2025年高職機電一體化技術（自動化控制）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40分）答題要求：本卷共20小題，每小題2分。在每小題給出的四個選項中，只有一項是符合題目要求的。請將正確答案的序號填在括號內。1.自動化控制系統中，能夠對被控對象的被控量進行測量并將其轉換為與給定值進行比較的信號的是（）A.控制器B.傳感器C.執(zhí)行器D.被控對象2.反饋控制系統的基本組成包括（）A.給定元件、比較元件、放大元件、執(zhí)行元件、校正元件、被控對象和反饋元件B.控制器、傳感器、執(zhí)行器、被控對象C.輸入信號、輸出信號、干擾信號D.硬件系統和軟件系統3.下列屬于開環(huán)控制系統特點的是（）A.系統結構簡單、成本低B.控制精度高C.抗干擾能力強D.能自動補償擾動對輸出的影響4.比例控制的特點是（）A.反應快，控制及時，但存在穩(wěn)態(tài)誤差B.能消除穩(wěn)態(tài)誤差C.控制作用的大小與偏差的變化速度有關D.控制作用的大小與偏差的積分有關5.積分控制的作用是（）A.消除穩(wěn)態(tài)誤差B.加快系統的響應速度C.提高系統的穩(wěn)定性D.減小系統的超調量6.微分控制的作用是（）A.能反映偏差信號的變化趨勢，產生超前的控制作用B.能消除穩(wěn)態(tài)誤差C.提高系統的增益D.減小系統的時間常數7.對于一階系統，其時間常數T越小，則系統的響應速度（）A.越快B.越慢C.不變D.不確定8.二階系統的阻尼比ζ越小，則系統的超調量（）A.越大B.越小C.不變D.不確定9.自動控制系統的性能指標中，反映系統快速性的指標是（）A.上升時間B.穩(wěn)態(tài)誤差C.超調量D.調節(jié)時間10.自動控制系統的性能指標中，反映系統穩(wěn)定性的指標是（）A.上升時間B.穩(wěn)態(tài)誤差C.超調量D.穩(wěn)定裕度11.線性控制系統的特點是（）A.滿足疊加原理B.不滿足疊加原理C.系統的輸出與輸入之間是非線性關系D.系統的參數隨時間變化12.非線性控制系統的特點是（）A.滿足疊加原理B.不滿足疊加原理C.系統的輸出與輸入之間是線性關系D.系統的參數不隨時間變化13.傳遞函數的定義是在（）條件下，系統輸出量的拉氏變換與輸入量的拉氏變換之比。A.零初始條件B.非零初始條件C.任意初始條件D.初始條件為常數14.系統的傳遞函數只取決于（）A.系統的結構和參數B.系統的輸入信號C.系統的輸出信號D.系統的初始條件15.典型環(huán)節(jié)的傳遞函數中，慣性環(huán)節(jié)的傳遞函數為（）A.1/(Ts+1)B.Ts+1C.K/(Ts+1)D.1/Ts16.典型環(huán)節(jié)的傳遞函數中，積分環(huán)節(jié)的傳遞函數為（）A.1/TsB.TsC.K/TsD.1/(Ts+1)17.典型環(huán)節(jié)的傳遞函數中，微分環(huán)節(jié)的傳遞函數為（）A.TsB.1/TsC.KTsD.K/(Ts+1)18.控制系統的穩(wěn)定性與系統的（）有關。A.開環(huán)傳遞函數B.閉環(huán)傳遞函數C.輸入信號D.輸出信號19.勞斯判據是用來判斷（）系統穩(wěn)定性的一種代數判據。A.線性定常B.線性時變C.非線性定常D.非線性時變20.根軌跡是指當系統的某個參數（通常是開環(huán)增益）從0變化到∞時，閉環(huán)系統特征方程的根在（）平面上的變化軌跡。A.實B.復C.實軸或復平面D.虛軸第II卷（非選擇題共60分）一、填空題（共10分）答題要求：本大題共5小題，每小題2分。請將答案填寫在題中的橫線上。1.自動化控制系統按給定信號的特征可分為______控制系統、______控制系統和程序控制系統。2.反饋控制系統中，若反饋信號與偏差信號相加，則稱為______反饋；若反饋信號與偏差信號相減，則稱為______反饋。3.比例積分微分控制（PID控制）的控制規(guī)律為u(t)=Kp[e(t)+1/Ti∫e(t)dt+Tdde(t)/dt]，其中Kp為______系數，Ti為______時間，Td為______時間。4.二階系統的傳遞函數為G(s)=ωn2/(s2+2ζωns+ωn2)，其中ωn為______頻率，ζ為______比。5.控制系統的穩(wěn)態(tài)誤差與系統的______和輸入信號的形式有關。二、簡答題（共20分）答題要求：本大題共4小題，每小題5分。簡要回答問題。1.簡述自動控制系統的基本組成及其作用。2.簡述比例控制、積分控制和微分控制的特點及作用。3.簡述系統的穩(wěn)定性、快速性和準確性的含義及其相互關系。4.簡述傳遞函數的定義及性質。三、計算題（共15分）答題要求：本大題共1小題，15分。解答應寫出必要的文字說明、計算過程和答案。已知某一階系統的傳遞函數為G(s)=1/(Ts++1)，其中T=0.1s。當輸入信號為單位階躍信號r(t)=1(t)時，求系統的輸出響應c(t)。四、分析題（共10分）答題要求：本大題共2小題，每小題5分。閱讀材料，回答問題。材料：某溫度控制系統采用比例控制，控制器的比例系數Kp=2，被控對象的傳遞函數為G(s)=1/(2s+1)。系統的輸入信號為單位階躍信號r(t)=1(t)。1.求系統的閉環(huán)傳遞函數。2.分析比例系數Kp對系統性能的影響。五、設計題（共5分）答題要求：本大題共1小題，5分。根據要求設計一個控制系統。設計一個液位控制系統，要求采用比例控制，使液位保持在給定值附近，并說明設計思路。答案：1.B2.A3.A4.A5.A6.A7.A8.A9.D10.D11.A12.B13.A14.A15.A16.A17.A18.B19.A20.C填空題答案：1.恒值、隨動;2.正、負;3.比例、積分、微分;4.無阻尼自然、阻尼;5.類型簡答題答案：1.自動控制系統由給定元件、比較元件、放大元件（控制器）、執(zhí)行元件、校正元件、被控對象和反饋元件組成。給定元件給出輸入信號；比較元件比較輸入與反饋信號；放大元件放大偏差信號；執(zhí)行元件施加控制作用于被控對象；校正元件改善系統性能；被控對象是被控制的對象；反饋元件檢測輸出并反饋。2.比例控制反應快、控制及時，但有穩(wěn)態(tài)誤差；積分控制能消除穩(wěn)態(tài)誤差；微分控制反映偏差變化趨勢產生超前控制作用。3.穩(wěn)定性指系統受擾動后能恢復到平衡狀態(tài)；快速性指系統響應快速；準確性指系統穩(wěn)態(tài)輸出與期望輸出接近程度。相互影響，穩(wěn)定是基礎，快速性和準確性需在穩(wěn)定基礎上兼顧。4.傳遞函數是零初始條件下系統輸出量拉氏變換與輸入量拉氏變換之比。性質有只取決于系統結構和參數，與輸入輸出信號及初始條件無關等。計算題答案：1.系統閉環(huán)傳遞函數為G(s)/(1+G(s))=1/(0.1s+2)。2.對單位階躍輸入，系統輸出c(t)=1-e^(-20t)。比例系數Kp增大，系統響應