现代控制理论试卷与答案

《自动控制原理与系统》模拟试题

一．单项选择题（本大题共10小题，每小题2分，共20分）

1．下列系统中属于开环控制系统的是： 【 】

A.电炉箱恒温控制系统 B.雷达跟踪系统

C.水位控制系统 D.普通数控加工系统

2．函数sttetf2)(的拉氏变换式为： 【 】

A.2)5(12ss B.2)5(12ss

C.5212ess D.2)5(11ss

3．某单位负反馈系统在单位阶跃信号作用下的系统稳态误差0sse，则： 【 】

A.意味着该系统是一个0型系统

B.意味着该系统的输出信号的稳态值为1

C.意味着该系统没有输出信号

D.意味着该系统具有比较高的开环增益

4．偏差信号是指： 【 】

A.输入信号与希望信号之差 B.输出量的实际值与希望值之差

C.输入信号与主反馈信号之差 D.输出量实际值与主反馈信号之差

5．当时比例微分环节的相位是： 【 】

A.90 B.90

C.45 D.45

1 课程名称: 自动控制理论 （A/B卷 闭卷）

试卷A

一、填空题（每空 1 分，共15分）

1、反馈控制又称偏差控制，其控制作用是通过 与反馈量的差值进行的。

2、复合控制有两种基本形式：即按 的前馈复合控制和按 的前馈复合控制。

3、两个传递函数分别为G1(s)与G2(s)的环节，以并联方式连接，其等效传递函数为()Gs，则G(s)为 （用G1(s)与G2(s) 表示）。

4、典型二阶系统极点分布如图1所示，

则无阻尼自然频率n ，

阻尼比 ，

该系统的特征方程为 ，

该系统的单位阶跃响应曲线为 。

5、若某系统的单位脉冲响应为0.20.5()105ttgtee，

则该系统的传递函数G(s)为 。

6、根轨迹起始于 ，终止于 。

7、设某最小相位系统的相频特性为101()()90()tgtgT，则该系统的开环传递函数为 。

8、PI控制器的输入－输出关系的时域表达式是 ，

其相应的传递函数为 ，由于积分环节的引入，可以改善系统的 性能。

二、选择题（每题 2 分，共20分）

1、采用负反馈形式连接后，则 ( )

A、一定能使闭环系统稳定； B、系统动态性能一定会提高；

C、一定能使干扰引起的误差逐渐减小，最后完全消除；

D、需要调整系统的结构参数，才能改善系统性能。

2、下列哪种措施对提高系统的稳定性没有效果 ( )。

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北京理工大学珠海学院

2009 ～ 2010学年第二学期《现代控制理论》期末试卷（A）

诚信声明

考场是严肃的，作弊是可耻的，对作弊人的处分是严厉的。

我承诺遵守考场纪律，不存在抄袭及其它违纪行为。

考生（承诺人）签字： 专业：自动化

班级：07级

学号：

适用年级专业：2007级自动化专业 试卷说明：开卷，考试时间90分钟

题号 一 二 三 四 五 … 总分

得分

一、填空题（每空2分，共20分）【得分： 】

1．现代控制理论的主要组成部分是（ ） 、系统辨识 、

（ ） 、最优估计、和自适应控制。

2．传递函数模型是从系统外部观察系统时得出的对系统的一种描述；而状态空间模型是从（ ），因而是称为系统的（ ）模型。

3. 最优控制问题的四个描述是：（1） （2）

（3） （4）

4. 对于泛函dttYtXLJtt10)](),([，能使得该泛函取极值的函数X（t）、Y(t)应满足的欧拉方程式是：(1) (2) 。

二、(20分）【得分： 】

第2页共3页 已知系统传递函数为：)()(1216720174)(232sUsYssssssW，求其状态空间模型和状态转移矩阵。

1、建立下列输入－输出高阶微分方程的状态空间表达式。

uuuyyyy23375......

2、已知系统传递函数2)3)(2()1(6)(sssssW,试求出系统的约旦标准型的实现。

3、将下列状态空间表达式化为对角标准型，并计算其传递函数

4、计算以下矩阵指数函数Ate。

A=1141

5、已知系统.Axx的状态转移矩阵为：

tttttAtetteteetee2222)41(208)41(000

试确定矩阵A。

6、设系统为

11)0(),(11)(2001)(xtutxtx

试求出在输入为0,utt时系统的状态响应

7、考虑下列系统：

（a）给出这个系统状态空间表达式；

（b）可以选出参数K（或a）的某个值，使得这个实现或者丧失能控性（即能观不能控），或者丧失能观性（即能控不能观），或者同时消失（即不能控不能观）。

8、设系统的传递函数是

182710)()(23sssassusy 011,10231xxuyx

（1）当a取何值时，系统将是不完全能控或不完全能观的？

（2）当a取上述值时，求使系统的完全能控的状态空间表达式。

（3）当a取上述值时，求使系统的完全能观的状态空间表达式。

9、利用李亚普诺夫第一方法判定系统1211xx的稳定性。

10、利用李雅普诺夫第二方法判断下列系统是否为大范围渐近稳定：

1111xx

11、图示的控制系统，试设计状态反馈矩阵，使闭环系统输出超调量%5和峰值时间stp5。

12、已知系统

xyuxx011100300100010

求使系统极点配置到-1，-2，-3的状态反馈阵K。并说明其配置新极点后的状态能控性及能观测性。