哈工大现代控制理论试题答案

哈工大2014年春季学期

现代控制理论基础 试题

一 20 二 20 三 10 四 10 五 10 六 10 班号 姓名 作业分 10 实验分 10 总分 100

题号 满分值 得分值 卷面分 80 一、填空题（本题含有10个小题，每小题2分，满分共20分） 1．若一个单输入单输出线性定常系统?(A,B,C)的传递函数不存在零极点对消现象，则系统?(A,B,C)的状态空间表达式必为______实现。 2．一个线性定常系统在施加某一线性状态反馈的前后，它的状态能观性

_________________。

223．标量函数V(x)?49x12?4x2?21x3?28x1x2（其中x??x1x2x3?）是_____

T定的。 4．一个单输入单输出线性定常系统静态输出反馈可镇定的充分必要条件是该系统的根轨迹______________。 5．在设计带有状态观测器的线性反馈系统时，控制器的动态特性和_________

的动态特性是相互独立的，这个原理称为线性系统的______原理。

6．根据一个系统的传递函数（矩阵）可以写出_______个状态空间表达式。

??(t)?5??(t)?7y?(t)?3y(t)?3u?(t)?u??(t

哈工大2002年秋季学期理论力学试题

一、选择题（每题3分。请将答案的序号填入划线内。）

1、若作用在A点的两个大小不等的力可以表示为 。 ①

—

； ②

—

； ③

+

。

和

，沿同一直线但方向相反。则其合力

2、空间力偶矩是 。

①代数量； ②滑动矢量； ③定位矢量； ④自由矢量。

3、一重W的物体置于倾角为的斜面上，若摩擦系数为f，且tg

4、在点的合成运动问题中，当牵连运动为定轴转动时 。

①一定会有科氏加速度； ②不一定会有科氏加速度； ③一定没有科氏加速度。

U

5、直角刚杆A O = 2m，BO = 3m，已知某瞬时A点的速度 A= 6m/s；而B点的加速度与BO成α= 60°角。则该瞬时刚杆的角度速度ω = rad/s，角加速度ω= rad/s2。 ①3； ②

； ③5

； ④9

。

二、填空题（每题5分。请将答要答案填入划线内。）

1、已知A（1，0，1），B（0，1，2）（长度单位为米），F=

kN。则力F对x轴的

矩为

中南林业科技大学 2007级自动化专业1、2班 《现代控制理论》课程考试A卷

考试时间填写： 2010 年 5月 5日 14:30-16:30考试用 姓 名 应得分 实得分 学 号

中南林业科技大学课程考试A卷 课程：现代控制理论；时间：120分钟；地点： 南307，308 第1题 第2题 第3—10题 闭卷 附加题10′参考 总分 12×2′=24′ 5×4′=20′ 8×7′=56′ 100′ 1. 填空题（12空格×2′=24′）

1) 现代控制理论中，描述系统状态变化规律的是一个 方程，描述输出的是

一个 方程（填微分、代数）。

?1???11??x1??x?2) ??0?2????x????x??，则A的特征值为?? ，系统在平衡点xe?0 ???2??2?? （填稳定、不稳定）。

3) 判断下列系统是否输出能控。A. b. 。

a. C?[11]，A?????11??1??，B??0? ?02?????01?2??1????100??1? ?b. C??，A?1

答案4.9

解：用戴维南定理对非线性电阻左侧的线性电路进行等效化简，如图(b)所示。

(b)

列回路电压方程：

10I U 24 0

将非线性电阻的电压电流关系式代入，得：

10 3(e20U e 20U) U 24 0

为求解上述非线性方程，令

f(U) 10 3(e20U e 20U) U 24 0

求导数，得：

f (U) 0.02(e20U e 20U) 1

将式(1)、(2)代入牛顿-拉夫逊公式，得

10 3

U(e20Uk e 20Uk

U) Uk 24

k 1 k 0.02(e20Uk e 20Uk) 1

(1)取初值

U 0.6V，迭代过程列于下表：

即

U 0.5032V

电流

I9I U9 10 4(e20U e 20U) U

1 3 3 7.212A

U 0.5032

(2)取初值U 0.6V，迭代结果列于下表：

(1) (2)

U 0.5054V

电流 9I U9 10 4(e20U e 20U) UI1 33 7.178A

U 0.5054

注释：如果非线性方程存在多解，则对应不同的迭代初值，可能收敛到不同的解答。

现代控制理论测试题3

1． 已知系统传递函数W(s)?2． 给定下列状态空间表达式

?.??x1??.??x??2??.??x3?????10(s?1) 试求出系统的约旦标准型的实现，并画出相应的模拟结构图。

s(s?1)(s?3)

10??0????2?30??????11?3??x1???.x????2?????x3???0??1?u； y??0?2?0?x1??1x??2?? ??x3??（1） 画出其模拟结构图。 （2）求系统的传递函数。

?010???At3． 用拉氏变换法求e，其中A?001。

????2?54??4． 线性系统的传递函数为

y(s)s?a?3 u(s)s?10s2?27s?18（1） 试确定a的取值，使系统不能控或不能观。

（2） 在上述a的取值下，求使系统为能控的状态空间表达式。 5． 已知系统的传递函数为W(s)?s2?6s?8，试求其能控标准型和能观标准型。

s2?4s?3?1?s?16． 求传递函数阵的最小实现 W(s)???1??s?17． 判断下列二次型函数的符号性质

1?s?1?? 。 1?s?1??222 （1）Q(x)??x1?3x2?11x3?2x1x2?x2x3?2x

第3章 逻辑代数及逻辑门

【3-1】 填空

1、与模拟信号相比，数字信号的特点是它的 离散 性。一个数字信号只有两种取值分别表示为0 和1 。

2、布尔代数中有三种最基本运算： 与 、 或 和 非 ，在此基础上又派生出五种基本运算，分别为与非、或非、异或、同或和与或非。 3、与运算的法则可概述为：有“0”出 0 ，全“1”出 1；类似地或运算的法则为 有”1”出”1”，全”0”出”0” 。

4、摩根定理表示为：A?B=A?B ；A?B=A?B。

5、函数表达式Y=AB?C?D，则其对偶式为Y?=(A?B)C?D。 6、根据反演规则，若Y=AB?C?D?C，则Y?(AB?C?D)?C 。

7、指出下列各式中哪些是四变量A B C D的最小项和最大项。在最小项后的（ ）里填入mi，在最大项后的（ ）里填入Mi，其它填×（i为最小项或最大项的序号）。 (1) A+B+D (× ); (2) ABCD (m7 ); (3) ABC ( × ) (4)AB(C+D) (×); (5) A?B?C?D (M9 ) ; (6)

理论力学

理论力学复习题

一、是非题

1. 若一平面力系向A，B两点简化的结果相同，则其主矢为零主矩必定不为零。 2. 首尾相接构成一封闭力多边形的平面力系是平衡力系。 3. 力系的主矢和主矩都与简化中心的位置有关。 4. 当力系简化为合力偶时，主矩与简化中心的位置无关 5.平面一般力系平衡的充要条件是力系的合力为零。 二、选择题

1.将平面力系向平面内任意两点简化，所得的主矢相等，主矩也相等，且主矩不为零，则该力系简化的最后结果为------。

① 一个力 ② 一个力偶 ③ 平衡 2. 关于平面力系的主矢和主矩，以下表述中正确的是 ①主矢的大小、方向与简化中心无关

②主矩的大小、转向一定与简化中心的选择有关

③当平面力系对某点的主矩为零时，该力系向任何一点简化结果为一合力

④当平面力系对某点的主矩不为零时，该力系向任一点简化的结果均不可能为一合力 3. 下列表述中正确的是

① 任何平面力系都具有三个独立的平衡方程式 ② 任何平面力系只能列出三个平衡方程式

③ 在平面力系的平衡方程式的基本形式中，两个投影轴必须相互垂直 ④ 平面力系如果平衡，该力系在任意选取的投影轴上投影的代数和必为零

4. 图示的四个平

第3章系统的时域分析

3-1 题图3-1所示的阻容网络中，ui(t)?[1(t)?1(t?30)](V)。当t=4s时，输出uo(t)少？当t为30s时，输出uo(t)又约为多少？

值为多

Uo(s)111????6?6解：U(s)1RCs?11?10?4?10?14s?1 iR?sC

1sCuo(4)?0.632(V)，uo(30)?1(V)

3-2 某系统传递函数为?(s)?s?1，试求其单位脉冲响应函数。

s2?5s?6Xo(s)s?1?12??? 解：

Xi(s)s2?5s?6s?2s?3其单位脉冲响应函数为

x?(t)?(?e?2t?2e?3t)?1(t)

3-3 某网络如图3-3所示，当t≤0-时，开关与触点1接触；当t≥0+时，开关与触点2接触。

试求输出响应表达式，并画出输出响应曲线。

1MΩ4 μF4?F 1M? 1100 kΩ100k?21Vuou(o t()t)100k?100 kΩuu((tt)ii uo t)ut)o((1V1V1V10?F10 μF

题图3-1 题图3-3

解：

Uo(s)RCss?1???

1Ui(s)R?(R?)2RCs?12s?1sCR?

哈工大

一、

填空（16分）

1、在电流控制方式上，双极型晶体管是__电流控制电流源____型，而场效应管是__电压控制电流源___型；二者比较，一般的由_____场效应管___构成的电路输入电阻大。

2、放大电路中，为了不出现失真，晶体管应工作在___放大___区，此时发射结___正偏______，集电结___反偏______。

3、负反馈能改善放大电路性能，为了提高负载能力，应采用___电压___型负反馈，如果输入为电流源信号，宜采用___并联___型负反馈。

4、正弦波振荡电路应满足的幅值平衡条件是___AF=1____。RC振荡电路、LC振荡电路及石英晶体振荡电路中，___石英晶体振荡电路___的频率稳定性最好。

5、直流电源的组成一般包括变压器、_整流电路__、_滤波电路_和_稳压电路_。 6、下列说法正确的画√，错误的画×

（1）放大电路的核心是有源器件晶体管，它能够实现能量的放大，把输入信号的能量放大为输出信号的能量，它提供了输出信号的能量。 （ × ）

（2）共集组态基本放大电路的输入电阻高，输出电阻低，能够实现电压和电流的放大。

（ × ）

12 RC

（3）图1所示的文氏桥振荡电路中，对于频率为f0 的信号，反馈信号

哈工大

一、

填空（16分）

1、在电流控制方式上，双极型晶体管是__电流控制电流源____型，而场效应管是__电压控制电流源___型；二者比较，一般的由_____场效应管___构成的电路输入电阻大。

2、放大电路中，为了不出现失真，晶体管应工作在___放大___区，此时发射结___正偏______，集电结___反偏______。

3、负反馈能改善放大电路性能，为了提高负载能力，应采用___电压___型负反馈，如果输入为电流源信号，宜采用___并联___型负反馈。

4、正弦波振荡电路应满足的幅值平衡条件是___AF=1____。RC振荡电路、LC振荡电路及石英晶体振荡电路中，___石英晶体振荡电路___的频率稳定性最好。

5、直流电源的组成一般包括变压器、_整流电路__、_滤波电路_和_稳压电路_。 6、下列说法正确的画√，错误的画×

（1）放大电路的核心是有源器件晶体管，它能够实现能量的放大，把输入信号的能量放大为输出信号的能量，它提供了输出信号的能量。 （ × ）

（2）共集组态基本放大电路的输入电阻高，输出电阻低，能够实现电压和电流的放大。

（ × ）

12 RC

（3）图1所示的文氏桥振荡电路中，对于频率为f0 的信号，反馈信号