2025年大學(xué)自動化（自動控制）試題及答案

（考試時間：90分鐘滿分100分）班級______姓名______一、選擇題（總共10題，每題3分，每題只有一個正確答案，請將正確答案填寫在括號內(nèi)）1.自動控制系統(tǒng)中，反饋控制的本質(zhì)是（）。A.基于偏差消除偏差B.對被控對象進(jìn)行直接控制C.實現(xiàn)系統(tǒng)的穩(wěn)定運行D.提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度2.線性定常系統(tǒng)的傳遞函數(shù)（）。A.與輸入信號有關(guān)B.與輸出信號有關(guān)C.與系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和參數(shù)有關(guān)D.與初始條件有關(guān)3.二階系統(tǒng)的阻尼比ζ越小，則系統(tǒng)的（）。A.響應(yīng)速度越快B.超調(diào)量越大C.穩(wěn)定性越好D.振蕩頻率越低4.以下哪種控制方式不屬于反饋控制（）。A.比例控制B.積分控制C.前饋控制D.微分控制5.根軌跡是指（）。A.閉環(huán)系統(tǒng)特征根隨開環(huán)增益變化的軌跡B.開環(huán)系統(tǒng)特征根隨開環(huán)增益變化的軌跡C.閉環(huán)系統(tǒng)極點隨時間變化的軌跡D.開環(huán)系統(tǒng)極點隨時間變化的軌跡6.系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差與（）有關(guān)。A.系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和參數(shù)B.輸入信號的形式C.系統(tǒng)的初始條件D.以上都對7.線性系統(tǒng)的穩(wěn)定性取決于（）。A.系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和參數(shù)B.輸入信號的大小C.初始條件D.以上都不對8.以下哪種校正方式屬于串聯(lián)校正（）。A.比例-微分校正B.反饋校正C.順饋校正D.復(fù)合校正9.采樣控制系統(tǒng)中，采樣周期T的選擇（）。A.越大越好B.越小越好C.適中，要綜合考慮系統(tǒng)性能和成本等因素D.與系統(tǒng)性能無關(guān)10.狀態(tài)空間表達(dá)式中，狀態(tài)變量的選取（）。A.是唯一的B.不是唯一的C.與系統(tǒng)的輸入輸出有關(guān)D.與系統(tǒng)的穩(wěn)定性有關(guān)二、多項選擇題（總共5題，每題5分，每題有兩個或兩個以上正確答案，請將正確答案填寫在括號內(nèi)）1.自動控制系統(tǒng)的基本組成部分包括（）。A.被控對象B.測量元件C.比較元件D.放大元件E.執(zhí)行元件2.以下哪些屬于系統(tǒng)的性能指標(biāo)（）。A.穩(wěn)定性B.準(zhǔn)確性C.快速性D.可靠性E.復(fù)雜性3.傳遞函數(shù)的特點有（）。A.與系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和參數(shù)有關(guān)B.與輸入輸出信號的形式有關(guān)C.反映系統(tǒng)的動態(tài)特性D.是系統(tǒng)輸出的拉氏變換與輸入的拉氏變換之比E.只適用于線性定常系統(tǒng)4.改善系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)性能的方法有（）。A.增加積分環(huán)節(jié)B.提高系統(tǒng)的開環(huán)增益C.采用復(fù)合控制D.減小系統(tǒng)的阻尼比E.增加微分環(huán)節(jié)5.以下哪些屬于現(xiàn)代控制理論的研究內(nèi)容（）。A.狀態(tài)空間法B.最優(yōu)控制C.自適應(yīng)控制D.魯棒控制E.經(jīng)典PID控制三、判斷題（總共10題，每題2分，請判斷對錯，在括號內(nèi)打“√”或“×”）1.自動控制系統(tǒng)中，開環(huán)控制比閉環(huán)控制更優(yōu)越。（）2.傳遞函數(shù)相同的系統(tǒng)，其動態(tài)性能一定相同。（）3.二階系統(tǒng)的超調(diào)量只與阻尼比有關(guān)。（）4.比例控制能消除系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差。（）5.根軌跡起始于開環(huán)極點，終止于開環(huán)零點。（）6.系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差只與系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)有關(guān)。（）7.線性系統(tǒng)的穩(wěn)定性與輸入信號無關(guān)。（）8.串聯(lián)校正就是在系統(tǒng)的前向通道中串聯(lián)一個校正裝置。（）9.采樣周期越小，采樣控制系統(tǒng)的性能越好。（）10.狀態(tài)空間表達(dá)式能更全面地描述系統(tǒng)的動態(tài)特性。（）四、簡答題（總共3題，每題10分，請簡要回答以下問題）1.簡述自動控制系統(tǒng)的基本工作原理150字到200字之間并留出3行空白作答區(qū)域2.說明比例、積分、微分控制的特點及作用150字到200字之間并留出3行空白作答區(qū)域3.簡述根軌跡法的基本步驟150字到200字之間并留出3行空白作答區(qū)域五、綜合題（總共2題，每題15分，請結(jié)合所學(xué)知識，解答以下問題）1.已知某二階系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為\(G(s)=\frac{4}{s^2+2s+4}\)，求系統(tǒng)的阻尼比、自然頻率、超調(diào)量、調(diào)節(jié)時間150字到200字之間并留出3行空白作答區(qū)域2.設(shè)計一個簡單的溫度控制系統(tǒng)，要求說明系統(tǒng)的組成部分、控制方案及工作過程150字到200字之間并留出3行空白作答區(qū)域答案1.A2.C3.B4.C5.A6.D7.A8.A9.C10.B1.ABCDE2.ABC3.ACDE4.ABC5.ABCD1.×2.×3.×4.×5.√6.×7.√8.√9.×10.√四、簡答題答案1.自動控制系統(tǒng)的基本工作原理是：通過測量元件檢測被控對象的輸出信號，將其反饋到比較元件與給定輸入信號進(jìn)行比較，得到偏差信號。偏差信號經(jīng)放大元件放大后，驅(qū)動執(zhí)行元件對被控對象進(jìn)行控制，使被控對象的輸出趨近于給定值，從而實現(xiàn)對被控量的自動調(diào)節(jié)。2.比例控制的特點是反應(yīng)快，能迅速響應(yīng)偏差，但不能消除穩(wěn)態(tài)誤差。積分控制能消除穩(wěn)態(tài)誤差，但響應(yīng)速度慢，易產(chǎn)生積分飽和。微分控制能改善系統(tǒng)的動態(tài)性能，加快響應(yīng)速度，抑制超調(diào)。比例、積分、微分控制結(jié)合可發(fā)揮各自優(yōu)勢，提高系統(tǒng)性能。3.根軌跡法的基本步驟：首先確定系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)，然后繪制根軌跡的起點和終點，接著確定根軌跡的分支數(shù)、對稱性和漸近線，再計算分離點和會合點，最后根據(jù)根軌跡判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性和性能。五、綜合題答案1.對于傳遞函數(shù)\(G(s)=\frac{4}{s^2+2s+4}\)，與標(biāo)準(zhǔn)二階系統(tǒng)傳遞函數(shù)\(G(s)=\frac{\omega_n^2}{s^2+2\zeta\omega_ns+\omega_n^2}\)對比，可得\(\omega_n^2=4\)，則\(\omega_n=2\)；\(2\zeta\omega_n=2\)，即\(\zeta=0.5\)。超調(diào)量\(\sigma\%=e^{-\frac{\pi\zeta}{\sqrt{1-\zeta^2}}}\times100\%\approx16.3\%\)。調(diào)節(jié)時間\(t_s\)（按\(\Delta=0.05\)）\(t_s\approx\frac{3}{\zeta\omega_n}=3\)秒。2.溫度控制系統(tǒng)組成：被控對象為加熱爐