2025年大學(xué)本科二年級(jí)（自動(dòng)化）自動(dòng)控制原理測(cè)試題及答案

（考試時(shí)間：90分鐘滿分100分）班級(jí)______姓名______第I卷（選擇題共40分）答題要求：本大題共20小題，每小題2分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)是符合題目要求的。請(qǐng)將正確答案的序號(hào)填在題后的括號(hào)內(nèi)。1.反饋控制系統(tǒng)是指系統(tǒng)中有（）。A.反饋回路B.慣性環(huán)節(jié)C.積分環(huán)節(jié)D.PID調(diào)節(jié)器2.控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性取決于（）。A.系統(tǒng)的固有特性B.系統(tǒng)的輸入信號(hào)C.系統(tǒng)的初始條件D.系統(tǒng)的干擾信號(hào)3.二階系統(tǒng)的阻尼比ζ=0時(shí)，其階躍響應(yīng)為（）。A.等幅振蕩B.單調(diào)上升C.衰減振蕩D.發(fā)散振蕩4.系統(tǒng)的傳遞函數(shù)取決于（）。A.系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和參數(shù)B.系統(tǒng)的輸入信號(hào)C.系統(tǒng)的輸出信號(hào)D.系統(tǒng)外部的干擾信號(hào)5.比例環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)為（）。A.G(s)=KB.G(s)=1/TsC.G(s)=K/sD.G(s)=s^2+2ζωns+ωn^26.積分環(huán)節(jié)的輸出信號(hào)與輸入信號(hào)的（）成正比。A.幅值B.頻率C.時(shí)間積分D.相位7.微分環(huán)節(jié)的輸出信號(hào)與輸入信號(hào)的（）成正比。A.幅值B.頻率C.時(shí)間變化率D.相位8.系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)G(s)H(s)的零點(diǎn)和極點(diǎn)對(duì)系統(tǒng)的（）有重要影響。A.穩(wěn)定性B.穩(wěn)態(tài)性能C.動(dòng)態(tài)性能D.以上都是9.根軌跡起始于開環(huán)傳遞函數(shù)的（）。A.零點(diǎn)B.極點(diǎn)C.零點(diǎn)和極點(diǎn)D.與零點(diǎn)和極點(diǎn)無關(guān)10.根軌跡終止于開環(huán)傳遞函數(shù)的（）。A.零點(diǎn)B.極點(diǎn)C.零點(diǎn)和極點(diǎn)D.與零點(diǎn)和極點(diǎn)無關(guān)11.當(dāng)系統(tǒng)的開環(huán)增益K增大時(shí)，系統(tǒng)的穩(wěn)定性（）。A.變好B.變差C.不變D.不確定12.系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差與（）有關(guān)。A.系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和參數(shù)B.系統(tǒng)輸入信號(hào)的形式和大小C.系統(tǒng)的初始條件D.以上都是13.對(duì)于單位階躍輸入，0型系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差為（）常數(shù)。A.0B.有限值C.無窮大D.不確定14.對(duì)于單位斜坡輸入，I型系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差為（）。A.0B.有限值C.無窮大D.不確定15.系統(tǒng)的頻率特性描述了系統(tǒng)對(duì)（）的響應(yīng)特性。A.正弦輸入信號(hào)B.階躍輸入信號(hào)C.脈沖輸入信號(hào)D.斜坡輸入信號(hào)16.在頻域分析中，常用的圖形有（）。A.幅頻特性曲線B.相頻特性曲線C.對(duì)數(shù)幅頻特性曲線和對(duì)數(shù)相頻特性曲線D.以上都是17.系統(tǒng)的帶寬反映了系統(tǒng)對(duì)（）信號(hào)的響應(yīng)能力。A.低頻B.中頻C.高頻D.所有頻率18.超前校正裝置的作用是（）。A.提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性B.改善系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能C.提高系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能D.以上都是19.滯后校正裝置的作用是（）。A.提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性B.改善系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能C.提高系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能D.以上都是20.比例積分微分（PID）控制器中，積分作用主要用于消除（）。A.穩(wěn)態(tài)誤差B.動(dòng)態(tài)誤差C.超調(diào)量D.調(diào)節(jié)時(shí)間第II卷（非選擇題共60分）21.（10分）簡(jiǎn)述自動(dòng)控制原理中反饋控制的基本原理。22.（10分）已知系統(tǒng)的傳遞函數(shù)G(s)=10/(s^+2s+10)，求系統(tǒng)的阻尼比ζ和無阻尼自然頻率ωn，并判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性。23.（10分）設(shè)單位反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)G(s)=K/s(s+1)，當(dāng)輸入為單位階躍信號(hào)時(shí)，求系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差。24.（15分）材料：某控制系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)G(s)H(s)=K/s(s+1)(s+2)。問題：繪制該系統(tǒng)的根軌跡，并分析當(dāng)K從0變化到無窮大時(shí)系統(tǒng)的穩(wěn)定性變化情況。25.（15分）材料：已知系統(tǒng)的傳遞函數(shù)G(s)=10/(s^2+2s+10)，輸入信號(hào)為x(t)=2sin(3t)。問題：求系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)輸出y(t)。答案：1.A2.A3.A4.A5.A6.C7.C8.D9.B10.A11.B12.D13.C14.A15.A16.D17.C18.B19.A20.A21.反饋控制的基本原理是將系統(tǒng)的輸出信號(hào)通過反饋回路返回到輸入端，與輸入信號(hào)進(jìn)行比較，產(chǎn)生偏差信號(hào)。控制器根據(jù)偏差信號(hào)的大小和方向，產(chǎn)生控制作用，以減小或消除偏差，使系統(tǒng)的輸出盡可能地接近預(yù)期的目標(biāo)值。22.傳遞函數(shù)G(s)=10/(s^2+2s+10)，與標(biāo)準(zhǔn)形式G(s)=ωn^2/(s^2+2ζωns+ωn^2)對(duì)比可得：ωn^2=10，ωn=√10；2ζωn=2，ζ=1/√10。因?yàn)棣?gt;0，ωn>0，所以系統(tǒng)穩(wěn)定。23.對(duì)于單位反饋系統(tǒng)，開環(huán)傳遞函數(shù)G(s)=K/s(s+1)，為I型系統(tǒng)。當(dāng)輸入為單位階躍信號(hào)時(shí)，穩(wěn)態(tài)誤差ess=1/Kp=1/K。24.根軌跡繪制步驟：1.確定開環(huán)極點(diǎn)：p1=0，p2=-1，p3=-2；2.確定根軌跡的分支數(shù)：3條；3.確定根軌跡的漸近線：漸近線與實(shí)軸交點(diǎn)為(-1)，漸近線傾角為±60°，±180°；4.確定分離點(diǎn)：通過求解方程1/s+1/(s+1)+1/(s+2)=0得分離點(diǎn)。當(dāng)K從0變化到無窮大時(shí)，系統(tǒng)穩(wěn)定性變化：在根軌跡上，系統(tǒng)穩(wěn)定；在根軌跡外，系統(tǒng)不穩(wěn)定。25.輸入信號(hào)x(t)=2sin(3t)，其頻率ω=3。系統(tǒng)傳遞函數(shù)G(s)=10/(s^2+2s+10)，將s=jω=j3代入G(s