自動控制原理與系統(tǒng)考核試卷

自動控制原理與系統(tǒng)考核試卷考生姓名：__________答題日期：__________得分：__________判卷人：__________

一、單項選擇題（本題共20小題，每小題1分，共20分，在每小題給出的四個選項中，只有一項是符合題目要求的）

1.下列哪個不是自動控制系統(tǒng)的基本環(huán)節(jié)？（）

A.被控對象

B.控制器

C.傳感器

D.變頻器

2.在自動控制系統(tǒng)中，開環(huán)控制系統(tǒng)與閉環(huán)控制系統(tǒng)的主要區(qū)別是？（）

A.是否有反饋環(huán)節(jié)

B.是否有輸入信號

C.是否有輸出信號

D.是否有控制器

3.以下哪個物理量不屬于控制系統(tǒng)的狀態(tài)變量？（）

A.位置

B.速度

C.加速度

D.功率

4.拉普拉斯變換的基本公式是？（）

A.F(s)=∫[0,∞]f(t)e^{-st}dt

B.F(s)=∫[-∞,∞]f(t)e^{-st}dt

C.F(s)=∫[0,∞]f(t)e^{st}dt

D.F(s)=∫[-∞,∞]f(t)e^{st}dt

5.若系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為G(s)H(s)，則閉環(huán)傳遞函數(shù)的表達式是？（）

A.1/(1+G(s)H(s))

B.G(s)/(1+G(s)H(s))

C.H(s)/(1+G(s)H(s))

D.1/(1-G(s)H(s))

6.以下哪種穩(wěn)定性準則適用于線性定常系統(tǒng)？（）

A.勞斯準則

B.尼科爾斯準則

C.李雅普諾夫準則

D.波特準則

7.若系統(tǒng)的閉環(huán)特征方程為s^3+2s^2+3s+4=0，根據(jù)勞斯準則，該系統(tǒng)是穩(wěn)定的嗎？（）

A.穩(wěn)定

B.不穩(wěn)定

C.不能確定

D.與勞斯準則無關(guān)

8.在頻率響應(yīng)法中，波特圖主要描述了系統(tǒng)的哪些性能指標？（）

A.幅頻特性與相頻特性

B.幅頻特性與穩(wěn)態(tài)誤差

C.相頻特性與穩(wěn)態(tài)誤差

D.穩(wěn)態(tài)誤差與動態(tài)誤差

9.以下哪個環(huán)節(jié)不屬于PID控制器的組成部分？（）

A.P（比例）環(huán)節(jié)

B.I（積分）環(huán)節(jié)

C.D（微分）環(huán)節(jié)

D.F（前饋）環(huán)節(jié)

10.在控制系統(tǒng)中，滯后現(xiàn)象主要與以下哪個環(huán)節(jié)相關(guān)？（）

A.比例環(huán)節(jié)

B.積分環(huán)節(jié)

C.微分環(huán)節(jié)

D.滯后環(huán)節(jié)

11.若系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為G(s)H(s)=k/(s(s+1)(s+2))，則該系統(tǒng)的型別是？（）

A.0型

B.1型

C.2型

D.3型

12.在控制系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差分析中，若系統(tǒng)為單位反饋系統(tǒng)，且輸入為單位階躍信號，則穩(wěn)態(tài)誤差的公式為？（）

A.ess=1/(1+K_p)

B.ess=1/K_v

C.ess=1/(1+K_v)

D.ess=K_p/(1+K_p)

13.以下哪個方法不屬于控制系統(tǒng)的校正方法？（）

A.超前校正

B.滯后校正

C.頻率校正

D.相位校正

14.在控制系統(tǒng)的根軌跡分析中，根軌跡的起始點位于？（）

A.幅頻特性的最低點

B.相頻特性的最低點

C.開環(huán)極點

D.開環(huán)零點

15.若系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)為C(s)/R(s)=1/(s^2+2s+1)，則該系統(tǒng)的自然頻率是？（）

A.1rad/s

B.2rad/s

C.3rad/s

D.4rad/s

16.以下哪個參數(shù)不屬于二階系統(tǒng)的特征參數(shù)？（）

A.自然頻率ω_n

B.阻尼比ζ

C.時間常數(shù)τ

D.諧振頻率ω_d

17.在控制系統(tǒng)的頻率特性分析中，幅頻特性曲線的斜率主要反映了系統(tǒng)的哪個特性？（）

A.增益裕度

B.相位裕度

C.帶寬

D.穩(wěn)態(tài)誤差

18.以下哪個方法不是控制系統(tǒng)建模的主要方法？（）

A.系統(tǒng)識別

B.理論推導(dǎo)

C.模擬仿真

D.實驗測量

19.若系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)為C(s)/R(s)=10/(s^2+5s+10)，則該系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差ess（輸入為單位斜坡信號）是？（）

A.0

B.0.1

C.0.2

D.0.5

20.在控制系統(tǒng)的狀態(tài)空間分析中，能控性矩陣Q_c的定義是？（）

A.Q_c=[BAB]

B.Q_c=[AB]

C.Q_c=[A^TB^T]

D.Q_c=[ABA^2B]

（以下為試卷其他部分，根據(jù)題目要求不再輸出）

二、多選題（本題共20小題，每小題1.5分，共30分，在每小題給出的四個選項中，至少有一項是符合題目要求的）

1.以下哪些是閉環(huán)控制系統(tǒng)的特點？（）

A.抗干擾能力強

B.穩(wěn)定性較差

C.對模型要求低

D.可以實現(xiàn)無差控制

2.在控制系統(tǒng)中，以下哪些環(huán)節(jié)可以提供相位滯后？（）

A.比例環(huán)節(jié)

B.積分環(huán)節(jié)

C.微分環(huán)節(jié)

D.滯后環(huán)節(jié)

3.以下哪些方法可以用于控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析？（）

A.勞斯準則

B.尼科爾斯準則

C.李雅普諾夫準則

D.波特準則

4.關(guān)于波特圖，以下哪些說法是正確的？（）

A.描述了系統(tǒng)的幅頻特性和相頻特性

B.可以直接讀出系統(tǒng)的相位裕度和增益裕度

C.可以用于分析系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差

D.僅適用于開環(huán)系統(tǒng)分析

5.PID控制器中，以下哪些環(huán)節(jié)可以提高系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能？（）

A.比例環(huán)節(jié)

B.積分環(huán)節(jié)

C.微分環(huán)節(jié)

D.前饋環(huán)節(jié)

6.以下哪些因素會影響控制系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差？（）

A.控制器類型

B.系統(tǒng)型別

C.輸入信號類型

D.輸出信號類型

7.在控制系統(tǒng)的校正設(shè)計中，以下哪些方法可以用來改善系統(tǒng)的動態(tài)性能？（）

A.超前校正

B.滯后校正

C.頻率校正

D.相位校正

8.以下哪些參數(shù)可以用來描述二階系統(tǒng)的動態(tài)特性？（）

A.自然頻率ω_n

B.阻尼比ζ

C.時間常數(shù)τ

D.諧振頻率ω_d

9.在狀態(tài)空間分析中，以下哪些條件可以保證系統(tǒng)的能控性？（）

A.系統(tǒng)是完全能控的

B.控制矩陣Q_c的秩等于狀態(tài)變量個數(shù)

C.系統(tǒng)矩陣A的特征值全部位于左半平面

D.系統(tǒng)是穩(wěn)定的

10.以下哪些方法可以用于控制系統(tǒng)的建模？（）

A.系統(tǒng)識別

B.理論推導(dǎo)

C.模擬仿真

D.實驗測量

11.關(guān)于控制系統(tǒng)的型別，以下哪些說法是正確的？（）

A.0型系統(tǒng)對階躍輸入的穩(wěn)態(tài)誤差為無窮大

B.1型系統(tǒng)對斜坡輸入的穩(wěn)態(tài)誤差為有限值

C.2型系統(tǒng)對加速度輸入的穩(wěn)態(tài)誤差為有限值

D.3型系統(tǒng)對所有類型的輸入都有有限穩(wěn)態(tài)誤差

12.在根軌跡繪制過程中，以下哪些因素會影響根軌跡的形狀？（）

A.開環(huán)零點

B.開環(huán)極點

C.控制器類型

D.系統(tǒng)增益K

13.關(guān)于控制系統(tǒng)的頻率響應(yīng)法，以下哪些說法是正確的？（）

A.可以用來分析系統(tǒng)的穩(wěn)定性

B.可以用來分析系統(tǒng)的動態(tài)性能

C.可以用來分析系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能

D.僅適用于線性定常系統(tǒng)

14.以下哪些工具可以用于控制系統(tǒng)的仿真和分析？（）

A.MATLAB

B.Simulink

C.LabVIEW

D.SPICE

15.在控制系統(tǒng)設(shè)計過程中，以下哪些考慮因素是重要的？（）

A.系統(tǒng)穩(wěn)定性

B.系統(tǒng)快速性

C.系統(tǒng)準確性

D.實現(xiàn)成本

16.以下哪些信號常用于控制系統(tǒng)性能測試？（）

A.階躍信號

B.斜坡信號

C.正弦信號

D.方波信號

17.關(guān)于狀態(tài)空間描述，以下哪些說法是正確的？（）

A.可以用來描述線性非時變系統(tǒng)

B.可以用來描述線性時變系統(tǒng)

C.狀態(tài)變量是完全獨立的

D.狀態(tài)空間方程包括狀態(tài)方程和輸出方程

18.在控制系統(tǒng)設(shè)計中，以下哪些方法可以用來減小超調(diào)和震蕩？（）

A.增加積分環(huán)節(jié)

B.減小微分環(huán)節(jié)

C.增加滯后校正

D.減小超前校正

19.以下哪些條件會導(dǎo)致控制系統(tǒng)出現(xiàn)不穩(wěn)定？（）

A.開環(huán)增益過大

B.系統(tǒng)存在右半平面極點

C.系統(tǒng)的相位裕度不足

D.系統(tǒng)的幅值裕度不足

20.在現(xiàn)代控制理論中，以下哪些概念是基本的？（）

A.狀態(tài)變量

B.狀態(tài)空間

C.控制律

D.觀測器

（注：以上試題內(nèi)容為樣例，實際考試內(nèi)容請根據(jù)教學大綱和課程要求進行設(shè)計。）

三、填空題（本題共10小題，每小題2分，共20分，請將正確答案填到題目空白處）

1.在自動控制系統(tǒng)中，能夠直接改變被控對象工作狀態(tài)的是____（）。

2.若系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)為C(s)/R(s)=K/(s(s+1)(s+2))，則該系統(tǒng)的型別是____（）型。

3.控制系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差ess與輸入信號的____（）有關(guān)。

4.在根軌跡分析中，如果根軌跡的分支在實軸上的投影長度為無窮大，則系統(tǒng)是____（）穩(wěn)定的。

5.二階系統(tǒng)的自然頻率ω_n與系統(tǒng)的____（）有關(guān)。

6.控制系統(tǒng)的幅值裕度和相位裕度分別反映了系統(tǒng)的____（）和____（）穩(wěn)定性。

7.狀態(tài)空間方程包括____（）方程和____（）方程。

8.在控制系統(tǒng)中，滯后校正環(huán)節(jié)主要用來減小系統(tǒng)的____（）和____（）。

9.閉環(huán)控制系統(tǒng)的優(yōu)點是____（）和____（）。

10.在進行控制系統(tǒng)校正時，超前校正可以增加系統(tǒng)的____（）和____（）。

四、判斷題（本題共10小題，每題1分，共10分，正確的請在答題括號中畫√，錯誤的畫×）

1.在開環(huán)控制系統(tǒng)中，輸出信號不會影響輸入信號。（）

2.比例控制器可以提高系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能，但會降低系統(tǒng)的動態(tài)性能。（）

3.勞斯準則可以用來判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性，即使系統(tǒng)是非線性的。（）

4.狀態(tài)變量是系統(tǒng)中可以自由變化的變量，與輸入輸出無關(guān)。（）

5.閉環(huán)控制系統(tǒng)的抗干擾能力一定比開環(huán)控制系統(tǒng)強。（）

6.在波特圖中，系統(tǒng)的相位裕度是指系統(tǒng)在增益為1時的相位差。（）

7.控制系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差與系統(tǒng)的型別和輸入信號的類型有關(guān)。（√）

8.在根軌跡上，如果所有的分支都位于左半平面，那么系統(tǒng)是不穩(wěn)定的。（×）

9.增加積分環(huán)節(jié)可以加快系統(tǒng)的響應(yīng)速度，減小超調(diào)量。（×）

10.現(xiàn)代控制理論主要基于狀態(tài)空間和傳遞函數(shù)兩種方法。（×）

五、主觀題（本題共4小題，每題10分，共40分）

1.請簡述自動控制系統(tǒng)的基本組成及其各自的功能。

2.解釋什么是控制系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差，并說明影響穩(wěn)態(tài)誤差的主要因素。

3.描述根軌跡繪制的基本步驟，并說明根軌跡分析在控制系統(tǒng)設(shè)計中的應(yīng)用。

4.論述狀態(tài)空間分析的基本概念，包括狀態(tài)變量、狀態(tài)方程和輸出方程，并舉例說明狀態(tài)空間方法在實際控制系統(tǒng)中的應(yīng)用。

標準答案

一、單項選擇題

1.D

2.A

3.D

4.A

5.B

6.A

7.B

8.A

9.D

10.D

11.B

12.B

13.D

14.C

15.B

16.C

17.C

18.D

19.A

20.A

二、多選題

1.ACD

2.BD

3.ABC

4.AB

5.AB

6.ABC

7.ABC

8.AB

9.AB

10.ABCD

11.ABC

12.ABCD

13.ABC

14.ABCD

15.ABCD

16.ABCD

17.ABC

18.ABC

19.ABCD

20.ABC

三、填空題

1.控制器

2.0

3.類型

4.漸近

5.ω_n

6.幅值、相位

7.狀態(tài)、輸出

8.超調(diào)、震蕩

9.精確性、穩(wěn)定性

10.響應(yīng)速度、相位裕度

四、判斷題

1.×

2.√

3.×

4.×

5.√

6.×

7.√

8.×

9.×

10.×

五、主觀題（參考