2025年工程師《自動(dòng)控制原理》備考題庫(kù)及答案解析單位所屬部門：________姓名：________考場(chǎng)號(hào)：________考生號(hào)：________一、選擇題1.在自動(dòng)控制系統(tǒng)中，閉環(huán)控制與開環(huán)控制的主要區(qū)別在于（）A.閉環(huán)控制需要傳感器，開環(huán)控制不需要B.閉環(huán)控制有反饋回路，開環(huán)控制沒(méi)有C.閉環(huán)控制適用于所有場(chǎng)合，開環(huán)控制只適用于簡(jiǎn)單系統(tǒng)D.閉環(huán)控制的精度總是高于開環(huán)控制答案：B解析：閉環(huán)控制系統(tǒng)通過(guò)反饋回路將輸出信號(hào)與參考信號(hào)進(jìn)行比較，并根據(jù)誤差進(jìn)行調(diào)整，從而實(shí)現(xiàn)精確控制。開環(huán)控制系統(tǒng)則沒(méi)有反饋回路，輸出信號(hào)只取決于輸入信號(hào)和系統(tǒng)本身特性。這是兩者最根本的區(qū)別。2.系統(tǒng)的傳遞函數(shù)是指（）A.輸出信號(hào)的微分與輸入信號(hào)的比值B.輸入信號(hào)與輸出信號(hào)的比值C.輸出信號(hào)與輸入信號(hào)的拉普拉斯變換之比D.輸入信號(hào)的積分與輸出信號(hào)的比值答案：C解析：傳遞函數(shù)是在零初始條件下，系統(tǒng)輸出信號(hào)的拉普拉斯變換與輸入信號(hào)的拉普拉斯變換之比。它是描述線性時(shí)不變系統(tǒng)特性的重要數(shù)學(xué)工具。3.系統(tǒng)的穩(wěn)定性是指（）A.系統(tǒng)輸出能夠跟蹤參考信號(hào)的能力B.系統(tǒng)在受到擾動(dòng)后能夠恢復(fù)到原平衡狀態(tài)的能力C.系統(tǒng)響應(yīng)的快速程度D.系統(tǒng)增益的大小答案：B解析：穩(wěn)定性是指系統(tǒng)在受到擾動(dòng)后，其輸出能夠逐漸恢復(fù)到原平衡狀態(tài)，而不產(chǎn)生持續(xù)振蕩或無(wú)限增長(zhǎng)的能力。這是自動(dòng)控制系統(tǒng)最基本的要求。4.一階系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為G(s)=K/(Ts+1)，其時(shí)間常數(shù)T表示（）A.系統(tǒng)響應(yīng)的峰值時(shí)間B.系統(tǒng)響應(yīng)的上升時(shí)間C.系統(tǒng)達(dá)到最終值90%所需的時(shí)間D.系統(tǒng)輸出對(duì)輸入的響應(yīng)速度答案：D解析：時(shí)間常數(shù)T是表征一階系統(tǒng)響應(yīng)速度的重要參數(shù)，T越小，系統(tǒng)響應(yīng)越快；T越大，系統(tǒng)響應(yīng)越慢。5.二階系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為G(s)=ωn^2/(s^2+2ζωns+ωn^2)，其阻尼比ζ主要影響（）A.系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差B.系統(tǒng)的諧振頻率C.系統(tǒng)的振蕩特性D.系統(tǒng)的增益答案：C解析：阻尼比ζ是描述二階系統(tǒng)振蕩特性的重要參數(shù)，ζ越大，系統(tǒng)振蕩越弱；ζ越小，系統(tǒng)振蕩越強(qiáng)。當(dāng)ζ=1時(shí)，系統(tǒng)處于臨界阻尼狀態(tài)。6.系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差是指（）A.系統(tǒng)在穩(wěn)態(tài)時(shí)的輸出值B.系統(tǒng)在暫態(tài)過(guò)程中的最大輸出值C.系統(tǒng)輸出與參考信號(hào)在穩(wěn)態(tài)時(shí)的差值D.系統(tǒng)輸入信號(hào)的微分答案：C解析：穩(wěn)態(tài)誤差是指系統(tǒng)在達(dá)到穩(wěn)態(tài)后，其輸出值與參考信號(hào)之間的差值。它是衡量系統(tǒng)控制精度的重要指標(biāo)。7.在根軌跡法中，根軌跡的起始點(diǎn)位于（）A.系統(tǒng)的零點(diǎn)B.系統(tǒng)的極點(diǎn)C.原點(diǎn)D.s平面虛軸答案：B解析：根軌跡是系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)的極點(diǎn)在參數(shù)變化時(shí)在s平面上運(yùn)動(dòng)的軌跡。根軌跡的起始點(diǎn)位于系統(tǒng)的開環(huán)極點(diǎn)。8.在頻域分析法中，系統(tǒng)的相頻特性是指（）A.系統(tǒng)輸出信號(hào)與輸入信號(hào)之間的相位差B.系統(tǒng)輸出信號(hào)的幅值C.系統(tǒng)輸入信號(hào)的頻率D.系統(tǒng)輸出信號(hào)的頻率答案：A解析：相頻特性描述了系統(tǒng)輸出信號(hào)與輸入信號(hào)之間的相位差隨頻率變化的規(guī)律，是頻域分析法中的重要組成部分。9.控制系統(tǒng)的性能指標(biāo)通常包括（）A.穩(wěn)定性、精度、快速性B.穩(wěn)定性、增益、相角C.幅頻特性、相頻特性、傳遞函數(shù)D.零點(diǎn)、極點(diǎn)、時(shí)間常數(shù)答案：A解析：控制系統(tǒng)的性能指標(biāo)通常包括穩(wěn)定性、精度和快速性三個(gè)方面。穩(wěn)定性是基礎(chǔ)，精度是要求，快速性是效率的體現(xiàn)。10.在PID控制中，積分控制的作用是（）A.提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度B.減小系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差C.增加系統(tǒng)的阻尼比D.提高系統(tǒng)的增益答案：B解析：積分控制通過(guò)對(duì)誤差的累積進(jìn)行控制，能夠有效地減小系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差，提高控制精度。11.在自動(dòng)控制系統(tǒng)中，使系統(tǒng)響應(yīng)逐漸衰減至穩(wěn)態(tài)值的因素是（）A.系統(tǒng)的零點(diǎn)B.系統(tǒng)的極點(diǎn)C.系統(tǒng)的增益D.系統(tǒng)的相角答案：B解析：系統(tǒng)的極點(diǎn)決定了系統(tǒng)響應(yīng)的動(dòng)態(tài)特性，包括衰減速度、振蕩頻率和阻尼情況。負(fù)實(shí)部的極點(diǎn)會(huì)使系統(tǒng)響應(yīng)逐漸衰減至穩(wěn)態(tài)值，這是系統(tǒng)穩(wěn)定性的重要體現(xiàn)。12.系統(tǒng)的傳遞函數(shù)分母多項(xiàng)式的階數(shù)決定了系統(tǒng)的（）A.穩(wěn)態(tài)誤差B.動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間C.系統(tǒng)的階數(shù)D.系統(tǒng)的增益答案：C解析：傳遞函數(shù)分母多項(xiàng)式的階數(shù)反映了系統(tǒng)的復(fù)雜性，即系統(tǒng)的階數(shù)。階數(shù)越高，系統(tǒng)越復(fù)雜，動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性也越復(fù)雜。13.在二階系統(tǒng)中，當(dāng)阻尼比ζ小于1時(shí)，系統(tǒng)表現(xiàn)出（）A.過(guò)阻尼特性B.臨界阻尼特性C.欠阻尼特性D.無(wú)阻尼特性答案：C解析：二階系統(tǒng)的阻尼比ζ決定了系統(tǒng)的振蕩特性。當(dāng)ζ<1時(shí)，系統(tǒng)處于欠阻尼狀態(tài)，輸出信號(hào)會(huì)圍繞穩(wěn)態(tài)值振蕩，直到能量耗盡。14.系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差與系統(tǒng)的（）A.階數(shù)成正比B.增益成正比C.開環(huán)傳遞函數(shù)的極點(diǎn)有關(guān)D.開環(huán)傳遞函數(shù)的零點(diǎn)有關(guān)答案：D解析：根據(jù)終值定理，系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差與系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)的零點(diǎn)有關(guān)。特別是，對(duì)于單位反饋系統(tǒng)，穩(wěn)態(tài)誤差與開環(huán)傳遞函數(shù)在s平面原點(diǎn)的零點(diǎn)（積分環(huán)節(jié)）數(shù)量有關(guān)。15.根軌跡法中，當(dāng)開環(huán)傳遞函數(shù)的增益K變化時(shí)，根軌跡的（）A.形狀不變，僅位置移動(dòng)B.形狀變化，位置不變C.形狀和位置都變化D.不產(chǎn)生變化答案：C解析：在根軌跡法中，根軌跡是系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)的極點(diǎn)在增益K變化時(shí)在s平面上運(yùn)動(dòng)的軌跡。因此，增益K的變化會(huì)導(dǎo)致根軌跡的形狀和位置都發(fā)生變化。16.頻域分析法中，幅頻特性H(jω)表示（）A.系統(tǒng)輸出信號(hào)的幅值B.系統(tǒng)輸出信號(hào)與輸入信號(hào)之間的相位差C.系統(tǒng)輸出信號(hào)與輸入信號(hào)之間的幅值比D.系統(tǒng)輸入信號(hào)的頻率答案：C解析：幅頻特性H(jω)描述了系統(tǒng)輸出信號(hào)與輸入信號(hào)之間的幅值比隨頻率ω變化的規(guī)律，是頻域分析法中的重要組成部分。17.控制系統(tǒng)的相頻特性φ(ω)表示（）A.系統(tǒng)輸出信號(hào)的幅值B.系統(tǒng)輸出信號(hào)與輸入信號(hào)之間的相位差C.系統(tǒng)輸入信號(hào)的頻率D.系統(tǒng)輸出信號(hào)的頻率答案：B解析：相頻特性φ(ω)描述了系統(tǒng)輸出信號(hào)與輸入信號(hào)之間的相位差隨頻率ω變化的規(guī)律，是頻域分析法中的重要組成部分。18.在Bode圖中，系統(tǒng)增益的增加會(huì)導(dǎo)致（）A.對(duì)數(shù)幅頻特性曲線向上平移B.對(duì)數(shù)幅頻特性曲線向下平移C.對(duì)數(shù)幅頻特性曲線向右平移D.對(duì)數(shù)幅頻特性曲線向左平移答案：A解析：在Bode圖中，系統(tǒng)的增益增加相當(dāng)于對(duì)數(shù)幅頻特性曲線向上平移。增益的減小則相當(dāng)于曲線向下平移。19.在PID控制中，比例控制的作用是（）A.減小系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差B.提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度C.增加系統(tǒng)的阻尼比D.提高系統(tǒng)的增益答案：D解析：比例控制的作用是與誤差成正比地調(diào)整控制作用，比例系數(shù)越大，控制作用越強(qiáng)，系統(tǒng)的增益越高，響應(yīng)速度越快，但可能會(huì)增加超調(diào)。20.在PID控制中，微分控制的作用是（）A.提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度B.減小系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差C.抑制系統(tǒng)的振蕩D.增加系統(tǒng)的阻尼比答案：C解析：微分控制的作用是預(yù)測(cè)誤差的變化趨勢(shì)，并提前進(jìn)行控制調(diào)整，從而抑制系統(tǒng)的振蕩，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。二、多選題1.在自動(dòng)控制系統(tǒng)中，閉環(huán)控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)包括（）A.穩(wěn)定性較好B.對(duì)系統(tǒng)參數(shù)變化不敏感C.控制精度較高D.結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單E.響應(yīng)速度較快答案：AC解析：閉環(huán)控制系統(tǒng)通過(guò)反饋機(jī)制，能夠根據(jù)輸出與參考信號(hào)的誤差進(jìn)行調(diào)整，因此控制精度較高，對(duì)系統(tǒng)參數(shù)變化和外部干擾的抑制能力也較強(qiáng)，穩(wěn)定性較好。但相比開環(huán)系統(tǒng)，閉環(huán)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更復(fù)雜，響應(yīng)速度可能稍慢。選項(xiàng)B和D描述的是開環(huán)系統(tǒng)或某些特定閉環(huán)系統(tǒng)的特點(diǎn)，并非所有閉環(huán)系統(tǒng)的普遍優(yōu)點(diǎn)。選項(xiàng)E通常不成立，有時(shí)響應(yīng)速度甚至較慢。2.一階系統(tǒng)的數(shù)學(xué)描述形式包括（）A.G(s)=K/(Ts+1)B.G(s)=K/(s+a)C.G(s)=K/(sb)D.G(s)=Kexp(at)E.G(s)=K/(s^2+as+b)答案：AB解析：一階系統(tǒng)的傳遞函數(shù)標(biāo)準(zhǔn)形式是G(s)=K/(Ts+1)或G(s)=K/(s+a)，其中K為增益，T或a為時(shí)間常數(shù)。選項(xiàng)C的sb不是標(biāo)準(zhǔn)形式。選項(xiàng)D是指數(shù)延遲系統(tǒng)的形式。選項(xiàng)E是二階系統(tǒng)的形式。3.二階系統(tǒng)的性能指標(biāo)通常包括（）A.上升時(shí)間B.峰值時(shí)間C.超調(diào)量D.調(diào)節(jié)時(shí)間E.自然頻率答案：ABCD解析：二階系統(tǒng)的性能指標(biāo)通常用來(lái)評(píng)價(jià)其動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性，主要包括上升時(shí)間（系統(tǒng)從穩(wěn)態(tài)值的10%上升到90%所需時(shí)間）、峰值時(shí)間（系統(tǒng)響應(yīng)達(dá)到第一個(gè)峰值所需時(shí)間）、超調(diào)量（系統(tǒng)響應(yīng)超出穩(wěn)態(tài)值的最大幅度，通常用百分比表示）和調(diào)節(jié)時(shí)間（系統(tǒng)響應(yīng)進(jìn)入并保持在穩(wěn)態(tài)值±5%或±2%誤差帶內(nèi)所需的最短時(shí)間）。自然頻率是系統(tǒng)固有特性參數(shù)，不是性能指標(biāo)。4.根軌跡法中，影響根軌跡形狀的因素有（）A.系統(tǒng)的開環(huán)極點(diǎn)B.系統(tǒng)的開環(huán)零點(diǎn)C.開環(huán)傳遞函數(shù)的增益KD.系統(tǒng)的閉環(huán)極點(diǎn)E.系統(tǒng)的輸入信號(hào)形式答案：ABC解析：根據(jù)根軌跡的定義，根軌跡是在系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)的增益K從0變化到無(wú)窮大時(shí)，系統(tǒng)閉環(huán)極點(diǎn)在s平面上移動(dòng)的軌跡。因此，根軌跡的形狀完全由系統(tǒng)的開環(huán)極點(diǎn)、開環(huán)零點(diǎn)以及增益K決定。閉環(huán)極點(diǎn)位于根軌跡上，但不是決定形狀的因素。輸入信號(hào)形式影響系統(tǒng)的輸出響應(yīng)，但不直接影響根軌跡。5.頻域分析法中，利用波特圖（BodePlot）可以分析（）A.系統(tǒng)的幅頻特性B.系統(tǒng)的相頻特性C.系統(tǒng)的穩(wěn)定性D.系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差E.系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性答案：ABCE解析：波特圖是頻域分析法的重要工具，它分別以對(duì)數(shù)坐標(biāo)繪制了系統(tǒng)的對(duì)數(shù)幅頻特性（A）和對(duì)數(shù)相頻特性（B）隨對(duì)數(shù)頻率變化的曲線。通過(guò)波特圖可以分析系統(tǒng)的穩(wěn)定性（例如利用奈奎斯特圖或增益裕度、相位裕度判斷）、動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性（例如估算上升時(shí)間、超調(diào)量等）以及高頻噪聲抑制能力。穩(wěn)態(tài)誤差通常通過(guò)根軌跡法或計(jì)算方法確定，不能直接從波特圖上得到。6.控制系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差與哪些因素有關(guān)（）A.系統(tǒng)的型別B.系統(tǒng)的開環(huán)增益C.誤差檢測(cè)點(diǎn)的位置D.系統(tǒng)的零點(diǎn)位置E.干擾信號(hào)的大小答案：ABC解析：控制系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差主要取決于系統(tǒng)的型別（無(wú)差度）、開環(huán)增益（對(duì)于I型及以上系統(tǒng)）以及誤差檢測(cè)點(diǎn)（即反饋環(huán)節(jié)的位置）。對(duì)于單位反饋系統(tǒng)，穩(wěn)態(tài)誤差還與輸入信號(hào)的形式有關(guān)。干擾信號(hào)的大小影響穩(wěn)態(tài)誤差的值，但不是決定穩(wěn)態(tài)誤差計(jì)算公式的因素。系統(tǒng)的零點(diǎn)位置對(duì)誤差大小沒(méi)有直接影響。7.在PID控制中，積分控制（I）的作用是（）A.減小穩(wěn)態(tài)誤差B.提高系統(tǒng)響應(yīng)速度C.增加系統(tǒng)阻尼D.提高系統(tǒng)帶寬E.減小超調(diào)量答案：A解析：PID控制中的積分控制（I）項(xiàng)通過(guò)對(duì)誤差進(jìn)行積分，使得只要存在誤差，積分項(xiàng)就會(huì)持續(xù)增加或減少，從而產(chǎn)生控制作用，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)輸出趨向于參考值，因此能有效減小甚至消除穩(wěn)態(tài)誤差（A）。積分控制通常會(huì)增加系統(tǒng)的超調(diào)量和調(diào)整時(shí)間，對(duì)響應(yīng)速度和阻尼的影響取決于參數(shù)整定，一般不會(huì)提高帶寬。8.系統(tǒng)的穩(wěn)定性判斷方法包括（）A.極點(diǎn)判據(jù)（RouthHurwitz判據(jù)）B.根軌跡法C.奈奎斯特判據(jù)D.波特圖判據(jù)（增益裕度和相位裕度）E.系統(tǒng)輸出的振蕩情況答案：ABCD解析：這些都是常用的系統(tǒng)穩(wěn)定性判斷方法。極點(diǎn)判據(jù)適用于判斷線性時(shí)不變系統(tǒng)的穩(wěn)定性。根軌跡法通過(guò)觀察閉環(huán)極點(diǎn)的變化來(lái)判斷穩(wěn)定性。奈奎斯特判據(jù)和波特圖判據(jù)（通過(guò)分析增益裕度和相位裕度）是頻域分析中判斷閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定性的重要方法。選項(xiàng)E描述的是系統(tǒng)穩(wěn)定或不穩(wěn)定的表現(xiàn)，而不是判斷穩(wěn)定性的方法本身。9.以下哪些屬于線性系統(tǒng)的特性（）A.疊加性（齊次性）B.比例性（齊次性）C.微分性D.齊次性（與疊加性等價(jià)）E.解耦性答案：ABCD解析：線性系統(tǒng)滿足疊加原理和齊次原理（或比例性）。疊加性指幾個(gè)輸入信號(hào)同時(shí)作用時(shí)，系統(tǒng)總輸出等于各輸入單獨(dú)作用時(shí)輸出的疊加。齊次性（或比例性）指輸入信號(hào)乘以常數(shù)時(shí)，輸出也相應(yīng)乘以同樣的常數(shù)。微分性是線性系統(tǒng)的一個(gè)重要數(shù)學(xué)性質(zhì)，即對(duì)線性系統(tǒng)的輸入進(jìn)行微分運(yùn)算時(shí)，其輸出等于對(duì)系統(tǒng)輸入進(jìn)行微分運(yùn)算后的結(jié)果。解耦性是指系統(tǒng)各個(gè)輸入只影響特定的輸出，互不影響，這是線性系統(tǒng)的一種理想特性，但并非所有線性系統(tǒng)都具備。根據(jù)定義，選項(xiàng)A、B、C、D都是線性系統(tǒng)的基本特性。10.自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本組成環(huán)節(jié)通常包括（）A.給定元件（參考輸入）B.比較元件（誤差檢測(cè)）C.執(zhí)行元件D.對(duì)象（被控過(guò)程）E.測(cè)量元件（反饋）答案：ABCDE解析：一個(gè)典型的自動(dòng)控制系統(tǒng)為了完成閉環(huán)控制，通常包含以下幾個(gè)基本環(huán)節(jié)：給定元件，用于產(chǎn)生參考輸入信號(hào)；測(cè)量元件，用于測(cè)量系統(tǒng)的實(shí)際輸出或相關(guān)物理量，并將它轉(zhuǎn)換成與輸入信號(hào)相同的量級(jí)；比較元件，用于將測(cè)量元件的輸出與給定元件的輸出進(jìn)行比較，產(chǎn)生誤差信號(hào)；執(zhí)行元件，根據(jù)誤差信號(hào)的作用，去驅(qū)動(dòng)對(duì)象改變其輸出；對(duì)象，是控制系統(tǒng)所控制和調(diào)節(jié)的對(duì)象。11.系統(tǒng)的傳遞函數(shù)具有以下哪些性質(zhì)（）A.描述了系統(tǒng)輸入與輸出之間的因果關(guān)系B.只取決于系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)參數(shù)，與輸入信號(hào)形式無(wú)關(guān)C.是在零初始條件下定義的D.反映了系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性E.其分母多項(xiàng)式?jīng)Q定了系統(tǒng)的穩(wěn)定性答案：ABCD解析：傳遞函數(shù)是描述線性時(shí)不變系統(tǒng)輸入信號(hào)與輸出信號(hào)之間關(guān)系的數(shù)學(xué)工具。它是在零初始條件下，輸出信號(hào)的拉普拉斯變換與輸入信號(hào)的拉普拉斯變換之比。傳遞函數(shù)只取決于系統(tǒng)的固有結(jié)構(gòu)和參數(shù)，與具體的輸入信號(hào)形式無(wú)關(guān)。通過(guò)分析傳遞函數(shù)，可以了解系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性（如穩(wěn)定性、瞬態(tài)響應(yīng)、頻率響應(yīng)等）。系統(tǒng)的穩(wěn)定性由其傳遞函數(shù)的極點(diǎn)決定，而非僅僅由分母多項(xiàng)式本身決定，因?yàn)闃O點(diǎn)需要結(jié)合系統(tǒng)是連續(xù)時(shí)間還是離散時(shí)間來(lái)分析。選項(xiàng)E的表述不夠嚴(yán)謹(jǐn)，穩(wěn)定性是極點(diǎn)決定的。12.影響二階系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性的參數(shù)包括（）A.自然頻率ωnB.阻尼比ζC.增益KD.系統(tǒng)的型別E.系統(tǒng)的阻尼系數(shù)b答案：ABE解析：二階系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性主要由其自然頻率ωn和阻尼比ζ決定。自然頻率決定了響應(yīng)的振蕩頻率，阻尼比決定了響應(yīng)的振蕩程度和衰減速度。增益K主要影響響應(yīng)的幅度和穩(wěn)態(tài)誤差。系統(tǒng)的型別是描述系統(tǒng)無(wú)差度的概念，適用于更高階系統(tǒng)。阻尼系數(shù)b是物理系統(tǒng)中可能存在的參數(shù)，與其自然頻率ωn相關(guān)（ωn=√(k/m)），但ωn和ζ是更通用和核心的描述二階系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性的參數(shù)。13.在根軌跡法中，以下哪些情況會(huì)導(dǎo)致根軌跡離開實(shí)軸（）A.根軌跡遇到開環(huán)極點(diǎn)B.根軌跡遇到開環(huán)零點(diǎn)C.根軌跡沿著實(shí)軸繼續(xù)，直到遇到正實(shí)部的零點(diǎn)或無(wú)窮遠(yuǎn)處的零點(diǎn)D.根軌跡離開實(shí)軸進(jìn)入復(fù)平面E.根軌跡的出射角答案：DE解析：根軌跡的規(guī)則規(guī)定了根軌跡的走向。規(guī)則指出，根軌跡始于開環(huán)極點(diǎn)，終于開環(huán)零點(diǎn)（包括無(wú)窮遠(yuǎn)零點(diǎn)）。根軌跡位于實(shí)軸的右邊，當(dāng)且僅當(dāng)實(shí)軸上某一區(qū)域右側(cè)的開環(huán)極點(diǎn)數(shù)與開環(huán)零點(diǎn)數(shù)之差為奇數(shù)。當(dāng)根軌跡離開實(shí)軸進(jìn)入復(fù)平面時(shí)，必然是從實(shí)軸上的一個(gè)點(diǎn)出發(fā)的。根軌跡的出射角（離開復(fù)平面極點(diǎn)時(shí)的角度）和入射角（進(jìn)入復(fù)平面零點(diǎn)時(shí)的角度）也是根軌跡法計(jì)算的重要內(nèi)容，與根軌跡是否進(jìn)入或離開復(fù)平面有關(guān)。選項(xiàng)A和B描述的是根軌跡的起始和終止點(diǎn)或方向，而非離開實(shí)軸的條件。選項(xiàng)C描述的是根軌跡在實(shí)軸上延伸的情況。14.頻域分析法中，奈奎斯特圖（NyquistPlot）可以用來(lái)分析（）A.系統(tǒng)的幅頻特性B.系統(tǒng)的相頻特性C.系統(tǒng)的穩(wěn)定性D.系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差E.系統(tǒng)的帶寬答案：ABCE解析：奈奎斯特圖通過(guò)繪制系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)G(jω)在復(fù)平面上的軌跡（ω從0到∞變化）來(lái)分析系統(tǒng)。圖中每一點(diǎn)的幅值代表了系統(tǒng)在該頻率下的幅頻特性（A），每一點(diǎn)的相位代表了系統(tǒng)在該頻率下的相頻特性（B）。奈奎斯特圖是判斷閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定性的重要工具，通過(guò)分析G(jω)軌跡與(1,0)點(diǎn)的相對(duì)位置關(guān)系（奈奎斯特穩(wěn)定判據(jù)），可以確定增益裕度和相位裕度（C），進(jìn)而評(píng)估系統(tǒng)的相對(duì)穩(wěn)定性。奈奎斯特圖也可以提供關(guān)于系統(tǒng)帶寬（系統(tǒng)響應(yīng)顯著下降的頻率范圍）的信息（E）。穩(wěn)態(tài)誤差通常通過(guò)根軌跡法或計(jì)算方法確定，不能直接從奈奎斯特圖上得到。15.控制系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差與系統(tǒng)的哪個(gè)參數(shù)有關(guān)（）A.系統(tǒng)的型別B.系統(tǒng)的開環(huán)增益C.誤差檢測(cè)點(diǎn)的位置（反饋環(huán)節(jié)）D.干擾信號(hào)的幅值E.系統(tǒng)的零點(diǎn)位置答案：ABC解析：控制系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差主要取決于系統(tǒng)的型別（無(wú)差度，即積分環(huán)節(jié)的個(gè)數(shù)）、開環(huán)增益（對(duì)于I型及以上系統(tǒng)）以及誤差檢測(cè)點(diǎn)（反饋環(huán)節(jié)的位置）。對(duì)于單位反饋系統(tǒng)，穩(wěn)態(tài)誤差還與輸入信號(hào)的形式（階躍、斜坡、拋物線等）有關(guān)。干擾信號(hào)的幅值影響由干擾引起的穩(wěn)態(tài)誤差的大小，但不是決定穩(wěn)態(tài)誤差計(jì)算公式的因素。系統(tǒng)的零點(diǎn)位置對(duì)由輸入信號(hào)引起的穩(wěn)態(tài)誤差沒(méi)有直接影響，主要影響動(dòng)態(tài)響應(yīng)。16.在PID控制中，微分控制（D）的作用是（）A.提高系統(tǒng)響應(yīng)速度B.減小穩(wěn)態(tài)誤差C.增加系統(tǒng)阻尼，抑制振蕩D.提高系統(tǒng)帶寬E.減小系統(tǒng)超調(diào)量答案：AC解析：PID控制中的微分控制（D）項(xiàng)對(duì)誤差信號(hào)的變化率進(jìn)行響應(yīng)。當(dāng)誤差快速變化時(shí)，微分項(xiàng)會(huì)產(chǎn)生一個(gè)強(qiáng)烈的控制作用，試圖阻止誤差的快速變化，這相當(dāng)于增加了系統(tǒng)的阻尼，有助于抑制振蕩（C），并可以提高系統(tǒng)對(duì)變化的響應(yīng)速度（A）。微分控制有助于提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性裕度（增益裕度和相位裕度），有時(shí)也能提高系統(tǒng)帶寬（D）。但它并不能直接減小穩(wěn)態(tài)誤差（B），有時(shí)甚至可能因?yàn)橐朐肼暥绊懛€(wěn)態(tài)性能。它對(duì)減小超調(diào)量（E）的效果是間接的，主要取決于參數(shù)整定。17.以下哪些因素會(huì)影響系統(tǒng)的高頻噪聲抑制能力（）A.系統(tǒng)的帶寬B.系統(tǒng)的相位裕度C.系統(tǒng)的增益裕度D.系統(tǒng)的阻尼比E.系統(tǒng)的閉環(huán)極點(diǎn)分布答案：ACE解析：系統(tǒng)的高頻噪聲抑制能力通常與其高頻響應(yīng)特性有關(guān)。系統(tǒng)的帶寬決定了系統(tǒng)能夠有效響應(yīng)的頻率范圍。帶寬越低，系統(tǒng)對(duì)高頻噪聲的抑制能力越強(qiáng)。增益裕度表示系統(tǒng)在相位達(dá)到180°時(shí)，增益還有多少余量，裕度越大，系統(tǒng)越能抑制在相位接近180°時(shí)可能被放大的高頻噪聲。閉環(huán)極點(diǎn)的分布也影響高頻響應(yīng)，極點(diǎn)離虛軸越遠(yuǎn)，對(duì)應(yīng)的高頻模式衰減越快，抑制能力越強(qiáng)。相位裕度（B）主要影響系統(tǒng)的相對(duì)穩(wěn)定性和動(dòng)態(tài)性能（如超調(diào)、調(diào)整時(shí)間），對(duì)高頻噪聲抑制能力的直接影響不如帶寬和增益裕度。阻尼比（D）是影響系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能的參數(shù)，間接影響噪聲抑制。18.線性時(shí)不變（LTI）系統(tǒng)的特性包括（）A.疊加性（齊次性）B.微分性C.齊次性（與疊加性等價(jià)）D.解析性E.因果性答案：ABCE解析：線性時(shí)不變系統(tǒng)滿足線性特性（疊加性和齊次性，即A和C）和時(shí)不變特性。線性特性意味著系統(tǒng)對(duì)多個(gè)輸入的響應(yīng)等于各輸入單獨(dú)作用時(shí)響應(yīng)的疊加，且輸入乘以常數(shù)時(shí)，輸出也相應(yīng)乘以同樣的常數(shù)。時(shí)不變特性意味著系統(tǒng)的特性不隨時(shí)間變化。微分性是線性系統(tǒng)的重要數(shù)學(xué)性質(zhì)，即對(duì)線性系統(tǒng)的輸入進(jìn)行微分運(yùn)算時(shí)，其輸出等于對(duì)系統(tǒng)輸入進(jìn)行微分運(yùn)算后的結(jié)果（B）。解析性通常指系統(tǒng)可以用解析函數(shù)描述，不是LTI系統(tǒng)的固有特性。因果性是指系統(tǒng)的輸出只取決于當(dāng)前和過(guò)去的輸入，不取決于未來(lái)的輸入，是所有物理可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的固有特性，也是LTI系統(tǒng)通常具有的特性（E）。19.自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本反饋結(jié)構(gòu)通常包含哪些環(huán)節(jié)（）A.輸入端B.比較元件C.控制器D.被控對(duì)象E.測(cè)量元件答案：BCDE解析：一個(gè)典型的自動(dòng)控制系統(tǒng)為了實(shí)現(xiàn)反饋控制，其基本結(jié)構(gòu)通常包括：輸入端（提供參考信號(hào)或期望值）；測(cè)量元件（測(cè)量系統(tǒng)的實(shí)際輸出或被控量，并將其轉(zhuǎn)換為與參考信號(hào)相同的量級(jí)）；比較元件（將測(cè)量元件的輸出與輸入端的參考信號(hào)進(jìn)行比較，產(chǎn)生誤差信號(hào)）；控制器（根據(jù)誤差信號(hào)計(jì)算出控制作用）；被控對(duì)象（是系統(tǒng)所控制和調(diào)節(jié)的對(duì)象，控制器的作用是驅(qū)動(dòng)它）。輸入端是信號(hào)的起點(diǎn)，不是調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)。20.影響系統(tǒng)穩(wěn)定性的因素有哪些（）A.系統(tǒng)的極點(diǎn)位置B.系統(tǒng)的零點(diǎn)位置C.系統(tǒng)的增益D.系統(tǒng)的相位E.系統(tǒng)中非線性元件的存在答案：ABCE解析：系統(tǒng)的穩(wěn)定性主要由其閉環(huán)極點(diǎn)決定。對(duì)于連續(xù)時(shí)間系統(tǒng)，閉環(huán)極點(diǎn)的實(shí)部必須為負(fù)（位于s左半平面），系統(tǒng)才穩(wěn)定。極點(diǎn)位置（A）直接影響穩(wěn)定性。系統(tǒng)的零點(diǎn)位置（B）本身不決定穩(wěn)定性，但會(huì)與極點(diǎn)位置一起影響系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)和相頻特性。增益（C）過(guò)高可能導(dǎo)致系統(tǒng)振蕩甚至不穩(wěn)定。系統(tǒng)中相位的變化（D）如果導(dǎo)致閉環(huán)系統(tǒng)在增益為1時(shí)相位達(dá)到180°且沒(méi)有足夠的相位裕度，也會(huì)導(dǎo)致不穩(wěn)定。系統(tǒng)中非線性元件的存在（E）會(huì)改變系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)行為，可能導(dǎo)致分岔、混沌等現(xiàn)象，使系統(tǒng)在原線性分析意義上的穩(wěn)定性概念失效或變得復(fù)雜。三、判斷題1.在自動(dòng)控制系統(tǒng)中，閉環(huán)控制比開環(huán)控制具有更高的精度和更好的抗干擾能力。答案：正確解析：閉環(huán)控制系統(tǒng)通過(guò)反饋回路，將實(shí)際輸出與參考信號(hào)進(jìn)行比較，并根據(jù)誤差進(jìn)行調(diào)整，因此能夠有效抑制內(nèi)部參數(shù)變化和外部干擾對(duì)系統(tǒng)輸出的影響，從而實(shí)現(xiàn)更高的控制精度和更好的抗干擾能力。開環(huán)控制系統(tǒng)沒(méi)有反饋機(jī)制，其輸出精度和抗干擾能力取決于系統(tǒng)本身的設(shè)計(jì)和穩(wěn)定性。2.一階系統(tǒng)的傳遞函數(shù)G(s)=K/(Ts+1)中，時(shí)間常數(shù)T越小，系統(tǒng)響應(yīng)越快。答案：正確解析：一階系統(tǒng)的響應(yīng)速度與其時(shí)間常數(shù)T密切相關(guān)。時(shí)間常數(shù)T是系統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)態(tài)值63.2%所需的時(shí)間。T越小，系統(tǒng)響應(yīng)越快，瞬態(tài)過(guò)程越短；T越大，系統(tǒng)響應(yīng)越慢，瞬態(tài)過(guò)程越長(zhǎng)。3.二階系統(tǒng)的阻尼比ζ越大，系統(tǒng)越容易產(chǎn)生振蕩。答案：錯(cuò)誤解析：二階系統(tǒng)的阻尼比ζ決定了系統(tǒng)的振蕩特性。當(dāng)ζ>1時(shí)，系統(tǒng)處于過(guò)阻尼狀態(tài)，響應(yīng)沒(méi)有振蕩，但較慢；當(dāng)ζ=1時(shí)，系統(tǒng)處于臨界阻尼狀態(tài)，響應(yīng)最快且無(wú)振蕩；當(dāng)0<ζ<1時(shí)，系統(tǒng)處于欠阻尼狀態(tài)，響應(yīng)會(huì)圍繞穩(wěn)態(tài)值振蕩，ζ越小，振蕩越劇烈；ζ越大，振蕩越弱。4.系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差與系統(tǒng)的開環(huán)增益無(wú)關(guān)。答案：錯(cuò)誤解析：根據(jù)終值定理，控制系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差與系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)的零點(diǎn)和增益有關(guān)。特別是，對(duì)于單位反饋系統(tǒng)，穩(wěn)態(tài)誤差與開環(huán)傳遞函數(shù)在s平面原點(diǎn)的零點(diǎn)（積分環(huán)節(jié)）數(shù)量和開環(huán)增益有關(guān)。對(duì)于I型及以上系統(tǒng)，穩(wěn)態(tài)誤差與開環(huán)增益成正比。5.根軌跡法可以用來(lái)分析系統(tǒng)參數(shù)變化對(duì)系統(tǒng)性能的影響。答案：正確解析：根軌跡法是一種圖解分析方法，它描繪了系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)的增益K從0變化到無(wú)窮大時(shí)，系統(tǒng)閉環(huán)極點(diǎn)在s平面上移動(dòng)的軌跡。通過(guò)觀察根軌跡的形狀和變化趨勢(shì)，可以直觀地分析系統(tǒng)參數(shù)（主要是增益K）的變化對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性、動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性的影響。6.奈奎斯特穩(wěn)定性判據(jù)主要用于分析線性時(shí)不變系統(tǒng)的穩(wěn)定性。答案：正確解析：奈奎斯特穩(wěn)定性判據(jù)是基于奈奎斯特圖的一種判斷線性時(shí)不變（LTI）閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定性的方法。它通過(guò)分析系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)G(jω)在復(fù)平面上的軌跡與(1,0)點(diǎn)的相對(duì)位置關(guān)系，來(lái)確定閉環(huán)系統(tǒng)是否包含位于s右半平面的極點(diǎn)，從而判斷其穩(wěn)定性。7.波特圖（BodePlot）可以同時(shí)顯示系統(tǒng)的幅頻特性和相頻特性。答案：正確解析：波特圖是一種常用的頻域分析方法，它將系統(tǒng)的對(duì)數(shù)幅頻特性（通常以分貝dB為單位）和相頻特性（通常以度°為單位）分別繪制在兩張對(duì)數(shù)坐標(biāo)圖上，橫軸為對(duì)數(shù)頻率，縱軸為對(duì)數(shù)幅值或相位。這種形式方便進(jìn)行疊加分析和穩(wěn)定性判斷。8.在PID控制中，比例項(xiàng)（P）的作用是提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度。答案：正確解析：PID控制中的比例項(xiàng)（P）的作用是與誤差成正比地產(chǎn)生控制作用。比例系數(shù)越大，控制作用越強(qiáng)，系統(tǒng)響應(yīng)越快，能夠加快系統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)態(tài)值的速度。但過(guò)大的比例系數(shù)也可能導(dǎo)致系統(tǒng)振蕩和不穩(wěn)定。9.系統(tǒng)的型別越高，其穩(wěn)態(tài)誤差越小。答案：正確解析：系統(tǒng)的型別是指其開環(huán)傳遞函數(shù)中積分環(huán)節(jié)（s=0處的極點(diǎn)）的個(gè)數(shù)。型別越高，系統(tǒng)對(duì)特定形式的輸入信號(hào)（如斜坡信號(hào)、拋物線信號(hào)）的穩(wěn)態(tài)誤差越小。例如，I型系統(tǒng)對(duì)階躍信號(hào)的穩(wěn)態(tài)誤差為常數(shù)，II型系統(tǒng)對(duì)斜坡信號(hào)的穩(wěn)態(tài)誤差為常數(shù)，III型系統(tǒng)對(duì)拋物線信號(hào)的穩(wěn)態(tài)誤差為常數(shù)。10.線性系統(tǒng)的疊加性是指當(dāng)多個(gè)輸入作用于系統(tǒng)時(shí)，系統(tǒng)的總輸出等于各個(gè)輸入單獨(dú)作用時(shí)輸出的代數(shù)和。答案：正確解析：疊加性是線性系統(tǒng)的一個(gè)基本特性，也稱為齊次性。它包含兩部分：一是可加性，即當(dāng)系統(tǒng)同時(shí)輸入信號(hào)u1(t)和u2(t)時(shí)，其輸出響應(yīng)為y1(t)+y2(t)；二是齊次性，即當(dāng)輸入信號(hào)乘以常數(shù)a時(shí)，其輸出響應(yīng)也相應(yīng)乘以常數(shù)a，即輸入為au(t)時(shí)，輸出為ay(t)。四、簡(jiǎn)答題1.簡(jiǎn)述一階系統(tǒng)的瞬態(tài)響應(yīng)特性。答案：一階系統(tǒng)的瞬態(tài)響應(yīng)特性主要表現(xiàn)為指數(shù)型響應(yīng)。當(dāng)系統(tǒng)受到階躍輸入時(shí)，其輸出響應(yīng)開始時(shí)變化較快，然后逐漸緩慢地趨近于穩(wěn)態(tài)值。響應(yīng)沒(méi)有振蕩，但存在一個(gè)瞬態(tài)過(guò)程。描述其響應(yīng)特性的主要參數(shù)是時(shí)間常數(shù)T，T越小，響應(yīng)越快，瞬態(tài)過(guò)程時(shí)