自動控制理論試題及答案

單項選擇題（每題2分，共10題）1.自動控制系統(tǒng)按給定值信號的特點(diǎn)分類不包括（）A.恒值控制系統(tǒng)B.隨動控制系統(tǒng)C.程序控制系統(tǒng)D.開環(huán)控制系統(tǒng)2.控制系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差反映了系統(tǒng)的（）A.快速性B.平穩(wěn)性C.準(zhǔn)確性D.動態(tài)性3.單位反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為\(G(s)=\frac{5}{s(s+2)}\)，則其閉環(huán)傳遞函數(shù)為（）A.\(\frac{5}{s^{2}+2s+5}\)B.\(\frac{5}{s^{2}+2s}\)C.\(\frac{s(s+2)}{s^{2}+2s+5}\)D.\(\frac{s(s+2)}{s^{2}+2s}\)4.一階系統(tǒng)\(G(s)=\frac{1}{Ts+1}\)的單位階躍響應(yīng)曲線在\(t=T\)時的斜率為（）A.\(\frac{1}{T}\)B.\(-\frac{1}{T}\)C.\(\frac{1}{T^{2}}\)D.\(-\frac{1}{T^{2}}\)5.系統(tǒng)的傳遞函數(shù)取決于（）A.系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和輸入量B.系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和輸出量C.系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和參數(shù)D.系統(tǒng)的輸入和輸出信號6.若某系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為\(G(s)=\frac{s+1}{s^{2}+2s+3}\)，則該系統(tǒng)的零點(diǎn)為（）A.\(s=-1\)B.\(s=1\)C.\(s=-3\)D.\(s=3\)7.二階欠阻尼系統(tǒng)的阻尼比\(\zeta\)的范圍是（）A.\(\zeta>1\)B.\(\zeta=1\)C.\(0<\zeta<1\)D.\(\zeta<0\)8.勞斯判據(jù)主要用于判斷系統(tǒng)的（）A.穩(wěn)定性B.快速性C.平穩(wěn)性D.準(zhǔn)確性9.系統(tǒng)的開環(huán)對數(shù)幅頻特性的低頻段反映了系統(tǒng)的（）A.動態(tài)性能B.穩(wěn)態(tài)性能C.抗干擾能力D.響應(yīng)速度10.根軌跡起始于（）A.開環(huán)零點(diǎn)B.開環(huán)極點(diǎn)C.閉環(huán)零點(diǎn)D.閉環(huán)極點(diǎn)多項選擇題（每題2分，共10題）1.自動控制系統(tǒng)的基本組成部分包括（）A.控制器B.被控對象C.測量變送器D.執(zhí)行機(jī)構(gòu)2.控制系統(tǒng)的性能指標(biāo)包括（）A.穩(wěn)定性B.快速性C.平穩(wěn)性D.準(zhǔn)確性3.以下屬于線性系統(tǒng)的性質(zhì)有（）A.疊加性B.齊次性C.可分解性D.穩(wěn)定性4.常用的數(shù)學(xué)模型有（）A.微分方程B.傳遞函數(shù)C.狀態(tài)空間表達(dá)式D.頻率特性5.影響系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差的因素有（）A.系統(tǒng)類型B.輸入信號C.開環(huán)增益D.系統(tǒng)結(jié)構(gòu)6.二階系統(tǒng)的性能指標(biāo)與（）有關(guān)A.固有頻率\(\omega_n\)B.阻尼比\(\zeta\)C.零點(diǎn)D.極點(diǎn)7.繪制根軌跡的基本條件包括（）A.幅值條件B.相角條件C.開環(huán)增益條件D.閉環(huán)極點(diǎn)條件8.頻率特性包括（）A.幅頻特性B.相頻特性C.實頻特性D.虛頻特性9.以下能改善系統(tǒng)性能的措施有（）A.增加開環(huán)增益B.加入積分環(huán)節(jié)C.采用串聯(lián)校正D.采用反饋校正10.狀態(tài)變量選取的原則有（）A.獨(dú)立性B.能完全描述系統(tǒng)狀態(tài)C.可觀測性D.可控制性判斷題（每題2分，共10題）1.開環(huán)控制系統(tǒng)一定沒有反饋環(huán)節(jié)。（）2.系統(tǒng)的傳遞函數(shù)是在零初始條件下定義的。（）3.一階系統(tǒng)的時間常數(shù)\(T\)越小，響應(yīng)速度越快。（）4.二階系統(tǒng)在欠阻尼情況下有超調(diào)量。（）5.勞斯判據(jù)只能判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性，不能確定不穩(wěn)定根的個數(shù)。（）6.系統(tǒng)的開環(huán)增益越大，穩(wěn)態(tài)誤差越小。（）7.根軌跡是系統(tǒng)閉環(huán)極點(diǎn)隨開環(huán)增益變化的軌跡。（）8.對數(shù)幅頻特性的斜率與系統(tǒng)的型別有關(guān)。（）9.系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能只與系統(tǒng)的開環(huán)增益有關(guān)。（）10.狀態(tài)變量的選取是唯一的。（）簡答題（每題5分，共4題）1.簡述自動控制系統(tǒng)的基本控制方式。答：基本控制方式有開環(huán)控制、閉環(huán)控制和復(fù)合控制。開環(huán)控制無反饋，按給定值控制；閉環(huán)控制有反饋，根據(jù)偏差調(diào)節(jié)；復(fù)合控制結(jié)合兩者優(yōu)點(diǎn)，提高控制精度。2.簡述傳遞函數(shù)的定義及特點(diǎn)。答：傳遞函數(shù)是在零初始條件下，系統(tǒng)輸出量的拉氏變換與輸入量的拉氏變換之比。特點(diǎn)：與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和參數(shù)有關(guān)，與輸入無關(guān)，可描述系統(tǒng)動態(tài)特性，是復(fù)變量\(s\)的有理分式。3.簡述二階系統(tǒng)欠阻尼、臨界阻尼和過阻尼狀態(tài)下響應(yīng)的特點(diǎn)。答：欠阻尼有超調(diào)、振蕩，過渡時間較長；臨界阻尼無超調(diào)、無振蕩，過渡時間短；過阻尼無超調(diào)、無振蕩，但過渡時間長。4.簡述頻率特性的物理意義。答：頻率特性反映系統(tǒng)對不同頻率正弦輸入信號的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)特性。幅頻特性表示輸出與輸入幅值比隨頻率變化，相頻特性表示輸出與輸入相位差隨頻率變化。討論題（每題5分，共4題）1.討論在設(shè)計自動控制系統(tǒng)時，如何平衡穩(wěn)定性、快速性和準(zhǔn)確性這三個性能指標(biāo)。答：穩(wěn)定性是首要，可通過合理選擇參數(shù)、校正方式保證?？焖傩钥烧{(diào)整系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)提升。準(zhǔn)確性靠增加開環(huán)增益、積分環(huán)節(jié)提高。但各指標(biāo)相互制約，要綜合權(quán)衡，如增加增益可能影響穩(wěn)定性，需反復(fù)調(diào)試優(yōu)化。2.討論根軌跡法在控制系統(tǒng)分析和設(shè)計中的作用及局限性。答：作用是直觀展示閉環(huán)極點(diǎn)隨開環(huán)增益變化軌跡，用于分析穩(wěn)定性、性能指標(biāo)等，指導(dǎo)設(shè)計。局限性在于只考慮開環(huán)增益變化，對復(fù)雜系統(tǒng)繪制困難，且無法直接反映系統(tǒng)對各種輸入的響應(yīng)特性。3.討論串聯(lián)校正和反饋校正各自的優(yōu)缺點(diǎn)及適用場景。答：串聯(lián)校正優(yōu)點(diǎn)是設(shè)計簡單，易實現(xiàn)；缺點(diǎn)是易受干擾。適用于干擾小、要求不高系統(tǒng)。反饋校正優(yōu)點(diǎn)是抗干擾強(qiáng)，可改變系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)；缺點(diǎn)是設(shè)計復(fù)雜。適用于對穩(wěn)定性、抗干擾要求高的系統(tǒng)。4.討論狀態(tài)空間分析法相對于傳統(tǒng)傳遞函數(shù)分析法的優(yōu)勢。答：優(yōu)勢在于可處理多輸入多輸出、時變及非線性系統(tǒng)，能全面描述系統(tǒng)內(nèi)部狀態(tài)，便于計算機(jī)求解和分析，在現(xiàn)代控制理論中應(yīng)用廣泛，而傳遞函數(shù)多適用于線性定常單輸入單輸出系統(tǒng)。答案單項選擇題1.D2.C3.A4.B5.C6.A7.C8.A9.B10.B多項選擇題1.