2025年大學(xué)魯棒控制（魯棒設(shè)計(jì)）期中測試卷

（考試時間：90分鐘滿分100分）班級______姓名______一、選擇題（總共10題，每題3分，每題只有一個正確答案，請將正確答案填寫在括號內(nèi)）1.魯棒控制主要研究的是（）。A.系統(tǒng)在參數(shù)變化時的穩(wěn)定性B.系統(tǒng)在外部干擾下的精確跟蹤C(jī).系統(tǒng)在各種不確定性因素下仍能保持良好性能D.系統(tǒng)的最優(yōu)控制策略2.魯棒設(shè)計(jì)的核心思想是（）。A.使系統(tǒng)對所有可能的參數(shù)變化都具有相同的性能B.優(yōu)化系統(tǒng)性能使其在一定范圍內(nèi)的不確定性下仍保持穩(wěn)定C.消除系統(tǒng)中的所有不確定性D.提高系統(tǒng)的復(fù)雜性以增強(qiáng)其魯棒性3.對于一個具有不確定性的控制系統(tǒng)，魯棒穩(wěn)定性分析主要關(guān)注（）。A.系統(tǒng)在平衡點(diǎn)附近的行為B.系統(tǒng)的瞬態(tài)響應(yīng)C.系統(tǒng)在參數(shù)攝動下是否仍然穩(wěn)定D.系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差4.以下哪種方法不屬于魯棒控制的設(shè)計(jì)方法（）。A.H∞控制B.滑?？刂艭.PID控制D.μ-綜合控制5.在魯棒控制中，衡量系統(tǒng)魯棒性的一個重要指標(biāo)是（）。A.系統(tǒng)的帶寬B.系統(tǒng)的增益裕度和相位裕度C.系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)增益D.系統(tǒng)的上升時間6.魯棒控制能夠有效應(yīng)對的不確定性因素不包括（）。A.系統(tǒng)參數(shù)的攝動B.外部干擾信號C.系統(tǒng)模型的結(jié)構(gòu)不確定性D.系統(tǒng)輸入信號的確定性變化7.魯棒設(shè)計(jì)中，常用的性能指標(biāo)不包括（）。A.跟蹤誤差B.超調(diào)量C.系統(tǒng)的能量消耗D.調(diào)節(jié)時間8.對于一個線性時不變系統(tǒng)，其魯棒性與（）密切相關(guān)。A.系統(tǒng)的階數(shù)B.系統(tǒng)的傳遞函數(shù)極點(diǎn)位置C.系統(tǒng)的輸入信號類型D.系統(tǒng)的輸出信號范圍9.魯棒控制理論在實(shí)際應(yīng)用中的優(yōu)勢不包括（）。A.提高系統(tǒng)對不確定性的適應(yīng)能力B.降低系統(tǒng)設(shè)計(jì)的復(fù)雜性C.增強(qiáng)系統(tǒng)的可靠性D.改善系統(tǒng)的動態(tài)性能10.在魯棒控制設(shè)計(jì)中，如何處理模型不確定性是關(guān)鍵問題之一，以下哪種方式不是常用的處理手段（）。A.建立不確定性模型集B.采用自適應(yīng)控制策略C.忽略不確定性因素D.利用魯棒控制算法進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)二、多項(xiàng)選擇題（總共5題，每題5分，每題至少有兩個正確答案，請將正確答案填寫在括號內(nèi)）1.魯棒控制的主要應(yīng)用領(lǐng)域包括（）。A.航空航天B.機(jī)器人技術(shù)C.電力系統(tǒng)D.通信網(wǎng)絡(luò)E.金融系統(tǒng)2.以下關(guān)于魯棒穩(wěn)定性的說法正確的是（）。A.魯棒穩(wěn)定的系統(tǒng)在參數(shù)變化時不會失去穩(wěn)定性B.魯棒穩(wěn)定性是指系統(tǒng)在一定范圍內(nèi)的不確定性下仍能保持穩(wěn)定C.系統(tǒng)的魯棒穩(wěn)定性與系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和參數(shù)有關(guān)D.只要系統(tǒng)的增益裕度和相位裕度為正，系統(tǒng)就一定是魯棒穩(wěn)定的E.魯棒穩(wěn)定性只針對線性系統(tǒng)而言3.在魯棒設(shè)計(jì)中，常用的不確定性描述方法有（）。A.范數(shù)有界不確定性B.多項(xiàng)式不確定性C.隨機(jī)不確定性D.模糊不確定性E.區(qū)間不確定性4.魯棒控制算法的特點(diǎn)包括（）。A.能夠有效抑制不確定性對系統(tǒng)性能的影響B(tài).設(shè)計(jì)過程相對簡單，不需要復(fù)雜的數(shù)學(xué)模型C.可以同時考慮系統(tǒng)的性能和魯棒性D.對系統(tǒng)模型的精確性要求不高E.只適用于線性系統(tǒng)5.以下哪些因素會影響系統(tǒng)的魯棒性（）。A.系統(tǒng)的固有結(jié)構(gòu)B.控制器的設(shè)計(jì)C.不確定性的類型和大小D.系統(tǒng)的初始條件E.系統(tǒng)的采樣頻率三、判斷題（總共10題，每題2分，請判斷對錯，在括號內(nèi)打“√”或“×”）1.魯棒控制的目標(biāo)是使系統(tǒng)在所有可能的情況下都能達(dá)到最優(yōu)性能。（）2.只要系統(tǒng)的傳遞函數(shù)已知，就可以很容易地設(shè)計(jì)出魯棒控制器。（）3.魯棒穩(wěn)定性和系統(tǒng)的穩(wěn)定性是同一個概念。（）4.不確定性越大，系統(tǒng)的魯棒性設(shè)計(jì)就越困難。（）5.滑?？刂剖且环N典型的魯棒控制方法。（）6.系統(tǒng)的魯棒性只與控制器有關(guān)，與系統(tǒng)本身的結(jié)構(gòu)無關(guān)。（）7.魯棒設(shè)計(jì)可以完全消除系統(tǒng)中的不確定性。（）8.H∞控制是一種基于能量的魯棒控制方法。（）9.對于非線性系統(tǒng)，無法進(jìn)行魯棒控制設(shè)計(jì)。（）10.系統(tǒng)的增益裕度越大，魯棒性越強(qiáng)。（）四、簡答題（總共3題，每題10分，請簡要回答以下問題）1.簡述魯棒控制與傳統(tǒng)控制的主要區(qū)別。2.說明魯棒設(shè)計(jì)中常用的不確定性模型有哪些，以及它們各自的特點(diǎn)。3.舉例說明魯棒控制在實(shí)際工程中的一個應(yīng)用場景，并分析其優(yōu)勢。五、綜合題（總共1題，20分，請?jiān)敿?xì)解答以下問題）考慮一個具有參數(shù)不確定性的線性控制系統(tǒng)，其標(biāo)稱模型為$G(s)=\frac{1}{s^2+2s+1}$，不確定性參數(shù)$\Delta$滿足$|\Delta(s)|\leq0.1$。設(shè)計(jì)一個魯棒控制器，使得系統(tǒng)在參數(shù)不確定性下仍能保持穩(wěn)定，并具有較好的動態(tài)性能。要求：1.選擇一種合適的魯棒控制方法進(jìn)行設(shè)計(jì)。2.詳細(xì)說明設(shè)計(jì)步驟和原理。3.通過仿真驗(yàn)證設(shè)計(jì)的有效性。答案一、選擇題1.C2.B3.C4.C5.B6.D7.C8.B9.B10.C二、多項(xiàng)選擇題1.ABCDE2.ABC3.ABCDE4.ACD5.ABC三、判斷題1.×2.×3.×4.√5.√6.×7.×8.√9.×10.√四、簡答題1.魯棒控制與傳統(tǒng)控制的主要區(qū)別在于，傳統(tǒng)控制通?；诰_的系統(tǒng)模型進(jìn)行設(shè)計(jì)，對模型的準(zhǔn)確性要求較高；而魯棒控制則著重考慮系統(tǒng)中的不確定性因素，致力于設(shè)計(jì)出在參數(shù)攝動、外部干擾等不確定性情況下仍能保持良好性能的控制器，更注重系統(tǒng)的可靠性和適應(yīng)性。2.常用的不確定性模型有范數(shù)有界不確定性，其特點(diǎn)是用范數(shù)來界定不確定性的范圍；多項(xiàng)式不確定性，通過多項(xiàng)式來描述不確定性；隨機(jī)不確定性，考慮不確定性具有隨機(jī)特性；模糊不確定性，適用于不確定性具有模糊性的情況；區(qū)間不確定性，以區(qū)間形式表示不確定性。3.例如在飛行器控制系統(tǒng)中應(yīng)用魯棒控制。優(yōu)勢在于飛行器在飛行過程中會受到各種不確定因素影響，如氣流變化、部件性能參數(shù)變化等。魯棒控制能使飛行器控制系統(tǒng)在這些不確定性下仍保持穩(wěn)定，準(zhǔn)確跟蹤預(yù)定飛行軌跡，提高飛行安全性和任務(wù)完成的可靠性。五、綜合題1.選擇H∞控制方法進(jìn)行設(shè)計(jì)。2.設(shè)計(jì)步驟：首先確定加權(quán)函數(shù)，根據(jù)系統(tǒng)性能要求和不確定性范圍來選取。然后求解H∞控制問題，通過求解代數(shù)Riccati方程等得出控制器參數(shù)。原理是通過最小化從