2025年大學(xué)（自動(dòng)化）自動(dòng)化工程綜合測(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（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(xiě)在括號(hào)內(nèi)）1.以下哪種控制系統(tǒng)不屬于反饋控制系統(tǒng)？（）A.定值控制系統(tǒng)B.隨動(dòng)控制系統(tǒng)C.程序控制系統(tǒng)D.開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)2.自動(dòng)控制系統(tǒng)中，被控對(duì)象的輸出量是（）。A.給定值B.被控量C.控制量D.干擾量3.比例控制系統(tǒng)的比例系數(shù)越大，系統(tǒng)的（）。A.穩(wěn)定性越好B.響應(yīng)速度越快C.穩(wěn)態(tài)誤差越小D.振蕩越劇烈4.積分控制作用的特點(diǎn)是（）。A.能消除穩(wěn)態(tài)誤差B.能加快系統(tǒng)響應(yīng)速度C.能提高系統(tǒng)穩(wěn)定性D.能減小系統(tǒng)超調(diào)量5.微分控制作用主要用于（）。A.消除穩(wěn)態(tài)誤差B.提高系統(tǒng)穩(wěn)定性C.加快系統(tǒng)響應(yīng)速度D.減小系統(tǒng)超調(diào)量6.以下哪種控制規(guī)律不屬于基本控制規(guī)律？（）A.比例控制B.積分控制C.微分控制D.模糊控制7.自動(dòng)控制系統(tǒng)的性能指標(biāo)中，反映系統(tǒng)快速性的指標(biāo)是（）。A.上升時(shí)間B.穩(wěn)態(tài)誤差C.超調(diào)量D.調(diào)節(jié)時(shí)間8.系統(tǒng)的傳遞函數(shù)是在（）條件下定義的。A.零初始條件B.非零初始條件C.任意初始條件D.穩(wěn)態(tài)條件9.對(duì)于二階系統(tǒng)，當(dāng)阻尼比ζ=0時(shí)，系統(tǒng)的響應(yīng)為（）。A.無(wú)阻尼振蕩B.臨界阻尼C.過(guò)阻尼D.欠阻尼10.線性系統(tǒng)的疊加原理適用于（）。A.輸入信號(hào)B.輸出信號(hào)C.系統(tǒng)的狀態(tài)變量D.以上都是第II卷1.（總共3題，每題10分）簡(jiǎn)述自動(dòng)控制系統(tǒng)的組成部分及其作用。簡(jiǎn)述比例、積分、微分控制規(guī)律的特點(diǎn)及適用場(chǎng)合。簡(jiǎn)述系統(tǒng)傳遞函數(shù)的定義及求法。2.（總共2題，每題10分）已知控制系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為G(s)=10/(s(s+1)(s+2))，試求系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)，并分析系統(tǒng)的穩(wěn)定性。已知二階系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為G(s)=4/(s2+2s+4)，試求系統(tǒng)的固有頻率、阻尼比，并分析系統(tǒng)的響應(yīng)特性。3.（總共2題，每題10分）材料：某溫度控制系統(tǒng)，其被控對(duì)象為一個(gè)加熱爐，被控量為爐溫，給定值為500℃。采用比例控制，比例系數(shù)Kp=10。當(dāng)爐溫為450℃時(shí)，控制量為多少？若系統(tǒng)受到干擾，爐溫上升到480℃，此時(shí)控制量又為多少？材料：某液位控制系統(tǒng)，被控對(duì)象為一個(gè)水箱，被控量為液位高度，給定值為1m。采用積分控制，積分時(shí)間常數(shù)Ti=5s。當(dāng)液位高度為0.8m時(shí)，經(jīng)過(guò)5s后控制量為多少？若液位高度保持不變，控制量最終會(huì)穩(wěn)定在什么值？4.（總共2題，每題10分）材料：在自動(dòng)化生產(chǎn)線上，需要對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)?，F(xiàn)有一個(gè)檢測(cè)系統(tǒng)，其輸入為產(chǎn)品的各項(xiàng)參數(shù)，輸出為檢測(cè)結(jié)果（合格或不合格）。已知該系統(tǒng)的輸入?yún)?shù)有尺寸、重量、外觀等，且這些參數(shù)之間存在一定的關(guān)聯(lián)。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)基于模糊控制的質(zhì)量檢測(cè)方案，說(shuō)明模糊控制器的設(shè)計(jì)步驟及如何根據(jù)輸入?yún)?shù)確定輸出結(jié)果。材料：某工業(yè)過(guò)程中，需要對(duì)一個(gè)復(fù)雜的被控對(duì)象進(jìn)行控制。該對(duì)象具有非線性、時(shí)變等特性，傳統(tǒng)的控制方法效果不佳。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的自適應(yīng)控制方案，說(shuō)明神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)、訓(xùn)練方法以及如何實(shí)現(xiàn)對(duì)被控對(duì)象的自適應(yīng)控制。5.（總共2題，每題10分）材料：自動(dòng)化技術(shù)在現(xiàn)代制造業(yè)中發(fā)揮著重要作用。例如，汽車制造企業(yè)通過(guò)自動(dòng)化生產(chǎn)線實(shí)現(xiàn)了零部件的高效組裝和整車的快速生產(chǎn)。請(qǐng)分析自動(dòng)化技術(shù)在汽車制造中的應(yīng)用帶來(lái)的優(yōu)勢(shì)和面臨的挑戰(zhàn)，并提出進(jìn)一步優(yōu)化自動(dòng)化生產(chǎn)的建議。材料：智能家居系統(tǒng)是自動(dòng)化技術(shù)在家庭領(lǐng)域的應(yīng)用。它可以實(shí)現(xiàn)對(duì)家電設(shè)備、照明系統(tǒng)、安防系統(tǒng)等的智能化控制。請(qǐng)闡述智能家居系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀、存在的問(wèn)題以及未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)，并舉例說(shuō)明智能家居系統(tǒng)如何提高人們的生活質(zhì)量。答案：1.D2.B3.B4.A5.C6.D7.A8.A9.A10.D1.自動(dòng)控制系統(tǒng)主要由被控對(duì)象、測(cè)量元件、控制器和執(zhí)行元件組成。被控對(duì)象是需要控制的設(shè)備或過(guò)程；測(cè)量元件用于測(cè)量被控量并將其反饋給控制器；控制器根據(jù)測(cè)量值與給定值的偏差進(jìn)行控制運(yùn)算并輸出控制信號(hào)；執(zhí)行元件根據(jù)控制信號(hào)對(duì)被控對(duì)象施加控制作用。比例控制規(guī)律特點(diǎn)是反應(yīng)快，控制及時(shí)，無(wú)滯后，但存在穩(wěn)態(tài)誤差，適用于對(duì)象滯后較小、負(fù)荷變化不大、控制要求不高的場(chǎng)合。積分控制規(guī)律能消除穩(wěn)態(tài)誤差，但響應(yīng)速度慢，可能使系統(tǒng)穩(wěn)定性變差，適用于有穩(wěn)態(tài)誤差要求的場(chǎng)合。微分控制規(guī)律能反映偏差變化速度，加快系統(tǒng)響應(yīng)，減小超調(diào)量，但對(duì)噪聲敏感，適用于對(duì)象慣性較大、負(fù)荷變化大、控制要求高的場(chǎng)合。系統(tǒng)傳遞函數(shù)定義為在零初始條件下，系統(tǒng)輸出量的拉氏變換與輸入量的拉氏變換之比。求法一般是先寫(xiě)出系統(tǒng)的微分方程，然后對(duì)其進(jìn)行拉氏變換，整理得到傳遞函數(shù)。2.閉環(huán)傳遞函數(shù)為G(s)/(1+G(s))=10/(s3+3s2+2s+10)。通過(guò)勞斯判據(jù)分析穩(wěn)定性，列出勞斯表，根據(jù)勞斯表第一列元素符號(hào)變化判斷系統(tǒng)穩(wěn)定性。固有頻率ωn=2，阻尼比ζ=0.5。系統(tǒng)響應(yīng)特性：欠阻尼狀態(tài)，有振蕩，上升時(shí)間、調(diào)節(jié)時(shí)間等可根據(jù)公式計(jì)算得出，超調(diào)量約為16.3%。3.爐溫450℃時(shí)，偏差e=500-450=50℃，控制量u=Kpe=1050=500。爐溫480℃時(shí)，偏差e=500-480=20℃，控制量u=1020=200。液位高度0.8m時(shí)，偏差e=1-0.8=0.2m，5s后控制量u=e/Ti5=0.2/55=0.2。液位高度不變時(shí)，控制量最終穩(wěn)定在消除偏差所需的值，即0.2。4.模糊控制器設(shè)計(jì)步驟：確定輸入輸出變量；定義模糊集；建立模糊控制規(guī)則；進(jìn)行模糊推理和解模糊化。根據(jù)輸入?yún)?shù)，通過(guò)模糊推理得出模糊輸出，再經(jīng)解模糊化得到具體的檢測(cè)結(jié)果（合格或不合格）。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)可采用多層感知機(jī)等。訓(xùn)練方法如反向傳播算法。通過(guò)不斷調(diào)整網(wǎng)絡(luò)權(quán)重，使網(wǎng)絡(luò)輸出與期望輸出接近，實(shí)現(xiàn)對(duì)被控對(duì)象的自適應(yīng)控制，根據(jù)對(duì)象特性變化實(shí)時(shí)調(diào)整控制策略。5.優(yōu)勢(shì)：提高生產(chǎn)效率、保證產(chǎn)品質(zhì)量一致性、降低人工成本、提高生產(chǎn)安全性