(wěn)定性答案：B10.根軌跡是指當(dāng)系統(tǒng)開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)中某一參數(shù)（通常為開(kāi)環(huán)增益\(K\)）從\(0\)變化到\(+\infty\)時(shí)，閉環(huán)系統(tǒng)特征方程的根在？A.實(shí)軸上的變化軌跡B.虛軸上的變化軌跡C.復(fù)平面上的變化軌跡D.三維空間中的變化軌跡答案：C二、多項(xiàng)選擇題1.以下屬于自動(dòng)控制系統(tǒng)基本組成部分的有？A.控制器B.執(zhí)行機(jī)構(gòu)C.被控對(duì)象D.測(cè)量元件答案：ABCD2.按給定值的特點(diǎn)不同，自動(dòng)控制系統(tǒng)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.開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)答案：ABC3.以下關(guān)于傳遞函數(shù)的說(shuō)法正確的有？A.傳遞函數(shù)只與系統(tǒng)本身的結(jié)構(gòu)參數(shù)有關(guān)B.傳遞函數(shù)與輸入信號(hào)的形式有關(guān)C.傳遞函數(shù)是在零初始條件下定義的D.傳遞函數(shù)的分母反映了系統(tǒng)的固有特性答案：ACD4.線性系統(tǒng)的性能指標(biāo)主要包括？A.穩(wěn)定性B.快速性C.準(zhǔn)確性D.魯棒性答案：ABC5.二階系統(tǒng)的性能指標(biāo)與以下哪些參數(shù)有關(guān)？A.固有頻率ωnB.阻尼比ζC.開(kāi)環(huán)增益\(K\)D.時(shí)間常數(shù)\(T\)答案：AB6.以下哪些方法可以用來(lái)分析控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性？A.勞斯判據(jù)B.奈奎斯特判據(jù)C.根軌跡法D.時(shí)域分析法答案：ABC7.控制系統(tǒng)校正的目的包括？A.改善系統(tǒng)的穩(wěn)定性B.提高系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)精度C.改善系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)D.增強(qiáng)系統(tǒng)的抗干擾能力答案：ABCD8.常用的校正裝置有？A.超前校正裝置B.滯后校正裝置C.滯后-超前校正裝置D.比例-積分-微分（PID）控制器答案：ABCD9.以下關(guān)于根軌跡的繪制法則正確的有？A.根軌跡起始于開(kāi)環(huán)極點(diǎn)，終止于開(kāi)環(huán)零點(diǎn)B.根軌跡關(guān)于實(shí)軸對(duì)稱(chēng)C.實(shí)軸上某一區(qū)域，若其右邊開(kāi)環(huán)實(shí)數(shù)零、極點(diǎn)個(gè)數(shù)之和為奇數(shù)，則該區(qū)域是根軌跡D.根軌跡的漸近線與實(shí)軸的夾角為\(\frac{(2q+1)\pi}{n-m}\)（\(q=0,1,\cdots,n-m-1\)）答案：ABCD10.控制系統(tǒng)按其元件特性是否線性可分為？A.線性控制系統(tǒng)B.非線性控制系統(tǒng)C.連續(xù)控制系統(tǒng)D.離散控制系統(tǒng)答案：AB三、判斷題1.開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)沒(méi)有反饋環(huán)節(jié)，因此其控制精度一定比閉環(huán)控制系統(tǒng)低。（）答案：×2.單位脈沖函數(shù)的拉氏變換為1。（）答案：√3.線性系統(tǒng)的輸出響應(yīng)取決于系統(tǒng)的初始狀態(tài)和輸入信號(hào)。（）答案：√4.系統(tǒng)的傳遞函數(shù)與輸入信號(hào)和初始條件均無(wú)關(guān)。（）答案：√5.二階系統(tǒng)的阻尼比ζ越小，系統(tǒng)的響應(yīng)速度越快，超調(diào)量也越小。（）答案：×6.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：×7.奈奎斯特穩(wěn)定判據(jù)是利用系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)頻率特性來(lái)判斷閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。（）答案：√8.串聯(lián)超前校正裝置主要是利用其相角超前特性來(lái)改善系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能。（）答案：√9.根軌跡上的點(diǎn)一定滿(mǎn)足系統(tǒng)的閉環(huán)特征方程。（）答案：√10.非線性系統(tǒng)不滿(mǎn)足疊加原理。（）答案：√四、簡(jiǎn)答題1.簡(jiǎn)述開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)。開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、易于實(shí)現(xiàn)，不存在穩(wěn)定性問(wèn)題。缺點(diǎn)：控制精度低，抗干擾能力差，輸出量不能自動(dòng)糾正偏差。閉環(huán)控制系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)：能自動(dòng)檢測(cè)偏差并糾正，控制精度高，抗干擾能力強(qiáng)。缺點(diǎn)：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高，可能存在穩(wěn)定性問(wèn)題，系統(tǒng)分析和設(shè)計(jì)較復(fù)雜。2.簡(jiǎn)述傳遞函數(shù)的定義及意義。傳遞函數(shù)定義為在零初始條件下，系統(tǒng)輸出量的拉氏變換與輸入量的拉氏變換之比。意義在于它能夠描述系統(tǒng)本身的固有特性，與輸入信號(hào)形式無(wú)關(guān)。通過(guò)傳遞函數(shù)可方便分析系統(tǒng)性能，如穩(wěn)定性、動(dòng)態(tài)響應(yīng)等，也便于對(duì)不同系統(tǒng)進(jìn)行比較和研究，為控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和校正提供重要依據(jù)。3.簡(jiǎn)述線性系統(tǒng)穩(wěn)定性的定義及判定方法。線性系統(tǒng)穩(wěn)定性定義為：若系統(tǒng)在初始擾動(dòng)的影響下，其過(guò)渡過(guò)程隨時(shí)間的推移逐漸衰減并趨于零，則系統(tǒng)是穩(wěn)定的。判定方法有：時(shí)域中的勞斯判據(jù)，通過(guò)系統(tǒng)特征方程系數(shù)判斷；頻域中的奈奎斯特判據(jù)，利用開(kāi)環(huán)頻率特性判斷；根軌跡法，分析閉環(huán)極點(diǎn)分布，極點(diǎn)都在復(fù)平面左半平面則系統(tǒng)穩(wěn)定。4.簡(jiǎn)述串聯(lián)滯后校正的原理及作用。串聯(lián)滯后校正原理是利用滯后校正裝置的高頻幅值衰減特性。校正裝置在低頻段有較高增益，保證系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)精度；在高頻段幅值衰減，減小系統(tǒng)開(kāi)環(huán)增益，使系統(tǒng)截止頻率降低。作用主要是提高系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)精度，改善系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能，同時(shí)在一定程度上不影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性，通過(guò)犧牲部分快速性來(lái)?yè)Q取更好的穩(wěn)態(tài)特性。五、討論題1.討論在實(shí)際工程中，如何根據(jù)系統(tǒng)性能要求選擇合適的控制方式（開(kāi)環(huán)、閉環(huán)或復(fù)合控制）。在實(shí)際工程中，若系統(tǒng)對(duì)控制精度要求不高，外界干擾影響小，且對(duì)系統(tǒng)成本和復(fù)雜度有嚴(yán)格限制，可選擇開(kāi)環(huán)控制，像普通的洗衣機(jī)定時(shí)控制。當(dāng)系統(tǒng)對(duì)控制精度要求高，且存在多種干擾影響輸出時(shí)，閉環(huán)控制是首選，如恒溫控制系統(tǒng)。而復(fù)合控制則適用于對(duì)控制精度和抗干擾能力要求極高的場(chǎng)合，將開(kāi)環(huán)和閉環(huán)控制優(yōu)勢(shì)結(jié)合，比如導(dǎo)彈精確制導(dǎo)系統(tǒng)，通過(guò)開(kāi)環(huán)補(bǔ)償快速跟蹤，閉環(huán)修正偏差，實(shí)現(xiàn)高精度控制。2.討論二階系統(tǒng)的阻尼比ζ對(duì)系統(tǒng)性能的影響。二階系統(tǒng)阻尼比ζ對(duì)性能影響顯著。當(dāng)ζ=0時(shí)，系統(tǒng)無(wú)阻尼，輸出為等幅振蕩，無(wú)法穩(wěn)定。0<ζ<1時(shí)為欠阻尼，響應(yīng)有超調(diào)，ζ越小超調(diào)量越大、振蕩次數(shù)越多，但響應(yīng)速度相對(duì)較快。ζ=1是臨界阻尼，響應(yīng)無(wú)超調(diào)，過(guò)渡過(guò)程較快。ζ>1為過(guò)阻尼，響應(yīng)無(wú)超調(diào)但過(guò)渡過(guò)程時(shí)間長(zhǎng)。所以在設(shè)計(jì)系統(tǒng)時(shí)，需根據(jù)具體性能要求合理選擇ζ值，平衡快速性和穩(wěn)定性。3.討論控制系統(tǒng)校正的必要性及常用校正方式的特點(diǎn)?？刂葡到y(tǒng)校正很有必要。實(shí)際系統(tǒng)往往難以滿(mǎn)足性能要求，如穩(wěn)定性、快速性和準(zhǔn)確性不能兼顧，校正可改善性能。超前校正利用相角超前提高系統(tǒng)快速性，增加帶寬，提升響應(yīng)速度，但對(duì)穩(wěn)態(tài)精度提升有限。滯后校正通過(guò)高頻幅值衰減，提高穩(wěn)態(tài)精度，不過(guò)會(huì)降低系統(tǒng)快速性。滯后-超前校正結(jié)合兩者優(yōu)點(diǎn)，既能提高穩(wěn)態(tài)精度又能改善動(dòng)態(tài)性能。PID控制器通過(guò)比例、積分、微分環(huán)節(jié)調(diào)整，可靈活滿(mǎn)足不同性能要求。4.討論根軌跡法在控制系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。根軌跡法在控制系統(tǒng)分析與設(shè)