同济大学控制工程试题及答案

同济大学控制工程试题及答案

一、单项选择题（每题2分，共10题）1.控制系统的基本要求不包括以下哪一项（）A.稳定性B.快速性C.准确性D.复杂性2.开环控制系统的特点是（）A.有反馈环节B.无反馈环节C.控制精度高D.抗干扰能力强3.一阶系统的时间常数T越大，则系统的响应（）A.越快B.越慢C.不变D.不确定4.根轨迹起始于（）A.开环零点B.开环极点C.闭环零点D.闭环极点5.比例控制器的作用是（）A.消除稳态误差B.加快系统响应速度C.增加系统稳定性D.减小系统超调量6.系统的稳态误差与（）有关。A.系统的类型B.输入信号的形式C.开环增益D.以上都是7.频率特性的幅值和相角随（）变化。A.时间B.频率C.输入信号D.系统参数8.以下哪种校正方式属于串联校正（）A.反馈校正B.前馈校正C.相位超前校正D.复合校正9.自动控制系统中，积分控制器的作用是（）A.加快系统响应速度B.消除稳态误差C.增加系统稳定性D.减小系统超调量10.最小相位系统是指（）A.系统的所有零点和极点都在s平面的左半平面B.系统的所有零点和极点都在s平面的右半平面C.系统的零点在s平面的左半平面，极点在s平面的右半平面D.系统的极点在s平面的左半平面，零点在s平面的右半平面答案：1.D；2.B；3.B；4.B；5.B；6.D；7.B；8.C；9.B；10.A二、多项选择题（每题2分，共10题）1.控制系统按输入信号的特征可分为（）A.恒值控制系统B.随动控制系统C.程序控制系统D.开环控制系统2.系统的稳定性取决于（）A.系统的结构B.系统的参数C.输入信号的形式D.初始条件3.根轨迹的基本法则包括（）A.根轨迹的分支数等于开环极点数B.根轨迹起始于开环极点，终止于开环零点C.根轨迹的渐近线与实轴的交点和夹角是固定的D.根轨迹上的点满足相角条件4.常用的校正装置有（）A.比例控制器B.积分控制器C.微分控制器D.比例-积分-微分控制器5.控制系统的性能指标包括（）A.稳态性能指标B.动态性能指标C.抗干扰性能指标D.鲁棒性能指标6.频率特性分析中，常用的图形有（）A.伯德图B.奈奎斯特图C.根轨迹图D.尼柯尔斯图7.以下关于PID控制器的说法正确的是（）A.比例作用可以加快系统响应速度B.积分作用可以消除稳态误差C.微分作用可以减小系统超调量D.PID控制器可以改善系统的稳定性8.自动控制系统中，反馈的作用有（）A.提高系统的控制精度B.增强系统的抗干扰能力C.改善系统的动态性能D.增加系统的复杂性9.系统的稳态误差与（）有关。A.系统的类型B.输入信号的形式C.开环增益D.干扰信号10.以下属于非线性控制系统的特点有（）A.不满足叠加原理B.可能存在自激振荡C.系统的响应与初始条件有关D.可以用线性微分方程描述答案：1.ABC；2.AB；3.ABCD；4.ABCD；5.ABCD；6.ABD；7.ABCD；8.ABC；9.ABCD；10.ABC三、判断题（每题2分，共10题）1.开环控制系统没有反馈环节，所以控制精度高。（）2.系统的稳定性只与系统的结构和参数有关，与输入信号无关。（）3.根轨迹是闭环系统特征根随开环增益变化的轨迹。（）4.比例控制器可以消除系统的稳态误差。（）5.频率特性分析可以研究系统的稳定性、动态性能和稳态性能。（）6.串联校正装置通常安装在系统的前向通道中。（）7.积分控制器可以加快系统的响应速度。（）8.控制系统的稳态误差只与系统的类型和输入信号有关。（）9.最小相位系统的相角变化范围比非最小相位系统小。（）10.非线性控制系统一定不满足叠加原理。（）答案：1.×；2.√；3.√；4.×；5.√；6.√；7.×；8.×；9.√；10.√四、简答题（每题5分，共4题）1.简述自动控制系统的基本组成部分。答案：自动控制系统基本组成部分有被控对象、测量元件、控制器和执行机构。测量元件检测被控量，控制器根据偏差信号按控制规律运算，执行机构执行控制信号，使被控量符合要求。2.什么是系统的稳定性？如何判断系统的稳定性？答案：系统稳定性指系统受扰动偏离平衡后，能恢复到原平衡状态的能力。判断方法有劳斯判据，通过系统特征方程系数判断；根轨迹法，看闭环极点位置；还有奈奎斯特判据，依据开环频率特性判断。3.简述PID控制器中比例、积分、微分环节的作用。答案：比例环节加快系统响应速度，增大比例系数可减小稳态误差，但过大会使系统不稳定。积分环节消除稳态误差，但会使系统响应变慢。微分环节能预测偏差变化趋势，减小超调，改善系统动态性能。4.什么是频率特性？它有什么作用？答案：频率特性指系统对不同频率正弦输入信号的稳态响应特性。作用有分析系统稳定性，可通过奈奎斯特判据判断；研究系统动态性能，如通过伯德图分析；还能进行系统设计和校正。五、讨论题（每题5分，共4题）1.讨论开环控制系统和闭环控制系统的优缺点。答案：开环优点是结构简单、成本低、响应快；缺点是控制精度低、抗干扰能力差。闭环优点是精度高、能自动调节、抗干扰强；缺点是结构复杂、成本高，可能不稳定，需调试。2.讨论根轨迹在控制系统分析和设计中的应用。答案：在分析中，可直观看到闭环极点随开环增益变化，判断系统稳定性，了解动态性能。在设计中，可根据性能要求确定合适开环增益，还能通过增加零极点改变根轨迹形状，改善系统性能。3.讨论PID控制器参数整定的方法和重要性。答案：方法有试凑法，凭经验调整；临界比例度法，找临界参数计算；还有衰减曲线法等。参数整定很重要，合适参数可使系统稳定性、快速性和准确性达到平