02291自動(dòng)控制理論

自動(dòng)控制理論(一)一、 單項(xiàng)選擇題反饋控制系統(tǒng)又稱為B開環(huán)控制系統(tǒng) B.閉環(huán)控制系統(tǒng)C.擾動(dòng)順饋補(bǔ)償系統(tǒng) 。.輸入順饋補(bǔ)償系統(tǒng)位置隨動(dòng)系統(tǒng)的主反饋環(huán)節(jié)通常是DA.電壓負(fù)反饋 B.電流負(fù)反饋C.轉(zhuǎn)速負(fù)反饋 D.位置負(fù)反饋如果典型二階系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)為減幅振蕩(又稱阻尼振蕩)，則其阻尼比CA.檢0 B.6=0C.0＜冬1 D.gN1G(s)=1/[(S+1)(S+2)(S+3)(S+4)]環(huán)節(jié)的對數(shù)相頻特性的高頻漸近線斜率為DA.-20dB B.-40dBC.-60dB D.-80dB某自控系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)G(s)=1/[(S+1)(S+2)]，則此系統(tǒng)為AA.穩(wěn)定系統(tǒng)B.不穩(wěn)定系統(tǒng)C.穩(wěn)定邊界系統(tǒng)D.條件穩(wěn)定系統(tǒng)6.若一系統(tǒng)的特征方程式為(s+1)2(s—2)2+3=0,則此系統(tǒng)是 CA.穩(wěn)定的 B.臨界穩(wěn)定的C.不穩(wěn)定的 D.條件穩(wěn)定的下列性能指標(biāo)中的()為系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)指標(biāo)AA.。PB. ts C.ND.ess下列系統(tǒng)中屬于開環(huán)控制的為 CA-自動(dòng)跟蹤雷達(dá)B.數(shù)控加工中心C.普通車床D.家用空調(diào)器RLC串聯(lián)電路構(gòu)成的系統(tǒng)應(yīng)為(D)環(huán)節(jié)A.比例 B.慣性 C.積分 D.振蕩輸出信號與輸入信號的相位差隨頻率變化的關(guān)系是 BA-幅頻特性B.相頻特性 C.傳遞函數(shù)D.頻率響應(yīng)函數(shù)利用奈奎斯特圖可以分析閉環(huán)控制系統(tǒng)的AA.穩(wěn)態(tài)性能 B.動(dòng)態(tài)性能C.穩(wěn)態(tài)和動(dòng)態(tài)性能 D.穩(wěn)態(tài)和動(dòng)態(tài)性能有一線性系統(tǒng)，其輸入分別為u1(t)和u2(t)時(shí)，輸出分別為“(t)和y2(t)。當(dāng)輸入為a1u1(t)+a2u2(t)時(shí)(a「a2為常數(shù))，輸出應(yīng)為BA.a1y1(t)+y2(t) B.a1y1(t)+a2y2(t)C.a1y1(t)-a2y2(t) D.y1(t)+a2y2(t)13.某串聯(lián)校正裝置的傳遞函數(shù)為G^SUK^i幽 (0邛＜1)，則該裝置是BA.超前校正裝置 ° 1+TB.滯后校正裝置C.滯后——超前校正裝置 。.超前——滯后校正裝置14.型系統(tǒng)開環(huán)對數(shù)幅頻漸近特性的低頻段斜率為AA.-40dB B.-20dBC.0dB D.+20dB開環(huán)傳遞函數(shù)G(s)H(s)= K&+勺) ，其中p2>z1>p1>0,則實(shí)軸上的根軌跡為A ("P1)(S+P2)A.-(-,-p2],[-z1,-p1]B.(-8,_p2] C.[-p1，+8]D.[-z1,-p1]設(shè)系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為G(s)=25215 1，則系統(tǒng)的阻尼比為CA.1/25 B.1/5 C.1/2 D.1設(shè)單位負(fù)反饋控制系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)Go(s)=—，其中K>0,a>0,則閉環(huán)控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性與D ° 沁+°)K值的大小有關(guān)a值的大小有關(guān)a和K值的大小有關(guān)a和K值的大小無關(guān)在伯德圖中反映系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性的是 BA.低頻段B.中頻段C.高頻段D.無法反映1設(shè)開環(huán)系統(tǒng)的頻率特性G(jw)=(1+推)2，當(dāng)3=1rad/s時(shí)，其頻率特性幅值G(1)=CA.1B.克 C.1/2 D.1/4K開環(huán)傳遞函數(shù)為G(s)H(s)=s3("3)，則實(shí)軸上的根軌跡為DA.[-3,8] B.[0,8]C.(-8,-3)D.[-3,0]二、判斷說明題對一個(gè)系統(tǒng)，只能選取一組狀態(tài)變量。錯(cuò)(可選取多組)由狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣可以決定系統(tǒng)狀態(tài)方程的狀態(tài)矩陣，進(jìn)而決定系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性。錯(cuò)(與輸入信號有關(guān))若一個(gè)系統(tǒng)是李雅普諾夫意義下穩(wěn)定的，則該系統(tǒng)在任意平衡狀態(tài)處都是穩(wěn)定的。錯(cuò)(初始狀態(tài)為零)狀態(tài)反饋不改變系統(tǒng)的能控性。 錯(cuò)(可以改變)若線性二次型最優(yōu)控制問題有解，則可以得到一個(gè)穩(wěn)定化狀態(tài)反饋控制器。對由一個(gè)狀態(tài)空間模型可以確定惟一一個(gè)傳遞函數(shù)。 對若一個(gè)對象的連續(xù)時(shí)間狀態(tài)空間模型是能控的，則其離散化狀態(tài)空間模型也一定是能控的。 對

對一個(gè)給定的狀態(tài)空間模型，若它是狀態(tài)能控的，則也一定是輸出能控的。錯(cuò)(不一定)對系統(tǒng)X=AX,其Lyapunov意義下的漸近穩(wěn)定性和矩陣A的特征值都具有負(fù)實(shí)部是一致的。 對根據(jù)線性二次型最優(yōu)控制問題設(shè)計(jì)的最優(yōu)控制系統(tǒng)一定是漸近穩(wěn)定的。錯(cuò)(不一定)三、名詞解釋題什么是狀態(tài)變量、狀態(tài)方程?狀態(tài)變量：完全地描述系統(tǒng)時(shí)域行為的一個(gè)最小變量組中的每個(gè)變量。狀態(tài)方程：指每個(gè)狀態(tài)變量對時(shí)間的一階導(dǎo)數(shù)與狀態(tài)變量和輸入變量之間的關(guān)系控制系統(tǒng)外部穩(wěn)定的含義是什么？對于初始松弛的系統(tǒng)(即初始條件為零的系統(tǒng))，如果在有界輸入作用下，系統(tǒng)的輸出是有界的，則此系統(tǒng)稱為外部穩(wěn)定(或BIBO穩(wěn)定)。四、計(jì)算題如何由一個(gè)傳遞函數(shù)來給出其對應(yīng)的狀態(tài)空間模型，試簡述其解決思路?系統(tǒng)的輸入輸出描述經(jīng)過變形后，適當(dāng)取狀態(tài)變量；找出狀態(tài)變量一階導(dǎo)數(shù)的表達(dá)式；去頂輸出與狀態(tài)變量輸入之間的關(guān)系；用矩陣列出系統(tǒng)的狀態(tài)空間描述。給出一個(gè)二階傳遞函數(shù)G(s)=(2s+5)/[(s+3)(s+5)]的兩種狀態(tài)空間實(shí)現(xiàn)。解：G(s)=2s+5/(s+3)(s+5)產(chǎn)01]p】=2s+5/s2+8s+15A-15-8JBPa]=UC=i0 1所以「01、

X=-15-8LJxa1=8a2=15 P0=b0C=i0 1所以「01、

X=-15-8LJxb0=0b1=2b2=5P1一b1-a1P0=2P2=b2-a1p「a2p0=-11y=[0 1jx(1)試問狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣的意義是什么？ ’狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣的意義是：系統(tǒng)在t0時(shí)刻任意狀態(tài)，在狀態(tài)矩陣①(t,t0)作用下，轉(zhuǎn)移為t時(shí)刻的狀態(tài)。狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣是否包含了對應(yīng)自治系統(tǒng)的全部信息？包含了對應(yīng)自治系統(tǒng)的全部信息。介紹兩種求解線性定常系統(tǒng)狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣的方法；拉氏變換直接求取法計(jì)算系統(tǒng)；=]：_13]x的狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣。(1)解釋系統(tǒng)狀態(tài)能控性的含義；系統(tǒng)狀態(tài)能空性含義是：一定的時(shí)間內(nèi)在一控制作用下將系統(tǒng)由任意初始狀態(tài)轉(zhuǎn)移到一終了狀態(tài)。(2)給出能控性的判別條件，并通過一個(gè)例子來說明該判別條件的應(yīng)用；代數(shù)判別條件：對于定常系統(tǒng)x(t)=Ax(t)+Bu(t),Q=[A,AB_An-1B]達(dá)到TOC\o"1-5"\h\z滿秩則系統(tǒng)能控。 °模態(tài)判別條件：(線性定常系統(tǒng)經(jīng)非奇異線性變換后狀態(tài)能控性保持不變)對于所有的復(fù)數(shù)入有下式成立rank[入I-A,B]=n(n為滿秩)則系統(tǒng)能控。對與1的例子：X1r廣0、=+uX22-1,TOC\o"1-5"\h\z0 1對于該情況，detQ= #01-1I即。為非奇異，因此系統(tǒng)是狀態(tài)能控的。(3)若一個(gè)系統(tǒng)是能控的，則可以在任意短時(shí)間內(nèi)將初始狀態(tài)轉(zhuǎn)移到任意指定的狀態(tài)，這一控制效果在實(shí)際中能實(shí)現(xiàn)嗎？為什么？不能，應(yīng)為能控系統(tǒng)只能在一定的時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)將初始狀態(tài)到任意指定狀態(tài)的轉(zhuǎn)移，所以對于任意短時(shí)間是無法實(shí)現(xiàn)此種狀態(tài)轉(zhuǎn)移的。(1)能夠通過狀態(tài)反饋實(shí)現(xiàn)任意極點(diǎn)配置的條件是什么？通過狀態(tài)反饋實(shí)現(xiàn)任意極點(diǎn)配置的條件是：受控對象￡(A,B,C)完全能控。(2)已知被控對象的狀態(tài)空間模型為.一01一「0-x―x+-3-41y=：32]xu設(shè)計(jì)狀態(tài)反饋控制器，使得閉環(huán)極點(diǎn)為-4和-5。(1)敘述線性時(shí)不變系統(tǒng)的李雅普諾夫穩(wěn)定性定理；線性定常連續(xù)系統(tǒng)在Xe=0大范圍漸進(jìn)穩(wěn)定的充要條件為：對任意給定的一個(gè)正定實(shí)對稱舉證Q，必存在一個(gè)正定的實(shí)對稱矩陣P，且滿足AtP+PA=-Q。

(2)利用李雅普諾夫穩(wěn)定性定理判斷系統(tǒng)x=；11的穩(wěn)定性。8.考慮由下式確定的系統(tǒng)：-8.考慮由下式確定的系統(tǒng)：-試求其狀態(tài)空間實(shí)現(xiàn)的能控標(biāo)準(zhǔn)型、能觀標(biāo)準(zhǔn)型和對角線標(biāo)準(zhǔn)型，并畫出能控標(biāo)準(zhǔn)型的狀態(tài)變量圖。設(shè)非線性系統(tǒng)的狀態(tài)方程為:試確定其平衡狀態(tài)的穩(wěn)定性。(用李雅普諾夫第二法判斷)工1=X2x2=-a(1+x2)2x2-X],....a>0在線性控制系統(tǒng)的分析和設(shè)計(jì)中，系統(tǒng)的狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣起著很重要的作用。對系統(tǒng)- 0 Ir= a*2-3求其狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣。11.已知對象的狀態(tài)空間模型X=AX+Bu,y=Cx是完全能觀