2025年自動(dòng)控制原理試卷及答案

一、單項(xiàng)選擇題1.自動(dòng)控制的基本方式不包括以下哪種？A.開環(huán)控制B.閉環(huán)控制C.復(fù)合控制D.順序控制答案：D2.對(duì)于單位反饋控制系統(tǒng)，其開環(huán)傳遞函數(shù)為G(s)，則閉環(huán)傳遞函數(shù)為？A.G(s)B.1+G(s)C.G(s)/(1+G(s))D.1/G(s)答案：C3.控制系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差與下列哪個(gè)因素?zé)o關(guān)？A.系統(tǒng)的類型B.輸入信號(hào)C.系統(tǒng)的開環(huán)增益D.系統(tǒng)的階數(shù)答案：D4.一階系統(tǒng)的時(shí)間常數(shù)T反映了系統(tǒng)的？A.響應(yīng)速度B.穩(wěn)定性C.準(zhǔn)確性D.振蕩性答案：A5.某系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為G(s)=1/(s+2)，其極點(diǎn)為？A.s=2B.s=-2C.s=0D.s=1答案：B6.二階欠阻尼系統(tǒng)的阻尼比ζ的取值范圍是？A.ζ>1B.ζ=1C.0<ζ<1D.ζ<0答案：C7.系統(tǒng)的頻率特性不包括以下哪種？A.幅頻特性B.相頻特性C.傳遞特性D.對(duì)數(shù)頻率特性答案：C8.勞斯判據(jù)主要用于判斷系統(tǒng)的？A.穩(wěn)定性B.準(zhǔn)確性C.快速性D.動(dòng)態(tài)性能答案：A9.根軌跡起始于開環(huán)傳遞函數(shù)的？A.零點(diǎn)B.極點(diǎn)C.平衡點(diǎn)D.臨界點(diǎn)答案：B10.超前校正裝置的主要作用是？A.提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性B.增加系統(tǒng)的開環(huán)增益C.改善系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能D.消除系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差答案：C二、多項(xiàng)選擇題1.自動(dòng)控制系統(tǒng)按給定值的特點(diǎn)可分為？A.恒值控制系統(tǒng)B.隨動(dòng)控制系統(tǒng)C.程序控制系統(tǒng)D.反饋控制系統(tǒng)答案：ABC2.以下屬于控制系統(tǒng)性能要求的是？A.穩(wěn)定性B.準(zhǔn)確性C.快速性D.魯棒性答案：ABCD3.傳遞函數(shù)的性質(zhì)有？A.與系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和參數(shù)有關(guān)B.只適用于線性定常系統(tǒng)C.反映系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性D.與輸入信號(hào)有關(guān)答案：ABC4.一階系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)特點(diǎn)有？A.無超調(diào)B.穩(wěn)態(tài)值為1C.響應(yīng)速度取決于時(shí)間常數(shù)TD.初始值為0答案：ABCD5.二階系統(tǒng)的性能指標(biāo)包括？A.上升時(shí)間B.峰值時(shí)間C.超調(diào)量D.調(diào)整時(shí)間答案：ABCD6.頻率特性的表示方法有？A.極坐標(biāo)圖B.對(duì)數(shù)坐標(biāo)圖C.幅相頻率特性圖D.時(shí)域圖答案：ABC7.勞斯判據(jù)中，系統(tǒng)穩(wěn)定的充分必要條件是？A.勞斯表第一列元素全為正B.勞斯表第一列元素全為負(fù)C.勞斯表中沒有零元素D.勞斯表中沒有負(fù)數(shù)元素答案：A8.根軌跡的繪制法則包括？A.根軌跡起始于開環(huán)極點(diǎn)，終止于開環(huán)零點(diǎn)B.根軌跡關(guān)于實(shí)軸對(duì)稱C.實(shí)軸上的根軌跡區(qū)間，其右側(cè)開環(huán)零極點(diǎn)個(gè)數(shù)之和為奇數(shù)D.根軌跡的漸近線與實(shí)軸的夾角為(2k+1)π/(n-m)，k=0,1,…,n-m-1答案：ABCD9.常用的校正裝置有？A.超前校正裝置B.滯后校正裝置C.滯后-超前校正裝置D.比例積分微分（PID）控制器答案：ABCD10.自動(dòng)控制系統(tǒng)的組成部分包括？A.控制器B.被控對(duì)象C.測(cè)量元件D.執(zhí)行元件答案：ABCD三、判斷題1.開環(huán)控制系統(tǒng)一定沒有反饋環(huán)節(jié)。（√）2.系統(tǒng)的傳遞函數(shù)只與系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和參數(shù)有關(guān)，與輸入輸出信號(hào)無關(guān)。（√）3.一階系統(tǒng)的時(shí)間常數(shù)T越大，響應(yīng)速度越快。（×）4.二階系統(tǒng)的阻尼比ζ越大，超調(diào)量越大。（×）5.頻率特性是系統(tǒng)對(duì)不同頻率正弦輸入信號(hào)的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)特性。（√）6.勞斯判據(jù)可以判斷系統(tǒng)是否穩(wěn)定，也能確定系統(tǒng)的閉環(huán)極點(diǎn)位置。（×）7.根軌跡是當(dāng)系統(tǒng)的某個(gè)參數(shù)（如開環(huán)增益）從0變化到無窮時(shí)，閉環(huán)系統(tǒng)特征方程的根在s平面上移動(dòng)的軌跡。（√）8.超前校正裝置主要是利用其相角超前特性來改善系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能。（√）9.控制系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差只與系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和參數(shù)有關(guān)，與輸入信號(hào)無關(guān)。（×）10.單位反饋控制系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)與閉環(huán)傳遞函數(shù)之間存在特定的關(guān)系。（√）四、簡答題1.簡述自動(dòng)控制原理中開環(huán)控制和閉環(huán)控制的優(yōu)缺點(diǎn)。開環(huán)控制優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單、成本低、易于實(shí)現(xiàn)；缺點(diǎn)：抗干擾能力差，對(duì)被控對(duì)象變化敏感，控制精度不高。閉環(huán)控制優(yōu)點(diǎn)：能自動(dòng)補(bǔ)償干擾和對(duì)象特性變化對(duì)輸出的影響，控制精度高；缺點(diǎn)：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高，可能存在穩(wěn)定性問題。2.什么是系統(tǒng)的傳遞函數(shù)？它有哪些性質(zhì)？傳遞函數(shù)是指在零初始條件下，線性定常系統(tǒng)輸出量的拉氏變換與輸入量的拉氏變換之比。性質(zhì)：與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和參數(shù)有關(guān)；只適用于線性定常系統(tǒng)；反映系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性；與輸入信號(hào)形式無關(guān)；是復(fù)變量s的有理分式。3.簡述二階系統(tǒng)阻尼比ζ對(duì)系統(tǒng)性能的影響。當(dāng)ζ=0時(shí)，系統(tǒng)為無阻尼情況，輸出為等幅振蕩；0<ζ<1時(shí)，系統(tǒng)為欠阻尼，有超調(diào)，振蕩衰減；ζ=1時(shí)，系統(tǒng)為臨界阻尼，無超調(diào)，過渡過程較快；ζ>1時(shí)，系統(tǒng)為過阻尼，無超調(diào)，但過渡過程時(shí)間長。4.說明頻率特性的概念及研究頻率特性的意義。頻率特性是系統(tǒng)對(duì)不同頻率正弦輸入信號(hào)的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)特性，包括幅頻特性和相頻特性。研究意義：可通過實(shí)驗(yàn)確定系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型；直觀分析系統(tǒng)性能，如穩(wěn)定性、快速性、準(zhǔn)確性；便于分析系統(tǒng)參數(shù)和結(jié)構(gòu)變化對(duì)性能的影響；用于控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)和校正。五、討論題1.討論在實(shí)際工程中，如何根據(jù)系統(tǒng)性能要求選擇合適的校正方式。在實(shí)際工程中，若系統(tǒng)穩(wěn)定性差但響應(yīng)速度尚可，可選擇滯后校正，通過增加積分環(huán)節(jié)提高系統(tǒng)型別，減小穩(wěn)態(tài)誤差，同時(shí)利用高頻段衰減特性不影響響應(yīng)速度。若系統(tǒng)響應(yīng)速度慢且超調(diào)大，可采用超前校正，利用其相角超前特性增加系統(tǒng)相角裕度，提高穩(wěn)定性和響應(yīng)速度。若系統(tǒng)性能在低頻和高頻段都需改善，則選用滯后-超前校正。2.分析根軌跡法在控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用及局限性。根軌跡法在控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中可直觀展示閉環(huán)極點(diǎn)隨開環(huán)增益等參數(shù)變化的軌跡，便于分析參數(shù)對(duì)系統(tǒng)性能的影響，如確定使系統(tǒng)穩(wěn)定的參數(shù)范圍，根據(jù)根軌跡形狀調(diào)整系統(tǒng)性能。局限性在于，對(duì)于高階復(fù)雜系統(tǒng)，根軌跡繪制困難；僅考慮開環(huán)增益等單一參數(shù)變化對(duì)閉環(huán)極點(diǎn)的影響，實(shí)際中可能多個(gè)參數(shù)同時(shí)變化；不能直接反映系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能，需結(jié)合其他方法分析。3.闡述頻率域分析法相比時(shí)域分析法在自動(dòng)控制原理中的優(yōu)勢(shì)。頻率域分析法優(yōu)勢(shì)明顯。首先，可通過實(shí)驗(yàn)獲取系統(tǒng)頻率特性，不需要知道系統(tǒng)精確數(shù)學(xué)模型，這在實(shí)際中很實(shí)用。其次，頻率特性直觀反映系統(tǒng)對(duì)不同頻率信號(hào)的響應(yīng)特性，便于分析系統(tǒng)穩(wěn)定性、快速性和準(zhǔn)確性。再者，頻率域中的一些方法如奈奎斯特判據(jù)，能方便地分析系統(tǒng)穩(wěn)定性并進(jìn)行校正設(shè)計(jì)。而時(shí)域分析法依賴精確數(shù)學(xué)模型，計(jì)算復(fù)雜，對(duì)高階系統(tǒng)分析困難。4.結(jié)合實(shí)際案例，談?wù)勛詣?dòng)控制原理在工業(yè)生產(chǎn)中的重要性。以化工生產(chǎn)中的溫度控制系統(tǒng)為例，自動(dòng)控制原理確保生產(chǎn)過程穩(wěn)定高