工程控制基礎(chǔ)考試試題及答案

一、單項(xiàng)選擇題（每題2分，共20分）1.系統(tǒng)的傳遞函數(shù)取決于（）A.系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和輸入信號(hào)B.系統(tǒng)參數(shù)和輸入信號(hào)C.系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和參數(shù)D.輸出與輸入信號(hào)答案：C2.單位反饋控制系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為\(G(s)=\frac{1}{s(s+1)}\)，其閉環(huán)傳遞函數(shù)是（）A.\(\frac{1}{s^2+s+1}\)B.\(\frac{s+1}{s^2+s+1}\)C.\(\frac{1}{s^2+s}\)D.\(\frac{s+1}{s^2+s}\)答案：A3.某系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為\(G(s)=\frac{1}{s+5}\)，該系統(tǒng)的時(shí)間常數(shù)是（）A.1B.5C.0.2D.2答案：B4.二階系統(tǒng)的阻尼比\(\zeta=0\)時(shí)，其單位階躍響應(yīng)為（）A.等幅振蕩B.單調(diào)上升趨近于1C.衰減振蕩D.單調(diào)下降趨近于0答案：A5.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：C6.勞斯判據(jù)主要用于判斷系統(tǒng)的（）A.穩(wěn)定性B.穩(wěn)態(tài)性能C.動(dòng)態(tài)性能D.相對(duì)穩(wěn)定性答案：A7.根軌跡起始于（）A.開(kāi)環(huán)零點(diǎn)B.開(kāi)環(huán)極點(diǎn)C.閉環(huán)零點(diǎn)D.閉環(huán)極點(diǎn)答案：B8.系統(tǒng)的頻率特性（）A.與輸入信號(hào)有關(guān)B.與輸出信號(hào)有關(guān)C.與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和參數(shù)有關(guān)D.只與輸入信號(hào)頻率有關(guān)答案：C9.若系統(tǒng)的幅頻特性\(A(\omega)=1\)，相頻特性\(\varphi(\omega)=-90^{\circ}\)，則系統(tǒng)輸出與輸入的關(guān)系是（）A.幅值相同，相位超前\(90^{\circ}\)B.幅值相同，相位滯后\(90^{\circ}\)C.幅值不同，相位超前\(90^{\circ}\)D.幅值不同，相位滯后\(90^{\circ}\)答案：B10.超前校正裝置的傳遞函數(shù)\(G_c(s)=\frac{1+aTs}{1+Ts}\)（\(a>1\)），其最大超前角頻率\(\omega_m\)為（）A.\(\frac{1}{T\sqrt{a}}\)B.\(\frac{1}{aT}\)C.\(\frac{1}{T}\)D.\(\frac{\sqrt{a}}{T}\)答案：A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)答案：ABC2.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.頻率特性答案：ABCD3.以下屬于系統(tǒng)性能指標(biāo)的有（）A.上升時(shí)間B.超調(diào)量C.調(diào)節(jié)時(shí)間D.穩(wěn)態(tài)誤差答案：ABCD4.改善系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)性能的方法有（）A.增加開(kāi)環(huán)增益B.提高系統(tǒng)型別C.采用串聯(lián)校正D.采用反饋校正答案：AB5.以下關(guān)于根軌跡說(shuō)法正確的是（）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.實(shí)軸上某區(qū)域，若其右側(cè)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C.根軌跡的分支數(shù)與開(kāi)環(huán)極點(diǎn)數(shù)相等D.根軌跡關(guān)于實(shí)軸對(duì)稱答案：ABCD6.頻率特性包括（）A.幅頻特性B.相頻特性C.傳遞特性D.積分特性答案：AB7.以下屬于串聯(lián)校正裝置的有（）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：ABCD8.控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性與（）有關(guān)。A.系統(tǒng)結(jié)構(gòu)B.系統(tǒng)參數(shù)C.輸入信號(hào)D.輸出信號(hào)答案：AB9.系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能包括（）A.穩(wěn)定性B.快速性C.準(zhǔn)確性D.抗干擾能力答案：AB10.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.頻率特性答案：AB三、判斷題（每題2分，共20分）1.線性定常系統(tǒng)的傳遞函數(shù)是零初始條件下，系統(tǒng)輸出的拉氏變換與輸入的拉氏變換之比。（）答案：對(duì)2.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)。（）答案：錯(cuò)3.二階系統(tǒng)的阻尼比越大，系統(tǒng)的響應(yīng)速度越快。（）答案：錯(cuò)4.勞斯判據(jù)可以判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性，但不能確定不穩(wěn)定根的個(gè)數(shù)。（）答案：錯(cuò)5.根軌跡是指當(dāng)系統(tǒng)開(kāi)環(huán)增益\(K\)從\(0\)到\(\infty\)變化時(shí)，閉環(huán)系統(tǒng)特征根在\(s\)平面上移動(dòng)的軌跡。（）答案：對(duì)6.系統(tǒng)的頻率特性是系統(tǒng)對(duì)不同頻率正弦輸入信號(hào)的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)特性。（）答案：對(duì)7.超前校正裝置可以提高系統(tǒng)的相角裕度，改善系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能。（）答案：對(duì)8.狀態(tài)變量是描述系統(tǒng)動(dòng)態(tài)行為的一組獨(dú)立變量。（）答案：對(duì)9.反饋控制系統(tǒng)一定是閉環(huán)控制系統(tǒng)。（）答案：對(duì)10.系統(tǒng)的傳遞函數(shù)分母多項(xiàng)式的次數(shù)一定大于等于分子多項(xiàng)式的次數(shù)。（）答案：對(duì)四、簡(jiǎn)答題（每題5分，共20分）1.簡(jiǎn)述傳遞函數(shù)的定義及性質(zhì)。答案：傳遞函數(shù)是零初始條件下，系統(tǒng)輸出拉氏變換與輸入拉氏變換之比。性質(zhì)：與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)有關(guān)，與輸入無(wú)關(guān)；是復(fù)變量\(s\)的有理分式，分母次數(shù)大于等于分子次數(shù)；能反映系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性。2.簡(jiǎn)述二階系統(tǒng)不同阻尼比下單位階躍響應(yīng)的特點(diǎn)。答案：阻尼比\(\zeta<0\)時(shí)，響應(yīng)為發(fā)散振蕩；\(\zeta=0\)是等幅振蕩；\(0<\zeta<1\)為衰減振蕩，有超調(diào)；\(\zeta=1\)是臨界阻尼，無(wú)超調(diào)；\(\zeta>1\)為過(guò)阻尼，響應(yīng)緩慢無(wú)超調(diào)。3.簡(jiǎn)述穩(wěn)態(tài)誤差的概念及影響因素。答案：穩(wěn)態(tài)誤差是系統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)態(tài)時(shí)輸出量的實(shí)際值與期望值的差值。影響因素有系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)，如開(kāi)環(huán)增益、型別；輸入信號(hào)的形式和大??；外部干擾等。4.簡(jiǎn)述超前校正裝置的作用原理。答案：超前校正裝置在中高頻段提供正相角，增加系統(tǒng)相角裕度，使系統(tǒng)的相位超前，從而改善系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和快速性，減小超調(diào)量。五、討論題（每題5分，共20分）1.討論如何根據(jù)系統(tǒng)的性能要求選擇合適的校正方式。答案：若要求提高響應(yīng)速度和穩(wěn)定性，可采用超前校正；若要減小穩(wěn)態(tài)誤差，可增加開(kāi)環(huán)增益或采用積分環(huán)節(jié)。對(duì)于既要改善動(dòng)態(tài)又要兼顧穩(wěn)態(tài)性能的，考慮滯后-超前校正。還需結(jié)合系統(tǒng)實(shí)際情況，如成本、復(fù)雜性等選擇。2.討論根軌跡法在控制系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。答案：根軌跡法可直觀分析系統(tǒng)開(kāi)環(huán)增益變化時(shí)閉環(huán)極點(diǎn)分布，判斷穩(wěn)定性。通過(guò)調(diào)整增益使極點(diǎn)在期望位置，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)性能要求。還能分析參數(shù)變化對(duì)系統(tǒng)性能影響，為系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供依據(jù)。3.討論頻率特性法相比時(shí)域分析法的優(yōu)點(diǎn)。答案：頻率特性法可通過(guò)實(shí)驗(yàn)獲得系統(tǒng)特性，無(wú)需求微分方程解。能直觀反映系統(tǒng)對(duì)不同