Moderne Entwurfsverfahren in der Regelungstechnik: Online-Quizzes für Mechatronik-Studierende

Question 1

Welche der folgenden Aussagen beschreibt das Zustandsraumverfahren korrekt?

Accepted Answer

Zeitkontinuierliches Verfahren, das auf einer Zustandsgleichung beruht.

Answer

Frequenzbereichsverfahren, das keine Eingangsvariablen berücksichtigt.

Answer

Optimierungsverfahren zur Minimierung einer quadratischen Kostenfunktion.

Answer

Entwurfsverfahren für Mehrgrößensysteme, das Nichtlinearitäten berücksichtigt.

Question 2

Welches Optimierungsverfahren ist für die Minimierung einer quadratischen Kostenfunktion, die einen quadratischen Fehlerterm enthält, geeignet?

Accepted Answer

Lineare Quadratische Optimierung

Answer

LQ-Reglerentwurf

Answer

Pole-Placement-Verfahren

Answer

Dynamische Matrizenentkopplung

Question 3

Welche Größe wird im Zustandsraumverfahren als Eingangsvektor bezeichnet?

Accepted Answer

Steuervektor

Answer

Zustandsvektor

Answer

Ausgangsvektor

Answer

Störvektor

Question 4

Welches Kriterium ist entscheidend für die Optimierung eines Regelsystems mittels Linearen Quadratischen Optimierung?

Accepted Answer

Quadratische Kostenfunktion

Answer

Lineare Systemdynamik

Answer

Stabilität des Systems

Answer

Nichtlineare Beschränkungen

Question 5

Welche Aussage zur Dynamischen Matrizenentkopplung ist korrekt?

Accepted Answer

Das Verfahren ermöglicht die Entkopplung von Mehrgrößensystemen.

Answer

Das Verfahren berücksichtigt Nichtlinearitäten.

Answer

Das Verfahren garantiert die asymptotische Stabilität.

Answer

Das Verfahren ist numerisch einfach zu berechnen.

Question 6

Welches Optimierungskriterium wird beim Entwurf eines linearen quadratischen Reglers (LQR) verwendet?

Accepted Answer

Quadratisches Leistungskriterium

Answer

Lineares Integralkriterium

Answer

Quadratisches Integralkriterium

Answer

Lineares Leistungskriterium

Question 7

Welches der folgenden Entwurfsverfahren eignet sich für die Optimierung nichtlinearer Regelkreise?

Accepted Answer

Hinf-Entwurf

Answer

LQR

Answer

LQG

Answer

H2-Entwurf

Question 8

Was unterscheidet den Zustandsbeobachter vom Kalman-Filter?

Accepted Answer

Der Zustandsbeobachter ist deterministisch, während der Kalman-Filter stochastisch ist

Answer

Der Zustandsbeobachter ist stochastisch, während der Kalman-Filter deterministisch ist

Answer

Beide sind stochastisch

Answer

Beide sind deterministisch

Question 9

Welche der folgenden Größen ist keine Eingangsgröße beim Entwurf eines linearen quadratischen Reglers (LQR)?

Accepted Answer

Referenzgröße r

Answer

Systemmatrix A

Answer

Steuermatrix B

Answer

Gewichtsmatrix Q

Question 10

Welches der folgenden Kriterien ist beim H2-Entwurf nicht relevant?

Accepted Answer

Wirtschaftlichkeit

Answer

Stabilität

Answer

Regelgüte

Answer

Robustheit

Question 11

Welche Aussage zur Zustandsraumdarstellung linearer Systeme ist zutreffend?

Accepted Answer

Sie ermöglicht die Systembeschreibung unabhängig vom Eingang.

Answer

Die Zustandsvariablen sind stets die Ausgangsgrößen.

Answer

Die Übertragungsfunktion lässt sich nicht aus der Zustandsraumdarstellung ableiten.

Question 12

Welches der folgenden Zustandsraumverfahren wird verwendet, um einen Regler zu entwerfen, der die Stabilität und Leistung eines Systems unter Berücksichtigung von Störungen verbessert?

Accepted Answer

Linear-Quadratisch-Gauß (LQG)

Answer

Polvorgabeverfahren

Answer

Eigenwertzuweisungsverfahren

Answer

Linear-Quadratisch (LQ)

Question 13

Welche der folgenden Aussagen zum Zustandsbeobachter ist falsch?

Accepted Answer

Erfordert die Messung aller Zustände

Answer

Schätzt den aktuellen Zustandsvektor basierend auf Eingangs- und Ausgangsdaten

Answer

Kann zur Implementierung von Zustandsrückführungsreglern verwendet werden

Answer

Reduziert die Empfindlichkeit gegenüber Störungen

Question 14

Welche der folgenden Aussagen zur Übertragungsfunktion aus der Zustandsraumdarstellung ist korrekt?

Accepted Answer

Die Übertragungsfunktion ist eine Funktion der Systemmatrix und der Eingangsmatrix.

Answer

Die Übertragungsfunktion ist eine Funktion der Laplace-Transformierten des Eingangssignals.

Answer

Die Übertragungsfunktion ist eine Funktion der Ausgangsmatrix und der Eingangsmatrix.

Answer

Die Übertragungsfunktion ist eine Funktion des Eingangssignals und des Ausgangssignals.

Question 15

Wie beeinflussen Änderungen der Parameter in der Zustandsraumdarstellung die Stabilität und das dynamische Verhalten des Regelsystems?

Accepted Answer

Sie verändern die Lage der Eigenwerte, was die Stabilität des Systems beeinflussen kann.

Answer

Sie beeinflussen nur das statische Verhalten des Systems.

Answer

Sie haben keinen Einfluss auf die Übertragungsfunktion des Systems.

Answer

Sie verbessern immer die Regelgüte des Systems.

Question 16

Welches Verfahren ist am besten geeignet, um Regler für Systeme mit mehreren Eingangs- und Ausgangsgrößen (MIMO) zu entwerfen?

Accepted Answer

Zustandsraumverfahren

Answer

Bode-Diagramm

Answer

Nyquist-Diagramm

Answer

Routh-Hurwitz-Stabilitätskriterium

Question 17

Welches Optimierungsverfahren wird eingesetzt, um Reglerparameter zu bestimmen, die ein vorgegebenes Leistungskriterium minimieren?

Accepted Answer

Lineare quadratische Regler (LQR)

Answer

Lineare Programmierung

Answer

Nichtlineare Optimierung

Answer

Dynamische Programmierung

Question 18

Welche Methode dient zur Stabilitätsanalyse eines Regelsystems im Zustandsraum?

Accepted Answer

Lyapunov-Stabilitätstheorie

Answer

Wurzelortskurve

Answer

Bode-Diagramm

Answer

Nyquist-Diagramm

Question 19

Welcher Reglertyp nutzt die Vorhersage zukünftiger Systemzustände zur Steuerung?

Accepted Answer

Modellprädiktiver Regler (MPC)

Answer

Robuster Regler

Answer

Zustandsrückführungsregler

Answer

Proportional-Integral-Differential (PID) Regler

Question 20

Welches Verfahren wird eingesetzt, um die Robustheit eines Regelsystems gegenüber Modellunsicherheiten zu verbessern?

Accepted Answer

Robuste Steuerung

Answer

Zustandsraumverfahren

Answer

Optimierungsverfahren

Answer

Stabilitätsanalyse

Question 21

Welche Aussage zur robusten Steuerung ist nicht korrekt?

Accepted Answer

Sie kann die Leistungsfähigkeit von Regelsystemen unter allen möglichen Unsicherheiten garantieren

Answer

Sie basiert auf der Verwendung von Unsicherheitsmodellen

Question 22

Welches Zustandsraumverfahren wird zur Optimierung des Regelkreisentwurfs verwendet?

Accepted Answer

Lineare Quadratische Optimierung (LQG)

Answer

Polplatzierung

Answer

Pole-Zero-Kompensation

Answer

Stabilitätsgrenze

Question 23

Die Kalman-Filterung ist eine Zustandsraumschätzmethode, die dazu dient:

Accepted Answer

Den Zustand eines Systems aus verrauschten Messungen zu schätzen

Answer

Das Stabilitätsverhalten eines Systems zu analysieren

Answer

Die Übertragungsfunktion eines Systems zu bestimmen

Question 24

Was ist die Grundlage der Zustandsregelung?

Accepted Answer

Der aktuelle Zustand des Systems

Answer

Das Fehlersignal

Answer

Das gemessene Ausgangssignal

Answer

Das Referenzsignal

Question 25

Welches Ziel verfolgt die LQR-Regelung?

Accepted Answer

Minimierung eines quadratischen Performanceindex

Answer

Optimierung der Regelgröße

Answer

Schätzung des Systemzustands

Answer

Analyse des Stabilitätsverhaltens

Question 26

Welches Modell wird für die Zustandsregelung eines linearen Systems verwendet?

Accepted Answer

Zustandsraummodell

Answer

Übertragungsfunktionsmodell

Answer

Frequenzgangsmodell

Answer

Nichtlineares Modell

Question 27

Welches Prinzip liegt der linearen-quadratischen Optimierung (LQR) zugrunde?

Accepted Answer

Minimierung des quadratischen Gütefunktionswertes

Answer

Erhöhung der Stabilität

Answer

Eliminierung von Störungen

Answer

Maximierung der Regelabweichung

Question 28

Welches Kriterium wird bei der Polvorgabe (Poleplacement) verwendet, um die Stabilität des geschlossenen Regelkreises zu gewährleisten?

Accepted Answer

Alle Polstellen müssen in der linken Halbebene liegen.

Answer

Alle Polstellen müssen positive Realteile haben.

Answer

Alle Polstellen müssen imaginär sein.

Question 29

Welche Methode wird verwendet, um den Beobachter für die Zustandsrückführung zu entwerfen?

Accepted Answer

Platzierung der Polstellen des Beobachters in der linken Halbebene

Answer

Maximierung der Beobachterverstärkung

Answer

Minimierung des quadratischen Beobachterfehlers

Question 30

Welche Methode wird zur Identifizierung eines Zustandsraummodells eines Systems verwendet?

Accepted Answer

Systemidentifikation

Answer

Wurzelfrequenzgangverfahren

Answer

Nyquist-Diagramm

Answer

Bode-Diagramm

Question 31

Welcher Vorteil zeichnet Zustandsbeobachter gegenüber Ausgangsbeobachtern aus?

Accepted Answer

Zugriff auf den vollständigen Systemzustand

Answer

Geringerer Rechenaufwand

Answer

Einfachere Implementierung

Question 32

Welches der folgenden Verfahren zählt zu den modernen Entwurfsverfahren in der Regelungstechnik?

Accepted Answer

Zustandsraumverfahren

Answer

Polzuordnung

Answer

PID-Regelung

Answer

Klassisches Regelungsverfahren

Question 33

Welche der folgenden Aussagen beschreibt den Zustandsraum zutreffend?

Accepted Answer

Er beinhaltet alle Informationen, die den Zustand eines dynamischen Systems vollständig definieren.

Answer

Er enthält ausschließlich die Eingangs- und Ausgangsgrößen des Systems.

Answer

Er ist nur für lineare Systeme gültig.

Question 34

Welche Methode ermöglicht es, die Pole eines Systems an gewünschte Stellen zu positionieren?

Accepted Answer

Polzuweisung

Answer

Beobachterentwurf

Answer

Zustandsrückführung

Answer

Störgrößenkompensation

Question 35

Welche der folgenden Aussagen über Zustandsbeobachter ist zutreffend?

Accepted Answer

Sie ermöglichen die Schätzung des Systemzustands ohne direkte Messung.

Answer

Sie sind nicht in der Lage, Störungen zu beobachten.

Answer

Sie sind ausschließlich für lineare Systeme geeignet.

Question 36

Welcher Begriff bezeichnet die Fähigkeit eines Systems, Störungen zu unterdrücken?

Accepted Answer

Störfestigkeit

Answer

Stabilität

Answer

Reaktionsgeschwindigkeit

Question 37

Welchen Vorteil bietet das Zustandsraumverfahren gegenüber klassischen Regelungsverfahren?

Accepted Answer

Umfassende Analyse und Entwurf des Gesamtsystems

Answer

Einfachere Implementierung

Answer

Verringerter Rechenaufwand

Answer

Höhere Genauigkeit

Question 38

Welche Aussage zu nichtlinearen Regelkreisen ist zutreffend?

Accepted Answer

Sie können nicht mit linearen Methoden analysiert oder entworfen werden.

Answer

Sie sind grundsätzlich instabil.

Answer

Sie können nur durch numerische Simulation analysiert werden.

Question 39

Welche Aussage beschreibt eine wesentliche Eigenschaft des Zustandsraumverfahrens?

Accepted Answer

Es bietet einen einheitlichen Rahmen zur Analyse und zum Entwurf von Systemen.

Answer

Es erfordert die vollständige Kenntnis des Systemmodells.

Answer

Es ist ausschließlich für lineare Systeme geeignet.

Question 40

Welcher Faktor ist entscheidend für die Systemstabilität im Zustandsraum?

Accepted Answer

Eigenwerte der Zustandsmatrix

Answer

Bandbreite

Answer

Resonanzfrequenzen

Answer

Verstärkungen der Übertragungsfunktion

Question 41

Welche Methode stellt ein Optimierungsverfahren für den Reglerentwurf dar?

Accepted Answer

Linearer quadratischer Regulator (LQR)

Answer

Frequenzbereichsanalyse

Answer

Stabilitätsanalyse

Answer

Wurzelortsverfahren

Question 42

Welches Kriterium liegt der Optimierung des Reglerverhaltens in der LQR-Methode zugrunde?

Accepted Answer

Quadratischer Kostenfunktional

Answer

Zeitoptimales Kriterium

Answer

Integraler quadratischer Fehler

Question 43

Welchen Vorzug bietet die Verwendung der Zustandsrückführung?

Accepted Answer

Verbesserte Robustheit gegenüber Modellierungsfehlern und externen Störungen

Answer

Reduzierung des Regelaufwands

Answer

Vereinfachung des Systemmodells

Question 44

Welche Transformation eignet sich zur Linearisierung eines nichtlinearen Systems?

Accepted Answer

Taylorreihenentwicklung

Answer

Z-Transformation

Answer

Fourier-Transformation

Answer

Laplace-Transformation

Question 45

Für welche Anwendung sind moderne Entwurfsverfahren besonders geeignet?

Accepted Answer

Regelung komplexer mehrdimensionaler Systeme

Answer

Regelung von Aufzügen

Answer

Regelung von Haushaltsgeräten

Answer

Regelung von Verkehrsampeln

Question 46

Welche der folgenden Optimierungstechniken wird üblicherweise eingesetzt, um die Kostenfunktion eines Regelungssystems zu minimieren?

Accepted Answer

Quadratische Optimierung

Answer

Nichtlineare Programmierung

Answer

Lineare Programmierung

Answer

Dynamische Programmierung

Question 47

Welchen Vorteil bietet der Entwurf im Frequenzbereich gegenüber dem Zustandsraumverfahren?

Accepted Answer

Intuitive Handhabung von Frequenzgängen

Answer

Geringere Anzahl an Variablen

Answer

Einfacher zu implementieren

Answer

Robustere Ergebnisse

Question 48

Welche Aussage zum Nyquist-Stabilitätskriterium ist falsch?

Accepted Answer

Es ist unabhängig von der Art des Reglers.

Answer

Es ist nur für lineare Systeme anwendbar.

Answer

Es bestimmt die Stabilität eines geschlossenen Systems anhand des offenen Regelkreises.

Answer

Es bietet eine grafische Darstellung der Stabilität.

Question 49

Was ist das primäre Ziel beim Entwurf eines PID-Reglers?

Accepted Answer

Erreichung der gewünschten Regelgüte (Übergangsverhalten, Stationärverhalten)

Answer

Minimierung der Stellgröße

Answer

Vereinfachung der Regelstrecke

Question 50

Welche Aussage über Beobachter ist falsch?

Accepted Answer

Sie können nur für lineare Systeme verwendet werden.

Answer

Sie können die Stabilität des geschlossenen Systems verbessern.

Answer

Sie liefern eine Schätzung des nicht messbaren Zustands.

Question 51

Welchen Vorteil bietet das Zustandsraummodell gegenüber dem Übertragungsfunktionsmodell?

Accepted Answer

Direkte Betrachtung der inneren Dynamik

Answer

Höhere Genauigkeit bei Systemen hoher Ordnung

Answer

Geringere Anzahl an Parametern

Answer

Einfacher in der numerischen Simulation

Question 52

Was ist das Hauptziel des LQR-Entwurfs?

Accepted Answer

Minimierung eines quadratischen Gütefunktionals

Answer

Erzielung eines vordefinierten Übergangsverhaltens

Answer

Maximierung der Stabilitätsreserve

Answer

Kompensation von Störeinflüssen

Question 53

Welche Eigenschaft ist typisch für ein robustes Regelungssystem?

Accepted Answer

Unempfindlichkeit gegenüber Modellunsicherheiten

Answer

Hohe Verstärkung

Answer

Schnelles Übergangsverhalten

Answer

Geringe Ordnung

Question 54

Welche der folgenden Methoden ist ein Zustandsraumverfahren zum Entwurf von Regelsystemen?

Accepted Answer

Polvorgabe durch Zustandsrückführung

Answer

Nyquist-Kriterium

Answer

Frequenzgangverfahren

Answer

Wurzelortsverfahren

Question 55

Bei der Polvorgabe durch Zustandsrückführung werden die Pole des geschlossenen Regelkreises durch die Platzierung der __ festgelegt.

Accepted Answer

Rückführmatrizen

Answer

Beobachtungsmatrizen

Answer

Steuermatrizen

Answer

Beobachtermatrizen

Question 56

Welches der folgenden Optimierungsverfahren minimiert den quadratischen Fehler zwischen dem gewünschten und dem tatsächlichen Systemausgang?

Accepted Answer

Lineare quadratische Regler-Theorie (LQR)

Answer

Ganzzahlige lineare Programmierung

Answer

Dynamische Programmierung

Answer

Nichtlineare Programmierung

Question 57

Die LQR-Theorie setzt voraus, dass das System __ ist.

Accepted Answer

Linear und zeitinvariant (LTI)

Answer

Nichtlinear und zeitvariant

Answer

Linear und zeitvariant

Answer

Nichtlinear und zeitinvariant

Question 58

Welche der folgenden Matrizen beschreibt das dynamische Verhalten eines Zustandsraummodells?

Accepted Answer

Systemmatrix

Answer

Steuermatrix

Answer

Beobachtermatrix

Answer

Rückführmatrix

Question 59

Welche der folgenden Aussagen über Zustandsbeobachter ist korrekt?

Accepted Answer

Sie schätzen den Zustand eines Systems auf Grundlage der Messungen seiner Ausgaben.

Answer

Sie minimieren den Regelaufwand.

Answer

Sie stabilisieren den Regelkreis.

Question 60

Die Kalman-Filterung ist ein __.

Accepted Answer

Optimaler linearer Zufallszustandsschätzer

Answer

Nichtlinearer Beobachter

Answer

Vorsteuerungsregler

Answer

Robustheitsfilter

Question 61

Welche der folgenden Aussagen über moderne Entwurfsverfahren ist korrekt?

Accepted Answer

Sie ermöglichen den Entwurf von Regelsystemen für komplexe Systeme mit nichtlinearen Dynamiken.

Answer

Sie sind nur für lineare Systeme anwendbar.

Answer

Sie sind immer einfacher anzuwenden als klassische Entwurfsverfahren.

Question 62

Welche der folgenden Softwarepakete wird häufig für den computergestützten Entwurf von Regelsystemen mit modernen Entwurfsverfahren verwendet?

Accepted Answer

MATLAB/Simulink

Answer

AutoCAD

Answer

PTC Creo

Answer

Microsoft Excel

Question 63

Bei der Beurteilung der Leistungsfähigkeit eines Regelsystems, das mit modernen Entwurfsverfahren entworfen wurde, sind folgende Faktoren zu berücksichtigen:

Accepted Answer

Stabilität, Störfestigkeit und Regelgüte

Answer

Nur Stabilität

Answer

Nur Regelgüte

Answer

Nur Störfestigkeit