长安大学自控试题05

现代控制理论_长安大学中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年1.线性系统的状态空间表达式如下，则系统能控能观子空间为（）维系统。

【图片】答案:22.已知线性定常系统的状态方程如下，状态反馈阵【图片】（）使闭环系统极点配置为【图片】。

【图片】答案:3.下列语句中，正确的是（）。

答案:系统状态空间实现中选取状态变量不是唯一的，其状态变量的个数是唯一的。

4.线性系统的状态空间表达式为如下，则系统的模拟结构图为（）。

【图片】答案:5.系统方框图，如下图所示，则根据系统方框图建立的状态空间表达式为（）。

【图片】答案:6.已知机械系统如下图所示。

其中质量块m受到外力u(t)的作用产生位移y(t)，质量块m与地面之间无摩擦。

以外力 u(t)为输入信号，位移y(t)为输出量，系统状态空间模型为（）。

【图片】答案:7.若A、B是方阵，则必有【图片】。

答案:错误8.已知单输入单输出系统的传递函数为【图片】，则系统状态空间表达式为（）。

答案:9.已知系统的传递函数为【图片】，则系统状态空间表达式为（）。

答案:10.原系统传递函数阵的阶数一定高于能控能观子系统传递函数的阶数。

答案:错误11.带状态观测器的状态反馈系统和直接状态反馈系统具有相同的传递函数矩阵。

答案:正确12.带状态观测器的状态反馈系统，观测器的极点会全部被闭环系统的零点相消。

答案:正确13.单输入-单输出线性时不变系统状态空间表达式的矢量矩阵形式为（）。

答案:14.系统方框图如下所示，则系统的状态空间表达式为（）。

【图片】答案:；15.RLC电路网络如下图所示，其中【图片】为输入电压, 【图片】为输出电压。

选择状态变量【图片】，则系统状态空间表达式为（）。

【图片】答案:16.已知单输入单输出系统的微分方程为【图片】，则系统状态空间模型为（）。

答案:17.已知系统的传递函数为【图片】，则系统状态空间表达式的对角型实现为（）。

答案:18.已知非线性系统的微分方程为【图片】，则利用近似线性化方法得到系统的局部线性化状态方程是（）。

郑州大学2005年硕士研究生入学考试试题试题名称： 自动控制原理（A ） 第 1 页 共3 页 一、（16分）已知线性连续系统和线性离散系统的结构图分别如图1的（a ）和（b ）所示。

（1）写出图1（a ）系统的等效传递函数)()(s R s C 。

（8分）（2）写出图1（b ）系统的输出z 变换表达式)(z C 。

（8分）(R )(a)(b)图1二、（15分）设单位反馈系统的开环传递函数12)1()(23++++=s as s s K s G ，若系统以2=ωs rad 的频率持续振荡，试确定相应的a 和K 值。

三、（12分）某仪表随动系统结构如图2所示。

设输入信号为264)(at t t r ++=，若该系统的最大工作时间为1.5s ，现要求系统在工作期间误差不超过2.5，问输入信号中的加速度分量参数a 应如何选取？(r )图2答案必须写在答题纸上，写在试题或草稿纸上不给分；答题纸上写明考试科目。

试题名称：自动控制原理（A ） 第 2 页 共 3页四、（18分）已知单位反馈系统如图3所示。

（1）画出以k 为参数变量的根轨迹图。

（7分）（2）若系统的一个闭环极点是5-=s ，求另外两个闭环极点的位置。

（6分） （3）在（2）的情况下，系统是否存在主导极点？若存在，写出简化后的闭环传递函数。

（5分）(r )图3五、（20分）已知最小相位系统开环渐近对数幅频特性曲线如图4所示。

（1） 写出系统的开环传递函数。

（6分） （2） 利用相角裕度判断系统的稳定性。

（6分）（3） 若要求系统具有30º的相角裕度，试确定开环放大倍数应如何改变？（8分）图4六、（14分）已知两个最小相位系统的开环渐近对数幅频特性如图5所示。

试问在系统（a ）中加入怎样的串联环节可以达到特性（b ）。

图5答案必须写在答题纸上，写在试题或草稿纸上不给分；答题纸上写明考试科目。

试题名称：自动控制原理（A ） 第 3页 共 3 页 七、（15分）已知采样控制系统结构如图6所示。

现代控制理论智慧树知到课后章节答案2023年下长安大学长安大学绪论单元测试1.下列语句中，不正确的是（）。

A:现代控制理论是建立在状态空间法基础上的一种控制理论，是自动控制理论的一个主要组成部分，可以解决经典控制理论不能解决的所有控制难题。

B:现代控制理论比经典控制理论所能处理的控制问题要广泛得多，包括线性系统和非线性系统，定常系统和时变系统，单变量系统和多变量系统；C:20世纪50年代中期，空间技术的迅速发展迫切要求建立新的控制原理，以解决诸如把宇宙火箭和人造卫星用最少燃料或最短时间准确地发射到预定轨道一类的控制问题；D:在现代控制理论中，对控制系统的分析和设计主要是通过对系统的状态变量的描述来进行的，基本的方法是时间域方法；答案:现代控制理论是建立在状态空间法基础上的一种控制理论，是自动控制理论的一个主要组成部分，可以解决经典控制理论不能解决的所有控制难题。

2.通过测量输出量，产生一个与输出信号存在函数关系的信号的元件称为（）。

A:给定元件B:放大元件C:反馈元件D:比较元件答案:比较元件3.闭环控制系统的控制方式为（）。

A:按扰动信号控制B:按输入信号控制C:按偏差信号控制D:按反馈信号控制答案:按偏差信号控制4.经典控制理论描述系统的数学模型是由高阶线性常微分方程演变来的传递函数，适合分析和设计下列哪种系统（）A:非线性系统B:单输入单输出系统C:线性定常系统D:多输入多输出系统答案:单输入单输出系统;线性定常系统5.现代控制理论是建立在状态空间法基础上的一种控制理论，是自动控制理论的一个主要组成部分，比经典控制理论所能处理的控制问题要广泛得多，适合分析和设计下列哪种系统（）A:非线性系统B:线性时变系统C:多输入多输出系统D:线性定常系统答案:非线性系统;线性时变系统;多输入多输出系统;线性定常系统第一章测试1.系统状态空间实现中选取状态变量不是唯一的，其状态变量的个数是唯一的（）A:对 B:错答案:对2.多输入-多输出系统的U-Y 间的传递函数为（）A:错 B:对答案:对3.由一个状态空间模型可以确定多个传递函数。

自动控制原理：参考答案及评分标准一、单项选择题（每小题1分，共20分）1. 系统和输入已知，求输出并对动态特性进行研究，称为（C）A. 系统综合B.系统辨识C.系统分析D.系统设计2. 惯性环节和积分环节的频率特性在（A ）上相等。

A. 幅频特性的斜率B.最小幅值C.相位变化率D.穿越频率3. 通过测量输出量，产生一个与输出信号存在确定函数比例关系值的元件称为（C）A.比较元件B.给定元件C.反馈元件D.放大元件4. 3从0变化到时，延迟环节频率特性极坐标图为（A ）A.圆B.半圆C椭圆 D.双曲线5. 当忽略电动机的电枢电感后，以电动机的转速为输出变量，电枢电压为输入变量时，电动机可看作一个（B ）A.比例环节B.微分环节C.积分环节D.惯性环节6.若系统的开环传递函数为10s(5s 2)则它的开环增益为（A.1B.2C.5D.107.二阶系统的传递函数G（s）5~2s 2s 5则该系统是（A.临界阻尼系统B.欠阻尼系统8. 若保持二阶系统的Z不变，提咼3n，A.提高上升时间和峰值时间C.提高上升时间和调整时间9. 一阶微分环节G（s） 1 Ts，当频率A. 45 °B.-45°10. 最小相位系统的开环增益越大，其（A.振荡次数越多C. 过阻尼系统D.零阻尼系统则可以（B ）B. 减少上升时间和峰值时间D. 减少上升时间和超调量卡时，则相频特性G（j ）为（A ）C. 90 °D.- 90°D ）B. 稳定裕量越大D. 稳态误差越小11设系统的特征方程为D s s4 8s3217s 16s 50，则此系统（A ）A.稳定B.临界稳定C.不稳定D.稳定性不确定。

12某单位反馈系统的开环传递函数为: G ss(s 1)(s 5)，当k= （ C ）时，闭环系统临界稳定。

B.20 C.30 D.4013.设系统的特征方程为Ds 3s310s 5s2s 2 0，则此系统中包含正实部特征的个数有(C )A.0B.1C.2D.316.稳态误差e ss 与误差信号E （s ）的函数关系为（B ）A.（-3,x ）B.（0宀）C.（- x ，-3）D.（-3，0）20.在直流电动机调速系统中，霍尔传感器是用作（ B ）反馈的传感器。

现代控制理论试题(总9页) -CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1-CAL-本页仅作为文档封面，使用请直接删除现代控制理论试题一、名词解释（15分）1、能控性2、能观性3、系统的最小实现4、渐近稳定性二、简答题（15分）1、连续时间线性时不变系统（线性定常连续系统）做线性变换时不改变系统的那些性质？2、如何判断线性定常系统的能控性如何判断线性定常系统的能观性3、传递函数矩阵的最小实现A、B、C和D的充要条件是什么？4、对于线性定常系统能够任意配置极点的充要条件是什么？5、线性定常连续系统状态观测器的存在条件是什么？三、计算题（70分）1、RC无源网络如图1所示，试列写出其状态方程和输出方程。

其中，为系统的输入，选两端的电压为状态变量,两端的电压为状态变量,电压为为系统的输出y。

图1：RC无源网络2、计算下列状态空间描述的传递函数g(s)3、求出下列连续时间线性是不变系统的时间离散化状态方程：其中，采样周期为T=2.4、求取下列各连续时间线性时不变系统的状态变量解和5、确定是下列连续时间线性时不变系统联合完全能控和完全能观测得待定参数a的取值范围：6、对下列连续时间非线性时不变系统，判断原点平衡状态即是否为大范围渐近稳定：7、给定一个单输入单输出连续时间线性时不变系统的传递函数为试确定一个状态反馈矩阵K，使闭环极点配置为,和。

现代控制理论试题答案一、概念题1、何为系统的能控性和能观性？2、答：（1）对于线性定常连续系统，若存在一分段连续控制向量u(t)，能在有限时间区间[t0,t1]内将系统从初始状态x(t0)转移到任意终端状态x(t1)，那么就称此状态是能控的。

（2）对于线性定常系统，在任意给定的输入u(t)下，能够根据输出量y(t)在有限时间区间[t0,t1]内的测量值，唯一地确定系统在t0时刻的初始状态x(t)，就称系统在t0时刻是能观测的。

若在任意初始时刻系统都能观测，则0称系统是状态完全能观测的，简称能观测的。

一、填空题1.经典的控制理论以反馈理论为依据。

2.控制装置是由具有一定职能的各种基本元件组成的。

3.建立模型的两种方法是机理模型和实验建模。

4.传递函数代表了系统输入和输出之间的关系。

5.信号流图是由节点和支路组成的一种信号传递网络。

6.幅相频率特性曲线又称极坐标图，对数频率特性曲线又称为对数坐标图（或伯德图）。

7.按校正网络或元件在系统中的连接方式，可分为串联校正、反馈校正和前馈校正。

8.系统的频率特性包含两方面含义，其中一个是幅频特性，另一个是相频特性。

二、判定题1.线性定常系统对正弦输入信号的稳态相应仍然是与输入信号同频率的正弦信号。

（对）2.系统的幅值裕度和相角裕度可以衡量系统的动态性能。

（错）3.PI控制器比PID控制器多提供了一个负实数零点。

（）4.理想的采样过程可以看成幅相调制的过程。

（对）5.保持器实现的功能是把连续信号转换成数字信号。

（错）三、简答题1．对自动控制系统的基本要求有哪些？①系统的稳定性系统的稳定形是指系统在受到扰动作用后自动返回原来的平衡状态的能力。

②系统的动态性能当系统受到外部扰动而影响或是参考输入发生变化时，被控制就会随之发生变化，经过一段时间后被控制恢复到得来的平衡状态或到达一个新的给定状态。

③系统的稳态性能指稳定的系统在过渡过程结束后，其稳定输出偏离希望值的程度，用稳定误差来度量，这是系统精度的衡量提示。

2．稳定性的概念及线性系统稳定的充要条件是什么？所谓稳定性就是系统在扰动消失后，由初始偏差状态恢复到原来平衡状态的性能，若系统能恢复到原来的平衡状态，则系统是稳定的，否则，系统就是不稳定的。

充要条件：①一阶系统: a1s+a0=0 s=-a0/a1. 当a0与a1同号时，该系统满足稳定。

②二阶系统: a2s2+a1s+a0=0 当a0>0，a1>0.则a2>0都是负实部的共轭负数根，满足系统的稳定。

3．传递函数与微分方程相比有何优点？控制系统的微分方程是在时间域描述系统动态性能的数学模型，给出输入作用后，通过求解微分方程可以求出系统的输出响应，这种方法比较直观，但求解方程很麻烦。

大学《自动控制原理》试题及答案一.选择题（每题1.5分，共15分）1．实轴上根轨迹右端的开环实数零点、极点的个数之和为（ ） A ．零B ．大于零C ．奇数D ．偶数2．PID 控制器的传递函数形式是（ ） A ．5+3sB ．5+3s 1C ．5+3s+3s1D ．5+1s 1+3．拉氏变换将时间函数变换成（ ） A ．正弦函数B ．单位阶跃函数C ．单位脉冲函数D ．复变函数4．线性定常系统的传递函数，是在零初始条件下（ ） A ．系统输出信号与输入信号之比 B ．系统输入信号与输出信号之比C ．系统输入信号的拉氏变换与输出信号的拉氏变换之比D ．系统输出信号的拉氏变换与输入信号的拉氏变换之比5．若某系统的传递函数为G(s)=1Ts K+，则其频率特性的实部R(ω)是（ ）A ．22T 1K ω+B ．-22T 1Kω+C ．T 1K ω+D ．-T 1K ω+6．已知系统的特征方程为(s+1)(s+2)(s+3)=s+4，则此系统的稳定性为（ ） A ．稳定 B ．临界稳定C ．不稳定D ．无法判断7．已知系统前向通道和反馈通道的传递函数分别为G （s ）=s K 1)s (H ,)1s (s 10h +=-，当闭环临界稳定时，K h 值应为（ ） A ．-1B ．-0.1C ．0.1D ．18．闭环系统特征方程为G(s)H(s)=-1,其中G(s)H(s)的矢量表示为（ ） A ．1/（2l+1）π B ．1/±(2l+1)π C ．1/（±2l π）D ．1/(±l π)（各备选项中l =0,1,2……）9．某串联校正装置的传递函数为G c (s)=k 1,Ts1Ts1>β+β+，该校正装置为（ ） A ．滞后校正装置B ．超前校正装置C ．滞后—超前校正装置D ．超前—滞后校正装置10．设开环系统频率特性G(j )1.0j 1)(10j 1(j 1)ω+ω+ω=ω，则其对数幅频特性的渐近线中频段斜率为（ ） A ．-60dB/dec B ．-40dB/dec C ．-20dB/decD ．0dB/d二.统结构如图一所示。

第1页共3页西安理工大学年攻读硕士学位研究生入学考试命题纸 •考试科目 自动控制理论 使用试题学科、专业(共 题，答题不得使用铅笔、红色笔、不必抄题，但需标明题号，) 一、 系统微分方程如下：(15分)(/) = r(O-c(r)心(，)= r•冬“Wi (0 x ⑺=k 2x 2 (/) 工 4 (/) = X 3G )-M ，) i 5=k 3x A (t)7?(/) + a(r) = 々4x“，)式中r(f)是输入量：e(/)是输出量：久…心为中间变量：七…久为常数。

画出 系统的动态结构图，并求传递函数C (5)/2?(5)。

二、 己知系统结构图如图所示，试求传递函数C (5)/7?(5)及^:⑺/7?⑺。

(15分)三、 控制系统如图所示。

试分析：(20分)试题编号431a)反馈系数0值的大小对系统稳定性的影响。

b)/?值的大小对阶跃响应cr%,G的影响。

0)/?值的大小对斜坡输入下系统稳态误差的影响。

K ，单位负反馈系统的开环对数幅频特性渐近线如图#示（最小相位系统）。

（1） 写出系统的开环传递函数：（2） 利用相位裕量判断系统的稳定性；将其对数幅频特性向右平移十倍 频称，试讨论对系统性能的影响。

’七、控制系统的开环传递函数G ⑴//Cs ）=—— 要求： 5-（0.25 4-1）（1） 绘制系统的幵环对数幅频和相频特性（即伯德图），并求系统的相 位裕量；四、五、（2） 分析对系统性能的影响：（3） 求系统最小阻尼比所对应的闭环极（20 分）480000M@^（+i6y + 4）（，+ 2G （））（，+ 3oo ）系统单兌阶跃响应的调节时间和超调六、，估算（15 分） （25 分）（2）在系统中串联一个比例微分环节（s+1），绘制此吋系统的伯德图，并求相位裕量Y。

(3)说明比例微分环节对系统稳定性的影响;(4)说明相对稳定性较好的系统，中频段对数幅频特性应具有的形状。

八、已知一单位反馈系统如图4 (a)所示，其中G c(s)为校正装置，现要求系统加入校正装置后其幵环对数频率特性如图4 (b)所示。