自動控制考試題庫及答案

一、單項選擇題（總共10題，每題2分）1.在自動控制系統(tǒng)中，用于描述系統(tǒng)輸入輸出關系的數(shù)學模型是A.傳遞函數(shù)B.狀態(tài)方程C.微分方程D.頻率響應答案：A2.系統(tǒng)的穩(wěn)定性是指A.系統(tǒng)輸出響應無振蕩B.系統(tǒng)輸出響應有界C.系統(tǒng)特征根全部位于s平面左半部D.系統(tǒng)增益大于1答案：C3.控制系統(tǒng)的單位階躍響應中，超調(diào)量是指A.響應峰值與穩(wěn)態(tài)值之差B.響應峰值與初始值之差C.響應峰值與輸入值之差D.響應峰值與時間常數(shù)之差答案：A4.在根軌跡法中，根軌跡的起始點是指A.系統(tǒng)極點B.系統(tǒng)零點C.系統(tǒng)增益D.系統(tǒng)相位答案：A5.在頻域分析法中，系統(tǒng)的相頻特性是指A.系統(tǒng)輸出與輸入的相位差B.系統(tǒng)輸出與輸入的幅值比C.系統(tǒng)增益隨頻率的變化D.系統(tǒng)相位隨頻率的變化答案：D6.在狀態(tài)空間法中，系統(tǒng)的可控性是指A.系統(tǒng)狀態(tài)可以觀測B.系統(tǒng)狀態(tài)可以控制C.系統(tǒng)輸出可以控制D.系統(tǒng)輸入可以控制答案：B7.在狀態(tài)空間法中，系統(tǒng)的可觀性是指A.系統(tǒng)狀態(tài)可以觀測B.系統(tǒng)狀態(tài)可以控制C.系統(tǒng)輸出可以控制D.系統(tǒng)輸入可以控制答案：A8.在PID控制中，比例環(huán)節(jié)的作用是A.減小超調(diào)量B.提高響應速度C.減小穩(wěn)態(tài)誤差D.提高系統(tǒng)穩(wěn)定性答案：B9.在PID控制中，積分環(huán)節(jié)的作用是A.減小超調(diào)量B.提高響應速度C.減小穩(wěn)態(tài)誤差D.提高系統(tǒng)穩(wěn)定性答案：C10.在PID控制中，微分環(huán)節(jié)的作用是A.減小超調(diào)量B.提高響應速度C.減小穩(wěn)態(tài)誤差D.提高系統(tǒng)穩(wěn)定性答案：A二、多項選擇題（總共10題，每題2分）1.自動控制系統(tǒng)的基本組成包括A.給定元件B.執(zhí)行元件C.測量元件D.控制元件答案：A,B,C,D2.系統(tǒng)的傳遞函數(shù)是指A.系統(tǒng)輸出與輸入的拉普拉斯變換之比B.系統(tǒng)輸出與輸入的頻率響應之比C.系統(tǒng)輸出與輸入的微分方程之比D.系統(tǒng)輸出與輸入的狀態(tài)方程之比答案：A3.系統(tǒng)的穩(wěn)定性判據(jù)包括A.勞斯判據(jù)B.奈奎斯特判據(jù)C.根軌跡判據(jù)D.頻率響應判據(jù)答案：A,B,C4.控制系統(tǒng)的性能指標包括A.上升時間B.超調(diào)量C.調(diào)節(jié)時間D.穩(wěn)態(tài)誤差答案：A,B,C,D5.在根軌跡法中，根軌跡的分支數(shù)等于A.系統(tǒng)極點數(shù)B.系統(tǒng)零點數(shù)C.系統(tǒng)增益D.系統(tǒng)相位答案：A6.在頻域分析法中，系統(tǒng)的幅頻特性是指A.系統(tǒng)輸出與輸入的相位差B.系統(tǒng)輸出與輸入的幅值比C.系統(tǒng)增益隨頻率的變化D.系統(tǒng)相位隨頻率的變化答案：B7.在狀態(tài)空間法中，系統(tǒng)的可控性矩陣是指A.系統(tǒng)狀態(tài)方程的系數(shù)矩陣B.系統(tǒng)輸出方程的系數(shù)矩陣C.系統(tǒng)可控性矩陣D.系統(tǒng)可觀性矩陣答案：C8.在狀態(tài)空間法中，系統(tǒng)的可觀性矩陣是指A.系統(tǒng)狀態(tài)方程的系數(shù)矩陣B.系統(tǒng)輸出方程的系數(shù)矩陣C.系統(tǒng)可控性矩陣D.系統(tǒng)可觀性矩陣答案：B9.在PID控制中，比例積分微分環(huán)節(jié)的作用是A.減小超調(diào)量B.提高響應速度C.減小穩(wěn)態(tài)誤差D.提高系統(tǒng)穩(wěn)定性答案：A,B,C,D10.在PID控制中，參數(shù)整定的方法包括A.臨界比例度法B.衰減曲線法C.試湊法D.頻率響應法答案：A,B,C,D三、判斷題（總共10題，每題2分）1.自動控制系統(tǒng)的目的是使系統(tǒng)輸出盡可能接近期望輸出。答案：正確2.系統(tǒng)的傳遞函數(shù)只適用于線性定常系統(tǒng)。答案：正確3.系統(tǒng)的穩(wěn)定性與系統(tǒng)的增益有關。答案：正確4.在根軌跡法中，根軌跡的起始點是指系統(tǒng)零點。答案：錯誤5.在頻域分析法中，系統(tǒng)的相頻特性是指系統(tǒng)輸出與輸入的幅值比。答案：錯誤6.在狀態(tài)空間法中，系統(tǒng)的可控性與系統(tǒng)的可觀性是等價的。答案：錯誤7.在PID控制中，比例環(huán)節(jié)的作用是減小穩(wěn)態(tài)誤差。答案：錯誤8.在PID控制中，積分環(huán)節(jié)的作用是提高響應速度。答案：錯誤9.在PID控制中，微分環(huán)節(jié)的作用是減小超調(diào)量。答案：錯誤10.在PID控制中，參數(shù)整定的方法只有試湊法。答案：錯誤四、簡答題（總共4題，每題5分）1.簡述自動控制系統(tǒng)的基本組成及其作用。答案：自動控制系統(tǒng)通常由給定元件、執(zhí)行元件、測量元件和控制元件組成。給定元件用于設定系統(tǒng)的期望輸出；執(zhí)行元件用于根據(jù)控制信號驅(qū)動被控對象；測量元件用于測量系統(tǒng)的實際輸出；控制元件用于根據(jù)期望輸出與實際輸出之間的偏差產(chǎn)生控制信號，以調(diào)整系統(tǒng)的輸出。2.簡述系統(tǒng)穩(wěn)定性的定義及其判據(jù)。答案：系統(tǒng)穩(wěn)定性是指系統(tǒng)在受到擾動后，輸出能夠恢復到期望狀態(tài)的能力。系統(tǒng)穩(wěn)定性判據(jù)包括勞斯判據(jù)、奈奎斯特判據(jù)和根軌跡判據(jù)。勞斯判據(jù)通過構(gòu)造勞斯表來判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性；奈奎斯特判據(jù)通過分析系統(tǒng)的奈奎斯特曲線來判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性；根軌跡判據(jù)通過分析系統(tǒng)的根軌跡來判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性。3.簡述PID控制中比例、積分、微分環(huán)節(jié)的作用。答案：在PID控制中，比例環(huán)節(jié)的作用是減小超調(diào)量，提高系統(tǒng)的響應速度；積分環(huán)節(jié)的作用是減小穩(wěn)態(tài)誤差，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性；微分環(huán)節(jié)的作用是提高系統(tǒng)的抗干擾能力，減少超調(diào)量。4.簡述狀態(tài)空間法中系統(tǒng)可控性和可觀性的定義。答案：在狀態(tài)空間法中，系統(tǒng)的可控性是指系統(tǒng)狀態(tài)可以通過控制輸入完全控制的能力；系統(tǒng)的可觀性是指系統(tǒng)狀態(tài)可以通過輸出完全觀測的能力。可控性矩陣和可觀性矩陣分別用于判斷系統(tǒng)的可控性和可觀性。五、討論題（總共4題，每題5分）1.討論自動控制系統(tǒng)在工程中的應用及其重要性。答案：自動控制系統(tǒng)在工程中有著廣泛的應用，例如在工業(yè)生產(chǎn)、交通運輸、航空航天等領域。自動控制系統(tǒng)可以提高生產(chǎn)效率、降低能耗、提高產(chǎn)品質(zhì)量、保障安全等。自動控制系統(tǒng)的重要性在于它可以實現(xiàn)對復雜系統(tǒng)的精確控制，提高系統(tǒng)的自動化水平，減少人工干預，提高系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。2.討論系統(tǒng)穩(wěn)定性與系統(tǒng)性能之間的關系。答案：系統(tǒng)穩(wěn)定性與系統(tǒng)性能之間存在著密切的關系。穩(wěn)定的系統(tǒng)才能保證其性能指標得以實現(xiàn)。系統(tǒng)穩(wěn)定性是指系統(tǒng)在受到擾動后能夠恢復到期望狀態(tài)的能力，而系統(tǒng)性能指標包括上升時間、超調(diào)量、調(diào)節(jié)時間、穩(wěn)態(tài)誤差等。穩(wěn)定的系統(tǒng)可以保證其性能指標在合理的范圍內(nèi)，而不穩(wěn)定的系統(tǒng)則無法保證其性能指標的實現(xiàn)。3.討論PID控制中參數(shù)整定的方法及其優(yōu)缺點。答案：PID控制中參數(shù)整定的方法包括臨界比例度法、衰減曲線法、試湊法、頻率響應法等。臨界比例度法通過將系統(tǒng)比例度逐漸減小，直到系統(tǒng)出現(xiàn)等幅振蕩，然后根據(jù)臨界增益和臨界周期來整定參數(shù)；衰減曲線法通過將系統(tǒng)比例度逐漸減小，直到系統(tǒng)輸出出現(xiàn)衰減振蕩，然后根據(jù)衰減比來整定參數(shù)；試湊法通過經(jīng)驗公式和試湊來整定參數(shù)；頻率響應法通過分析系統(tǒng)的頻率響應特性來整定參數(shù)。各種方法的優(yōu)缺點如下：臨界比例度法簡單易行，但適用于臨界穩(wěn)定系統(tǒng)；衰減曲線法適用于衰減振蕩系統(tǒng)，但需要多次試驗；試湊法簡單，但需要經(jīng)驗；頻率響應法適用于復雜系統(tǒng)，但需要專業(yè)知識。4.討論狀態(tài)空間法與傳遞函數(shù)法在系統(tǒng)分析中的優(yōu)