机械工程控制基础

机械工程控制基础一、单选题1.系统的状态转移矩阵Φ(t)满足（）。A.Φ(0)=0B.Φ(0)=IC.Φ(0)=AD.Φ(0)=B答案：B2.频率特性法分析系统时，常用（）作为输入信号。A.阶跃信号B.斜坡信号C.正弦信号D.脉冲信号答案：C3.若系统的输入信号为单位斜坡函数，则其拉普拉斯变换为（）。A.1B.1/sC.1/s^2D.1/s^3答案：C4.在频率特性图中，Nyquist图是极坐标图，Bode图是（）。A.直角坐标图B.对数坐标图C.根轨迹图D.Nichols图答案：B5.当阻尼比ζ（）时，二阶系统的特征根为两个不相等的负实根。A.=0B.=1C.>1D.0<ζ<1答案：C6.二阶欠阻尼系统的超调量σ%只与（）有关。A.自然频率ωnB.阻尼比ζC.时间常数TD.增益K答案：B7.系统的相对稳定性可以用（）来衡量。A.幅值裕度B.相位裕度C.超调量D.以上都是答案：D8.系统开环对数幅频特性曲线的高频段反映了系统对（）的抑制能力。A.低频噪声B.中频干扰C.高频噪声D.所有干扰答案：C9.一阶系统的单位阶跃响应曲线在t=0处的切线斜率是（）。A.0B.1/TC.TD.1答案：B10.串联滞后校正会使系统的截止频率ωc（）。A.增大B.减小C.不变D.不确定答案：B11.已知系统开环传递函数G(s)H(s)=K/(s(s+4))，其根轨迹的渐近线与实轴正方向的夹角为（）。A.±45°B.±90°C.±60°，±180°D.±90°，±270°答案：B12.描述函数法是一种（）方法。A.时域B.频域C.复域D.状态空间答案：B13.由状态空间表达式求传递函数矩阵的公式是（）。A.C(sI-A)^{-1}B+DB.C(sI-A)B+DC.(sI-A)^{-1}BD.C(sI-A)B答案：A14.前馈控制主要用于补偿（）。A.随机干扰B.可测量的扰动C.系统内部参数变化D.以上都是答案：B15.对于稳定的最小相位系统，其相位裕度为正时，幅值裕度（）。A.必为正B.必为负C.可正可负D.为0答案：A16.串联超前校正会使系统的带宽（）。A.变窄B.变宽C.不变D.不确定答案：B17.能观性判别矩阵的秩等于（）时，系统是状态完全能观测的。A.0B.系统阶次nC.输入维数D.输出维数答案：B18.零阶保持器会使系统产生（）。A.相位超前B.相位滞后C.幅值放大D.幅值衰减答案：B19.比例微分（PD）控制器相当于在系统中增加了一个（）。A.开环极点B.开环零点C.闭环极点D.积分环节答案：B20.下列性能指标中，属于时域指标的是（）。A.相位裕度B.幅值裕度C.调整时间tsD.谐振峰值Mr答案：C21.系统的动态结构图等效变换中，相加点后移需要（）。A.乘以所越过的传递函数B.除以所越过的传递函数C.加上所越过的传递函数D.减去所越过的传递函数答案：A22.已知系统的开环幅相曲线包围(-1,j0)点，则该闭环系统（）。A.稳定B.不稳定C.临界稳定D.无法判断答案：B23.系统开环频率特性的幅值穿越频率ωc（即截止频率）对应伯德图上（）处的频率。A.L(ω)=0dBB.L(ω)=-180dBC.φ(ω)=0°D.φ(ω)=-180°答案：A24.系统开环传递函数为G(s)=K/(s(s+1)(0.5s+1))，当K增大时，其相位裕度γ将（）。A.增大B.减小C.不变D.不确定答案：B25.单位脉冲函数的拉普拉斯变换是（）。A.1B.1/sC.1/s^2D.s答案：A26.希望系统抑制高频噪声，应使系统具有（）特性。A.高通B.低通C.带通D.带阻答案：B27.对于线性系统，叠加原理（）。A.适用B.不适用C.有时适用D.无法判断答案：A28.适合用劳斯判据分析稳定性的系统模型是（）。A.状态空间表达式B.传递函数C.差分方程D.以上都可以答案：B29.对于欠阻尼二阶系统，其谐振峰值Mr出现在频率（）处。A.ω=0B.ω=ωnC.ω=ωr(ωr<ωd<ωn)D.ω=∞答案：C30.最小相位系统是指s右半平面没有零点和（）的传递函数。A.极点B.零点C.极点和零点D.以上都不是答案：A31.香农采样定理指出，采样频率ωs应至少为信号最高频率ωmax的（）倍。A.1B.1.5C.2D.5答案：C32.系统的开环对数幅频特性中频段主要影响系统的（）。A.稳态精度B.动态性能C.抗干扰能力D.以上都是答案：B33.单位反馈系统的开环传递函数为G(s)=10/(s(0.1s+1))，其静态速度误差系数Kv为（）。A.0B.10C.∞D.1答案：B34.系统的动态结构图等效变换中，分支点前移需要（）。A.乘以所越过的传递函数B.除以所越过的传递函数C.加上所越过的传递函数D.减去所越过的传递函数答案：B35.状态观测器设计的依据是原系统和观测器之间的（）。A.状态误差趋于零B.输入相同C.输出相同D.特征值相同答案：A36.复合控制是（）和（）的结合。A.开环，闭环B.前馈，反馈C.串联，并联D.比例，积分答案：B37.零阶保持器的传递函数是（）。A.1/sB.(1-e^{-Ts})/sC.e^{-Ts}D.Ts答案：B38.在系统前向通道中串联积分环节，可以（）。A.提高稳定性B.消除稳态误差C.加快响应D.减小超调答案：B39.对于开环不稳定的系统，采用反馈控制后（）。A.一定稳定B.可能稳定C.一定不稳定D.无影响答案：B40.线性系统在零初始条件下，输出量的拉普拉斯变换与输入量的拉普拉斯变换之比称为（）。A.增益B.频率特性C.传递函数D.微分方程答案：C41.采样控制系统中，信号的恢复通常由（）完成。A.A/D转换器B.D/A转换器C.采样开关D.保持器答案：D42.状态空间描述适用于（）系统。A.单输入单输出B.多输入多输出C.线性定常D.以上都是答案：D43.典型非线性特性中，死区特性会导致系统（）。A.产生极限环B.稳态误差增大C.响应变快D.稳定性增强答案：B44.反馈控制从根本上改变了系统的（）。A.输入信号B.结构特性C.输出信号D.以上都不是答案：B45.典型非线性特性中，（）可能引起系统的自激振荡。A.饱和特性B.死区特性C.滞环特性D.继电器特性答案：D46.描述函数法主要用于分析非线性系统的（）。A.稳定性B.自激振荡C.稳态误差D.响应速度答案：B47.希望系统具有快速响应能力，应选用（）或超前校正。A.比例B.积分C.微分D.滞后答案：C48.传递函数的零点影响系统的（）。A.稳定性B.模态C.响应幅值D.以上都是答案：C49.伯德图是绘制在（）坐标系上的。A.直角B.极C.半对数D.全对数答案：C50.控制系统校正的实质是（）。A.修改系统原有结构或参数B.改变输入信号C.改变被控对象D.改变输出信号答案：A51.某最小相位系统的开环对数幅频特性渐近线如下图所示（此处假设有图，描述为：低频斜率为-20dB/dec，穿越0dB线后斜率为-40dB/dec），该系统的型别为（）。A.0B.ⅠC.ⅡD.Ⅲ答案：B52.对于线性定常系统，其渐近稳定的充要条件是系统矩阵A的所有特征值具有（）。A.正实部B.负实部C.零实部D.非负实部答案：B53.相位裕度γ为正时，表示系统（）。A.稳定B.不稳定C.临界稳定D.与稳定性无关答案：A54.梅逊增益公式用于求取（）。A.开环传递函数B.闭环传递函数C.误差传递函数D.以上都可以答案：B55.单位负反馈系统开环传递函数为G(s)=K/(s(s+a))，其根轨迹有（）条分支。A.1B.2C.3D.4答案：B56.状态变量是描述系统内部运动状态的（）。A.最小一组变量B.输入变量C.输出变量D.中间变量答案：A57.在Bode图中，惯性环节的转折频率ω=1/T处，实际幅值比渐近线幅值低（）。A.0dBB.3dBC.6dBD.20dB答案：B58.已知单位负反馈系统的开环传递函数为G(s)=K/(s(s+1)(s+2))，根轨迹与虚轴的交点处K值为（）。A.2B.4C.6D.8答案：C59.在根轨迹绘制法则中，根轨迹的分离点由方程（）解出。A.dK/ds=0B.dK/ds=∞C.K=0D.K=∞答案：A60.系统的根轨迹是（）变化时，闭环极点在s平面上的运动轨迹。A.开环零点B.开环极点C.开环增益KD.阻尼比ζ答案：C61.振荡环节G(s)=ωn^2/(s^2+2ζωns+ωn^2)的谐振频率ωr=（）。A.ωnB.ωn√(1-2ζ^2)(0<ζ<0.707)C.ωn√(1-ζ^2)D.0答案：B62.能控性判别矩阵的秩等于（）时，系统是状态完全能控的。A.0B.系统阶次nC.输入维数D.输出维数答案：B63.典型二阶系统的单位阶跃响应中，峰值时间tp的计算公式是（）。A.π/ωdB.π/ωnC.(π-β)/ωd(其中β=arctan(√(1-ζ^2)/ζ))D.以上都不是答案：A64.对单输入单输出系统进行极点配置时，若系统状态完全能控，则可通过（）反馈实现任意配置闭环极点。A.输出B.状态C.输入D.误差答案：B65.从传递函数到状态空间表达式，其实现是（）。A.唯一的B.不唯一的C.不存在D.以上都不对答案：B66.滞后-超前校正综合了滞后校正和超前校正的优点，可以同时改善系统的（）。A.动态和稳态性能B.稳定性和抗扰性C.能控性和能观性D.以上都是答案：A67.系统的数学模型是描述系统内部物理量之间关系的（）。A.图形B.数学表达式C.表格D.以上都是答案：D68.系统开环传递函数增加极点，一般会降低系统的（）。A.稳定性B.快速性C.稳态精度D.以上都是答案：A69.系统开环频率特性相位为-180°时对应的频率称为（）。A.截止频率B.穿越频率C.谐振频率D.自然频率答案：B70.控制系统的误差信号e(t)定义为（）。A.输出与输入之差B.希望输出与实际输出之差C.干扰与输出之差D.以上都不是答案：B71.表征系统动态性能的指标通常从（）响应中获取。A.脉冲B.阶跃C.斜坡D.正弦答案：B72.对于0型系统，在单位斜坡输入下的稳态误差是（）。A.0B.∞C.常数D.与K有关答案：B73.分离原理允许将系统的状态反馈控制器和状态观测器（）设计。A.分开B.合并C.同时D.以上都不对答案：A74.一阶微分环节G(s)=Ts+1的相频特性φ(ω)是（）。A.-arctan(Tω)B.arctan(Tω)C.-90°D.90°答案：B75.Z变换中的z算子定义为（）。A.e^{Ts}B.e^{-Ts}C.sD.1/s答案：A76.系统的灵敏度过高，意味着系统（）。A.抗干扰能力强B.对参数变化敏感C.响应速度快D.稳定性好答案：B77.控制系统中的干扰通常作用于（）。A.给定输入端B.被控对象C.测量元件D.以上都可能答案：D78.线性系统的状态转移矩阵Φ(t)的拉普拉斯变换是（）。A.G(s)B.(sI-A)^{-1}C.e^{At}D.C(sI-A)^{-1}B答案：B79.串联校正装置通常连接在（）。A.前向通道中误差测量点之后B.主反馈通道C.前向通道中功率放大点之前D.以上都可以答案：A80.在正弦输入下，线性定常系统的稳态输出是与输入同频率的正弦信号，其幅值和相位是（）的函数。A.时间tB.频率ωC.初始条件D.输入幅值答案：B81.串联超前校正网络的转折频率应设置在系统原截止频率的（）。A.低频段B.中频段C.高频段D.任意位置答案：B82.若系统的开环传递函数在右半s平面有P个极点，且奈奎斯特曲线逆时针包围(-1,j0)点N圈，则闭环系统稳定的充要条件是（）。A.N=PB.N=-PC.N=P/2D.N=0答案：A83.非线性系统的分析常用方法是（）。A.劳斯判据B.根轨迹法C.描述函数法D.奈奎斯特判据答案：C84.线性定常系统状态能控的判据是（）。A.rank[B,AB,...,A^{n-1}B]=nB.rank[C;CA;...;CA^{n-1}]=nC.det(sI-A)≠0D.A的特征值实部小于0答案：A85.系统开环对数幅频特性曲线的低频段决定了系统的（）。A.动态性能B.稳态精度C.抗干扰能力D.稳定性答案：B86.工程上常将阻尼比ζ设计在（）左右，以获得良好的综合性能。A.0.1B.0.4-0.8C.1.0D.1.2答案：B87.在对数幅频特性中，积分环节的斜率为（）。A.0dB/decB.-20dB/decC.-40dB/decD.20dB/dec答案：B88.系统开环传递函数有一个极点在s平面的原点，则系统是（）型系统。A.0B.ⅠC.ⅡD.Ⅲ答案：B89.系统开环增益增大，一般会使系统的稳态误差（）。A.增大B.减小C.不变D.不确定答案：B90.拉普拉斯变换将时域函数变换到（）。A.频域B.复频域C.时域D.状态空间答案：B91.终值定理的应用条件是sF(s)的所有极点位于s平面的（）。A.左半平面B.右半平面C.虚轴上D.原点答案：A92.系统开环传递函数增加一个零点，一般会使根轨迹向（）移动。A.左半平面B.右半平面C.虚轴D.不确定答案：A93.减小二阶系统超调量的有效方法是（）。A.增大阻尼比ζB.减小阻尼比ζC.增大自然频率ωnD.减小自然频率ωn答案：A94.若系统矩阵A的特征值互异，则系统状态方程的解可表示为（）。A.卷积形式B.模态之和形式C.积分形式D.差分形式答案：B95.在开环控制系统中，输出量（）。A.参与系统的控制作用B.不参与系统的控制作用C.与输入量无关D.以上都不对答案：B96.若系统的所有闭环极点均为负实数，则其阶跃响应是（）的。A.振荡B.单调C.发散D.等幅答案：B97.在采样系统中，采样周期T越小，则系统的性能（）。A.越接近连续系统B.差别越大C.不变D.无法比较答案：A98.系统的频带宽度越宽，则系统的（）。A.响应速度越快B.响应速度越慢C.抗高频干扰能力越强D.稳态精度越高答案：A99.李雅普诺夫第一法（间接法）通过分析系统（）的稳定性来判断非线性系统的稳定性。A.平衡状态B.线性化方程C.微分方程D.输出响应答案：B100.离散系统稳定的充分必要条件是所有闭环极点均位于Z平面的（）。A.单位圆外B.单位圆上C.单位圆内D.左半平面答案：C二、多选题1.影响二阶系统单位阶跃响应调节时间t_s的因素有：A.阻尼比ζB.无阻尼自然频率ω_nC.闭环极点实部的绝对值D.开环增益K答案：ABC2.提高系统稳态精度的措施可能包括：A.提高系统型别（增加积分环节）B.提高开环增益C.采用滞后校正D.采用前馈控制答案：ABCD3.机械系统建模中常见的元件模型包括：A.质量、弹簧、阻尼器B.齿轮、丝杠C.电机（直流、交流）D.液压缸、气缸答案：ABCD4.系统辨识实验常用的输入激励信号有：A.伪随机二进制序列B.阶跃信号C.正弦扫频信号D.脉冲信号答案：ABCD5.控制系统设计中常用的性能指标类型包括：A.时域指标B.频域指标C.积分型指标（如ISE，IAE）D.鲁棒性指标答案：ABCD6.系统开环频率特性中，中频段（剪切频率附近）主要反映了系统的：A.稳定性B.快速性C.稳态精度D.抗干扰能力答案：AB7.机械工程中常见的被控对象有：A.位置（位移、角度）B.速度（线速度、角速度）C.力/力矩D.温度、压力、流量答案：ABCD8.采样周期T的选择需要考虑：A.香农采样定理B.系统动态特性C.抗干扰能力D.计算机运算负荷答案：ABCD9.下列哪些概念属于现代控制理论范畴？A.状态空间B.能控性与能观性C.状态反馈与状态观测器D.最优控制与自适应控制答案：ABCD10.在现代控制工程中，计算机可以实现的控制器形式包括：A.数字PID控制器B.状态反馈控制器C.最优控制器（如LQR）D.自适应控制器答案：ABCD11.在系统设计中，提高系统响应速度的措施可能包括：A.提高开环增益（在一定范围内）B.增加微分控制C.采用超前校正D.减小系统带宽答案：ABC12.控制系统的鲁棒性是指系统在下列情况下保持性能的能力：A.参数摄动B.未建模动态C.外部扰动D.输入信号突变答案：ABC13.离散系统的稳定性与下列哪些因素有关？A.采样周期TB.系统连续部分的传递函数C.保持器的类型D.数字控制器的算法答案：ABCD14.系统开环频率特性中，低频段反映了系统的：A.稳态性能B.型别C.开环增益D.动态响应速度答案：ABC15.改善系统动态性能（如减小超调，增加阻尼）的措施可能包括：A.调整系统参数（如增加阻尼比）B.增加微分控制C.采用速度反馈D.采用滞后校正答案：ABC16.系统开环频率特性中，高频段主要反映了系统的：A.抗高频噪声能力B.复杂性和时间延迟C.稳态精度D.响应速度答案：AB17.在闭环频率特性中，谐振峰值M_r较大时，通常对应于时域响应：A.超调量σ%较大B.阻尼比较小C.振荡较剧烈D.调节时间较长答案：ABC18.根轨迹的起始点和终止点分别是：A.起始于开环极点B.起始于开环零点C.终止于开环零点D.终止于无穷远处（当开环极点数大于零点数时）答案：ACD19.在使用劳斯判据时，出现下列哪种情况意味着系统不稳定或临界稳定？A.劳斯表第一列元素全部为正B.劳斯表第一列元素有负号变化C.劳斯表中出现全零行D.系统特征方程缺项答案：BCD20.对于最小相位系统，仅根据对数幅频特性曲线就可以确定：A.系统的传递函数B.系统的相频特性C.系统的稳定性D.系统的能控性答案：AB三、判断题1.相位穿越频率是开环相频特性曲线穿越-180°线时的频率。答案：正确2.剪切频率是开环幅频特性曲线穿越0dB线时的频率。