控制算法工程師招聘筆試考試試卷和答案一、填空題（每題1分，共10分）1.PID控制中，I代表______。答案：積分2.常見的控制算法有______、模糊控制等。答案：PID控制3.狀態(tài)空間表達(dá)式包括狀態(tài)方程和______。答案：輸出方程4.傳遞函數(shù)的定義是______與輸入拉氏變換之比。答案：輸出拉氏變換5.控制系統(tǒng)按給定值的特征分為定值控制、隨動(dòng)控制和______。答案：程序控制6.勞斯判據(jù)是用來(lái)判斷系統(tǒng)______的方法。答案：穩(wěn)定性7.根軌跡是開環(huán)系統(tǒng)某一參數(shù)從零變到無(wú)窮時(shí)，閉環(huán)系統(tǒng)______在s平面上的變化軌跡。答案：特征根8.線性系統(tǒng)的重要性質(zhì)是滿足______。答案：疊加原理9.最小拍控制系統(tǒng)要求系統(tǒng)在典型輸入作用下，經(jīng)過(guò)______個(gè)采樣周期能使輸出信號(hào)跟蹤上輸入信號(hào)。答案：最少10.模糊控制的基本組成部分包括模糊化、______、解模糊。答案：模糊推理二、單項(xiàng)選擇題（每題2分，共20分）1.單位負(fù)反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為G(s)，則閉環(huán)傳遞函數(shù)是（）A.G(s)/(1+G(s))B.1/(1+G(s))C.G(s)D.1/G(s)答案：A2.一階系統(tǒng)的時(shí)間常數(shù)T反映系統(tǒng)的（）A.響應(yīng)速度B.穩(wěn)定性C.準(zhǔn)確性D.快速性答案：A3.二階系統(tǒng)的阻尼比ζ=1時(shí)，系統(tǒng)的響應(yīng)是（）A.欠阻尼B.過(guò)阻尼C.臨界阻尼D.無(wú)阻尼答案：C4.系統(tǒng)的傳遞函數(shù)取決于（）A.系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和參數(shù)B.輸入信號(hào)C.輸出信號(hào)D.干擾信號(hào)答案：A5.若系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為G(s)H(s)=(K(s+1))/(s2(s+2))，則該系統(tǒng)的型別是（）A.0型B.I型C.II型D.III型答案：C6.根軌跡起始于開環(huán)傳遞函數(shù)的（）A.零點(diǎn)B.極點(diǎn)C.閉環(huán)極點(diǎn)D.閉環(huán)零點(diǎn)答案：B7.某系統(tǒng)的相角裕度γ>0°，則系統(tǒng)（）A.不穩(wěn)定B.穩(wěn)定C.臨界穩(wěn)定D.無(wú)法判斷答案：B8.以下哪種控制算法不需要建立精確的數(shù)學(xué)模型（）A.PID控制B.狀態(tài)空間控制C.模糊控制D.最優(yōu)控制答案：C9.離散系統(tǒng)穩(wěn)定的充要條件是系統(tǒng)的特征根都在z平面的（）A.單位圓外B.單位圓上C.單位圓內(nèi)D.實(shí)軸上答案：C10.最小拍無(wú)紋波系統(tǒng)要求（）A.輸出在采樣點(diǎn)與輸入完全一致B.輸出在采樣點(diǎn)和非采樣點(diǎn)都與輸入完全一致C.輸出在非采樣點(diǎn)與輸入完全一致D.輸出與輸入無(wú)關(guān)答案：B三、多項(xiàng)選擇題（每題2分，共20分）1.以下屬于線性系統(tǒng)的有（）A.比例環(huán)節(jié)B.積分環(huán)節(jié)C.微分環(huán)節(jié)D.飽和非線性環(huán)節(jié)答案：ABC2.控制系統(tǒng)的性能指標(biāo)包括（）A.穩(wěn)定性B.快速性C.準(zhǔn)確性D.復(fù)雜性答案：ABC3.以下能改善系統(tǒng)穩(wěn)定性的措施有（）A.增加開環(huán)零點(diǎn)B.增加開環(huán)極點(diǎn)C.引入負(fù)反饋D.提高增益答案：AC4.狀態(tài)空間表達(dá)式中的狀態(tài)變量選擇（）A.唯一B.不唯一C.必須是物理量D.可以是虛擬變量答案：BD5.模糊控制器的設(shè)計(jì)步驟包括（）A.確定模糊控制器的結(jié)構(gòu)B.確定輸入輸出變量的模糊語(yǔ)言變量C.建立模糊控制規(guī)則D.選擇解模糊方法答案：ABCD6.以下屬于離散系統(tǒng)分析方法的有（）A.z變換法B.脈沖傳遞函數(shù)法C.狀態(tài)空間法D.勞斯判據(jù)法答案：ABC7.系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差與（）有關(guān)。A.系統(tǒng)的型別B.輸入信號(hào)類型C.系統(tǒng)的增益D.系統(tǒng)的時(shí)間常數(shù)答案：ABC8.根軌跡的繪制法則包括（）A.根軌跡的起點(diǎn)和終點(diǎn)B.根軌跡的分支數(shù)C.實(shí)軸上的根軌跡D.根軌跡的漸近線答案：ABCD9.以下屬于現(xiàn)代控制理論范疇的有（）A.狀態(tài)空間法B.最優(yōu)控制C.自適應(yīng)控制D.經(jīng)典PID控制答案：ABC10.影響系統(tǒng)響應(yīng)速度的因素有（）A.系統(tǒng)的固有頻率B.阻尼比C.開環(huán)增益D.系統(tǒng)的型別答案：ABC四、判斷題（每題2分，共20分）1.線性系統(tǒng)一定是穩(wěn)定系統(tǒng)。（×）2.二階欠阻尼系統(tǒng)的超調(diào)量只與阻尼比有關(guān)。（√）3.傳遞函數(shù)的分母多項(xiàng)式的階次一定大于等于分子多項(xiàng)式的階次。（√）4.系統(tǒng)的開環(huán)增益越大，系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)精度越高，穩(wěn)定性越好。（×）5.狀態(tài)空間表達(dá)式中的狀態(tài)向量是唯一的。（×）6.模糊控制是基于模糊數(shù)學(xué)和語(yǔ)言控制規(guī)則的一種智能控制方法。（√）7.離散系統(tǒng)的穩(wěn)定性與采樣周期無(wú)關(guān)。（×）8.根軌跡一定對(duì)稱于實(shí)軸。（√）9.相位裕度越大，系統(tǒng)的穩(wěn)定性越差。（×）10.最小拍控制系統(tǒng)一定是無(wú)紋波系統(tǒng)。（×）五、簡(jiǎn)答題（每題5分，共20分）1.簡(jiǎn)述PID控制的原理及各部分作用。答案：PID控制由比例（P）、積分（I）、微分（D）三部分組成。比例部分即時(shí)成比例地反映控制系統(tǒng)的偏差信號(hào)，偏差一旦產(chǎn)生，控制器立即產(chǎn)生控制作用，以減少偏差；積分部分主要用于消除靜差，提高系統(tǒng)的無(wú)差度，它對(duì)偏差進(jìn)行積分，隨著時(shí)間積累不斷增加輸出；微分部分能反映偏差信號(hào)的變化趨勢(shì)，具有預(yù)測(cè)功能，能在偏差信號(hào)變得太大之前，在系統(tǒng)中引入一個(gè)有效的早期修正信號(hào)，加快系統(tǒng)的動(dòng)作速度，減少調(diào)節(jié)時(shí)間。2.簡(jiǎn)述線性系統(tǒng)穩(wěn)定性的定義及判定方法。答案：線性系統(tǒng)穩(wěn)定性定義為：若線性系統(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（即回到平衡位置），則稱系統(tǒng)是穩(wěn)定的；反之，若在初始擾動(dòng)影響下，系統(tǒng)的過(guò)渡過(guò)程隨時(shí)間的推移而發(fā)散（即偏離平衡位置越來(lái)越遠(yuǎn)），則稱系統(tǒng)是不穩(wěn)定的。判定方法有：勞斯判據(jù)、根軌跡法、奈奎斯特判據(jù)等，勞斯判據(jù)通過(guò)判斷特征方程系數(shù)組成的勞斯表第一列元素符號(hào)是否都為正來(lái)判斷穩(wěn)定性；根軌跡法通過(guò)分析開環(huán)參數(shù)變化時(shí)閉環(huán)特征根的軌跡判斷穩(wěn)定性；奈奎斯特判據(jù)根據(jù)開環(huán)頻率特性曲線判斷閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定性。3.簡(jiǎn)述狀態(tài)空間法與傳遞函數(shù)法相比的優(yōu)點(diǎn)。答案：狀態(tài)空間法優(yōu)點(diǎn)：能描述多輸入多輸出系統(tǒng)，傳遞函數(shù)一般針對(duì)單輸入單輸出；可處理時(shí)變系統(tǒng)，傳遞函數(shù)主要用于定常系統(tǒng)；可以揭示系統(tǒng)內(nèi)部狀態(tài)的變化情況，而傳遞函數(shù)側(cè)重于輸入輸出關(guān)系；易于用計(jì)算機(jī)進(jìn)行分析和設(shè)計(jì)，適合現(xiàn)代控制理論中最優(yōu)控制、自適應(yīng)控制等復(fù)雜控制策略設(shè)計(jì)，傳遞函數(shù)在處理復(fù)雜系統(tǒng)控制設(shè)計(jì)上相對(duì)局限。4.簡(jiǎn)述模糊控制的基本原理。答案：模糊控制基本原理：首先將輸入的精確量進(jìn)行模糊化處理，轉(zhuǎn)化為模糊語(yǔ)言變量；然后依據(jù)事先制定好的模糊控制規(guī)則進(jìn)行模糊推理，規(guī)則通常基于專家經(jīng)驗(yàn)，根據(jù)不同輸入模糊狀態(tài)組合得出模糊輸出；最后通過(guò)解模糊方法將模糊輸出轉(zhuǎn)化為精確量，作為實(shí)際控制量輸出到被控對(duì)象，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的控制，整個(gè)過(guò)程模仿了人類的模糊推理和決策過(guò)程。六、討論題（每題5分，共10分）1.在實(shí)際項(xiàng)目中，如何選擇合適的控制算法？答案：在實(shí)際項(xiàng)目中選擇合適控制算法，需綜合多方面因素。首先要考慮系統(tǒng)特性，如線性定常系統(tǒng)，PID控制簡(jiǎn)單有效；復(fù)雜非線性系統(tǒng)，模糊控制或神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制可能更合適。其次是控制性能要求，若追求高精度穩(wěn)態(tài)控制，積分環(huán)節(jié)強(qiáng)的算法重要；對(duì)快速響應(yīng)有要求，需關(guān)注算法調(diào)節(jié)時(shí)間等指標(biāo)。還要考慮模型獲取難度，難以建立精確模型時(shí)，像模糊控制無(wú)需精確模型的算法有優(yōu)勢(shì)。成本和實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度也不能忽視，簡(jiǎn)單算法易實(shí)現(xiàn)、成本低，復(fù)雜算法開發(fā)維護(hù)成本高。結(jié)合這些因素權(quán)衡，才能選到合適算法。2.談?wù)劕F(xiàn)代控制理論在工業(yè)自動(dòng)化中的應(yīng)用現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)。答案：現(xiàn)代控制理論在工業(yè)自動(dòng)化中應(yīng)用廣泛?，F(xiàn)狀上，在機(jī)器人控制領(lǐng)域，通過(guò)狀態(tài)空間法精確控制機(jī)器人運(yùn)動(dòng)軌跡；在大型工業(yè)過(guò)程控制如化工生產(chǎn)中，最優(yōu)控制能實(shí)現(xiàn)資