2025年大學(xué)大三（能源與動(dòng)力工程）動(dòng)力系統(tǒng)自動(dòng)控制試題及答案

（考試時(shí)間：90分鐘滿分100分）班級(jí)______姓名______第I卷（選擇題共30分）答題要求：本大題共10小題，每小題3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。1.以下哪種控制方式不屬于動(dòng)力系統(tǒng)自動(dòng)控制的基本方式？（）A.開環(huán)控制B.閉環(huán)控制C.復(fù)合控制D.手動(dòng)控制2.對(duì)于線性定常系統(tǒng)，其傳遞函數(shù)的分母多項(xiàng)式的根稱為（）。A.零點(diǎn)B.極點(diǎn)C.平衡點(diǎn)D.特征點(diǎn)3.已知系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為G(s)=1/(s+1)，其單位階躍響應(yīng)的穩(wěn)態(tài)值為（）。A.0B.1C.無(wú)窮大D.無(wú)法確定4.二階系統(tǒng)的阻尼比ζ=0.5時(shí)，其階躍響應(yīng)為（）。A.單調(diào)上升B.等幅振蕩C.衰減振蕩D.發(fā)散振蕩5.若系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為G(s)H(s)=K/s(s+1)(s+2)，則其開環(huán)增益K等于（）。A.1B.2C.KD.無(wú)法確定6.對(duì)于最小相位系統(tǒng)，其傳遞函數(shù)的所有零點(diǎn)和極點(diǎn)均在（）。A.s平面的左半平面B.s平面的右半平面C.jω軸上D.原點(diǎn)7.系統(tǒng)的相位裕量γ>0，則系統(tǒng)（）。A.穩(wěn)定B.不穩(wěn)定C.臨界穩(wěn)定D.無(wú)法確定8.采用比例積分微分（PID）控制器時(shí)，積分作用主要用于（）。A.加快系統(tǒng)響應(yīng)速度B.消除系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差C.改善系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能D.提高系統(tǒng)抗干擾能力9.狀態(tài)空間表達(dá)式中的狀態(tài)變量個(gè)數(shù)等于（）。A.系統(tǒng)輸入個(gè)數(shù)B.系統(tǒng)輸出個(gè)數(shù)C.系統(tǒng)階數(shù)D.系統(tǒng)維數(shù)10.已知系統(tǒng)的狀態(tài)方程為x'=Ax+Bu，輸出方程為y=Cx+Du，其中A為（）。A.輸入矩陣B.輸出矩陣C.狀態(tài)矩陣D.傳遞矩陣第II卷（非選擇題共70分）二、填空題（每題3分，共15分）1.自動(dòng)控制系統(tǒng)按給定信號(hào)的特征可分為______控制系統(tǒng)、______控制系統(tǒng)和程序控制系統(tǒng)。2.系統(tǒng)的傳遞函數(shù)是在______條件下，系統(tǒng)輸出拉氏變換與輸入拉氏變換之比。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______。4.根軌跡是指當(dāng)系統(tǒng)的某個(gè)參數(shù)（通常是______）從0變化到無(wú)窮大時(shí)，閉環(huán)系統(tǒng)特征方程的根在s平面上移動(dòng)的軌跡。5.狀態(tài)反饋是通過(guò)引入______，將系統(tǒng)的狀態(tài)反饋到輸入端，以改善系統(tǒng)性能。三、簡(jiǎn)答題（每題10分，共20分）1.簡(jiǎn)述開環(huán)控制和閉環(huán)控制的特點(diǎn)及適用場(chǎng)合。2.什么是系統(tǒng)的穩(wěn)定性？判斷線性系統(tǒng)穩(wěn)定性的方法有哪些？四、分析題（每題15分，共30分）材料：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))。1.繪制該系統(tǒng)的根軌跡。2.當(dāng)K=1時(shí)，分析系統(tǒng)的穩(wěn)定性。五、設(shè)計(jì)題（15分）材料：設(shè)計(jì)一個(gè)溫度控制系統(tǒng)，要求系統(tǒng)能夠快速響應(yīng)溫度變化，并保持溫度穩(wěn)定在設(shè)定值附近。已知被控對(duì)象的傳遞函數(shù)為G(s)=1/(s(s+1))。1.確定控制方案，選擇合適的控制器。2.計(jì)算控制器的參數(shù)。答案：1.D2.B3.B4.C5.C6.A7.A8.B9.C10.C二、1.恒值、隨動(dòng)2.零初始條件3.慢4.開環(huán)增益5.反饋控制三、1.開環(huán)控制特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、無(wú)反饋環(huán)節(jié)，不能自動(dòng)糾正偏差。適用場(chǎng)合：對(duì)控制精度要求不高、干擾較小的系統(tǒng)。閉環(huán)控制特點(diǎn)：能自動(dòng)糾正偏差，控制精度高，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高。適用場(chǎng)合：對(duì)控制精度要求較高、存在干擾的系統(tǒng)。2.系統(tǒng)穩(wěn)定性是指系統(tǒng)在受到外界干擾后，能夠自動(dòng)恢復(fù)到原來(lái)平衡狀態(tài)的能力。判斷線性系統(tǒng)穩(wěn)定性的方法有：勞斯判據(jù)、奈奎斯特判據(jù)等。四、1.略（根軌跡繪制步驟：確定開環(huán)極點(diǎn)、零點(diǎn)，繪制根軌跡漸近線、分離點(diǎn)等）2.當(dāng)K=1時(shí)，系統(tǒng)特征方程為s(s+1)(s+2)+1=0，即s3+3s2+2s+1=0。用勞斯判據(jù)判斷，第一列元素全為正，所以系統(tǒng)穩(wěn)定。五、1.采用PI控制器構(gòu)成閉環(huán)控制系統(tǒng)。PI控制器能消除穩(wěn)態(tài)誤差，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性。2.設(shè)PI控制