2026年工学硕士控制理论考试要求试题及真题

2026年工学硕士控制理论考试要求试题及真题考试时长：120分钟满分：100分一、判断题（总共10题，每题2分，总分20分）1.线性定常系统的传递函数只取决于系统的结构参数，与外部输入信号无关。2.控制系统的稳定性是指系统在受到扰动后能够恢复到原平衡状态的性质。3.状态空间方程中的状态变量必须是线性独立的。4.控制系统的极点决定了系统的动态响应特性，包括超调量、调节时间和稳态误差。5.反馈控制系统的鲁棒性是指系统在参数变化或外部干扰下仍能保持性能的能力。6.系统的传递函数矩阵可以描述多输入多输出系统的动态特性。7.李雅普诺夫第二法（直接法）适用于判断线性系统的稳定性。8.控制系统的频域分析法主要通过波特图和奈奎斯特图进行。9.状态观测器的目的是估计不可直接测量的状态变量。10.线性系统的可控性和可观测性是设计状态反馈控制器的基础。二、单选题（总共10题，每题2分，总分20分）1.下列哪种方法不属于系统稳定性分析的方法？A.极点分布法B.奈奎斯特稳定性判据C.李雅普诺夫法D.频域响应法2.控制系统的传递函数为G(s)＝(s＋2)/(s²＋3s＋2)，其零点为？A.-2B.-1C.-3D.03.状态空间方程ẋ=Ax＋Bu中，矩阵A和B分别代表？A.状态矩阵和输入矩阵B.输入矩阵和输出矩阵C.输出矩阵和状态矩阵D.状态矩阵和输出矩阵4.控制系统的超调量主要受以下哪个因素影响？A.系统的阻尼比B.系统的增益C.系统的极点位置D.系统的零点位置5.以下哪种方法不属于状态反馈控制器的设计方法？A.极点配置法B.李雅普诺夫法C.观测器设计法D.反馈线性化法6.控制系统的频域分析法主要通过以下哪种工具？A.波特图B.频率响应曲线C.奈奎斯特图D.以上都是7.状态观测器的目的是？A.提高系统的鲁棒性B.估计不可直接测量的状态变量C.减小系统的稳态误差D.增加系统的带宽8.控制系统的稳态误差主要受以下哪个因素影响？A.系统的极点位置B.系统的零点位置C.系统的增益D.系统的阻尼比9.以下哪种方法不属于系统鲁棒性分析的方法？A.H∞控制B.极点配置法C.鲁棒稳定性裕度分析D.状态观测器设计10.控制系统的能控性矩阵满秩的条件是？A.系统可控B.系统不可控C.系统可观测D.系统不可观测三、多选题（总共10题，每题2分，总分20分）1.控制系统的稳定性分析方法包括？A.极点分布法B.奈奎斯特稳定性判据C.李雅普诺夫法D.频域响应法2.控制系统的传递函数矩阵G(s)＝[G₁(s)G₂(s)]描述了？A.单输入单输出系统B.多输入多输出系统C.系统的动态特性D.系统的稳态误差3.状态空间方程ẋ=Ax＋Bu中，矩阵A和B的维度关系是？A.A的维度为n×nB.B的维度为n×mC.A的维度为m×nD.B的维度为n×n4.控制系统的动态响应特性包括？A.超调量B.调节时间C.稳态误差D.响应速度5.状态反馈控制器的设计方法包括？A.极点配置法B.反馈线性化法C.观测器设计法D.李雅普诺夫法6.控制系统的频域分析法主要通过以下哪种工具？A.波特图B.频率响应曲线C.奈奎斯特图D.霍尔维茨图7.状态观测器的目的是？A.提高系统的鲁棒性B.估计不可直接测量的状态变量C.减小系统的稳态误差D.增加系统的带宽8.控制系统的稳态误差主要受以下哪个因素影响？A.系统的极点位置B.系统的零点位置C.系统的增益D.系统的阻尼比9.控制系统的鲁棒性分析方法包括？A.H∞控制B.鲁棒稳定性裕度分析C.极点配置法D.状态观测器设计10.控制系统的能控性和可观测性是设计以下哪种控制器的基础？A.状态反馈控制器B.输出反馈控制器C.观测器控制器D.H∞控制器四、简答题（总共3题，每题4分，总分12分）1.简述线性定常系统的传递函数的定义及其特点。2.简述状态空间方程中状态变量的物理意义及其选择原则。3.简述反馈控制系统的鲁棒性与开环控制系统鲁棒性的区别。五、应用题（总共2题，每题9分，总分18分）1.已知控制系统的传递函数为G(s)＝(s＋1)/(s²＋2s＋1)，求系统的极点和零点，并分析系统的稳定性。2.已知系统的状态空间方程为ẋ=Ax＋Bu，其中A＝[01；-2-3]，B＝[0；1]，求系统的能控性矩阵，并判断系统是否可控。【标准答案及解析】一、判断题1.×（传递函数还与初始条件有关）2.√3.√4.√5.√6.√7.×（第二法适用于非线性系统）8.√9.√10.√二、单选题1.D2.A3.A4.A5.C6.D7.B8.C9.B10.A三、多选题1.ABCD2.BCD3.AB4.ABCD5.ABD6.ABCD7.B8.ABCD9.AB10.ABC四、简答题1.线性定常系统的传递函数定义为系统输出信号的拉普拉斯变换与输入信号的拉普拉斯变换之比，忽略初始条件。其特点包括：①只取决于系统结构参数，与外部输入无关；②是复频域中的有理函数，分子和分母均为多项式；③可以描述系统的动态特性，如稳定性、响应速度等。2.状态变量是描述系统内部状态的最小一组线性独立的变量，其物理意义包括：①完整描述系统状态；②是系统动态响应的基础。选择原则包括：①线性独立；②尽量少且能反映系统特性。3.反馈控制系统的鲁棒性是指系统在参数变化或外部干扰下仍能保持性能的能力，主要通过反馈机制实现；开环控制系统鲁棒性较弱，易受参数变化和干扰影响。五、应用题1.极点：解方程s²＋2s＋1＝0得s＝-1（重根）；零点：解方程s＋1＝0得s＝-1。系统有一个重极点和一个零点，极点位于s平面左半平面，系统稳定。