第七周 状态反馈与状态观测器

全维状态观测器

1、单选题:
‏用输出反馈至状态微分前可任意配置极点的充要条件是‏‏‏‏‏
选项:
A: 受控对象能控的
B: 受控对象能观测
C: 受控对象可镇定的
D:  受控对象能稳定的
答案: 【 受控对象能观测

2、单选题:
‍全维状态观测器存在的充要条件是‍‍‍‍‍
选项:
A: 受控对象能稳定的
B: 受控对象可镇定的
C: 受控对象能控的
D: 受控对象能观测
答案: 【 受控对象能观测

3、多选题:
‌状态观测器又称‎‌‎‌‎
选项:
A: 状态控制器
B: 状态估计器
C: 状态重构器
D:  输出反馈控制器
答案: 【 状态估计器;
状态重构器

4、多选题:
‌输出反馈可分为哪几种?‎‌‎‌‎
选项:
A: 输出至状态微分的反馈 
B: 输出至输入的反馈
C: 前馈反馈
D: 正向通道反馈
答案: 【 输出至状态微分的反馈 ;
输出至输入的反馈

5、多选题:
‎关于输出反馈,以下说法正确的是‏‎‏‎‏
选项:
A: 输出至输入的反馈,不能任意配置极点
B: 输出至输入的反馈,能任意配置极点
C: 输出至状态微分的反馈,不能任意配置极点
D: 输出至状态微分的反馈,能任意配置极点
答案: 【 输出至输入的反馈,不能任意配置极点;
输出至状态微分的反馈,能任意配置极点

6、多选题:
​对于能控能观测系统,以下说法正确的是​​​​ ​​​
选项:
A: 设计的状态反馈可以任意配置极点 
B: 设计的状态反馈不能实现系统稳定
C: 设计的全维状态观测器可以任意配置极点
D: 设计的全维状态观测器不能任意配置极点
答案: 【 设计的状态反馈可以任意配置极点 ;
设计的全维状态观测器可以任意配置极点

分离定理

1、单选题:
​满足分离定理的受控对象,必须是​​​​​
选项:
A: 系统可以能控但不能观测的
B: 系统可以是不能控但能观测的
C: 系统是能控能观测的
D: 系统可以不能控不能观测的
答案: 【 系统是能控能观测的

2、多选题:
​关于分离定理,以下说法正确的是‌​‌​‌
选项:
A:  受控对象是能控的
B: 受控对象是能观测的
C: 状态反馈的设计和状态观测器设计可分开独立进行
D: 状态反馈的设计和状态观测器设计相互联系
答案: 【  受控对象是能控的;
受控对象是能观测的;
状态反馈的设计和状态观测器设计可分开独立进行

3、多选题:
‌系统是能测的,关于全维状态观测器的说法,正确的是‌‌‌‌ ‌‌‌
选项:
A: 全维状态观测器的状态能代替原状态设计状态反馈
B: 全维状态观测器的状态不能代替原状态设计状态反馈
C: 用全维状态观测器的状态代替原状态,影响状态观测器设计
D: 用全维状态观测器的状态代替原状态,不影响状态观测器设计
答案: 【 全维状态观测器的状态能代替原状态设计状态反馈;
用全维状态观测器的状态代替原状态,不影响状态观测器设计

4、多选题:
‌以下说法正确的是‍‌‍
选项:
A: 能控不能观测系统可以设计状态反馈,也可以设计全维状态观测器
B: 能控不能观测系统可以设计状态反馈,但不可以设计全维状态观测器
C: 不能控不能观测系统不可以设计状态反馈,但可以设计全维状态观测器
D: 不能控不能观测系统既不能设计状态反馈,也不能设计全维状态观测器
答案: 【 能控不能观测系统可以设计状态反馈,但不可以设计全维状态观测器;
不能控不能观测系统既不能设计状态反馈,也不能设计全维状态观测器

5、多选题:
‌以下说法正确的是‏‌‏‌‏
选项:
A: 带状态反馈的系统和全维状态观测器构成的增广系统,它的传递函数矩阵和状态观测器无关 
B: 带状态反馈的系统和全维状态观测器构成的增广系统,它的传递函数矩阵和状态观测器有关
C: 用观测器给出的估计状态作为状态反馈,没有影响状态反馈部分的输入-输出特性
D: 用观测器给出的估计状态作为状态反馈,影响了状态反馈部分的输入-输出特性
答案: 【 带状态反馈的系统和全维状态观测器构成的增广系统,它的传递函数矩阵和状态观测器无关 ;
用观测器给出的估计状态作为状态反馈,没有影响状态反馈部分的输入-输出特性

6、多选题:
‏对于分离定理中的状态反馈和全维状态观测器,以下说法正确的是‌‏‌
选项:
A: 状态反馈设计的目的是状态渐近稳定
B: 状态反馈设计的目的是李亚普诺夫稳定
C: 全维状态观测器设计的目的是让状态观测器的状态渐近跟踪原系统状态
D: 全维状态观测器设计的目的是让状态观测器的状态与原系统状态的误差渐近稳定
答案: 【 状态反馈设计的目的是状态渐近稳定;
全维状态观测器设计的目的是让状态观测器的状态渐近跟踪原系统状态;
全维状态观测器设计的目的是让状态观测器的状态与原系统状态的误差渐近稳定

单输入系统的状态反馈

1、单选题:
‏状态反馈可以使闭环极点任意配置的充要条件是‌‏‌
选项:
A: 系统是能控的
B: 系统是能观测的
C: 系统是不能观测的
D: 系统是不能控的
答案: 【 系统是能控的

2、多选题:
‎当任意配置极点导致零、极点相消时,对系统的影响有‏‎‏‎ ‏‎‏
选项:
A: 可将原有的能控性变为不能控的
B:  可将原有的不能控性变为能控的
C: 可将原有的能观测性变为不能观测的
D: 可将原有的能不观测性变为能观测的
答案: 【 可将原有的能观测性变为不能观测的;
可将原有的能不观测性变为能观测的

3、多选题:
‌状态反馈对系统影响,以下说法正确的是‎‌‎
选项:
A: 状态反馈不改变系统零点
B: 状态反馈改变系统零点
C: 状态反馈可能改变系统的能观测性
D: 状态反馈不可能改变系统的能观测性
答案: 【 状态反馈不改变系统零点;
状态反馈可能改变系统的能观测性

4、多选题:
‍采用极点配置的原因是‌‍‌‍‌
选项:
A: 极点位置直接决定了开环系统的性能
B: 极点位置直接决定了闭环系统的性能
C: 解决了控制是否有解的问题
D: 解决了能否观测的问题
答案: 【 极点位置直接决定了闭环系统的性能;
解决了控制是否有解的问题

5、多选题:
‌若系统不完全可控,有‍‌‍‌‍
选项:
A: 不能控部分的状态变量将受输入的控制
B: 不能控部分的状态变量将不受输入的控制
C: 不能控部分的极点将是不可能配置的
D: 不能控部分的极点将可能配置的
答案: 【 不能控部分的状态变量将不受输入的控制;
不能控部分的极点将是不可能配置的

6、多选题:
​状态反馈是改变系统的什么?‏​‏​‏
选项:
A: 零点
B: 振型
C: 特征根
D: 特征值 
答案: 【 振型;
特征根;
特征值 

反馈对系统特性的影响

1、单选题:
‍状态反馈下系统为能控的充分必要条件是‌‍‌‍‌
选项:
A: 受控系统为不能控的
B: 受控系统为能控的
C: 受控系统为不能观测的
D: 受控系统为能观测的
答案: 【 受控系统为能控的

2、多选题:
​系统的反馈的结构形式包括哪几种?‏​‏​‏
选项:
A:  开环
B: 状态反馈
C: 输出反馈
D: 闭环
答案: 【 状态反馈;
输出反馈

3、多选题:
‎反馈对系统能控性的影响,说法正确的是‍‎‍‎ ‍‎‍
选项:
A: 状态反馈改变系统的能控性
B: 状态反馈不改变系统的能控性
C: 输出反馈改变系统的能控性
D: 输出反馈不改变系统的能控性
答案: 【 状态反馈不改变系统的能控性;
输出反馈不改变系统的能控性

4、多选题:
‌反馈对系统能观测性的影响,说法正确的是‍‌‍‌‍
选项:
A: 状态反馈可能改变系统的能观测性 
B:  状态反馈不改变系统的能观测性
C: 输出反馈可能改变系统的能观测性
D: 输出反馈不改变系统的能观测性
答案: 【 状态反馈可能改变系统的能观测性 ;
输出反馈不改变系统的能观测性

5、多选题:
‌反馈对系统能稳定性的影响,说法正确的是‎‌‎‌‎
选项:
A:  状态反馈能改变系统的稳定性 
B:  状态反馈不改变系统的稳定性
C: 输出反馈能改变系统的稳定性
D: 输出反馈不改变系统的稳定性
答案: 【  状态反馈能改变系统的稳定性 ;
输出反馈能改变系统的稳定性

6、多选题:
‌输出反馈对系统能控能观测性的影响,以下说法错误的是‌‌‌‌‌
选项:
A: 改变了系统的能控性
B:  改变了系统的能观测性
C: 既改变系统的能控性,又改变系统的能观测性。
D: 既不改变系统的能控性,也不改变系统的能观测性。
答案: 【 改变了系统的能控性;
 改变了系统的能观测性;
既改变系统的能控性,又改变系统的能观测性。

状态反馈系统的稳态特性

1、单选题:
‎线性定常系统状态反馈可镇定的充要条件是:‎‎‎‎‎
选项:
A: 受控对象是能观测的
B: 受控对象不能控子系统是稳定的。
C: 受控对象不能观测子系统是稳定的
D: 受控对象不能观测子系统是控的
答案: 【 受控对象不能控子系统是稳定的。

2、单选题:
‍经典控制理论中用什么来消除稳态误差?‌‍‌‍‌
选项:
A: 偏差
B:  偏差微分
C: 偏差积分
D: 偏差的PD控制
答案: 【 偏差积分

3、单选题:
‍引入积分器使受控系统升阶为增广受控系统,增广系统能控要求原受控对象是‏‍‏‍‏
选项:
A: 能控
B:  能观测
C:  能稳定
D: 可镇定
答案: 【 能控

4、多选题:
‎能控系统与可镇定的说法正确的是‎‎‎‎‎
选项:
A: 能控系统是一定可镇定的
B: 能控系统是不一定可镇定的
C: 可镇定系统一定是能控的
D: 可镇定系统不一定是能控的
答案: 【 能控系统是一定可镇定的;
可镇定系统不一定是能控的

5、多选题:
‌引入积分器,采用状态反馈配置极点获得稳定的、动态性能,常常要求‍‌‍
选项:
A: 系统是能控
B:  系统是能观测的
C: 输入维数小于等于输出维数
D: 输入维数大于等于输出维数
答案: 【 系统是能控;
输入维数大于等于输出维数

6、多选题:
‏对于不能控系统,以下说法正确的是​‏​‏​
选项:
A: 不存在状态反馈使闭环系统稳定
B: 可能存在状态反馈使闭环系统稳定
C:  满足系统可镇定的充要条件,就存在状态反馈使闭环系统稳定
D: 满足系统能观测性的条件,就存在状态反馈使闭环系统稳定
答案: 【 可能存在状态反馈使闭环系统稳定;
 满足系统可镇定的充要条件,就存在状态反馈使闭环系统稳定

第七周 单元测试

1、单选题:
‏状态反馈可任意极点配置的充要条件是系统是?‌
选项:
A: 能控的
B: 能观测的
C: 稳定的
D: 鲁棒的
答案: 【 能控的

2、单选题:
​用输出反馈至状态微分前可任意配置极点的充要条件是系统是?‎
选项:
A: 能控的
B: 能观测的
C: 稳定的
D: 鲁棒的
答案: 【 能观测的

3、单选题:
‍满足分离定理的系统是?‏
选项:
A: 能控能观测
B: 能控不能观测
C: 不能控能观测
D: 不能控不能观测
答案: 【 能控能观测

4、多选题:
‌状态反馈对系统内部特性的影响,以下说法正确的是‎‌‎‌‎
选项:
A: 不改变系统的稳定性
B: 不改变系统的能控性
C: 不改变系统的能观测性
D: 可能改变系统的能观测性
答案: 【 不改变系统的能控性;
可能改变系统的能观测性

5、多选题:
​输出反馈对系统内部特性的影响,以下说法正确的是‌​‌
选项:
A: 不改变系统的稳定性
B: 不改变系统的能控性
C: 不改变系统的能观测性
D: 可能改变系统的能观测性
答案: 【 不改变系统的能控性;
不改变系统的能观测性

6、多选题:
‌状态反馈是改变系统的什么?‏‌‏
选项:
A: 零点
B: 振型
C: 特征根
D: 特征值
答案: 【 振型;
特征根;
特征值

7、多选题:
‏对于能控能观测系统,以下说法正确的是‌‏‌‏ ‌‏‌
选项:
A: 设计的状态反馈可以任意配置极点 
B: 设计的状态反馈不能实现系统稳定
C: 设计的全维状态观测器可以任意配置极点
D: 设计的全维状态观测器不能任意配置极点
答案: 【 设计的状态反馈可以任意配置极点 ;
设计的全维状态观测器可以任意配置极点

8、多选题:
‍对于不能控系统,以下说法错误的是‏‍‏‍‏
选项:
A: 不存在状态反馈使闭环系统稳定
B:  可能存在状态反馈使闭环系统稳定
C:  满足系统可镇定的充要条件,就存在状态反馈使闭环系统稳定
D: 满足系统能观测性的条件,就存在状态反馈使闭环系统稳定
答案: 【 不存在状态反馈使闭环系统稳定;
满足系统能观测性的条件,就存在状态反馈使闭环系统稳定

9、判断题:
‍状态反馈不改变系统的能观测性‌‍‌
选项:
A: 正确
B: 错误
答案: 【 错误

10、判断题:
状态反馈可能不会改变系统的稳定性‎‎‎
选项:
A: 正确
B: 错误
答案: 【 正确

11、判断题:
状态反馈一定会改变系统零点​​‏​
选项:
A: 正确
B: 错误
答案: 【 错误

12、判断题:
能控系统是不一定可镇定的‍‍​‍
选项:
A: 正确
B: 错误
答案: 【 错误

13、判断题:
用能控能观测系统的全维状态观测器的状态代替原状态,不影响状态反馈控制器设计。‌
选项:
A: 正确
B: 错误
答案: 【 正确

14、判断题:
在分离定理中,用观测器给出的估计状态作为状态反馈,会影响状态反馈部分的输入-输出特性‏‏‏‏‏
选项:
A: 正确
B: 错误
答案: 【 错误

15、判断题:
‏全维状态观测器存在的充要条件是系统是能控的。‍
选项:
A: 正确
B: 错误
答案: 【 错误

16、判断题:
‌线性定常系统状态反馈可镇定的充要条件是系统的不能控子系统是稳定的。‎
选项:
A: 正确
B: 错误
答案: 【 正确

17、填空题:
‌状态反馈可任意极点配置的充要条件是系统是     的。‏‌‏‌‏
答案: 【 能控

18、填空题:
‍用输出反馈至状态微分前可任意配置极点的充要条件是系统是     的。‏‍‏‍‏
答案: 【 能观测

19、填空题:
‍全维状态观测器存在的充要条件是系统是     的。‌‍‌‍‌
答案: 【 能观测

20、填空题:
‌线性定常系统状态反馈可镇定的充要条件是系统的     子系统是稳定的。​‌​‌​
答案: 【 不能控

21、填空题:
​满足分离定理的系统是     的。​​​
答案: 【 能控能观测

1 状态空间描述的下的动态方程

动态方程的线性化与线性变换

1、多选题:
‌动态方程能够进行线性化的基本条件有?‎‌‎
选项:
A:  在任意一点均可以
B: 在平衡点处
C: 按泰勒级数展开,二次偏导及其以上各项和是高阶无穷小
D: 没有条件
答案: 【 在平衡点处;
按泰勒级数展开,二次偏导及其以上各项和是高阶无穷小

2、多选题:
‍ 关于动态方程线性变换矩阵,下列说法正确的是?‍‍‍
选项:
A: 线性变换矩阵可任意选取
B: 线性变换矩阵是唯一的
C: 线性变换矩阵是不唯一的
D: 线性变换矩阵是非奇异的
答案: 【 线性变换矩阵是不唯一的;
线性变换矩阵是非奇异的

3、多选题:
‎关于动态方程,下列说法正确的是?​‎​
选项:
A: 线性化的动态方程和原来的动态方程不是等价的
B: 线性化的动态方程和原来的动态方程是等价的
C: 线性化的动态方程可以通过对原来动态方程的线性变换来获得
D: 线性化的动态方程不能通过对原来动态方程的线性变换来获得
答案: 【 线性化的动态方程和原来的动态方程不是等价的;
线性化的动态方程不能通过对原来动态方程的线性变换来获得

4、多选题:
​关于等价系统,下列说法正确的是?‏​‏
选项:
A: 一个系统只能有一个等价系统
B: 一个系统只能有两个等价系统
C: 一个系统可以有无数个等价系统
D:  一个系统可以有多个等价系统
答案: 【 一个系统可以有无数个等价系统;
 一个系统可以有多个等价系统

5、多选题:
‌关于动态方程,下列说法正确的是?‏‌‏
选项:
A: 一个系统有多个动态方程表示,这些动态方程可以转化为一个动态方程
B: 个系统有多个动态方程表示,这些动态方程不能转化为一个动态方程
C: 一个系统有多个动态方程表示,这些动态方程是等价的
D: 一个系统有多个动态方程表示,这些动态方程不是等价的
答案: 【 一个系统有多个动态方程表示,这些动态方程可以转化为一个动态方程;
一个系统有多个动态方程表示,这些动态方程是等价的

单元测试1

1、单选题:
‍状态变量的一阶导数与状态变量、输入变量关系的数学表达式称之为?‍
选项:
A: 输出方程 
B: 状态方程
C: 微分方程
D: 系统方程
答案: 【 状态方程

2、单选题:
‏系统输出量与状态变量、输入变量关系的数学表达式称之为?‎
选项:
A: 输出方程
B: 状态方程
C: 微分方程
D: 系统方程
答案: 【 输出方程

3、单选题:
‌非线性系统动态方程在何处完成了动态方程的线性化?‎
选项:
A: 初始点
B: 平衡点
C:  结束点
D: 任意点
答案: 【 平衡点

4、多选题:
‏状态空间描述的相关概念有​‏​
选项:
A:  状态变量
B: 状态空间
C: 状态轨迹
D: 状态向量
答案: 【  状态变量;
状态空间;
状态轨迹;
状态向量

5、多选题:
‎关于状态方程,下列哪些说法是正确的?​‎​‎​
选项:
A: 状态方程中状态变量必须是一阶的
B: 状态方程中状态变量可以是二阶的
C: 状态方程中输入变量可以是任意阶的
D: 状态方程中不含输入的任何阶导数
答案: 【 状态方程中状态变量必须是一阶的;
状态方程中不含输入的任何阶导数

6、多选题:
‏关于输出方程,下列哪些说法是正确的?​‏​‏​
选项:
A: 输出方程中状态变量必须是一阶的
B: 输出方程中不含状态变量的任何阶导数
C: 输出方程中输入变量可以是任意阶的
D: 输出方程中不含输入的任何阶导数
答案: 【 输出方程中不含状态变量的任何阶导数;
输出方程中不含输入的任何阶导数

7、多选题:
‏关于系统的动态方程,下列哪些说法是正确的?‏‏‏
选项:
A: 系统的状态方程的状态变量是唯一的
B: 系统的状态方程的状态变量的个数是唯一的
C: 系统输出方程的输入输出变量是唯一的
D: 系统输出方程是输入输出变量是不唯一的
答案: 【 系统的状态方程的状态变量的个数是唯一的;
系统输出方程的输入输出变量是唯一的

8、多选题:
‏对于一个有多个动态方程表示的系统,下列说法正确的是?‌‏‌
选项:
A: 这些动态方程一定是等价的
B: 这些动态方程不一定是等价的
C: 这些动态方程经过线性变化后,可以转化为一个动态方程
D: 这些动态方程经过线性变化后,不能转化为一个动态方程
答案: 【 这些动态方程一定是等价的;
这些动态方程经过线性变化后,可以转化为一个动态方程

9、判断题:
‍选取的状态向量是线性相关的‌‍‌
选项:
A: 正确
B: 错误
答案: 【 错误

10、判断题:
‏状态向量的选取是不唯一的‍
选项:
A: 正确
B: 错误
答案: 【 正确

11、判断题:
‎状态向量的个数是不唯一的‎
选项:
A: 正确
B: 错误
答案: 【 错误

12、判断题:
‌系统的状态方程的选取是唯一的‍
选项:
A: 正确
B: 错误
答案: 【 错误

13、判断题:
‍输出方程的选取是不唯一性​
选项:
A: 正确
B: 错误
答案: 【 正确

14、判断题:
‏系统动态方程的输入变量输出变量是唯一的‏
选项:
A: 正确
B: 错误
答案: 【 正确

15、判断题:
‏系统内部运动信息的集合称之为状态。‌
选项:
A: 正确
B: 错误
答案: 【 正确

16、填空题:
        ,称之为状态。‌‏‌‏‌
答案: 【 系统内部运动信息的集合。

17、填空题:
​           称为状态方程。‍​ ‍​‍​‍
答案: 【 状态变量的一阶导数与状态变量、输入变量关系的数学表达式

18、填空题:
‍           称为输出方程。‌‍‌‍‌
答案: 【 系统输出量与状态变量、输入变量关系的数学表达式

19、填空题:
‎系统的动态方程包括     和      。‌‎ ‌‎‌‎‌
答案: 【 状态方程、输出方程

20、填空题:
‌非线性系统动态方程在        处完成了动态方程的线性化。‌‌ ‌‌‌‌‌
答案: 【 平衡点

状态空间描述的动态方程

1、多选题:
‌关于状态方程,下列哪些说法是正确的?​‌​‌​
选项:
A: 状态方程可以是一阶微分方程
B: 状态方程可以是二阶微分方程
C: 状态方程可以是一阶差分方程
D: 状态方程可以是高阶微分方程
答案: 【 状态方程可以是一阶微分方程;
状态方程可以是一阶差分方程

2、多选题:
​关于状态方程的特性,下列哪些说法是正确的?​​​​​
选项:
A: 状态方程具有非唯一性
B: 状态方程是唯一的
C: 状态方程可以含有一阶输入变量的导数
D: 状态方程不含有任意阶输入变量的导数
答案: 【 状态方程具有非唯一性;
状态方程不含有任意阶输入变量的导数

3、多选题:
​关于输出方程,下列哪些说法是正确的?‍​‍​‍
选项:
A: 输出方程可以是一阶微分方程
B: 输出方程可以是二阶微分方程
C: 输出方程可以是只含状态变量的代数方程
D: 输出方程是代数方程
答案: 【 输出方程可以是只含状态变量的代数方程;
输出方程是代数方程

4、多选题:
‌关于输出方程,下列哪些说法是正确的?‎‌‎‌‎
选项:
A: 输出方程的状态变量是唯一的
B: 输出方程的状态变量的个数是唯一的
C: 输出方程的输入变量是唯一的
D: 输出方程的输入变量的个数是唯一的
答案: 【 输出方程的状态变量的个数是唯一的;

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