2026年自動化（控制系統(tǒng)應(yīng)用）試題及答案

（考試時間：90分鐘滿分100分）班級______姓名______第I卷（選擇題共30分）（總共6題，每題5分，每題給出的四個選項中，只有一項是符合題目要求的。）w1.以下關(guān)于自動化控制系統(tǒng)中反饋環(huán)節(jié)的說法，正確的是（）A.反饋只能是負反饋B.反饋能提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性C.反饋會降低系統(tǒng)的精度D.正反饋在控制系統(tǒng)中更常用答案：Bw2.自動化控制系統(tǒng)中，PID控制器的三個參數(shù)分別是（）A.比例、積分、微分B.比例、積分、增益C.比例、微分、增益D.積分、微分、增益答案：Aw3.對于一個線性定常系統(tǒng)，其傳遞函數(shù)的分母多項式的根決定了系統(tǒng)的（）A.穩(wěn)態(tài)性能B.動態(tài)性能C.穩(wěn)定性D.精度答案：Cw4.以下哪種傳感器常用于自動化控制系統(tǒng)中測量溫度（）A.壓力傳感器B.光電傳感器C.熱電偶D.超聲波傳感器答案：Cw5.在自動化控制系統(tǒng)中，執(zhí)行機構(gòu)的作用是（）A.檢測被控對象的狀態(tài)B.對控制信號進行運算處理C.將控制信號轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的動作D.產(chǎn)生控制信號答案：Cw6.自動化控制系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為G(s)，其閉環(huán)傳遞函數(shù)為（）A.G(s)/(1+G(s))B.1/(1+G(s))C.G(s)/(1-G(s))D.1/(1-G(s))答案：A第II卷（非選擇題共70分）w7.簡答題（共20分）（簡要回答下列問題，每題10分）（1）簡述自動化控制系統(tǒng)中前饋控制的原理及優(yōu)點。前饋控制是根據(jù)干擾的變化，在系統(tǒng)輸出出現(xiàn)偏差之前，通過前饋控制器直接對干擾進行補償控制。優(yōu)點是能及時克服干擾影響，比反饋控制具有更好的抗干擾性能，可提高系統(tǒng)的動態(tài)品質(zhì)，減少被控量的波動。（2）說明自動化控制系統(tǒng)中常用的控制算法有哪些，并簡單介紹其中一種。常用控制算法有PID控制算法、模糊控制算法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制算法等。以PID控制算法為例，它通過比例、積分、微分三個環(huán)節(jié)對偏差進行控制。比例環(huán)節(jié)能快速響應(yīng)偏差，積分環(huán)節(jié)可消除穩(wěn)態(tài)誤差，微分環(huán)節(jié)能預(yù)測偏差變化趨勢，使系統(tǒng)具有良好的動態(tài)和穩(wěn)態(tài)性能。w8.分析題（共20分）（分析以下系統(tǒng)，回答問題，每題10分）已知一個自動化控制系統(tǒng)的方框圖如下：[此處可簡單描述一下方框圖結(jié)構(gòu)，比如有輸入、控制器、被控對象、反饋環(huán)節(jié)等]（1）寫出該系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)和閉環(huán)傳遞函數(shù)。設(shè)控制器傳遞函數(shù)為Gc(s)，被控對象傳遞函數(shù)為G(s)，反饋環(huán)節(jié)傳遞函數(shù)為H(s)。開環(huán)傳遞函數(shù)為Gc(s)G(s)，閉環(huán)傳遞函數(shù)為Gc(s)G(s)/(1+Gc(s)G(s)H(s))。（2）若系統(tǒng)的輸入為單位階躍信號，分析系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差與哪些因素有關(guān)。系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差與系統(tǒng)的類型（0型、I型、II型等）、開環(huán)增益等因素有關(guān)。對于單位階躍輸入，0型系統(tǒng)存在穩(wěn)態(tài)誤差，其大小與開環(huán)增益成反比；I型系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差為0；II型及更高型系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差也為0，且對輸入信號的跟蹤性能更好。w9.設(shè)計題（共15分）設(shè)計一個簡單的溫度控制系統(tǒng)，要求采用PID控制器，被控對象為一個加熱爐，溫度范圍為0-100℃，控制精度±1℃。請說明設(shè)計思路及步驟。設(shè)計思路：利用溫度傳感器檢測加熱爐溫度，將溫度信號反饋給PID控制器作為輸入，PID控制器根據(jù)設(shè)定溫度與實際溫度的偏差進行運算，輸出控制信號調(diào)節(jié)加熱爐功率，從而實現(xiàn)溫度控制。步驟：首先確定溫度傳感器類型并安裝在加熱爐合適位置；選擇合適的PID控制器參數(shù)，可通過理論計算結(jié)合實際調(diào)試確定；搭建控制系統(tǒng)電路，包括傳感器接口電路、PID控制器電路、功率調(diào)節(jié)電路等；進行系統(tǒng)調(diào)試，逐步調(diào)整PID參數(shù)，使系統(tǒng)達到控制精度要求。w10.案例分析題（共15分）材料：某自動化生產(chǎn)線在運行過程中出現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定的情況，經(jīng)檢測發(fā)現(xiàn)是控制系統(tǒng)中某個環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題。該生產(chǎn)線采用了反饋控制系統(tǒng)，主要由傳感器、控制器、執(zhí)行機構(gòu)和被控對象組成。（1）分析可能導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定的原因有哪些。可能原因有傳感器測量不準確，導(dǎo)致反饋信號失真；控制器參數(shù)設(shè)置不合理，不能有效調(diào)節(jié)被控對象；執(zhí)行機構(gòu)動作不準確或不穩(wěn)定，無法準確執(zhí)行控制信號；被控對象本身特性發(fā)生變化，如設(shè)備老化等，使得系統(tǒng)難以維持穩(wěn)定控制。（2）針對上述可能原因，提出相應(yīng)的解決措施。對于傳感器問題，更換精