操控理論考試題及答案2024一、單項選擇題1.經(jīng)典控制理論主要研究的系統(tǒng)是（）A.線性定常系統(tǒng)B.線性時變系統(tǒng)C.非線性系統(tǒng)D.離散系統(tǒng)答案：A。經(jīng)典控制理論主要以傳遞函數(shù)為基礎(chǔ)，研究單輸入單輸出的線性定常系統(tǒng)。2.開環(huán)控制系統(tǒng)的特點是（）A.系統(tǒng)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(huán)控制系統(tǒng)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(tǒng)的傳遞函數(shù)（）A.與輸入信號有關(guān)B.與輸出信號有關(guān)C.與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和參數(shù)有關(guān)D.與初始條件有關(guān)答案：C。傳遞函數(shù)只取決于系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和參數(shù)，與輸入信號、輸出信號及初始條件無關(guān)。4.一階系統(tǒng)的時間常數(shù)T越大，則系統(tǒng)的響應(yīng)（）A.越快B.越慢C.不變D.不確定答案：B。時間常數(shù)T越大，系統(tǒng)響應(yīng)越慢，達到穩(wěn)態(tài)所需時間越長。5.二階系統(tǒng)的阻尼比ζ=0時，系統(tǒng)響應(yīng)為（）A.等幅振蕩B.衰減振蕩C.單調(diào)上升D.發(fā)散振蕩答案：A。阻尼比ζ=0時，二階系統(tǒng)為無阻尼系統(tǒng)，響應(yīng)是等幅振蕩。6.系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差與（）有關(guān)A.系統(tǒng)的型別B.輸入信號形式C.系統(tǒng)的開環(huán)增益D.以上都是答案：D。穩(wěn)態(tài)誤差與系統(tǒng)型別、輸入信號形式以及系統(tǒng)開環(huán)增益都有關(guān)系。7.根軌跡起始于（）A.開環(huán)零點B.開環(huán)極點C.閉環(huán)零點D.閉環(huán)極點答案：B。根軌跡起始于開環(huán)極點，終止于開環(huán)零點或無窮遠處。8.頻率特性是系統(tǒng)對（）的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)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(tǒng)對不同頻率正弦信號的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)特性。9.對數(shù)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(shù)幅頻特性的漸近線通常用折線近似表示。10.系統(tǒng)的相角裕度γ反映了系統(tǒng)的（）A.穩(wěn)態(tài)性能B.快速性C.相對穩(wěn)定性D.準確性答案：C。相角裕度γ是衡量系統(tǒng)相對穩(wěn)定性的一個重要指標。11.最小相位系統(tǒng)是指（）A.系統(tǒng)的零點和極點都在s左半平面B.系統(tǒng)的零點和極點都在s右半平面C.系統(tǒng)的零點在s左半平面，極點在s右半平面D.系統(tǒng)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(tǒng)的零點和極點都在s左半平面。12.采用串聯(lián)超前校正的主要目的是（）A.提高系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)精度B.增大系統(tǒng)的阻尼比C.改善系統(tǒng)的快速性D.增大系統(tǒng)的型別答案：C。串聯(lián)超前校正主要用于改善系統(tǒng)的快速性和相對穩(wěn)定性。13.積分環(huán)節(jié)的積分時間常數(shù)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(shù)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(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差B.改善系統(tǒng)的快速性C.增大系統(tǒng)的阻尼比D.提高系統(tǒng)的開環(huán)增益答案：A。PI控制器可以消除系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差。15.采樣控制系統(tǒng)中，采樣周期T越小，則系統(tǒng)的（）A.控制精度越高B.控制精度越低C.穩(wěn)定性越差D.響應(yīng)速度越慢答案：A。采樣周期T越小，離散信號越接近連續(xù)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(shù)D.冪級數(shù)答案：D。Z變換是基于冪級數(shù)定義的。17.離散系統(tǒng)的穩(wěn)定性取決于（）A.系統(tǒng)的閉環(huán)極點是否在單位圓內(nèi)B.系統(tǒng)的閉環(huán)極點是否在單位圓外C.系統(tǒng)的開環(huán)極點是否在單位圓內(nèi)D.系統(tǒng)的開環(huán)極點是否在單位圓外答案：A。離散系統(tǒng)穩(wěn)定的充要條件是其閉環(huán)極點都在z平面的單位圓內(nèi)。18.狀態(tài)變量是描述系統(tǒng)（）的一組獨立變量A.輸入B.輸出C.內(nèi)部狀態(tài)D.外部狀態(tài)答案：C。狀態(tài)變量是描述系統(tǒng)內(nèi)部狀態(tài)的一組獨立變量。19.線性定常系統(tǒng)的狀態(tài)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(tǒng)的狀態(tài)方程是一階線性微分方程。20.系統(tǒng)的能控性是指（）A.系統(tǒng)的狀態(tài)能否由輸入完全控制B.系統(tǒng)的輸出能否由輸入完全控制C.系統(tǒng)的狀態(tài)能否由輸出完全控制D.系統(tǒng)的輸出能否由狀態(tài)完全控制答案：A。系統(tǒng)能控性是指系統(tǒng)的狀態(tài)能否由輸入完全控制。21.系統(tǒng)的能觀性是指（）A.通過輸出能唯一確定系統(tǒng)的狀態(tài)B.通過輸入能唯一確定系統(tǒng)的狀態(tài)C.通過狀態(tài)能唯一確定系統(tǒng)的輸出D.通過輸出能唯一確定系統(tǒng)的輸入答案：A。系統(tǒng)能觀性是指通過輸出能唯一確定系統(tǒng)的狀態(tài)。22.對于線性定常系統(tǒng)，能控性矩陣的秩等于（）時系統(tǒng)能控A.系統(tǒng)的階數(shù)B.系統(tǒng)的輸入個數(shù)C.系統(tǒng)的輸出個數(shù)D.系統(tǒng)的狀態(tài)變量個數(shù)答案：A。對于線性定常系統(tǒng)，能控性矩陣的秩等于系統(tǒng)階數(shù)時系統(tǒng)能控。23.對于線性定常系統(tǒng)，能觀性矩陣的秩等于（）時系統(tǒng)能觀A.系統(tǒng)的階數(shù)B.系統(tǒng)的輸入個數(shù)C.系統(tǒng)的輸出個數(shù)D.系統(tǒng)的狀態(tài)變量個數(shù)答案：A。對于線性定常系統(tǒng)，能觀性矩陣的秩等于系統(tǒng)階數(shù)時系統(tǒng)能觀。24.最優(yōu)控制的目標是（）A.使系統(tǒng)的某個性能指標達到最優(yōu)B.使系統(tǒng)的輸出跟蹤輸入C.使系統(tǒng)的穩(wěn)定性最好D.使系統(tǒng)的響應(yīng)速度最快答案：A。最優(yōu)控制的目標是使系統(tǒng)的某個性能指標達到最優(yōu)。25.二次型性能指標的最優(yōu)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(tài)規(guī)劃D.以上都是答案：D。二次型性能指標的最優(yōu)控制問題可采用變分法、極大值原理和動態(tài)規(guī)劃等方法求解。二、多項選擇題26.控制系統(tǒng)按輸入信號的變化規(guī)律可分為（）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)答案：ABC。按輸入信號變化規(guī)律，控制系統(tǒng)分為恒值、隨動和程序控制系統(tǒng)，開環(huán)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(diào)節(jié)時間D.超調(diào)量答案：ABCD。上升時間、峰值時間、調(diào)節(jié)時間和超調(diào)量都是時域分析法的性能指標。28.影響二階系統(tǒng)性能的參數(shù)有（）A.阻尼比ζB.無阻尼自然頻率ωnC.時間常數(shù)TD.開環(huán)增益K答案：AB。二階系統(tǒng)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(shù)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(shù)、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(shù)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(shù)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(lián)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(lián)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(tǒng)的特點有（）A.存在采樣開關(guān)B.信號是離散的C.可以采用數(shù)字控制器D.分析方法與連續(xù)系統(tǒng)相同答案：ABC。采樣控制系統(tǒng)存在采樣開關(guān)，信號離散，可采用數(shù)字控制器，分析方法與連續(xù)系統(tǒng)不同。33.狀態(tài)空間表達式包括（）A.狀態(tài)方程B.輸出方程C.傳遞函數(shù)D.微分方程答案：AB。狀態(tài)空間表達式由狀態(tài)方程和輸出方程組成。34.系統(tǒng)的能控標準型和能觀標準型（）A.是狀態(tài)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(tǒng)的能控性和能觀性有關(guān)D.可以用于設(shè)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(guān)，可用于設(shè)計控制器和觀測器。35.最優(yōu)控制問題的求解方法有（）A.變分法B.極大值原理C.動態(tài)規(guī)劃D.反饋控制法答案：ABC。變分法、極大值原理和動態(tài)規(guī)劃是最優(yōu)控制問題的求解方法，反饋控制法不是。三、判斷題36.開環(huán)控制系統(tǒng)一定比閉環(huán)控制系統(tǒng)的控制精度高。（）答案：錯誤。閉環(huán)控制系統(tǒng)能根據(jù)輸出偏差進行修正，一般控制精度比開環(huán)高。37.傳遞函數(shù)的分母多項式的根就是系統(tǒng)的閉環(huán)極點。（）答案：正確。傳遞函數(shù)分母多項式的根決定了系統(tǒng)的閉環(huán)極點。38.二階系統(tǒng)的阻尼比ζ越大，系統(tǒng)的超調(diào)量越大。（）答案：錯誤。阻尼比ζ越大，超調(diào)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(shù)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(huán)節(jié)。（）答案：正確。每十倍頻程斜率變化20dB/dec是積分環(huán)節(jié)的對數(shù)幅頻特性特點。41.串聯(lián)超前校正會使系統(tǒng)的相角裕度減小。（）答案：錯誤。串聯(lián)超前校正會增大系統(tǒng)的相角裕度。42.積分控制器可以消除系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差，但會使系統(tǒng)的穩(wěn)定性變差。（）答案：正確。積分控制器可消除穩(wěn)態(tài)誤差，但會引入相位滯后，使穩(wěn)定性變差。43.采樣控制系統(tǒng)中，采樣周期T越大，系統(tǒng)的穩(wěn)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(tǒng)穩(wěn)定性可能變差。44.系統(tǒng)的能控性和能觀性是相互獨立的。（）答案：正確。系統(tǒng)的能控性和能觀性是兩個相互獨立的概念。45.最優(yōu)控制的解是唯一的。（）答案：錯誤。最優(yōu)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(tǒng)的基本組成部分及其作用。答案：控制系統(tǒng)基本組成部分包括被控對象、測量元件、控制器和執(zhí)行機構(gòu)。被控對象是被控制的設(shè)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(jù)給定值與反饋值的偏差進行運算，給出控制信號；執(zhí)行機構(gòu)根據(jù)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(yōu)缺點。答案：時域分析法優(yōu)點是直觀，能直接給出系統(tǒng)的時間響應(yīng)性能指標，如上升時間、超調(diào)量等；缺點是分析高階系統(tǒng)較困難。頻域分析法優(yōu)點是可通過實驗獲得系統(tǒng)頻率特性，便于分析系統(tǒng)穩(wěn)定性和設(shè)計校正裝置；缺點是不能直接給出系統(tǒng)的時間響應(yīng)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(tǒng)參數(shù)變化時閉環(huán)極點的分布情況，從而研究系統(tǒng)的穩(wěn)定性、動態(tài)性能和穩(wěn)態(tài)性能。還可根據(jù)根軌跡選擇合適的系統(tǒng)參數(shù)，以滿足系統(tǒng)性能要求。49.說明PID控制器中比例、積分、微分環(huán)節(jié)的作用。答案：