2025年大學(xué)自動(dòng)化（自動(dòng)化工程）試題及答案

（考試時(shí)間：90分鐘滿分100分）班級(jí)______姓名______一、選擇題（總共10題，每題3分，每題只有一個(gè)正確答案，請(qǐng)將正確答案填寫在括號(hào)內(nèi)）1.自動(dòng)控制系統(tǒng)中，反饋控制的本質(zhì)是（）A.基于偏差消除偏差B.按給定值控制C.按干擾控制D.前饋控制2.傳遞函數(shù)反映了系統(tǒng)的（）A.輸入與輸出關(guān)系B.動(dòng)態(tài)特性C.物理結(jié)構(gòu)D.穩(wěn)態(tài)特性3.一階系統(tǒng)的時(shí)間常數(shù)T越大，則系統(tǒng)的響應(yīng)速度（）A.越快B.越慢C.不變D.先快后慢4.某系統(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.2D.35.線性定常系統(tǒng)的穩(wěn)定性取決于（）A.系統(tǒng)的輸入B.系統(tǒng)的初始狀態(tài)C.系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和參數(shù)D.系統(tǒng)的輸出6.若系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為G(s)=K/(s(Ts+1))，則其零點(diǎn)為（）A.s=0B.s=-1/TC.s=KD.無(wú)零點(diǎn)7.PID控制器中，積分環(huán)節(jié)的作用是（）A.消除穩(wěn)態(tài)誤差B.加快響應(yīng)速度C.提高系統(tǒng)穩(wěn)定性D.抑制干擾8.根軌跡起始于（）A.開環(huán)極點(diǎn)B.開環(huán)零點(diǎn)C.閉環(huán)極點(diǎn)D.閉環(huán)零點(diǎn)9.某系統(tǒng)的頻率特性為G(jω)=1/(1+jω)，則其幅頻特性A(ω)為（）A.1B.1/√(1+ω2)C.ωD.1/(1+ω2)10.采樣周期T對(duì)離散系統(tǒng)性能的影響是（）A.T越大，系統(tǒng)性能越好B.T越小，系統(tǒng)性能越好C.T適中時(shí)系統(tǒng)性能最佳D.T與系統(tǒng)性能無(wú)關(guān)二、多項(xiàng)選擇題（總共5題，每題4分，每題至少有兩個(gè)正確答案，請(qǐng)將正確答案填寫在括號(hào)內(nèi)）1.自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本組成部分包括（）A.控制器B.被控對(duì)象C.測(cè)量變送裝置D.執(zhí)行器E.反饋裝置2.下列哪些屬于系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)（）A.上升時(shí)間B.峰值時(shí)間C.調(diào)整時(shí)間D.超調(diào)量E.穩(wěn)態(tài)誤差3.控制系統(tǒng)校正的方式有（）A.串聯(lián)校正B.并聯(lián)校正C.反饋校正D.前饋校正E.復(fù)合校正4.下列關(guān)于狀態(tài)空間模型的說(shuō)法正確的是（）A.能描述多輸入多輸出系統(tǒng)B.可以反映系統(tǒng)內(nèi)部狀態(tài)變化C.比傳遞函數(shù)模型更全面D.只適用于線性定常系統(tǒng)E.狀態(tài)變量選取不唯一5.數(shù)字控制器的設(shè)計(jì)方法有（）A.模擬化設(shè)計(jì)方法B.直接數(shù)字化設(shè)計(jì)方法C.離散化設(shè)計(jì)方法D.智能化設(shè)計(jì)方法E.基于MATLAB的設(shè)計(jì)方法三、判斷題（總共10題，每題2分，請(qǐng)判斷對(duì)錯(cuò)，在括號(hào)內(nèi)打√或×）1.自動(dòng)控制系統(tǒng)中，控制量是由被控對(duì)象決定的。（）2.傳遞函數(shù)只與系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和參數(shù)有關(guān)，與輸入輸出信號(hào)無(wú)關(guān)。（）3.二階系統(tǒng)的阻尼比ζ越大，系統(tǒng)的超調(diào)量越大。（）4.系統(tǒng)的穩(wěn)定性與系統(tǒng)的輸入信號(hào)有關(guān)。（）5.根軌跡終止于開環(huán)零點(diǎn)。（）6.比例控制器能加快系統(tǒng)的響應(yīng)速度，但不能消除穩(wěn)態(tài)誤差。（）7.頻率特性反映了系統(tǒng)對(duì)不同頻率正弦輸入信號(hào)的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)。（）8.離散系統(tǒng)的穩(wěn)定性與采樣周期T無(wú)關(guān)。（）9.狀態(tài)空間模型中的狀態(tài)變量必須是物理量。（）10.數(shù)字控制器的設(shè)計(jì)不需要考慮采樣周期的影響。（）四、簡(jiǎn)答題（總共3題，每題10分，請(qǐng)簡(jiǎn)要回答問(wèn)題）1.簡(jiǎn)述自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本控制方式及其特點(diǎn)。2.說(shuō)明傳遞函數(shù)的定義及作用，并舉例說(shuō)明如何根據(jù)傳遞函數(shù)分析系統(tǒng)性能。3.闡述PID控制器的工作原理及各參數(shù)對(duì)系統(tǒng)性能的影響。五、綜合題（總共2題，每題15分，請(qǐng)?jiān)敿?xì)解答問(wèn)題）1.已知某單位負(fù)反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為G(s)=K/(s(s+1)(s+2))，試?yán)L制系統(tǒng)的根軌跡，并分析系統(tǒng)穩(wěn)定性與K的關(guān)系。2.設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字PID控制器，用于控制一個(gè)一階慣性環(huán)節(jié)G(s)=1/(Ts+1)，已知采樣周期T=0.1s，要求系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差為零，超調(diào)量不超過(guò)10%，請(qǐng)確定PID控制器的參數(shù)。答案：一、選擇題1.A2.B3.B4.B5.C6.D7.A8.A9.B10.C二、多項(xiàng)選擇題1.ABCD2.ABCD3.ACDE4.ABCE5.ABC三、判斷題1.×2.√3.×4.×5.×6.√7.√8.×9.×10.×四、簡(jiǎn)答題1.基本控制方式有開環(huán)控制和閉環(huán)控制。開環(huán)控制簡(jiǎn)單，成本低，但精度差，無(wú)抗干擾能力。閉環(huán)控制能自動(dòng)糾正偏差，精度高，抗干擾能力強(qiáng)，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高。2.傳遞函數(shù)是零初始條件下，系統(tǒng)輸出拉氏變換與輸入拉氏變換之比。作用是描述系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性。如G(s)=1/(s+T)，T越大響應(yīng)越慢，可據(jù)此分析系統(tǒng)性能。3.PID控制器由比例、積分、微分環(huán)節(jié)組成。比例環(huán)節(jié)成比例反映偏差，加快響應(yīng)；積分環(huán)節(jié)消除穩(wěn)態(tài)誤差；微分環(huán)節(jié)反映偏差變化趨勢(shì)，改善動(dòng)態(tài)性能。參數(shù)影響：比例系數(shù)Kp越大響應(yīng)越快但超調(diào)可能增大；積分時(shí)間常數(shù)Ti越大消除穩(wěn)態(tài)誤差越慢；微分時(shí)間常數(shù)Td越大抑制振蕩效果越好。五、綜合題1.根軌跡繪制步驟：確定開環(huán)極點(diǎn)-1、-2、0；確定開環(huán)零點(diǎn)無(wú)；計(jì)算根軌跡漸近線等。當(dāng)0<K<6時(shí)系統(tǒng)穩(wěn)定，K=6時(shí)臨界穩(wěn)定，