2025年高職電氣自動(dòng)化（控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)）中期測(cè)試卷

（考試時(shí)間：90分鐘滿分100分）班級(jí)______姓名______一、選擇題（總共10題，每題3分，每題只有一個(gè)正確答案，請(qǐng)將正確答案填寫在括號(hào)內(nèi)）1.在控制系統(tǒng)中，能夠?qū)Ρ豢貙?duì)象的被控量進(jìn)行測(cè)量并將其反饋到輸入端與給定值進(jìn)行比較的環(huán)節(jié)是（）A.控制器B.執(zhí)行器C.測(cè)量元件D.比較環(huán)節(jié)2.以下哪種控制方式不屬于閉環(huán)控制系統(tǒng)的基本控制方式（）A.比例控制B.積分控制C.微分控制D.順序控制3.對(duì)于一個(gè)一階系統(tǒng)，其傳遞函數(shù)為G(s)=1/(Ts+1)，當(dāng)輸入為單位階躍信號(hào)時(shí)，其穩(wěn)態(tài)誤差為（）A.0B.TC.1/TD.∞4.某系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為G(s)=(s+1)/(s2+2s+2)，該系統(tǒng)是（）A.一階系統(tǒng)B.二階系統(tǒng)C.三階系統(tǒng)D.非最小相位系統(tǒng)5.在PID控制器中，積分控制的作用是（）A.提高系統(tǒng)的快速響應(yīng)能力B.消除系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差C.改善系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能D.抑制系統(tǒng)的噪聲干擾6.以下哪種方法不能用于控制系統(tǒng)的性能分析（）A.時(shí)域分析法B.頻域分析法C.狀態(tài)空間分析法D.網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞治龇?.對(duì)于一個(gè)二階欠阻尼系統(tǒng)，其阻尼比ζ的取值范圍是（）A.ζ>1B.ζ=1C.0<ζ<1D.ζ<08.某控制系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為G(s)H(s)=K/(s(s+1)(s+2))，當(dāng)K增大時(shí)，系統(tǒng)的穩(wěn)定性（）A.變好B.變差C.不變D.無法確定9.在控制系統(tǒng)中，能夠?qū)⑤斎胄盘?hào)進(jìn)行放大或變換的環(huán)節(jié)是（）A.放大器B.濾波器C.傳感器D.繼電器10.某系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)為y(t)=1-e^(-t)，該系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為（）A.1/(s+1)B.s/(s+1)C.1/sD.1/(s2+1)二、多項(xiàng)選擇題（總共5題，每題4分，每題有兩個(gè)或兩個(gè)以上正確答案，請(qǐng)將正確答案填寫在括號(hào)內(nèi)，多選、少選、錯(cuò)選均不得分）1.以下屬于控制系統(tǒng)基本組成部分的有（）A.控制器B.被控對(duì)象C.執(zhí)行器D.測(cè)量元件E.比較環(huán)節(jié)2.以下哪些是控制系統(tǒng)性能指標(biāo)（）A.穩(wěn)定性B.快速性C.準(zhǔn)確性D.可靠性E.經(jīng)濟(jì)性3.對(duì)于二階系統(tǒng)，影響其動(dòng)態(tài)性能的參數(shù)有（）A.自然頻率ωnB.阻尼比ζC.增益KD.時(shí)間常數(shù)TE.延遲時(shí)間τ4.以下哪些控制算法屬于智能控制（）A.模糊控制B.神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制C.遺傳算法D.自適應(yīng)控制E.滑模控制5.在控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，常用的建模方法有（）A.機(jī)理建模B.實(shí)驗(yàn)建模C.系統(tǒng)辨識(shí)D.有限元分析E.數(shù)值模擬三、判斷題（總共10題，每題2分，請(qǐng)判斷下列說法的對(duì)錯(cuò)，在括號(hào)內(nèi)打“√”或“×”）1.閉環(huán)控制系統(tǒng)一定比開環(huán)控制系統(tǒng)性能好。（）2.傳遞函數(shù)只取決于系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和參數(shù)，與輸入信號(hào)無關(guān)。（）3.一階系統(tǒng)的時(shí)間常數(shù)T越大，系統(tǒng)的響應(yīng)速度越快。（）4.二階系統(tǒng)的阻尼比ζ越小，系統(tǒng)的振蕩越劇烈。（）5.PID控制器中，比例系數(shù)Kp越大，系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差越小。（）6.控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性與系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和參數(shù)有關(guān)，與初始條件無關(guān)。（）7.頻域分析法可以直觀地分析系統(tǒng)的穩(wěn)定性、快速性和準(zhǔn)確性。（）8.狀態(tài)空間分析法只能用于線性系統(tǒng)的分析。（）9.智能控制適用于復(fù)雜的、難以建立精確數(shù)學(xué)模型的系統(tǒng)。（）10.在控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，不需要考慮系統(tǒng)的抗干擾能力。（）四、簡(jiǎn)答題（總共3題，每題8分）1.簡(jiǎn)述閉環(huán)控制系統(tǒng)的工作原理，并說明其優(yōu)點(diǎn)。2.什么是系統(tǒng)的傳遞函數(shù)？它有哪些特點(diǎn)？3.簡(jiǎn)述PID控制器的工作原理及其參數(shù)對(duì)系統(tǒng)性能的影響。五、綜合題（總共2題，每題15分）1.已知某控制系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為G(s)H(s)=K/(s(s+1)(s+2))，試用勞斯判據(jù)判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性，并確定使系統(tǒng)穩(wěn)定的K的取值范圍。2.設(shè)計(jì)一個(gè)溫度控制系統(tǒng)，要求采用PID控制器，被控對(duì)象為一個(gè)電加熱爐，其傳遞函數(shù)為G(s)=1/(10s+1)。已知系統(tǒng)的給定溫度為T0，實(shí)際溫度為T，誤差e=T0-T。請(qǐng)寫出PID控制器的控制算法表達(dá)式，并說明如何根據(jù)系統(tǒng)性能要求調(diào)整PID參數(shù)。答案：一、選擇題1.C2.D3.A4.B5.B6.D7.C8.B9.A10.A二、多項(xiàng)選擇題1.ABCDE2.ABC3.AB4.ABC5.ABC三、判斷題1.×2.√3.×4.√5.√6.√7.√8.×9.√10.×四、簡(jiǎn)答題1.閉環(huán)控制系統(tǒng)的工作原理是：將被控量的測(cè)量值反饋到輸入端與給定值進(jìn)行比較，得到偏差信號(hào)，控制器根據(jù)偏差信號(hào)產(chǎn)生控制作用，使被控量趨近于給定值。優(yōu)點(diǎn)：能夠自動(dòng)克服干擾對(duì)被控量的影響，提高系統(tǒng)的控制精度和穩(wěn)定性。2.傳遞函數(shù)是指在零初始條件下，系統(tǒng)輸出量的拉氏變換與輸入量的拉氏變換之比。特點(diǎn)：只取決于系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和參數(shù)，與輸入信號(hào)無關(guān)；可以方便地分析系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能；是線性定常系統(tǒng)的一種數(shù)學(xué)模型。3.PID控制器的工作原理是：比例控制作用是根據(jù)偏差的大小成比例地輸出控制信號(hào)；積分控制作用是對(duì)偏差進(jìn)行積分，以消除穩(wěn)態(tài)誤差；微分控制作用是根據(jù)偏差的變化率輸出控制信號(hào)，以改善系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能。比例系數(shù)Kp越大，系統(tǒng)的響應(yīng)速度越快，但可能會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)超調(diào)量增大；積分時(shí)間常數(shù)Ti越大，積分作用越強(qiáng)，穩(wěn)態(tài)誤差越小，但可能會(huì)使系統(tǒng)響應(yīng)速度變慢；微分時(shí)間常數(shù)Td越大，微分作用越強(qiáng)，系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能越好，但對(duì)噪聲敏感。五、綜合題1.勞斯判據(jù)：|s3|12|s2|1K|s1|2-K|s?|K系統(tǒng)穩(wěn)定的條件是第一列元素全為正，即2-K>0且K>0，解得0<K<2。2.PID控制器的控制算法表達(dá)式為：u(t)=Kp(e(t)+1/Ti∫e(t)dt+Tdde(t)/dt)。根據(jù)系統(tǒng)性能要求