德州学院自动控制原理期末复习题

自动控制原理一、单选题1.对于最小相位系统，其对数幅频特性与相频特性（）A.相互独立B.存在唯一对应关系C.没有关系D.仅在某些频率有关答案：B2.系统型别ν定义为开环传递函数中（）的个数。A.零点B.极点C.积分环节D.微分环节答案：C3.开环对数幅频特性的截止频率ω_c是指（）A.幅值为0dB时的频率B.相位为-180°时的频率C.幅值为-3dB时的频率D.幅值为1时的频率答案：A4.为了使系统对参数变化不敏感，通常希望开环对数幅频特性在（）有较大的斜率。A.低频段B.中频段C.高频段D.所有频段答案：C5.将连续信号采样成离散信号，为了能无失真地恢复原信号，采样频率ω_s必须大于等于信号最高频率ω_max的（）A.0.5倍B.1倍C.2倍D.4倍答案：C6.离散系统脉冲传递函数的极点全部在单位圆内，则系统（）A.稳定B.临界稳定C.不稳定D.无法判断答案：A7.在状态空间分析中，系统完全能控的充要条件是能控性矩阵（）A.满秩B.行列式为零C.为零矩阵D.为对角阵答案：A8.PID控制器中，微分（D）控制的作用是（）A.消除稳态误差B.提高系统无差度C.预测偏差变化趋势，改善动态性能D.降低系统增益答案：C9.根轨迹的起始点是（）A.开环极点B.开环零点C.闭环极点D.闭环零点答案：A10.系统的脉冲响应g(t)与传递函数G(s)的关系是（）A.拉氏变换对B.傅里叶变换对C.积分关系D.导数关系答案：A11.若系统开环传递函数在ω_c处的相角裕度γ为负值，则闭环系统（）A.稳定B.不稳定C.临界稳定D.取决于幅值裕度答案：B12.劳斯表第一列元素全部为正，且劳斯表没有全零行，则系统（）A.稳定B.不稳定C.临界稳定D.无法判断答案：A13.PI控制器相当于在系统中增加了（）环节。A.一个零点和一个位于原点的极点B.一个零点C.一个极点D.一个微分答案：A14.线性系统的状态转移矩阵Φ(t)的性质之一是（）A.Φ(0)=I（单位矩阵）B.Φ(0)=0C.Φ(t)一定是对角阵D.Φ(t)与初始状态有关答案：A15.若系统开环传递函数的分子多项式阶次为m，分母多项式阶次为n，则根轨迹有（）条分支终止于无穷远处。A.mB.nC.n-mD.m-n答案：C16.系统的稳态误差与（）有关。A.系统的型别和开环增益B.输入信号的形式和幅值C.系统的结构和参数D.以上都是答案：D17.开环传递函数增加一个位于s左半平面的零点，一般会（）A.使根轨迹向左移动，改善稳定性B.使根轨迹向右移动，降低稳定性C.不影响根轨迹D.使系统变为不稳定答案：A18.在控制系统设计中，通常先通过（）校正来满足动态性能指标，再通过（）校正来满足稳态性能指标。A.超前，滞后B.滞后，超前C.比例，积分D.微分，积分答案：A19.滞后校正网络的最大滞后角发生在两个转折频率的（）A.几何中心B.算术中心C.起点D.终点答案：A20.超前校正网络的传递函数形式一般为（）A.1+αTs1+Ts1+Ts1+αTs​(α>1)B.1+αTs1+Ts1+Ts1+αTs​(α<1)C.Ts1+Ts1+TsTs​D.11+Ts1+Ts1​答案：A21.幅值裕度h是在相位穿越频率ω_g处，开环幅频特性∣G(jωg)H(jωg)∣∣G(jωg​)H(jωg​)∣的（）A.值B.倒数C.对数D.平方答案：B22.下列哪种信号不是典型输入信号？（）A.单位脉冲信号B.单位阶跃信号C.单位加速度信号D.单位随机信号答案：D23.系统的传递函数定义为（）A.输出信号的拉氏变换与输入信号的拉氏变换之比，初始条件为零B.输入信号的拉氏变换与输出信号的拉氏变换之比C.输出信号与输入信号之比D.输出信号的微分与输入信号的微分之比答案：A24.频率特性法分析系统所用的模型是（）A.微分方程B.传递函数C.频率特性D.状态方程答案：C25.若希望系统具有较快的响应速度，应使系统的带宽（）A.较窄B.较宽C.不变D.为零答案：B26.劳斯表中某一行全为零，说明系统（）A.稳定B.不稳定C.存在关于原点对称的根D.存在重根答案：C27.传递函数只适用于（）系统。A.线性定常B.非线性时变C.离散D.所有答案：A28.滞后校正网络的主要作用是（）A.提高系统带宽B.提高系统响应速度C.提高系统低频增益，减小稳态误差D.提高系统相位裕度答案：C29.在控制系统中，通常希望相位裕度γ在（）之间。A.0°~30°B.30°~60°C.60°~90°D.90°~180°答案：B30.系统的闭环主导极点通常是一对（）A.离虚轴最近的共轭复数极点B.离虚轴最远的极点C.离实轴最近的极点D.实轴上的极点答案：A31.相位裕度γ是在截止频率ω_c处，使系统达到临界稳定所需附加的（）相位滞后量。A.正B.负C.零D.任意答案：B32.串联超前校正通常用于（）A.提高系统稳态精度B.改善系统动态性能，提高稳定裕度C.抑制高频噪声D.降低系统响应速度答案：B33.系统的闭环频率特性指标不包括（）A.谐振峰值M_rB.谐振频率ω_rC.带宽频率ω_bD.截止频率ω_c答案：D34.典型二阶系统在欠阻尼状态下的极点形式是（）A.两个负实根B.一对共轭复根（实部为负）C.一对共轭虚根D.重根答案：B35.非线性系统的稳定性与（）有关。A.输入信号大小B.初始条件C.系统结构D.以上都是答案：D36.状态空间描述中，能控性反映的是（）A.输出对状态的影响能力B.输入对状态的控制能力C.状态对输出的影响能力D.初始状态对输出的影响能力答案：B37.开环传递函数G(s)H(s)G(s)H(s)中不含（）环节时，系统一定是最小相位系统。A.积分B.微分C.延迟D.惯性答案：C38.最小相位系统是指开环传递函数在s右半平面没有（）A.极点和零点B.极点C.零点D.极点和零点，且没有纯滞后环节答案：A39.非线性系统与线性系统最根本的区别是（）A.是否满足叠加原理B.是否有反馈C.是否有微分方程描述D.是否有稳态误差答案：A40.从状态空间描述求传递函数矩阵时，需要用到的公式是（）A.G(s)=C(sI-A)^{-1}B+DB.G(s)=C(sI-A)B+DC.G(s)=(sI-A)^{-1}D.G(s)=CB+D答案：A41.对于线性定常系统，系统的极点就是传递函数的（）A.零点B.分母多项式的根C.分子多项式的根D.特征方程的根答案：B42.离散系统的稳定性判据，如朱利判据，是判断特征根是否位于（）A.s左半平面B.s右半平面C.z平面单位圆内D.z平面单位圆外答案：C43.若系统的开环极点数n=5，开环零点数m=2，则根轨迹有（）条渐近线。A.2B.3C.5D.7答案：B44.对数幅频特性曲线高频段的斜率越大，系统（）A.抗高频干扰能力越强B.抗高频干扰能力越弱C.响应速度越快D.稳态精度越高答案：A45.对于一个n阶系统，其传递函数矩阵的维数是（）A.n×nB.1×1C.取决于输入输出维数D.无法确定答案：C46.状态空间描述中，能观性反映的是（）A.通过输出观测状态的能力B.输入控制状态的能力C.状态影响输出的能力D.系统稳定的能力答案：A47.根轨迹的终止点是（）A.开环极点B.开环零点C.闭环极点D.闭环零点答案：B48.系统开环频率特性的中频段对应时域响应的（）A.起始阶段B.动态过程（瞬态）C.稳态过程D.整个阶段答案：B49.状态观测器设计的依据是系统的（）A.能控性B.能观性C.稳定性D.输出反馈答案：B50.状态反馈不改变系统的（）A.能控性B.能观性C.稳定性D.闭环极点位置答案：B51.在Bode图中，积分环节1ss1​的对数幅频特性是一条斜率为（）的直线。A.-20dB/decB.20dB/decC.-40dB/decD.0dB/dec答案：A52.对于0型系统，单位阶跃输入下的稳态误差为（）A.0B.∞C.11+Kp1+Kp​1​D.1KvKv​1​答案：C53.PD控制器的作用相当于在系统中增加了（）A.一个开环零点B.一个开环极点C.一个积分环节D.一个惯性环节答案：A54.纯滞后环节e−τse−τs的相频特性是（）A.0°B.-τωC.90°D.-90°答案：B55.系统的带宽越宽，则（）A.响应速度越快，抗高频噪声能力越差B.响应速度越慢，抗高频噪声能力越好C.响应速度越快，抗高频噪声能力越好D.响应速度越慢，抗高频噪声能力越差答案：A56.若二阶系统的阻尼比ξ=0.707，则其单位阶跃响应是（）A.单调上升B.衰减振荡C.等幅振荡D.发散振荡答案：B57.增加开环增益K可以（）系统的稳态误差。A.增大B.减小C.不影响D.不一定答案：B58.零阶保持器的作用是（）A.将离散信号保持为阶梯状连续信号B.将连续信号直接离散化C.滤除高频噪声D.提高采样频率答案：A59.系统的开环增益K增大，会使根轨迹上的点向（）移动。A.s左半平面B.s右半平面C.虚轴D.实轴答案：B60.非线性系统的线性化方法是（）A.泰勒展开，忽略高次项B.傅里叶变换C.拉普拉斯变换D.小波变换答案：A61.系统开环传递函数增加一个极点，一般会使根轨迹向（）移动，稳定性变差。A.s左半平面B.s右半平面C.实轴D.虚轴答案：B62.对于Ⅰ型系统，跟踪斜坡输入信号时，稳态误差为（）A.0B.常数C.∞D.与K_v有关答案：D63.主导极点是闭环极点中离（）最近且附近没有闭环零点的极点。A.原点B.虚轴C.实轴D.负实轴答案：B64.离散系统脉冲传递函数的定义是：在零初始条件下，（）的z变换之比。A.输出脉冲序列与输入脉冲序列B.输出连续信号与输入连续信号C.输出采样信号与输入采样信号D.输出拉氏变换与输入拉氏变换答案：A65.在根轨迹设计中，通常希望主导极点具有合适的（），以满足动态性能指标。A.阻尼比ξ和无阻尼自然频率ω_nB.实部和虚部C.幅值和相角D.超调量和调节时间答案：A66.系统的相对稳定性常用（）来衡量。A.超调量σ%和调节时间t_sB.相位裕度γ和幅值裕度hC.截止频率ω_c和带宽ω_bD.稳态误差e_ss答案：B67.非线性系统的自激振荡（极限环）对应相平面图中的（）A.平衡点B.开曲线C.封闭曲线D.发散轨迹答案：C68.系统的谐振峰值M_r越大，则时域响应的超调量σ%（）A.越大B.越小C.不变D.无关答案：A69.相平面法适用于分析（）非线性系统。A.一阶和二阶B.高阶C.离散D.时变答案：A70.根轨迹上的点满足（）A.幅值条件B.相位条件C.幅值条件和相位条件D.劳斯条件答案：C71.控制系统的校正装置按连接方式可分为串联校正、反馈校正和（）A.比例校正B.前馈校正C.PID校正D.相位校正答案：B72.若系统的所有闭环极点均位于s平面的左半平面，则系统（）A.稳定B.不稳定C.临界稳定D.无法判断答案：A73.对于单位反馈系统，静态位置误差系数K_p、静态速度误差系数K_v、静态加速度误差系数K_a分别反映了系统对（）输入信号的稳态误差。A.阶跃、斜坡、抛物线B.斜坡、阶跃、抛物线C.抛物线、斜坡、阶跃D.阶跃、抛物线、斜坡答案：A74.系统的开环幅相曲线（奈奎斯特图）上，从ω=0+到ω=+∞的部分称为（）A.正频率段B.负频率段C.完整曲线D.镜像曲线答案：A75.当二阶系统的阻尼比ξ为（）时，其阶跃响应为等幅振荡。A.ξ<0B.ξ=0C.0<ξ<1D.ξ≥1答案：B76.对于非最小相位系统，其相位变化范围（）A.比最小相位系统大B.比最小相位系统小C.与最小相位系统相同D.无法比较答案：A77.典型二阶系统的调节时间t_s与（）近似成反比。A.阻尼比ξB.无阻尼自然振荡频率ω_nC.阻尼振荡频率ω_dD.峰值时间t_p答案：B78.若系统的Bode图在ω_c处的斜率为-20dB/dec，则系统（）A.稳定裕度较好B.稳定裕度较差C.临界稳定D.不稳定答案：A79.系统的闭环特征方程是（）A.1+G(s)=0B.1+G(s)H(s)=0C.G(s)H(s)=0D.G(s)=0答案：B80.若开环传递函数在s右半平面有P个极点，则闭环系统稳定的充要条件是开环幅相曲线逆时针包围(-1,j0)点（）圈。A.P/2B.PC.2PD.0答案：A81.系统加入负反馈后，会（）A.提高系统增益B.降低系统灵敏度C.增大系统稳态误差D.使系统变得不稳定答案：B82.z变换是拉氏变换在离散系统中的推广，其复变量z与s的关系是（）A.z=e^{sT}B.s=e^{zT}C.z=sTD.s=z/T答案：A83.对数幅频特性曲线中频段的斜率与宽度主要影响系统的（）A.稳态精度B.动态性能（稳定性、快速性）C.抗高频噪声能力D.带宽答案：B84.描述离散系统动态特性的数学模型是（）A.微分方程B.差分方程C.代数方程D.状态方程答案：B85.单位反馈系统的开环传递函数为Ks(s+2)s(s+2)K​，当K从0→∞变化时，闭环系统的阻尼比ξ将（）A.保持不变B.单调增加C.单调减小D.先增后减答案：C86.若开环系统稳定，则闭环系统稳定的充要条件是开环幅相曲线G(jω)H(jω)G(jω)H(jω)（）A.不包围(-1,j0)点B.包围(-1,j0)点C.穿过(-1,j0)点D.包围(0,j0)点答案：A87.梅森增益公式用于求取（）A.系统的传递函数B.系统的状态方程C.系统的特征方程D.系统的根轨迹答案：A88.描述函数法用于分析非线性系统的（）A.稳定性B.稳态误差C.极限环（自激振荡）D.响应速度答案：C89.谐振峰值M_r反映系统的（）A.稳态精度B.相对稳定性C.快速性D.抗干扰能力答案：B90.一阶系统的时间常数T越大，则系统响应（）A.越快B.越慢C.不变D.振荡答案：B91.相位滞后校正会使系统的带宽（）A.变宽B.变窄C.不变D.不确定答案：B92.在控制工程中，建模误差、参数变化等不确定性因素要求系统具有一定的（）A.快速性B.准确性C.鲁棒性D.复杂性答案：C93.串联滞后-超前校正是结合了滞后校正和超前校正的优点，可以同时改善系统的（）A.稳态和动态性能B.稳定性和响应速度C.带宽和噪声抑制能力D.灵敏度和鲁棒性答案：A94.离散系统稳定的充分必要条件是其特征根全部位于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：C95.非线性系统的线性化处理是在（）附近进行的。A.任意工作点B.平衡工作点C.初始时刻D.稳态值答案：B96.在离散控制系统中，采样周期T的选择应满足（）A.香农采样定理B.奈奎斯特稳定判据C.劳斯判据D.终值定理答案：A97.在非线性系统的描述函数分析中，假设非线性环节的输入为正弦信号，则其输出为（）A.同频率正弦信号B.不同频率正弦信号的叠加C.非周期信号D.随机信号答案：A98.线性系统的稳定性与（）有关。A.输入信号B.初始条件C.系统本身的结构和参数D.外界干扰答案：C99.单位反馈系统的开环传递函数为G(s)=Ks(0.1s+1)(0.5s+1)G(s)=s(0.1s+1)(0.5s+1)K​，要使系统稳定，K的取值范围是（）A.K>0B.K<30C.0<K<12D.K>12答案：C100.比例积分（PI）控制器可以改善系统的（）A.动态性能B.稳态性能C.稳定裕度D.响应速度答案：B二、多选题1.全维状态观测器的极点配置需要满足什么条件？A.系统完全能观B.观测器极点比系统极点快C.观测器与系统同维D.系统完全能控答案：ABC2.根轨迹分离点的坐标可以通过求解什么方程得到？A.dK/ds=0B.特征方程C.幅角条件方程D.开环传递函数分母导数与分子导数之差为零答案：AD3.在z域分析离散系统时，s平面与z平面的映射关系是什么？A.s左半平面映射到z平面单位圆内B.s虚轴映射到z平面单位圆上C.s右半平面映射到z平面单位圆外D.s平面原点映射到z平面(1,j0)点答案：ABC4.以下哪些是正反馈的特点？A.使系统偏差增大B.常用于改善系统性能C.可能使系统不稳定D.常用于恒值控制系统答案：AC5.系统开环频率特性的低频段反映了系统的哪些性能？A.稳态精度B.系统型别C.抗高频噪声能力D.开环增益大小答案：ABD6.利用描述函数法分析非线性系统稳定性时，需要比较什么？A.线性部分频率特性G(jω)B.非线性环节的描述函数N(A)C.负倒描述函数-1/N(A)D.系统的闭环极点答案：AC7.对于欠阻尼二阶系统，调节时间t_s主要与哪些参数有关？A.阻尼比ξB.无阻尼自然频率ω_nC.超调量σ%D.峰值时间t_p答案：AB8.离散系统无稳态误差的条件是闭环脉冲传递函数Φ(z)满足什么？A.所有极点位于单位圆内B.对特定输入，Φ(z)包含相应的z变换因子C.开环传递函数包含积分环节D.采样周期足够小答案：AB9.最小相位系统的开环对数幅频特性与相频特性之间存在什么关系？A.一一对应关系B.幅值裕度和相角裕度可单独确定C.已知幅频特性可唯一确定相频特性D.两者没有必然联系答案：AC10.非线性系统的线性化方法（小偏差法）适用于什么情况？A.非线性程度不严重B.系统工作在平衡点附近C.分析大范围运动D.系统存在间断特性答案：AB11.利用波特图设计串联超前校正时，需要确定哪两个参数？A.校正环节的转折频率B.校正环节的增益C.需要提供的最大相位超前量D.系统的无阻尼自然频率答案：AC12.用根轨迹法分析系统时，增加开环零点会产生什么影响？A.根轨迹向左半平面弯曲B.提高系统相对稳定性C.可能使系统响应变慢D.改变渐近线方向答案：AB13.对于单位负反馈系统，开环传递函数G(s)与闭环传递函数Φ(s)之间的关系是什么？A.Φ(s)=G(s)/[1+G(s)]B.两者的极点相同C.两者的零点相同D.开环增益影响闭环稳态误差答案：AD14.串联滞后-超前校正网络在伯德图上，低频段和高频段分别呈现什么特性？A.低频段：相位滞后，幅值提升B.低频段：相位超前，幅值提升C.高频段：相位超前，幅值衰减D.高频段：相位滞后，幅值衰减答案：AC15.结构图中，前向通道和反馈通道的传递函数分别为G(s)和H(s)，则闭环传递函数是什么？A.前向通道传递函数除以[1+开环传递函数]B.G(s)/[1+G(s)H(s)]C.G(s)/[1-G(s)H(s)]D.H(s)/[1+G(s)H(s)]答案：AB16.非线性系统的相轨迹图可以用来分析哪些现象？A.稳定性B.极限环C.能控性D.平衡点类型答案：ABD17.状态反馈不改变系统的哪些特性？A.能控性B.能观性C.零点D.系统阶数答案：CD18.经典控制理论与现代控制理论在描述系统上的主要区别是什么？A.经典控制理论用传递函数，现代控制理论用状态方程B.经典控制理论主要研究SISO系统，现代控制理论可研究MIMO系统C.经典控制理论能处理初始条件非零的情况D.现代控制理论不研究系统稳定性答案：AB19.状态空间描述中，系统的传递函数矩阵与哪些矩阵有关？A.系统矩阵AB.输入矩阵BC.输出矩阵CD.直接传递矩阵D答案：ABCD20.用奈奎斯特判据分析含有积分环节的系统时，通常需要对幅相曲线做什么处理？A.从ω=0+开始绘制B.补充一个半径为无穷大的圆弧C.忽略积分环节D.将开环增益置1答案：AB三、判断题1.若能找到系统的一个正定标量函数V(x)，其沿系统轨迹的导数负定，则该系统在平衡点处是渐近稳定的。答案：正确2.零阶保持器是一种将离散信号恢复为连续信号的装置，它会引入相位滞后。答案：正确3.非线性系统的自激振荡（极限环）与初始条件无关，由系统本身的特性决定。答案：正确4.齿轮传动中的间隙（回差）属于一种非线性特性，可能引起系统的不稳定和自振。答案：正确5.系统对正弦输入信号的响应中，稳态分量的幅值和相位是频率ω的函数，这正是频率特性的含义。答案：正确6.在离散控制系统中，采样周期的选择需要兼顾系统的动态性能、抗干扰能力、稳定性以及计算负荷等因素。答案：正确7.利用状态观测器实现的状态反馈系统，其设计可以分离为独立的状态反馈增益设计和观测器设计（分离定理）。答案：正确8.PID控制器中的微分环节对高频噪声很敏感，在实际应用中常需要加入低通滤波器。答