2025年大學(xué)《交通設(shè)備與控制工程-自動(dòng)控制原理》考試備考試題及答案解析單位所屬部門(mén)：________姓名：________考場(chǎng)號(hào)：________考生號(hào)：________一、選擇題1.自動(dòng)控制系統(tǒng)中的反饋環(huán)節(jié)主要作用是（）A.增加系統(tǒng)穩(wěn)定性B.減小系統(tǒng)誤差C.提高系統(tǒng)響應(yīng)速度D.降低系統(tǒng)功耗答案：B解析：反饋環(huán)節(jié)通過(guò)比較系統(tǒng)輸出與給定值之間的偏差，并利用這個(gè)偏差來(lái)調(diào)整輸入，從而減小系統(tǒng)誤差，使輸出更接近期望值。雖然反饋也能影響系統(tǒng)穩(wěn)定性和響應(yīng)速度，但其最主要的作用是減小誤差。2.在經(jīng)典控制理論中，描述系統(tǒng)輸入輸出動(dòng)態(tài)特性的主要數(shù)學(xué)工具是（）A.微分方程B.狀態(tài)方程C.對(duì)數(shù)頻率特性D.拉普拉斯變換答案：D解析：拉普拉斯變換可以將時(shí)域中的微分方程轉(zhuǎn)換為復(fù)頻域中的代數(shù)方程，簡(jiǎn)化系統(tǒng)分析，是經(jīng)典控制理論中常用的數(shù)學(xué)工具。微分方程是系統(tǒng)原始描述，狀態(tài)方程是現(xiàn)代控制理論的主要工具，對(duì)數(shù)頻率特性是頻域分析的一種形式。3.一階系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)曲線呈現(xiàn)（）A.等幅振蕩B.衰減振蕩C.非周期性上升D.階躍突變答案：C解析：一階系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)是一個(gè)指數(shù)曲線，從0開(kāi)始單調(diào)上升，最終趨于穩(wěn)態(tài)值，沒(méi)有振蕩，屬于非周期性過(guò)程。4.系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為其輸入輸出信號(hào)拉普拉斯變換之比，其分母多項(xiàng)式的階數(shù)決定了系統(tǒng)的（）A.穩(wěn)定性B.型別C.自然頻率D.阻尼比答案：A解析：傳遞函數(shù)分母多項(xiàng)式的階數(shù)反映了系統(tǒng)的固有動(dòng)態(tài)特性，決定了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。型別、自然頻率和阻尼比是系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性的其他參數(shù)，與分母階數(shù)沒(méi)有直接對(duì)應(yīng)關(guān)系。5.在二階系統(tǒng)中，增大阻尼比會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)（）A.振蕩周期縮短B.超調(diào)量增大C.響應(yīng)速度加快D.振蕩次數(shù)減少答案：D解析：阻尼比越大，系統(tǒng)振蕩越弱，超調(diào)量越小，響應(yīng)速度越慢。當(dāng)阻尼比增大到一定程度時(shí)，系統(tǒng)將不再振蕩，振蕩次數(shù)自然減少。6.利用勞斯判據(jù)判斷系統(tǒng)穩(wěn)定性時(shí)，若勞斯表中某一行全為零，則系統(tǒng)存在（）A.一個(gè)純虛根B.兩個(gè)純虛根C.共軛復(fù)根D.兩個(gè)實(shí)根答案：C解析：勞斯表中某一行全為零時(shí)，表明系統(tǒng)存在共軛復(fù)根。這些根的實(shí)部由全零行上一行的系數(shù)決定，虛部由輔助方程確定。7.在根軌跡法中，當(dāng)系統(tǒng)開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)在s平面原點(diǎn)處有極點(diǎn)時(shí)，其根軌跡將（）A.從無(wú)窮遠(yuǎn)處出發(fā)B.起始于原點(diǎn)C.終止于原點(diǎn)D.形成閉環(huán)答案：B解析：根軌跡起始于開(kāi)環(huán)極點(diǎn)，終止于開(kāi)環(huán)零點(diǎn)或無(wú)窮遠(yuǎn)。當(dāng)開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)在s平面原點(diǎn)處有極點(diǎn)時(shí)，根軌跡將起始于原點(diǎn)。8.反饋控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)包括（）A.給定信號(hào)、比較環(huán)節(jié)、控制器、執(zhí)行器、被控對(duì)象B.測(cè)量環(huán)節(jié)、放大環(huán)節(jié)、濾波環(huán)節(jié)C.模擬環(huán)節(jié)、數(shù)字環(huán)節(jié)、混合環(huán)節(jié)D.頻率環(huán)節(jié)、時(shí)間環(huán)節(jié)、相位環(huán)節(jié)答案：A解析：反饋控制系統(tǒng)由給定信號(hào)、比較環(huán)節(jié)、控制器、執(zhí)行器和被控對(duì)象五個(gè)基本部分組成，形成閉環(huán)控制。9.在控制系統(tǒng)中，前饋控制主要用來(lái)（）A.提高系統(tǒng)穩(wěn)定性B.消除系統(tǒng)非線性C.補(bǔ)償系統(tǒng)擾動(dòng)D.降低系統(tǒng)階數(shù)答案：C解析：前饋控制通過(guò)測(cè)量擾動(dòng)信號(hào)，并產(chǎn)生一個(gè)補(bǔ)償信號(hào)，直接作用于系統(tǒng)輸入端，以補(bǔ)償擾動(dòng)對(duì)系統(tǒng)輸出的影響，從而提高系統(tǒng)抗干擾能力。10.以下關(guān)于PID控制器的描述，錯(cuò)誤的是（）A.P控制作用與誤差成正比B.I控制作用與誤差積分成正比C.D控制作用與誤差微分成正比D.PID控制器可以完全消除系統(tǒng)誤差答案：D解析：PID控制器中的P、I、D分別代表比例、積分和微分控制作用，分別與誤差、誤差積分和誤差微分成正比。但只要系統(tǒng)存在非線性、時(shí)變等特性，PID控制器無(wú)法完全消除系統(tǒng)誤差。11.二階系統(tǒng)在欠阻尼情況下，其單位階躍響應(yīng)會(huì)表現(xiàn)出（）A.等幅振蕩B.衰減振蕩C.非周期性上升D.瞬時(shí)響應(yīng)答案：B解析：二階系統(tǒng)在欠阻尼（0<ζ<1）情況下，其特征方程有兩個(gè)具有負(fù)實(shí)部的共軛復(fù)根，導(dǎo)致系統(tǒng)輸出在穩(wěn)態(tài)值附近進(jìn)行衰減振蕩，直至穩(wěn)定。12.系統(tǒng)的型別是指其開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)在s平面無(wú)窮遠(yuǎn)處包含的（）A.極點(diǎn)個(gè)數(shù)B.零點(diǎn)個(gè)數(shù)C.極點(diǎn)與零點(diǎn)之差D.積分環(huán)節(jié)個(gè)數(shù)答案：D解析：系統(tǒng)的型別定義為開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)在s平面無(wú)窮遠(yuǎn)處（s→∞）包含的積分環(huán)節(jié)個(gè)數(shù)。常見(jiàn)的有0型、I型、II型系統(tǒng)。13.使用奈奎斯特判據(jù)判斷系統(tǒng)穩(wěn)定性時(shí)，需要檢查（）A.開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)的極點(diǎn)位置B.閉環(huán)傳遞函數(shù)的極點(diǎn)位置C.奈奎斯特曲線是否包圍（-1，j0）點(diǎn)D.系統(tǒng)的相位裕度和增益裕度答案：C解析：奈奎斯特判據(jù)是通過(guò)分析開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)在s平面虛軸上映射到復(fù)平面上的奈奎斯特曲線，來(lái)判斷閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定性的方法。其核心是檢查奈奎斯特曲線是否包圍復(fù)平面上的（-1，j0）點(diǎn)。14.在根軌跡法中，當(dāng)開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)的某一變化參數(shù)使根軌跡離開(kāi)實(shí)軸時(shí)，該點(diǎn)對(duì)應(yīng)的系統(tǒng)阻尼比（）A.必定為1B.必定為0C.小于1D.大于1答案：A解析：在根軌跡法中，根軌跡離開(kāi)實(shí)軸進(jìn)入復(fù)平面或從復(fù)平面進(jìn)入實(shí)軸的點(diǎn)，必然是實(shí)軸上相鄰兩對(duì)稱點(diǎn)之一。這些點(diǎn)對(duì)應(yīng)的閉環(huán)極點(diǎn)位于虛軸上，即阻尼比ζ=1，屬于臨界阻尼狀態(tài)。15.在控制系統(tǒng)中，若要消除穩(wěn)態(tài)誤差，通常需要采用（）A.比例控制B.積分控制C.微分控制D.比例微分控制答案：B解析：根據(jù)控制理論，積分控制作用能夠?qū)φ`差進(jìn)行累積，只要存在誤差，積分控制就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)持續(xù)的輸出，推動(dòng)系統(tǒng)向穩(wěn)態(tài)值靠近，從而消除穩(wěn)態(tài)誤差。比例控制只能減小誤差，但不能完全消除；微分控制主要用來(lái)提高系統(tǒng)阻尼和響應(yīng)速度；比例微分控制結(jié)合了比例和微分的作用。16.以下關(guān)于系統(tǒng)頻率特性的描述，正確的是（）A.頻率特性只反映系統(tǒng)的幅頻特性B.頻率特性可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)方法測(cè)定C.頻率特性與系統(tǒng)的極點(diǎn)零點(diǎn)無(wú)關(guān)D.頻率特性不能用來(lái)評(píng)估系統(tǒng)穩(wěn)定性答案：B解析：頻率特性描述了系統(tǒng)對(duì)不同頻率正弦輸入的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)，包括幅頻特性和相頻特性。頻率特性可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)方法（如頻域響應(yīng)測(cè)試）測(cè)定，也可以通過(guò)理論計(jì)算（如基于傳遞函數(shù)的圖解法或計(jì)算法）。系統(tǒng)的頻率特性與其傳遞函數(shù)的極點(diǎn)零點(diǎn)密切相關(guān)。利用頻率特性（如增益裕度、相位裕度）是評(píng)估閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定性的常用方法。17.在狀態(tài)空間分析中，系統(tǒng)的可控性是指（）A.系統(tǒng)能夠達(dá)到任意穩(wěn)態(tài)B.系統(tǒng)能夠跟蹤任意參考輸入C.系統(tǒng)能夠通過(guò)選擇控制輸入使?fàn)顟B(tài)向量轉(zhuǎn)移至任意期望狀態(tài)D.系統(tǒng)能夠快速響應(yīng)外部擾動(dòng)答案：C解析：在狀態(tài)空間分析中，可控性是衡量系統(tǒng)狀態(tài)可控程度的屬性。具體來(lái)說(shuō)，如果對(duì)于任意初始狀態(tài)x(t?)和任意期望的最終狀態(tài)x(t_f)，都存在一個(gè)控制輸入u(t)能在有限時(shí)間[t?,t_f]內(nèi)將系統(tǒng)狀態(tài)從x(t?)轉(zhuǎn)移到x(t_f)，則稱該系統(tǒng)是狀態(tài)完全可控的。18.在狀態(tài)空間分析中，系統(tǒng)的觀測(cè)性是指（）A.系統(tǒng)能夠精確測(cè)量所有狀態(tài)變量B.系統(tǒng)能夠根據(jù)輸入和輸出推斷出內(nèi)部狀態(tài)C.系統(tǒng)能夠觀測(cè)到系統(tǒng)的能量變化D.系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)答案：B解析：在狀態(tài)空間分析中，觀測(cè)性是衡量系統(tǒng)內(nèi)部狀態(tài)可測(cè)量程度的屬性。具體來(lái)說(shuō)，如果根據(jù)系統(tǒng)在有限時(shí)間內(nèi)的輸入向量和輸出向量，能夠唯一地確定系統(tǒng)在初始時(shí)刻的狀態(tài)向量，則稱該系統(tǒng)是狀態(tài)完全觀測(cè)的。19.串級(jí)控制系統(tǒng)通常比單回路控制系統(tǒng)具有（）A.更高的穩(wěn)定性B.更強(qiáng)的抗干擾能力C.更低的響應(yīng)速度D.更復(fù)雜的結(jié)構(gòu)答案：B解析：串級(jí)控制系統(tǒng)通過(guò)引入內(nèi)回路，可以有效地抑制內(nèi)回路擾動(dòng)對(duì)系統(tǒng)的影響，提高系統(tǒng)的抗干擾能力。同時(shí)，合理設(shè)計(jì)串級(jí)控制系統(tǒng)還可以改善系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能和穩(wěn)定性。但通常結(jié)構(gòu)更復(fù)雜，設(shè)計(jì)和調(diào)試也更困難。20.在設(shè)計(jì)控制器時(shí)，提高系統(tǒng)的阻尼比通常會(huì)導(dǎo)致（）A.系統(tǒng)的振蕩周期變短B.系統(tǒng)的超調(diào)量減小C.系統(tǒng)的上升時(shí)間變長(zhǎng)D.系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差增大答案：B解析：根據(jù)二階系統(tǒng)階躍響應(yīng)特性，阻尼比ζ越大，系統(tǒng)的振蕩越弱，超調(diào)量σ%(ζ)越小。ζ=1時(shí)為臨界阻尼，響應(yīng)最快且無(wú)超調(diào)；ζ>1時(shí)為過(guò)阻尼，響應(yīng)較慢；ζ<1時(shí)為欠阻尼，響應(yīng)存在振蕩。因此，提高阻尼比通常會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)的超調(diào)量減小。二、多選題1.在自動(dòng)控制系統(tǒng)中，反饋控制的主要優(yōu)點(diǎn)包括（）A.提高系統(tǒng)穩(wěn)定性B.減小系統(tǒng)誤差C.增強(qiáng)系統(tǒng)抗干擾能力D.簡(jiǎn)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)E.提高系統(tǒng)響應(yīng)速度答案：ABC解析：反饋控制通過(guò)比較輸出與輸入的偏差進(jìn)行調(diào)節(jié)，能夠有效減小系統(tǒng)誤差（B），增強(qiáng)系統(tǒng)抵抗外部擾動(dòng)和內(nèi)部參數(shù)變化的能力（C），并且在一定條件下可以提高系統(tǒng)穩(wěn)定性（A）。反饋控制通常會(huì)增加系統(tǒng)復(fù)雜性，未必能簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)（D），且可能因?yàn)榉答亼T性等原因降低系統(tǒng)響應(yīng)速度（E）。2.描述二階系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性的主要參數(shù)有（）A.自然頻率B.阻尼比C.上升時(shí)間D.超調(diào)量E.峰值時(shí)間答案：ABCDE解析：二階系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)特性完全由其自然頻率（ω_n）和阻尼比（ζ）決定。上升時(shí)間（t_r）、峰值時(shí)間（t_p）和超調(diào)量（σ%）都是基于自然頻率和阻尼比計(jì)算出來(lái)的特征參數(shù)，用來(lái)描述系統(tǒng)響應(yīng)的快速性和平穩(wěn)性。3.在使用勞斯判據(jù)分析系統(tǒng)穩(wěn)定性時(shí)，可能遇到的情況有（）A.勞斯表某一行全為零B.勞斯表某一行元素全為非零C.勞斯表出現(xiàn)負(fù)數(shù)D.勞斯表某一行首尾元素符號(hào)相反E.勞斯表對(duì)角線元素之和為零答案：ABC解析：勞斯表是根據(jù)系統(tǒng)特征方程系數(shù)構(gòu)建的表格。在構(gòu)建過(guò)程中，可能出現(xiàn)某一行元素全為零（A）的情況，此時(shí)需要用該行上一行元素構(gòu)造輔助方程，并求解其根，這些根中可能包含系統(tǒng)的根。勞斯表的每一行元素根據(jù)一定規(guī)則計(jì)算，可以是任意實(shí)數(shù)（包括零），因此可能出現(xiàn)全為非零（B）的情況。如果輸入系數(shù)有錯(cuò)誤，可能導(dǎo)致表中出現(xiàn)負(fù)數(shù)（C）。勞斯判據(jù)的判斷依據(jù)是表中第一列元素的符號(hào)變化，如果首尾元素符號(hào)相反，則表示在s平面左半部有相應(yīng)數(shù)量的根（即系統(tǒng)不穩(wěn)定），或者有純虛根（D）。勞斯表本身是計(jì)算工具，其對(duì)角線元素之和不一定為零（E）。4.影響系統(tǒng)頻域響應(yīng)特性的因素主要有（）A.系統(tǒng)的極點(diǎn)位置B.系統(tǒng)的零點(diǎn)位置C.系統(tǒng)的輸入信號(hào)頻率D.控制器的增益E.系統(tǒng)的阻尼比答案：ABCDE解析：系統(tǒng)的頻率響應(yīng)是系統(tǒng)對(duì)不同頻率正弦輸入的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)。其特性完全由系統(tǒng)的傳遞函數(shù)決定，而傳遞函數(shù)由系統(tǒng)的極點(diǎn)、零點(diǎn)和增益共同決定（A、B、D）。輸入信號(hào)頻率直接決定了頻率響應(yīng)的測(cè)量點(diǎn)（C）。對(duì)于由傳遞函數(shù)描述的系統(tǒng)，其阻尼比（對(duì)于包含振蕩的系統(tǒng)）是影響響應(yīng)形狀（如幅值、相位、是否振蕩）的關(guān)鍵參數(shù)之一（E）。5.狀態(tài)空間分析法與經(jīng)典控制理論方法的主要區(qū)別在于（）A.分析的基礎(chǔ)（時(shí)域vs頻域）B.研究的系統(tǒng)類型（線性vs非線性）C.研究的系統(tǒng)維度（有限vs無(wú)限）D.系統(tǒng)狀態(tài)變量的概念E.可控性和觀測(cè)性分析答案：ADE解析：經(jīng)典控制理論主要基于頻域（如傳遞函數(shù)）分析線性定常單輸入單輸出系統(tǒng)，而狀態(tài)空間分析法基于時(shí)域，使用狀態(tài)變量描述系統(tǒng)，適用于分析線性定常多輸入多輸出系統(tǒng)，以及非線性、時(shí)變系統(tǒng)。狀態(tài)空間分析法引入了系統(tǒng)狀態(tài)變量的概念（D），并發(fā)展了系統(tǒng)的可控性和觀測(cè)性理論（E）。兩者在分析基礎(chǔ)（A）和研究維度（C）上存在差異，但在處理線性定常系統(tǒng)時(shí)，兩者都是有效的工具，選項(xiàng)B的表述過(guò)于絕對(duì)。6.關(guān)于控制系統(tǒng)的型別，下列說(shuō)法正確的有（）A.型別越高，系統(tǒng)跟蹤階躍信號(hào)的穩(wěn)態(tài)誤差越小B.型別僅取決于開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)在s平面原點(diǎn)的極點(diǎn)個(gè)數(shù)C.I型系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差與輸入信號(hào)速度有關(guān)D.II型及以上系統(tǒng)在輸入信號(hào)為加速度時(shí)存在穩(wěn)態(tài)誤差E.型別越高，系統(tǒng)抗干擾能力越強(qiáng)答案：ACD解析：控制系統(tǒng)的型別定義為開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)在s平面無(wú)窮遠(yuǎn)處（s=0）包含的積分環(huán)節(jié)個(gè)數(shù)。型別越高，系統(tǒng)對(duì)特定類型輸入信號(hào)（如速度、加速度）的跟蹤能力越強(qiáng)，穩(wěn)態(tài)誤差越小。0型系統(tǒng)跟蹤速度信號(hào)有穩(wěn)態(tài)誤差，I型系統(tǒng)跟蹤速度信號(hào)無(wú)穩(wěn)態(tài)誤差但跟蹤加速度信號(hào)有穩(wěn)態(tài)誤差，II型系統(tǒng)跟蹤加速度信號(hào)無(wú)穩(wěn)態(tài)誤差。因此，A（對(duì)階躍信號(hào)，0型無(wú)誤差，I型有誤差，II型及以上無(wú)誤差）、C、D正確。型別主要影響穩(wěn)態(tài)性能，與抗干擾能力沒(méi)有直接的、絕對(duì)的對(duì)應(yīng)關(guān)系（E）。B的描述不夠全面，型別還可能由s平面其他位置的極點(diǎn)（在無(wú)窮遠(yuǎn)處）決定。7.在根軌跡法中，下列描述正確的有（）A.根軌跡的起始點(diǎn)對(duì)應(yīng)開(kāi)環(huán)極點(diǎn)B.根軌跡的終止點(diǎn)對(duì)應(yīng)開(kāi)環(huán)零點(diǎn)C.根軌跡在s平面上總是連續(xù)的D.根軌跡的對(duì)稱性由系統(tǒng)的系數(shù)決定E.增加開(kāi)環(huán)零點(diǎn)會(huì)使根軌跡變得更加復(fù)雜答案：ABCE解析：根軌跡法是分析系統(tǒng)參數(shù)（通常是開(kāi)環(huán)增益）變化時(shí)，閉環(huán)系統(tǒng)極點(diǎn)在s平面上移動(dòng)軌跡的方法。根軌跡起始于開(kāi)環(huán)極點(diǎn)（A），終止于開(kāi)環(huán)零點(diǎn)或無(wú)窮遠(yuǎn)（B）。根軌跡是連續(xù)的（C），并且關(guān)于實(shí)軸對(duì)稱（D，這是根軌跡的基本性質(zhì)之一）。增加開(kāi)環(huán)零點(diǎn)會(huì)改變根軌跡的形狀和走向，通常會(huì)使根軌跡分析更加復(fù)雜（E）。8.以下關(guān)于PID控制器的描述，正確的有（）A.P控制作用提供與誤差成正比的基本控制作用B.I控制作用用于消除穩(wěn)態(tài)誤差C.D控制作用用于抑制系統(tǒng)振蕩D.PID控制器適用于所有類型的控制系統(tǒng)E.PID控制器參數(shù)整定方法有多種答案：ABCE解析：PID控制器由比例（P）、積分（I）、微分（D）三種控制作用組成。P作用與當(dāng)前誤差成正比（A），I作用對(duì)誤差進(jìn)行積分，只要存在誤差就持續(xù)作用，從而消除穩(wěn)態(tài)誤差（B），D作用基于誤差的變化率，能夠預(yù)測(cè)未來(lái)誤差趨勢(shì)，從而提供前饋補(bǔ)償，抑制超調(diào)和振蕩，提高系統(tǒng)響應(yīng)速度和穩(wěn)定性（C）。PID控制器因其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、魯棒性好，廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)控制系統(tǒng)，但并非適用于所有系統(tǒng)（D，例如對(duì)于強(qiáng)耦合、非線性、時(shí)變系統(tǒng)，其效果可能不佳）。PID參數(shù)整定是控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，有多種方法，如經(jīng)驗(yàn)法、Ziegler-Nichols方法、臨界比例度法等（E）。9.在設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)時(shí)，提高系統(tǒng)的型別可能帶來(lái)（）A.提高系統(tǒng)響應(yīng)速度B.增加系統(tǒng)穩(wěn)定性要求C.改善系統(tǒng)跟蹤性能D.增加系統(tǒng)復(fù)雜性E.提高系統(tǒng)成本答案：BCE解析：提高系統(tǒng)型別意味著增加開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)中的積分環(huán)節(jié)個(gè)數(shù)。這通常能夠提高系統(tǒng)跟蹤斜坡信號(hào)和加速度信號(hào)的能力，即改善系統(tǒng)的跟蹤性能（C）。然而，積分環(huán)節(jié)的引入會(huì)降低系統(tǒng)的相位裕度，使得系統(tǒng)穩(wěn)定性要求更高（B），響應(yīng)速度可能變慢或增加超調(diào)（對(duì)階躍輸入），并且可能增加系統(tǒng)的復(fù)雜性（D）和成本（E），尤其是在需要高精度跟蹤時(shí)。10.以下關(guān)于串級(jí)控制系統(tǒng)的描述，正確的有（）A.串級(jí)控制系統(tǒng)通常包含一個(gè)主控制器和一個(gè)從控制器B.內(nèi)回路的快速響應(yīng)可以提高系統(tǒng)的抗干擾能力C.串級(jí)控制系統(tǒng)可以改善系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能D.串級(jí)控制系統(tǒng)比單回路控制系統(tǒng)更復(fù)雜E.串級(jí)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)比單回路控制系統(tǒng)更簡(jiǎn)單答案：ABCD解析：串級(jí)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上包含兩個(gè)控制器，一個(gè)為主控制器，其輸出作為內(nèi)回路的給定值；另一個(gè)為從控制器，其輸入來(lái)自測(cè)量元件，輸出至執(zhí)行器（A）。內(nèi)回路具有快速響應(yīng)特性，可以有效地抑制被控對(duì)象特性變化和內(nèi)回路前向通道擾動(dòng)的影響，從而提高整個(gè)系統(tǒng)的抗干擾能力（B）。通過(guò)合理設(shè)計(jì)內(nèi)環(huán)參數(shù)，串級(jí)控制系統(tǒng)可以改善包括穩(wěn)態(tài)性能在內(nèi)的動(dòng)態(tài)性能（C）。由于增加了控制器和回路，串級(jí)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)比單回路控制系統(tǒng)更復(fù)雜（D），其設(shè)計(jì)和調(diào)試也更復(fù)雜，并非更簡(jiǎn)單（E）。11.在自動(dòng)控制系統(tǒng)中，反饋控制的主要缺點(diǎn)包括（）A.增加系統(tǒng)復(fù)雜性B.可能引起系統(tǒng)振蕩C.降低系統(tǒng)帶寬D.增大系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差E.需要額外的傳感器答案：ABCE解析：反饋控制雖然有很多優(yōu)點(diǎn)，但也存在一些缺點(diǎn)。首先，它增加了系統(tǒng)的復(fù)雜性，需要額外的傳感器、比較器和控制器（E）。其次，如果反饋通道增益過(guò)高或系統(tǒng)本身特性不合適，反饋控制可能會(huì)引起系統(tǒng)振蕩甚至不穩(wěn)定（B）。此外，反饋控制通常會(huì)降低系統(tǒng)的帶寬，使得系統(tǒng)對(duì)高頻噪聲更敏感，并且可能使系統(tǒng)在特定頻率下出現(xiàn)增益為零的情況，即零點(diǎn)效應(yīng)，這通常也伴隨著穩(wěn)態(tài)誤差的增加（D）。反饋控制的主要目的是減小穩(wěn)態(tài)誤差（C中的降低穩(wěn)態(tài)誤差是優(yōu)點(diǎn)，這里問(wèn)缺點(diǎn)，故不選），而不是增大。12.描述二階系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性的主要參數(shù)有（）A.自然頻率B.阻尼比C.上升時(shí)間D.超調(diào)量E.峰值時(shí)間答案：ABCDE解析：二階系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)特性完全由其自然頻率（ω_n）和阻尼比（ζ）決定。上升時(shí)間（t_r）、峰值時(shí)間（t_p）和超調(diào)量（σ%）都是基于自然頻率和阻尼比計(jì)算出來(lái)的特征參數(shù)，用來(lái)描述系統(tǒng)響應(yīng)的快速性和平穩(wěn)性。13.在使用勞斯判據(jù)分析系統(tǒng)穩(wěn)定性時(shí)，可能遇到的情況有（）A.勞斯表某一行全為零B.勞斯表某一行元素全為非零C.勞斯表出現(xiàn)負(fù)數(shù)D.勞斯表某一行首尾元素符號(hào)相反E.勞斯表對(duì)角線元素之和為零答案：ABC解析：勞斯表是根據(jù)系統(tǒng)特征方程系數(shù)構(gòu)建的表格。在構(gòu)建過(guò)程中，可能出現(xiàn)某一行元素全為零（A）的情況，此時(shí)需要用該行上一行元素構(gòu)造輔助方程，并求解其根，這些根中可能包含系統(tǒng)的根。勞斯表的每一行元素根據(jù)一定規(guī)則計(jì)算，可以是任意實(shí)數(shù)（包括零），因此可能出現(xiàn)全為非零（B）的情況。如果輸入系數(shù)有錯(cuò)誤，可能導(dǎo)致表中出現(xiàn)負(fù)數(shù)（C）。勞斯判據(jù)的判斷依據(jù)是表中第一列元素的符號(hào)變化，如果首尾元素符號(hào)相反，則表示在s平面左半部有相應(yīng)數(shù)量的根（即系統(tǒng)不穩(wěn)定），或者有純虛根（D）。勞斯表本身是計(jì)算工具，其對(duì)角線元素之和不一定為零（E）。14.影響系統(tǒng)頻域響應(yīng)特性的因素主要有（）A.系統(tǒng)的極點(diǎn)位置B.系統(tǒng)的零點(diǎn)位置C.系統(tǒng)的輸入信號(hào)頻率D.控制器的增益E.系統(tǒng)的阻尼比答案：ABCDE解析：系統(tǒng)的頻率響應(yīng)是系統(tǒng)對(duì)不同頻率正弦輸入的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)。其特性完全由系統(tǒng)的傳遞函數(shù)決定，而傳遞函數(shù)由系統(tǒng)的極點(diǎn)、零點(diǎn)和增益共同決定（A、B、D）。輸入信號(hào)頻率直接決定了頻率響應(yīng)的測(cè)量點(diǎn)（C）。對(duì)于由傳遞函數(shù)描述的系統(tǒng)，其阻尼比（對(duì)于包含振蕩的系統(tǒng)）是影響響應(yīng)形狀（如幅值、相位、是否振蕩）的關(guān)鍵參數(shù)之一（E）。15.狀態(tài)空間分析法與經(jīng)典控制理論方法的主要區(qū)別在于（）A.分析的基礎(chǔ)（時(shí)域vs頻域）B.研究的系統(tǒng)類型（線性vs非線性）C.研究的系統(tǒng)維度（有限vs無(wú)限）D.系統(tǒng)狀態(tài)變量的概念E.可控性和觀測(cè)性分析答案：ADE解析：經(jīng)典控制理論主要基于頻域（如傳遞函數(shù)）分析線性定常單輸入單輸出系統(tǒng)，而狀態(tài)空間分析法基于時(shí)域，使用狀態(tài)變量描述系統(tǒng)，適用于分析線性定常多輸入多輸出系統(tǒng)，以及非線性、時(shí)變系統(tǒng)。狀態(tài)空間分析法引入了系統(tǒng)狀態(tài)變量的概念（D），并發(fā)展了系統(tǒng)的可控性和觀測(cè)性理論（E）。兩者在分析基礎(chǔ)（A）和研究維度（C）上存在差異，但在處理線性定常系統(tǒng)時(shí)，兩者都是有效的工具，選項(xiàng)B的表述過(guò)于絕對(duì)。16.關(guān)于控制系統(tǒng)的型別，下列說(shuō)法正確的有（）A.型別越高，系統(tǒng)跟蹤階躍信號(hào)的穩(wěn)態(tài)誤差越小B.型別僅取決于開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)在s平面原點(diǎn)的極點(diǎn)個(gè)數(shù)C.I型系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差與輸入信號(hào)速度有關(guān)D.II型及以上系統(tǒng)在輸入信號(hào)為加速度時(shí)存在穩(wěn)態(tài)誤差E.型別越高，系統(tǒng)抗干擾能力越強(qiáng)答案：ACD解析：控制系統(tǒng)的型別定義為開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)在s平面無(wú)窮遠(yuǎn)處（s=0）包含的積分環(huán)節(jié)個(gè)數(shù)。型別越高，系統(tǒng)對(duì)特定類型輸入信號(hào)（如速度、加速度）的跟蹤能力越強(qiáng)，穩(wěn)態(tài)誤差越小。0型系統(tǒng)跟蹤速度信號(hào)有穩(wěn)態(tài)誤差，I型系統(tǒng)跟蹤速度信號(hào)無(wú)穩(wěn)態(tài)誤差但跟蹤加速度信號(hào)有穩(wěn)態(tài)誤差，II型系統(tǒng)跟蹤加速度信號(hào)無(wú)穩(wěn)態(tài)誤差。因此，A（對(duì)階躍信號(hào)，0型無(wú)誤差，I型有誤差，II型及以上無(wú)誤差）、C、D正確。型別主要影響穩(wěn)態(tài)性能，與抗干擾能力沒(méi)有直接的、絕對(duì)的對(duì)應(yīng)關(guān)系（E）。B的描述不夠全面，型別還可能由s平面其他位置的極點(diǎn)（在無(wú)窮遠(yuǎn)處）決定。17.在根軌跡法中，下列描述正確的有（）A.根軌跡的起始點(diǎn)對(duì)應(yīng)開(kāi)環(huán)極點(diǎn)B.根軌跡的終止點(diǎn)對(duì)應(yīng)開(kāi)環(huán)零點(diǎn)C.根軌跡在s平面上總是連續(xù)的D.根軌跡的對(duì)稱性由系統(tǒng)的系數(shù)決定E.增加開(kāi)環(huán)零點(diǎn)會(huì)使根軌跡變得更加復(fù)雜答案：ABCE解析：根軌跡法是分析系統(tǒng)參數(shù)（通常是開(kāi)環(huán)增益）變化時(shí)，閉環(huán)系統(tǒng)極點(diǎn)在s平面上移動(dòng)軌跡的方法。根軌跡起始于開(kāi)環(huán)極點(diǎn)（A），終止于開(kāi)環(huán)零點(diǎn)或無(wú)窮遠(yuǎn)（B）。根軌跡是連續(xù)的（C），并且關(guān)于實(shí)軸對(duì)稱（D，這是根軌跡的基本性質(zhì)之一）。增加開(kāi)環(huán)零點(diǎn)會(huì)改變根軌跡的形狀和走向，通常會(huì)使根軌跡分析更加復(fù)雜（E）。18.以下關(guān)于PID控制器的描述，正確的有（）A.P控制作用提供與誤差成正比的基本控制作用B.I控制作用用于消除穩(wěn)態(tài)誤差C.D控制作用用于抑制系統(tǒng)振蕩D.PID控制器適用于所有類型的控制系統(tǒng)E.PID控制器參數(shù)整定方法有多種答案：ABCE解析：PID控制器由比例（P）、積分（I）、微分（D）三種控制作用組成。P作用與當(dāng)前誤差成正比（A），I作用對(duì)誤差進(jìn)行積分，只要存在誤差就持續(xù)作用，從而消除穩(wěn)態(tài)誤差（B），D作用基于誤差的變化率，能夠預(yù)測(cè)未來(lái)誤差趨勢(shì)，從而提供前饋補(bǔ)償，抑制超調(diào)和振蕩，提高系統(tǒng)響應(yīng)速度和穩(wěn)定性（C）。PID控制器因其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、魯棒性好，廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)控制系統(tǒng)，但并非適用于所有系統(tǒng)（D，例如對(duì)于強(qiáng)耦合、非線性、時(shí)變系統(tǒng)，其效果可能不佳）。PID參數(shù)整定是控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，有多種方法，如經(jīng)驗(yàn)法、Ziegler-Nichols方法、臨界比例度法等（E）。19.在設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)時(shí)，提高系統(tǒng)的型別可能帶來(lái)（）A.提高系統(tǒng)響應(yīng)速度B.增加系統(tǒng)穩(wěn)定性要求C.改善系統(tǒng)跟蹤性能D.增加系統(tǒng)復(fù)雜性E.提高系統(tǒng)成本答案：BCE解析：提高系統(tǒng)型別意味著增加開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)中的積分環(huán)節(jié)個(gè)數(shù)。這通常能夠提高系統(tǒng)跟蹤斜坡信號(hào)和加速度信號(hào)的能力，即改善系統(tǒng)的跟蹤性能（C）。然而，積分環(huán)節(jié)的引入會(huì)降低系統(tǒng)的相位裕度，使得系統(tǒng)穩(wěn)定性要求更高（B），響應(yīng)速度可能變慢或增加超調(diào)（對(duì)階躍輸入），并且可能增加系統(tǒng)的復(fù)雜性（D）和成本（E），尤其是在需要高精度跟蹤時(shí)。20.以下關(guān)于串級(jí)控制系統(tǒng)的描述，正確的有（）A.串級(jí)控制系統(tǒng)通常包含一個(gè)主控制器和一個(gè)從控制器B.內(nèi)回路的快速響應(yīng)可以提高系統(tǒng)的抗干擾能力C.串級(jí)控制系統(tǒng)可以改善系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能D.串級(jí)控制系統(tǒng)比單回路控制系統(tǒng)更復(fù)雜E.串級(jí)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)比單回路控制系統(tǒng)更簡(jiǎn)單答案：ABCD解析：串級(jí)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上包含兩個(gè)控制器，一個(gè)為主控制器，其輸出作為內(nèi)回路的給定值；另一個(gè)為從控制器，其輸入來(lái)自測(cè)量元件，輸出至執(zhí)行器（A）。內(nèi)回路具有快速響應(yīng)特性，可以有效地抑制被控對(duì)象特性變化和內(nèi)回路前向通道擾動(dòng)的影響，從而提高整個(gè)系統(tǒng)的抗干擾能力（B）。通過(guò)合理設(shè)計(jì)內(nèi)環(huán)參數(shù)，串級(jí)控制系統(tǒng)可以改善包括穩(wěn)態(tài)性能在內(nèi)的動(dòng)態(tài)性能（C）。由于增加了控制器和回路，串級(jí)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)比單回路控制系統(tǒng)更復(fù)雜（D），其設(shè)計(jì)和調(diào)試也更復(fù)雜，并非更簡(jiǎn)單（E）。三、判斷題1.自動(dòng)控制系統(tǒng)的目的是使系統(tǒng)的輸出盡可能精確地復(fù)現(xiàn)期望的輸入信號(hào)。（）答案：正確解析：自動(dòng)控制理論研究的核心問(wèn)題是設(shè)計(jì)控制器，使被控對(duì)象的輸出量能夠按照預(yù)定規(guī)律運(yùn)行，并盡可能減小輸出與期望輸入之間的偏差，即實(shí)現(xiàn)精確的控制。2.系統(tǒng)的傳遞函數(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。（）答案：正確解析：傳遞函數(shù)是經(jīng)典控制理論中描述線性時(shí)不變系統(tǒng)輸入輸出關(guān)系的重要數(shù)學(xué)工具，其定義正是基于系統(tǒng)在零初始條件下的輸入輸出信號(hào)的拉普拉斯變換之比。3.具有正實(shí)部的特征方程根會(huì)導(dǎo)致閉環(huán)控制系統(tǒng)不穩(wěn)定。（）答案：正確解析：根據(jù)線性系統(tǒng)穩(wěn)定性理論，閉環(huán)控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性由其特征方程的根決定。若特征方程存在具有正實(shí)部的根，或具有正實(shí)部的共軛復(fù)根，則系統(tǒng)在有限時(shí)間內(nèi)輸出會(huì)發(fā)散，即系統(tǒng)不穩(wěn)定。4.比例控制器（P）能夠消除系統(tǒng)在給定階躍輸入下的穩(wěn)態(tài)誤差。（）答案：錯(cuò)誤解析：比例控制器（P）的輸出僅與當(dāng)前誤差成正比。對(duì)于I型及以上的系統(tǒng)，在給定階躍輸入下，比例控制器只能減小穩(wěn)態(tài)誤差，但不能完全消除穩(wěn)態(tài)誤差。要完全消除穩(wěn)態(tài)誤差，需要加入積分控制作用（I）。5.在二階系統(tǒng)中，阻尼比越大，系統(tǒng)振蕩越強(qiáng)。（）答案：錯(cuò)誤解析：阻尼比ζ是描述二階系統(tǒng)振蕩特性的重要參數(shù)。阻尼比越大，系統(tǒng)振蕩越弱，超調(diào)量越小，響應(yīng)越平穩(wěn)。當(dāng)ζ=1時(shí)為臨界阻尼，ζ>1時(shí)為過(guò)阻尼，系統(tǒng)無(wú)振蕩或振蕩非常微弱。6.奈奎斯特判據(jù)是判斷閉環(huán)控制系統(tǒng)穩(wěn)定性的頻域方法，它不需要知道系統(tǒng)的具體結(jié)構(gòu)。（）答案：錯(cuò)誤解析：奈奎斯特判據(jù)是利用開(kāi)環(huán)系統(tǒng)的奈奎斯特曲線來(lái)判斷閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定性的頻域方法。該方法需要知道系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)（即系統(tǒng)的具體結(jié)構(gòu)），因?yàn)槟慰固厍€是根據(jù)開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)在復(fù)平面上的映射繪制得到的。7.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工具，用于研究系統(tǒng)開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)中某個(gè)參數(shù)（通常是增益K）從零到無(wú)窮大變化時(shí)，閉環(huán)系統(tǒng)特征方程根（即極點(diǎn)）在s平面上移動(dòng)的軌跡。通過(guò)分析根軌跡的形狀和走向，可以直觀地了解系統(tǒng)參數(shù)變化對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性、動(dòng)態(tài)性能的影響。8.狀態(tài)空間分析法只能用于分析線性定常系統(tǒng)。（）答案：錯(cuò)誤解析：狀態(tài)空間分析法是現(xiàn)代控制理論的基礎(chǔ)，它可以用于分析線性定常系統(tǒng)、線性時(shí)變系統(tǒng)，甚至可以擴(kuò)展到非線性系統(tǒng)（通過(guò)線性化或非線性狀態(tài)方程方法）。9.若一個(gè)系統(tǒng)的特征方程沒(méi)有重根，則該系統(tǒng)不存在穩(wěn)態(tài)誤差。（）答案：錯(cuò)誤解析：系統(tǒng)是否存在穩(wěn)態(tài)誤差取決于系統(tǒng)的型別和輸入信號(hào)類型，而與特征方程是否有重根無(wú)關(guān)。即使特征方程沒(méi)有重根，如果系統(tǒng)是I型或更高型別，并且輸入的是斜坡或加速度信號(hào)，系統(tǒng)仍然會(huì)產(chǎn)生穩(wěn)態(tài)誤差。10.反饋控制可以完全消除系統(tǒng)內(nèi)部任何擾動(dòng)對(duì)輸出的影響。（）答案：錯(cuò)誤解析：反饋控制主要用來(lái)抑制能夠被測(cè)量元件測(cè)得的擾動(dòng)，以及系統(tǒng)前向通道中的擾動(dòng)。對(duì)于那些無(wú)法測(cè)量或者作用于系統(tǒng)內(nèi)部、無(wú)法通過(guò)反饋回路直接影響