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2025年大学《系统科学与工程-控制理论基础》考试参考题库及答案解析?

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一、选择题

1.系统控制理论的研究对象主要是（）

A.静态系统

B.动态系统

C.随机系统

D.约束系统

答案：B

解析：系统控制理论主要研究动态系统的行为和特性，通过分析系统的动态变化规律，设计控制器使系统达到期望的性能指标。静态系统没有动态变化，随机系统和约束系统虽然也是动态系统，但控制理论更侧重于动态系统的整体行为分析。

2.控制系统的基本组成不包括（）

A.给定元件

B.控制元件

C.执行元件

D.干扰元件

答案：D

解析：控制系统的基本组成包括给定元件、控制元件、执行元件和被控元件。给定元件提供期望的输出信号，控制元件根据偏差信号调整控制作用，执行元件将控制信号转化为物理作用，被控元件是系统的主要对象。干扰元件是系统外部的不确定性因素，不是系统的基本组成部分。

3.线性定常系统的传递函数定义为（）

A.输出信号对输入信号的微分比

B.输出信号对输入信号的积分比

C.输出信号对输入信号的比值

D.输入信号对输出信号的比值

答案：C

解析：线性定常系统的传递函数是在零初始条件下，系统输出的拉普拉斯变换对输入的拉普拉斯变换之比。它描述了系统在复频域中的输入输出关系，是系统分析的重要工具。

4.控制系统的稳定性是指（）

A.系统输出有界

B.系统输出无界

C.系统状态有界

D.系统状态无界

答案：C

解析：控制系统的稳定性是指系统在受到扰动后，其状态能够恢复到原平衡状态并保持有界。稳定性是控制系统正常工作的基本要求，直接关系到系统的实际应用价值。

5.状态空间方程中的A矩阵表示（）

A.系统的输入矩阵

B.系统的输出矩阵

C.系统的状态矩阵

D.系统的状态转移矩阵

答案：D

解析：状态空间方程一般表示为x?=Ax+Bu，其中A矩阵是状态转移矩阵，描述了系统内部状态随时间的演变规律。B矩阵是输入矩阵，C矩阵是输出矩阵，D矩阵是前馈矩阵。

6.控制系统的根轨迹法是基于（）

A.频率响应

B.状态空间

C.传递函数

D.稳定性判据

答案：C

解析：根轨迹法是一种图解分析方法，通过绘制系统开环传递函数的根轨迹图来分析闭环系统的性能。根轨迹法基于传递函数，利用开环零极点的分布来研究闭环极点的变化规律。

7.控制系统的频域分析法主要利用（）

A.傅里叶变换

B.拉普拉斯变换

C.离散傅里叶变换

D.小波变换

答案：A

解析：控制系统的频域分析法主要利用傅里叶变换将时域信号转换为频域信号，通过分析系统的频率响应特性（如幅频特性和相频特性）来评估系统的性能。拉普拉斯变换主要用于解微分方程，离散傅里叶变换用于离散信号分析，小波变换用于时频分析。

8.二阶系统的阻尼比γ对系统性能的影响是（）

A.γ增大，系统振荡加剧

B.γ减小，系统振荡加剧

C.γ增大，系统超调量减小

D.γ减小，系统响应速度加快

答案：C

解析：二阶系统的阻尼比γ决定了系统的振荡特性。γ增大，系统的阻尼增强，振荡减弱，超调量减小，但响应速度变慢。γ减小，系统的阻尼减弱，振荡加剧，超调量增大，但响应速度加快。γ=0时系统临界振荡，γ0时系统发散不稳定。

9.控制系统的极点位置主要影响（）

A.系统的零点分布

B.系统的稳定性

C.系统的频率响应

D.系统的增益

答案：B

解析：控制系统的极点位置决定了系统的固有特性。极点位于s平面的左半平面，系统稳定；位于右半平面，系统不稳定；位于虚轴上，系统临界稳定。极点位置直接影响系统的动态响应特性，但主要影响系统稳定性。

10.状态反馈控制的主要目的是（）

A.增大系统带宽

B.减小系统阻尼

C.改善系统稳定性

D.提高系统增益

答案：C

解析：状态反馈控制通过将系统状态变量反馈到控制器中，可以改变系统的极点位置，从而改善系统的动态性能。主要目的是改善系统稳定性，使系统满足特定的性能指标要求。虽然状态反馈也可以增大系统带宽、减小超调量等，但最根本的目的是改善稳定性。

11.系统控制理论中，描述系统内部状态变量之间关系的矩阵是（）

A.输入矩阵B

B.输出矩阵C

C.状态矩阵A

D.前馈矩阵D

答案：C

解析：状态空间方程一般表示为x?=Ax+Bu，其中A矩阵是状态矩阵，表示了系统内部状态变量之间的线性关系。B矩阵是输入矩阵，C矩阵是输出矩阵，D矩阵是前馈矩阵。A矩阵决定了系统状态的动态特性。

12.在控制系统的根轨迹分析中，闭环极点随开环增益变化的轨迹称为（）

A.零点轨迹

B.极点轨迹

C.根轨迹

D.频率轨迹

答案：C

解析：根轨迹法是一种图解