操控理論考試題及答案2024一、單項選擇題1.經典控制理論主要研究的系統是（）A.線性定常系統B.線性時變系統C.非線性系統D.離散系統答案：A。經典控制理論主要以傳遞函數為基礎，研究單輸入單輸出的線性定常系統。2.開環控制系統的特點是（）A.系統有反饋回路B.對擾動有補償作用C.控制精度取決于元器件精度D.能自動修正被控量偏差答案：C。開環控制系統無反饋回路，不能對擾動補償和自動修正偏差，其控制精度主要取決于元器件精度。3.系統的傳遞函數（）A.與輸入信號有關B.與輸出信號有關C.與系統結構和參數有關D.與初始條件有關答案：C。傳遞函數只取決于系統的結構和參數，與輸入信號、輸出信號及初始條件無關。4.一階系統的時間常數T越大，則系統的響應（）A.越快B.越慢C.不變D.不確定答案：B。時間常數T越大，系統響應越慢，達到穩態所需時間越長。5.二階系統的阻尼比ζ=0時，系統響應為（）A.等幅振蕩B.衰減振蕩C.單調上升D.發散振蕩答案：A。阻尼比ζ=0時，二階系統為無阻尼系統，響應是等幅振蕩。6.系統的穩態誤差與（）有關A.系統的型別B.輸入信號形式C.系統的開環增益D.以上都是答案：D。穩態誤差與系統型別、輸入信號形式以及系統開環增益都有關系。7.根軌跡起始于（）A.開環零點B.開環極點C.閉環零點D.閉環極點答案：B。根軌跡起始于開環極點，終止于開環零點或無窮遠處。8.頻率特性是系統對（）的穩態響應特性A.階躍信號B.脈沖信號C.正弦信號D.斜坡信號答案：C。頻率特性是系統對不同頻率正弦信號的穩態響應特性。9.對數幅頻特性的漸近線是（）A.折線B.直線C.曲線D.拋物線答案：A。對數幅頻特性的漸近線通常用折線近似表示。10.系統的相角裕度γ反映了系統的（）A.穩態性能B.快速性C.相對穩定性D.準確性答案：C。相角裕度γ是衡量系統相對穩定性的一個重要指標。11.最小相位系統是指（）A.系統的零點和極點都在s左半平面B.系統的零點和極點都在s右半平面C.系統的零點在s左半平面，極點在s右半平面D.系統的零點在s右半平面，極點在s左半平面答案：A。最小相位系統的零點和極點都在s左半平面。12.采用串聯超前校正的主要目的是（）A.提高系統的穩態精度B.增大系統的阻尼比C.改善系統的快速性D.增大系統的型別答案：C。串聯超前校正主要用于改善系統的快速性和相對穩定性。13.積分環節的積分時間常數Ti越大，積分作用（）A.越強B.越弱C.不變D.不確定答案：B。積分時間常數Ti越大，積分作用越弱。14.比例積分（PI）控制器可以（）A.消除系統的穩態誤差B.改善系統的快速性C.增大系統的阻尼比D.提高系統的開環增益答案：A。PI控制器可以消除系統的穩態誤差。15.采樣控制系統中，采樣周期T越小，則系統的（）A.控制精度越高B.控制精度越低C.穩定性越差D.響應速度越慢答案：A。采樣周期T越小，離散信號越接近連續信號，控制精度越高。16.Z變換的定義是基于（）A.拉普拉斯變換B.傅里葉變換C.泰勒級數D.冪級數答案：D。Z變換是基于冪級數定義的。17.離散系統的穩定性取決于（）A.系統的閉環極點是否在單位圓內B.系統的閉環極點是否在單位圓外C.系統的開環極點是否在單位圓內D.系統的開環極點是否在單位圓外答案：A。離散系統穩定的充要條件是其閉環極點都在z平面的單位圓內。18.狀態變量是描述系統（）的一組獨立變量A.輸入B.輸出C.內部狀態D.外部狀態答案：C。狀態變量是描述系統內部狀態的一組獨立變量。19.線性定常系統的狀態方程是（）A.一階線性微分方程B.二階線性微分方程C.一階非線性微分方程D.二階非線性微分方程答案：A。線性定常系統的狀態方程是一階線性微分方程。20.系統的能控性是指（）A.系統的狀態能否由輸入完全控制B.系統的輸出能否由輸入完全控制C.系統的狀態能否由輸出完全控制D.系統的輸出能否由狀態完全控制答案：A。系統能控性是指系統的狀態能否由輸入完全控制。21.系統的能觀性是指（）A.通過輸出能唯一確定系統的狀態B.通過輸入能唯一確定系統的狀態C.通過狀態能唯一確定系統的輸出D.通過輸出能唯一確定系統的輸入答案：A。系統能觀性是指通過輸出能唯一確定系統的狀態。22.對于線性定常系統，能控性矩陣的秩等于（）時系統能控A.系統的階數B.系統的輸入個數C.系統的輸出個數D.系統的狀態變量個數答案：A。對于線性定常系統，能控性矩陣的秩等于系統階數時系統能控。23.對于線性定常系統，能觀性矩陣的秩等于（）時系統能觀A.系統的階數B.系統的輸入個數C.系統的輸出個數D.系統的狀態變量個數答案：A。對于線性定常系統，能觀性矩陣的秩等于系統階數時系統能觀。24.最優控制的目標是（）A.使系統的某個性能指標達到最優B.使系統的輸出跟蹤輸入C.使系統的穩定性最好D.使系統的響應速度最快答案：A。最優控制的目標是使系統的某個性能指標達到最優。25.二次型性能指標的最優控制問題通常采用（）方法求解A.變分法B.極大值原理C.動態規劃D.以上都是答案：D。二次型性能指標的最優控制問題可采用變分法、極大值原理和動態規劃等方法求解。二、多項選擇題26.控制系統按輸入信號的變化規律可分為（）A.恒值控制系統B.隨動控制系統C.程序控制系統D.開環控制系統答案：ABC。按輸入信號變化規律，控制系統分為恒值、隨動和程序控制系統，開環是按有無反饋分類。27.以下屬于時域分析法分析指標的有（）A.上升時間B.峰值時間C.調節時間D.超調量答案：ABCD。上升時間、峰值時間、調節時間和超調量都是時域分析法的性能指標。28.影響二階系統性能的參數有（）A.阻尼比ζB.無阻尼自然頻率ωnC.時間常數TD.開環增益K答案：AB。二階系統性能主要由阻尼比ζ和無阻尼自然頻率ωn決定。29.根軌跡的基本法則包括（）A.根軌跡的分支數B.根軌跡的起始點和終止點C.根軌跡的漸近線D.根軌跡的分離點和會合點答案：ABCD。根軌跡基本法則包含分支數、起始終止點、漸近線、分離會合點等。30.頻率特性的表示方法有（）A.幅相頻率特性B.對數頻率特性C.尼柯爾斯圖D.根軌跡圖答案：ABC。幅相頻率特性、對數頻率特性和尼柯爾斯圖是頻率特性的表示方法，根軌跡圖不是。31.串聯校正裝置的類型有（）A.超前校正B.滯后校正C.滯后-超前校正D.比例-積分-微分（PID）校正答案：ABC。串聯校正裝置有超前、滯后和滯后-超前校正，PID是控制器類型。32.采樣控制系統的特點有（）A.存在采樣開關B.信號是離散的C.可以采用數字控制器D.分析方法與連續系統相同答案：ABC。采樣控制系統存在采樣開關，信號離散，可采用數字控制器，分析方法與連續系統不同。33.狀態空間表達式包括（）A.狀態方程B.輸出方程C.傳遞函數D.微分方程答案：AB。狀態空間表達式由狀態方程和輸出方程組成。34.系統的能控標準型和能觀標準型（）A.是狀態空間表達式的特殊形式B.可以通過線性變換得到C.與系統的能控性和能觀性有關D.可以用于設計控制器和觀測器答案：ABCD。能控標準型和能觀標準型是特殊形式，可線性變換得到，與能控能觀性有關，可用于設計控制器和觀測器。35.最優控制問題的求解方法有（）A.變分法B.極大值原理C.動態規劃D.反饋控制法答案：ABC。變分法、極大值原理和動態規劃是最優控制問題的求解方法，反饋控制法不是。三、判斷題36.開環控制系統一定比閉環控制系統的控制精度高。（）答案：錯誤。閉環控制系統能根據輸出偏差進行修正，一般控制精度比開環高。37.傳遞函數的分母多項式的根就是系統的閉環極點。（）答案：正確。傳遞函數分母多項式的根決定了系統的閉環極點。38.二階系統的阻尼比ζ越大，系統的超調量越大。（）答案：錯誤。阻尼比ζ越大，超調量越小。39.根軌跡上的點滿足相角條件和幅值條件。（）答案：正確。根軌跡上的點必須同時滿足相角條件和幅值條件。40.對數幅頻特性曲線中，每十倍頻程斜率變化20dB/dec表示有一個積分環節。（）答案：正確。每十倍頻程斜率變化20dB/dec是積分環節的對數幅頻特性特點。41.串聯超前校正會使系統的相角裕度減小。（）答案：錯誤。串聯超前校正會增大系統的相角裕度。42.積分控制器可以消除系統的穩態誤差，但會使系統的穩定性變差。（）答案：正確。積分控制器可消除穩態誤差，但會引入相位滯后，使穩定性變差。43.采樣控制系統中，采樣周期T越大，系統的穩定性越好。（）答案：錯誤。采樣周期T越大，離散信號失真越嚴重，系統穩定性可能變差。44.系統的能控性和能觀性是相互獨立的。（）答案：正確。系統的能控性和能觀性是兩個相互獨立的概念。45.最優控制的解是唯一的。（）答案：錯誤。最優控制的解不一定唯一，取決于性能指標和約束條件。四、簡答題46.簡述控制系統的基本組成部分及其作用。答案：控制系統基本組成部分包括被控對象、測量元件、控制器和執行機構。被控對象是被控制的設備或過程；測量元件用于測量被控量并反饋給控制器；控制器根據給定值與反饋值的偏差進行運算，給出控制信號；執行機構根據控制器的信號對被控對象進行控制。47.說明時域分析法和頻域分析法的優缺點。答案：時域分析法優點是直觀，能直接給出系統的時間響應性能指標，如上升時間、超調量等；缺點是分析高階系統較困難。頻域分析法優點是可通過實驗獲得系統頻率特性，便于分析系統穩定性和設計校正裝置；缺點是不能直接給出系統的時間響應信息。48.簡述根軌跡的主要用途。答案：根軌跡可用于分析系統參數變化時閉環極點的分布情況，從而研究系統的穩定性、動態性能和穩態性能。還可根據根軌跡選擇合適的系統參數，以滿足系統性能要求。49.說明PID控制器中比例、積分、微分環節的作用。答案：