哈工大自動控制理論考卷一、選擇題（每題5分，共20分）A.系統的穩定性只與系統的輸入有關B.系統的穩定性只與系統的輸出有關C.系統的穩定性與系統的輸入和輸出都有關D.系統的穩定性與系統的結構和參數有關2.在控制系統中，開環控制和閉環控制的區別在于（）。A.開環控制有反饋環節，閉環控制沒有反饋環節B.閉環控制有反饋環節，開環控制沒有反饋環節C.開環控制和閉環控制都有反饋環節D.開環控制和閉環控制都沒有反饋環節3.PID控制器是一種常用的線性控制器，其控制規律為（）。A.P=Kpe(t)B.I=Ki∫e(t)dtC.D=Kdde(t)/dtD.PID=Kpe(t)+Ki∫e(t)dt+Kdde(t)/dtA.狀態空間模型只能用于描述線性系統B.狀態空間模型只能用于描述時變系統C.狀態空間模型可以用于描述線性或非線性系統D.狀態空間模型可以用于描述時變或時不變系統二、填空題（每題5分，共20分）1.控制系統的動態性能指標主要包括：______、______和______。2.控制系統的穩態性能指標主要包括：______和______。3.控制系統的數學模型主要包括：______模型、______模型和______模型。4.PID控制器的三個參數分別是：______、______和______。三、簡答題（每題10分，共20分）1.簡述控制系統的基本原理。2.簡述狀態空間模型的基本概念。四、計算題（每題20分，共40分）1.已知某控制系統的傳遞函數為G(s)=10/(s+10)，求系統的單位階躍響應。2.已知某控制系統的狀態空間模型為：x?(t)=[21]x(t)+[1]u(t)y(t)=[10]x(t)其中，x(t)為狀態向量，u(t)為輸入，y(t)為輸出。求系統的單位階躍響應。五、分析題（每題20分，共40分）1.已知某控制系統的傳遞函數為G(s)=1/(s+1)(s+2)，分析系統的穩定性。2.已知某控制系統的狀態空間模型為：x?(t)=[11]x(t)+[1]u(t)y(t)=[11]x(t)其中，x(t)為狀態向量，u(t)為輸入，y(t)為輸出。分析系統的可控性和可觀性。六、設計題（每題20分，共40分）1.設計一個PID控制器，使得某控制系統的單位階躍響應的超調量不超過10%，調節時間不超過2秒。2.設計一個狀態反饋控制器，使得某控制系統的狀態向量收斂到零。一、選擇題答案1.D2.B3.D4.C二、填空題答案1.輸入；輸出；控制；被控2.增益；相位；頻率3.比例；積分；微分4.Kp；Ki；Kd三、簡答題答案1.控制系統通過比較輸入和輸出的偏差，調整控制器的參數，使系統能夠跟蹤期望的輸入。2.狀態空間模型是用一組狀態變量描述系統動態行為的數學模型，包括狀態方程和輸出方程。四、計算題答案1.單位階躍響應為：c(t)=1e^(10t)2.單位階躍響應為：c(t)=1e^(t)五、分析題答案1.系統不穩定，因為有一個極點在右半平面。2.系統既可控又可觀。六、設計題答案1.PID控制器參數：Kp=0.5，Ki=0.25，Kd=0.1252.狀態反饋矩陣：K=[1,2]1.控制系統基礎：包括輸入、輸出、控制、被控等基本概念。2.控制系統類型：開環控制和閉環控制的區別。3.PID控制器：比例、積分、微分控制的基本原理和參數整定。4.狀態空間模型：狀態變量、狀態方程和輸出方程的基本概念。5.系統穩定性：極點位置與系統穩定性的關系。6.系統可控性和可觀性：狀態空間模型中系統的可控性和可觀性分析。7.控制器設計：PID控制器參數整定和狀態反饋控制器設計。各題型所考察學生的知識點詳解及示例：1.選擇題：考察學生對控制系統基本概念、類型、PID控制器和狀態空間模型的理解。2.填空題：考察學生對控制系統基礎、PID控制器參數和狀態空間模型的理解。3.簡答題：考察學生對控制系統基本原理和狀態空間模型基本概