自動控制原理知到課后答案智慧樹章節測試答案2025年春上海電力大學第一章單元測試

我們家用抽水馬桶中的水箱水位控制系統是一個閉環控制系統。（）

A:對B:錯

答案:對在光伏發電控制系統中，因為光照的間歇性、波動性等，其輸出電壓與電流通常都是實時波動的，然而基于經濟效益的需求，通常會采取最大功率點跟蹤的控制方法來保障系統輸出功率的最大化。請問最大功率跟蹤控制屬于哪一類控制（）

A:非線性控制系統

B:最優控制系統

C:線性控制系統

D:閉環控制系統

E:開環控制系統

答案:非線性控制系統

###閉環控制系統

書第16頁1-9題中，圖1-21所示的水箱水位控制系統的控制器是（）

A:出水閥門

B:浮子

C:連桿與鉸鏈

D:水箱

E:入水閥門

答案:連桿與鉸鏈

試舉兩個閉環控制系統的實例，并說明他們的工作原理。

答案:1.**恒溫箱**-工作原理：通過溫度傳感器檢測箱內實際溫度，與設定的目標溫度比較，控制器根據偏差調節加熱器或制冷器的工作狀態，使箱內溫度穩定在設定值。2.**無人機姿態控制**-工作原理：利用陀螺儀和加速度計檢測無人機當前姿態，與目標姿態對比，飛控系統根據偏差調整電機轉速，從而保持穩定飛行姿態。控制系統的性能指標有哪些，最主要的要求是什么？

答案:控制系統的性能指標包括：1.穩定性2.快速性（動態性能）3.準確性（穩態性能）最主要的要求是**穩定性**。

第二章單元測試

若某系統在階躍輸入r(t)=1(t)時，零初始條件下的輸出響應c(t)=1-e-2t+e-t，則該系統的傳遞函數為（）。

A:

B:

C:

D:

答案:

上圖所示電路的傳遞函數Uc(s)/Ur(s)為（）。

A:

B:

C:

D:

答案:

上圖所示電路模型的傳遞函數Uo(s)/Ui(s)是屬于（）環節。

A:慣性

B:理想微分

C:實際微分

D:振蕩

答案:實際微分

系統方框圖如下圖所示：

則該系統的傳遞函數C(s)/R(s)為（）。

A:

B:

C:

D:

答案:

系統的信號流圖如下圖所示：

則該系統的傳遞函數Y(s)/R(s)為（）。

A:

B:

C:

D:

答案:

第三章單元測試

某系統的單位階躍響應曲線如圖所示：

則系統的上升時間和超調百分比是（）。

A:

B:

C:

D:

答案:

如圖所示單位負反饋系統：

閉環傳遞函數為，則其開環傳遞函數G0(s)為（）。

A:

B:

C:

D:

答案:

某單位反饋系統的閉環傳遞函數為，則系統單位斜坡響應的穩態誤差為（）。

A:1·

B:0.5

C:2

D:0

答案:2

設系統的方框圖如圖所示：

求使阻尼比的K值及單位階躍響應的上升時間、峰值時間、超調百分比和調整時間（）。

A:

B:

C:

D:

答案:

已知某系統方框圖如下：

則使系統穩定的K值范圍是（）

A:0＜K＜18

B:6＜K＜24

C:4＜K＜6

D:0＜K＜6

答案:0＜K＜6

第四章單元測試

在采用合適比例調節的控制系統中，現在比例作用基礎上適當增加微分作用，則系統設定值階躍響應的最大動態偏差會（）。

A:變大

B:變小

C:不變

答案:變小

某系統對象為0型，現在合適的比例作用基礎上適當增加積分作用，則系統設定值階躍響應的靜態偏差會（）。

A:變小

B:變大

C:變為0

答案:變為0

在采用合適比例調節的控制系統中，現在比例作用基礎上適當增加積分作用，則系統設定值階躍響應的調整時間會（）。

A:不變

B:變小

C:變大

答案:變大

在采用合適比例調節的控制系統中，現在比例作用基礎上適當增加積分作用，為了得到相同的穩定性，則應當（）控制器的比例系數。

A:不變

B:增加

C:減小

答案:減小

對象為0型系統，增加控制器的積分時間常數Ti，則系統設定值階躍響應的跟蹤誤差會（）。

A:變大

B:變小

C:不變

答案:不變

對于直流電機調速系統，在進行速度階躍響應實驗時，發現超調較大，同時存在著一定的速度跟隨誤差，請問應該如何調整Kp,Ti和Td的參數值？

答案:為了減小超調并改善速度跟隨誤差，可以按以下方式調整參數：-**Kp**：適當減小比例增益，以降低系統的超調量。-**Ti**：增大積分時間常數，減弱積分作用，從而減少因積分過強導致的超調和振蕩。-**Td**：適當增大微分時間常數，增強微分作用，提高系統的阻尼效果以抑制超調。**調整方向總結**：$$\boxed{\text{減小Kp，增大Ti，增大Td}}$$

第五章單元測試

已知系統開環零極點分布如圖所示，

則系統的根軌跡圖應為（）。

A:

B:

C:

D:

答案:

已知系統開環零極點分布如圖所示，

則系統的根軌跡圖應為（）。

A:

B:

C:

D:

答案:

已知系統開環零極點分布如圖所示，

則系統的根軌跡圖應為（）。

A:

B:

C:

D:

答案:

某系統根軌跡如圖所示，

其中當k=3時，系統的特征根分布如圖中紅色方塊所指，則下列說法正確的是（）。

A:可知系統此時穩定，主導極點的阻尼比約為0.8，無阻尼振蕩頻率＜3。

B:可知系統此時不穩定。

C:可知系統此時穩定，沒有明確的主導極點。

D:無法判斷此時系統的特性。

答案:可知系統此時不穩定。

某系統根軌跡如圖所示，

其中當k=1時，系統的特征根分布如圖中紅色方塊所指，則下列說法正確的是（）。

A:可知系統此時穩定，主導極點的阻尼比約為0.5，無阻尼振蕩頻率＜1。

B:可知系統此時穩定，沒有明確的主導極點。

C:無法判斷此時系統的特性。

D:可知系統此時穩定，主導極點的阻尼比約為0.9，無阻尼振蕩頻率＜3。

答案:可知系統此時穩定，主導極點的阻尼比約為0.5，無阻尼振蕩頻率＜1。

開環傳遞函數中，適當增加左半平面的開環極點，會引起（）

A:根軌跡主導極點的漸近線向右彎曲，動態性能變好。

B:根軌跡主導極點的漸近線向左彎曲，動態性能變好。

C:根軌跡主導極點的漸近線向右彎曲，動態性能變差。

D:根軌跡主導極點的漸近線向左彎曲，動態性能變差。

答案:根軌跡主導極點的漸近線向右彎曲，動態性能變差。

已知系統開環傳遞函數為，

（1）試繪制k＞0時系統根軌跡圖；

（2）分析系統穩定的k值范圍；

（3）分析系統欠阻尼的k值范圍。

答案:（1）根軌跡圖繪制略（需根據具體傳遞函數繪制）。（2）系統穩定的$k$值范圍：$0<k<k_{\text{臨界}}$（需計算臨界值）。（3）系統欠阻尼的$k$值范圍：$0<k<k_{\text{欠阻尼}}$（需結合阻尼比分析）。**最終答案需依據具體傳遞函數計算得出。**已知系統開環傳遞函數形式為，其根軌跡圖如圖所示：

（1）分析開環零極點的位置；

（2）如果當k=2.69時，系統特征根位置如圖中紅色方塊點所示，分析此時主導極點的阻尼比和無阻尼自然振蕩頻率大致分布范圍。

（3）估算此時系統響應的超調量和調整時間。

答案:（1）開環零極點位置：-零點：無-極點：0，-1，-2（2）主導極點的阻尼比和無阻尼自然振蕩頻率范圍：-阻尼比：$\zeta\in[0.5,0.7]$-無阻尼自然振蕩頻率：$\omega_n\in[1.5,2.5]$（3）系統響應估算：-超調量：$P.O.\approx10\%\sim20\%$-調整時間：$T_s\approx3\sim5\,\text{s}$（按$2\%$誤差帶計算）

第六章單元測試

若已知某LTI系統的頻率特性函數，其輸入為，則穩態輸出為（）

A:

B:

C:

D:

答案:

已知某最小相位系統的幅相曲線如圖所示，

則其傳遞函數最有可能是（）。

A:

B:

C:

D:

答案:

已知系統的開環頻率特性的極坐標圖如下圖所示，

圖中r是位于s平面原點的開環極點，p為位于右半s平面的開環極點數，則下面分析正確的是（）。

A:系統為0型系統，其閉環系統穩定。

B:系統為1型系統，其閉環系統穩定。

C:系統為0型系統，其閉環系統不穩定。

D:系統為1型系統，其閉環系統不穩定

答案:系統為0型系統，其閉環系統穩定。

已知系統的開環頻率特性的極坐標圖如下圖所示，

圖中r是位于s平面原點的開環極點，p為位于右半s平面的開環極點數，則下面分析正確的是（）。

A:系統為2型系統，其閉環系統穩定。

B:系統為2型系統，其閉環系統不穩定

C:系統為1型系統，其閉環系統不穩定。

D:系統為1型系統，其閉環系統穩定。

答案:系統為1型系統，其閉環系統穩定。

已知系統的開環傳遞函數為，當K=10時，其奈氏圖如下圖所示，

則下面分析正確的是（）。

A:該閉環系統穩定，且在K＜25的范圍內，系統都穩定。

B:該閉環系統穩定，且在K＜11.5的范圍內，系統都穩定。

C:該閉環系統不穩定，要系統穩定，則應為K＜4

D:該閉環系統不穩定，要系統穩定，則應為K＜8.5。

答案:該閉環系統不穩定，要系統穩定，則應為K＜4

已知某最小相位系統對數幅頻特性近似如下圖所示，

則其傳函可能是（）

A:

B:

C:

D:

答案:

某最小相位系統傳遞函數為，則當時，其對數幅頻特性漸近線方程為（）

A:

B:

C:

D:

答案:

某最小相位系統傳遞函數為，則當時，其相頻特性方程為（）

A:

B:

C:

D:

答案:

已知某三個控制系統的伯德圖如上圖所示，則有（）。

A:

B:

C:

D:

答案:

###

某系統伯德圖如圖所示，

原系統剪切頻率，相位裕量為；相位穿越頻率，增益裕量為，在此基礎上系統增益K增大為原來的2倍，則下列說法正確的是（）。

A:增加K之后，系統的相位穿越頻率ωg不變，增益裕量減小為。

B:增加K之后，系統的剪切頻率ωc會增加，相位裕量會減小。

C:增加K之后，系統的相位穿越頻率ωg會增加，增益裕量會減小。

D:增加K之后，系統的相位穿越頻率ωg不變，增益裕量減小為。

E:增加K之后，系統的剪切頻率ωc不變，相位裕量減小為。

答案:增加K之后，系統的相位穿越頻率ωg不變，增益裕量減小為。

###增加K之后，系統的剪切頻率ωc會增加，相位裕量會減小。

第七章單元測試

離散控制系統中，若采樣周期不變，增大開環增益對系統的穩定性影響是（）

A:會使穩定性變差

B:會增強系統的穩定性

C:無影響

答案:會使穩定性變差

已知連續信號，其中T為采樣周期，則其采樣信號的Z變換為（）

A:

B:

C:

D:

答案:

某離散控制系統脈沖傳遞函數的閉環特征方程式為，則該閉環系統穩定的k值范圍為（）。

A:

B:

C:

D:k為任何值時系統皆穩定

答案:

試利用終值定理確定的終值為（）

A:

B:0.1

C:0

D:0.5

答案:0

如圖所示系統的離散脈沖傳遞函數為（）

A:

B:

C:

D:

答案:

某離散控制系統閉環脈沖傳遞函數為，則該閉環系統不穩定。其中的根為。（）

A:對B:錯

答案:對

如圖所示系統，采樣周期，其開環脈沖傳遞函數，閉環脈沖傳遞函數為，則下列說法正確的是（）。

A:系統穩定，誤差系數為

B:系統穩定，誤差系數為

C:系統不穩定，無法計算穩態誤差。

D:系統穩定，誤差系數為

E:系統穩定，誤差系數為

答案:系統不穩定，無法計算穩態誤差。

如圖所示系統，采樣周期，其開環脈沖傳遞函數，開環脈沖傳遞函數為，則下列說法正確的是（）。

A:系統穩定，誤差系數為

B:系統不穩定，無法計算穩態誤差。

C:系統穩定，誤差系數為

D:系統穩定，誤差系數為

E:系統穩定，誤差系數為

答案:系統穩定，誤差系數為

如圖所示系統，采樣周期，其開環脈沖傳遞函數，開環脈沖傳遞函數為，（）。

A:

B:

C:系統不穩定，無法計算穩態誤差。

D:

E:

答案:

如圖所示系統，采樣周期，其開環脈沖傳遞函數閉環脈沖傳遞函數為，試求該系統的單位階躍響應___________________________

答案:$$\boxed{c^*(t)=1-(1+T)e^{-t/T}}$$

第八章單元測試

已知系統的狀態空間模型為，下列說法錯誤的是（）。

A:該系統是連續時間系統。

B:該系統有兩個狀態變量。

C:可設計狀態觀測器來估計系統的狀態，且可任意配置狀態觀測器的觀測極點。

D:該系統穩定。

答案:可設計狀態觀測器來估計系統的狀態，且可任意配置狀態觀測器的觀測極點。

已知系統的狀態空間模型為，下列說法正確的是（）。

A:系統有2個狀態變量。

B:系統穩定。

C:系統不穩定。

D:系統的特征根為-3，-2。

E:系統的特征根為3，2。

答案:系統有2個狀態變量。

###系統穩定。

###系統的特征根為-3，-2。

下列說法正確的是（）。

A:對任意能觀的系統，則可以通過狀態反饋任意配置閉環系統的極點。

B:對任意能觀的系統，則可以設計狀態觀測器來估計系統的狀態。

C:對任意能控的系統，則可以通過狀態反饋任意配置閉環系統的極點。

D:對任意能控的系統，則可以設計狀態觀測器來估計系統的狀態。

答案:對任意能觀的系統，則可以設計狀態觀測器來估計系統的狀態。

###對任意能控的系統，則可以通過狀態反饋任意配置閉環系統的極點。

下列說法正確的是（）。

A:對于不穩定的系統，則不可進行狀態反饋設計。

B:對連續時間系統進行狀態反饋設計時，系統期望的極點須選在s平面的右半平面。

C:基于極點配置的狀態反饋矩陣的設計方法是取設計后的系統的極點為期望極點而推導出來的。

D:對任意系統，則可以通過狀態反饋任意配置閉環系統的極點。

答案:基于極點配置的狀態反饋矩陣的設計方法是取設計后的系統的極點為期望極點而推導出來的。

已知某連續時間系統的狀態變量的個數為5，能控性矩陣的秩為4，下列說法錯誤的是（）。

A:系統不能控。

B:能控性結構分解是基于相似變換原理完成的。

C:按能控性結構分解，可知其能控子系統有4個狀態變量。

D:按能控性結構分解，可知其不能控子系統有4個狀態變量。

答案:按能控性結構分解，可知其不能控子系統有4個狀態變量。

已知某連續時間系統的狀態變量的個數為4，能觀性矩陣的秩為3，下列說法正確的是（）。

A:按能觀性結構分解，可知其能觀子系統有3個狀態變量。

B:按能觀性結構分解時，可以從能觀性矩陣中取1個線性無關的行向量，再任取3個行向量組成可非奇異矩陣，即可根據相似變換原理進行結構分解。

C:系統不能觀，可以基于相似變換，可把系統分為能觀子系統和不能觀子系統兩個部分。

D:按能觀性結構分解時，可以從能觀性矩陣中取3個線性無關的行向量，再任取1個行向量組成非奇異矩陣，即可根據相似變換原理進行結構分解。

答案:按能觀性結構分解，可知其能觀子系統有3個狀態變量。

###系統不能觀，可以基于相似變換，可把系統分為能觀子系統和不能觀子系統兩個部分。

###按能觀性結構分解時，可以從能觀性矩陣中取3個線性無關的行向量，再任取1個行向量組成非奇異矩陣，即可根據相似變換原理進行結構分解。

已知某連續時間系統狀態空間模型為，關于該系統下列說法錯誤的是（）。

A:該系統為有一個輸入變量，一個輸出變量。

B:該系統的傳遞函數為。

C:該模型是能控標準型。

D:該模型為能觀標準型。

答案:該模型為能觀標準型。

已知某連續時間系統狀態空間模型為，關于該系統下列說法錯誤的是（）。

A:根據該狀態空間模型求取系統傳遞函數時，不存在零極點對消的情況。

B:該系統是能觀的。

C:該系統不能通過設計狀態觀測器來估計系統的狀態。

D:該系統是能控的。

答案:該系統不能通過設計狀態觀測器來估計系統的狀態。

已知某連續時間系統的狀態變量的個數為6，能控性矩陣的秩為4，下列說法正確的是（）。

A:按能觀性結構分解時，可以從能觀性矩陣中取4個線性無關的行向量，再任取2個行向量組成非奇異矩陣P，即可根據相似變換原理進行結構分解。

B:按能控性結構分解，可知其能控子系統有4個狀態變量。

C:按能控性結構分解時，可以從能觀性矩陣中取4個線性無關的列向量，再任取2個列向量組成非奇異矩陣P，即可根據相似變換原理進行結構分解。

D:系統不能控，可以基于相似變換，可把系統分為能控子系統和不能控子系統兩個部分。

答案:按能控性結構分解，可知其能控子系統有4個狀態變量。

###按能控性結構分解時，可以從能觀性矩陣中取4個線性無關的列向量，再任取2個列向量組成非奇異矩陣P，即可根據相似變換原理進行結構分解。

###系統不能控，可以基于相似變換，可把系統分為能控子系統和不能控子系統兩個部分。

已知某系統的狀態空間模型為，下列說法錯誤的是（）。

A:設期望極點為-2，-7，則對應的期望多項式為。

B:可通過狀態反饋來任意配置閉環系統的極點。

C:當期望極點為-2，-7時，設計出的狀態反饋矩陣為。

D:當期望極點為-2，-7時，設計出的狀態反饋矩陣為。

答案:當期望極點為-2，-7時，設計出的狀態反饋矩陣為。

第九章單元測試

非線性系統中常見的一類周期性的自激振蕩可以被稱為()

A:混沌

B:極限環

C:奇點

D:叉

答案:極限環

關于非線性系統，下列哪些說法是錯誤的（）

A:非線性系統的穩定性是其內在特性

B:任何非線性系統都可以近似為線性系統來簡化研究

C:系統中，若有非線性特性，會對系統帶來比較壞的影響，必須要消除。

D:非線性系統必須特殊問題特殊分析

E:非線性特性在工程系統中可以通過一些方法進行建模

答案:非線性系統的穩定性是其內在特性

###任何非線性系統都可以近似為線性系統來簡化研究

###系統中，若有非線性特性，會對系統帶來比較壞的影響，必須要消除。

線性系統和非線性系統主要有哪些差異性？

答案:線性系統和非線性系統的主要差異性包括：1.**疊加原理**：線性系統滿足疊加原理，非線性系統不滿足。2.**數學表達**：線性系統的數學模型是線性方程，非線性系統則是非線性方程。3.**響應特性**：線性系統的輸出與輸入成比例，非線性系統不成比例。4.**穩定性分析**：線性系統的穩定性由特征值決定，非線性系統需借助其他方法（如李雅普諾夫法）。5.**解的結構**：線性系統的解具有明確的解析形式，非線性系統通常需要數值方法求解。6.**復雜性**：非線性系統可能表現出混沌、分岔等復雜行為，線性系統則不會。**最終答案：**$$\boxed{\text{疊加原理、數學表達、響應特性、穩定性分析、解的結構、復雜性}