哈工大自動(dòng)控制理論考卷和答案解析

哈工大自動(dòng)控制理論考卷和答案解析一、選擇題（每題5分，共20分）A.系統(tǒng)的穩(wěn)定性只與系統(tǒng)的輸入有關(guān)B.系統(tǒng)的穩(wěn)定性只與系統(tǒng)的輸出有關(guān)C.系統(tǒng)的穩(wěn)定性與系統(tǒng)的輸入和輸出都有關(guān)D.系統(tǒng)的穩(wěn)定性與系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和參數(shù)有關(guān)A.反饋控制可以提高系統(tǒng)的精度B.反饋控制可以改善系統(tǒng)的穩(wěn)定性C.反饋控制可以加快系統(tǒng)的響應(yīng)速度D.反饋控制可以減小系統(tǒng)的誤差A(yù).PID控制器是一種開環(huán)控制器B.PID控制器的控制效果與比例系數(shù)、積分時(shí)間和微分時(shí)間無關(guān)C.PID控制器可以消除系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差D.PID控制器可以改善系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能A.狀態(tài)空間模型是一種描述系統(tǒng)動(dòng)態(tài)行為的方法B.狀態(tài)空間模型可以用于分析系統(tǒng)的穩(wěn)定性和性能C.狀態(tài)空間模型只能用于線性系統(tǒng)D.狀態(tài)空間模型可以用于控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和分析二、填空題（每題5分，共20分）1.控制系統(tǒng)的基本組成部分包括________、________和________。2.控制系統(tǒng)的性能指標(biāo)包括________、________和________。3.PID控制器的三個(gè)參數(shù)分別是________、________和________。4.狀態(tài)空間模型的兩個(gè)基本方程分別是________方程和________方程。三、簡答題（每題10分，共20分）1.簡述控制系統(tǒng)的基本原理。2.簡述PID控制器的工作原理。四、計(jì)算題（每題20分，共40分）1.一個(gè)一階系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為G(s)=1/(s+1)，求系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)。2.一個(gè)二階系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為G(s)=10/(s^2+2s+10)，求系統(tǒng)的阻尼比和自然頻率。五、分析題（每題20分，共40分）2.設(shè)計(jì)一個(gè)PID控制器，使得系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)的超調(diào)量不超過10%，調(diào)節(jié)時(shí)間不超過2秒。六、設(shè)計(jì)題（每題20分，共40分）1.設(shè)計(jì)一個(gè)溫度控制系統(tǒng)，要求系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差不超過0.5℃，調(diào)節(jié)時(shí)間不超過5分鐘。2.設(shè)計(jì)一個(gè)位置控制系統(tǒng)，要求系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差不超過0.01m，調(diào)節(jié)時(shí)間不超過1秒。一、選擇題答案1.D2.C3.D4.C二、填空題答案1.控制器、被控對(duì)象、反饋環(huán)節(jié)2.穩(wěn)定性、準(zhǔn)確性、快速性3.比例系數(shù)、積分時(shí)間、微分時(shí)間4.狀態(tài)方程、輸出方程三、簡答題答案1.控制系統(tǒng)的基本原理是通過對(duì)被控對(duì)象的輸入進(jìn)行控制，使得被控對(duì)象的輸出能夠跟蹤期望的輸出。2.PID控制器的工作原理是通過比例、積分和微分三個(gè)環(huán)節(jié)對(duì)誤差信號(hào)進(jìn)行處理，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)被控對(duì)象的控制。四、計(jì)算題答案1.單位階躍響應(yīng)為1e^(t)。2.阻尼比為0.4，自然頻率為1rad/s。五、分析題答案1.系統(tǒng)不穩(wěn)定。2.PID控制器的參數(shù)需要根據(jù)具體系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，無法給出通用答案。六、設(shè)計(jì)題答案1.溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需要根據(jù)具體系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，無法給出通用答案。2.位置控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需要根據(jù)具體系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，無法給出通用答案。1.控制系統(tǒng)的基本原理和組成部分。2.控制系統(tǒng)的性能指標(biāo)。3.PID控制器的工作原理和參數(shù)。4.狀態(tài)空間模型的基本方程。5.系統(tǒng)穩(wěn)定性的分析方法。6.控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和分析方法。各題型所考察學(xué)生的知識(shí)點(diǎn)詳解及示例：1.選擇題：考察學(xué)生對(duì)控制系統(tǒng)基本概念的理解，如穩(wěn)定性、反饋控制、PID控制器等。2.填空題：考察學(xué)生對(duì)控制系統(tǒng)基本組成部分和性能指標(biāo)的記憶。3.簡答題：考察學(xué)生對(duì)控制系統(tǒng)基本原理和PID控制器工作原理的理解。4.計(jì)算題：考察學(xué)生對(duì)控制