2025年大學自動化類（控制系統(tǒng)設計）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，請將正確答案填入括號內）1.自動控制系統(tǒng)中，反饋信息是指（）。A.輸入信號B.輸出信號C.偏差信號D.干擾信號2.控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性取決于（）。A.系統(tǒng)的結構和參數(shù)B.輸入信號的大小C.干擾信號的強度D.輸出信號的形式3.比例控制系統(tǒng)的特點是（）。A.輸出與輸入成比例關系B.存在穩(wěn)態(tài)誤差C.響應速度快D.以上都是4.積分控制作用的優(yōu)點是（）。A.消除穩(wěn)態(tài)誤差B.加快響應速度C.提高系統(tǒng)穩(wěn)定性D.抑制干擾5.微分控制作用主要用于（）。A.提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性B.加快系統(tǒng)的響應速度C.消除穩(wěn)態(tài)誤差D.抑制干擾6.傳遞函數(shù)是指（）。A.輸出與輸入之比B.系統(tǒng)的數(shù)學模型C.系統(tǒng)的動態(tài)特性D.以上都不對7.控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù)取決于（）。A.系統(tǒng)的結構和參數(shù)B.輸入信號的形式C.輸出信號的大小D.干擾信號的強度8.系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為G(s)H(s)，則閉環(huán)傳遞函數(shù)為（）。A.G(s)/(1+G(s)H(s))B.H(s)/(1+G(s)H(s))C.G(s)H(s)/(1+G(s)H(s))D.1/(1+G(s)H(s))9.二階系統(tǒng)的阻尼比ζ越大，系統(tǒng)的（）。A.響應速度越快B.超調量越大C.穩(wěn)定性越好D.穩(wěn)態(tài)誤差越大10.在控制系統(tǒng)中，常用的數(shù)學模型有（）。A.微分方程B.傳遞函數(shù)C.狀態(tài)空間表達式D.以上都是二、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，請將正確答案填入括號內）1.自動控制系統(tǒng)的基本組成部分包括（）。A.控制器B.被控對象C.測量元件D.執(zhí)行元件2.控制系統(tǒng)的性能指標包括（）。A.穩(wěn)定性B.準確性C.快速性D.可靠性3.比例積分微分（PID）控制器的參數(shù)包括（）。A.比例系數(shù)KpB.積分時間TiC.微分時間TdD.增益K4.控制系統(tǒng)的校正方式有（）。A.串聯(lián)校正B.并聯(lián)校正C.反饋校正D.前饋校正5.系統(tǒng)的穩(wěn)定性判據(jù)有（）。A.勞斯判據(jù)B.奈奎斯特判據(jù)C.根軌跡法D.以上都是三、判斷題（總共10題，每題2分，請判斷下列說法是否正確，正確的打“√”，錯誤的打“×”）1.自動控制系統(tǒng)是指能夠自動地對被控對象的工作狀態(tài)進行控制的系統(tǒng)。（）2.控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性是指系統(tǒng)在受到干擾作用后，能夠自動恢復到原來平衡狀態(tài)的能力。（）3.比例控制系統(tǒng)中，比例系數(shù)越大，系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差越小。（）4.積分控制作用能夠消除系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差，但會降低系統(tǒng)的穩(wěn)定性。（）5.微分控制作用能夠加快系統(tǒng)的響應速度，但對高頻干擾敏感。（）6.傳遞函數(shù)只與系統(tǒng)的結構和參數(shù)有關，與輸入信號無關。（）7.系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)等于閉環(huán)傳遞函數(shù)除以反饋傳遞函數(shù)。（）8.二階系統(tǒng)的阻尼比ζ越小，系統(tǒng)的超調量越大。（）9.控制系統(tǒng)的校正的目的是改善系統(tǒng)的性能，使其滿足給定的性能指標。（）10.系統(tǒng)的穩(wěn)定性判據(jù)只適用于線性定常系統(tǒng)。（）四、簡答題（總共3題，每題10分，請簡要回答下列問題）1.簡述自動控制系統(tǒng)的基本工作原理。2.什么是比例積分微分（PID）控制器？它有什么優(yōu)點？3.簡述控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性、準確性和快速性之間的關系。五、綜合題（總共2題，每題15分，請詳細解答下列問題）1.已知系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為G(s)H(s)=10/(s(s+1)(s+2))，試繪制系統(tǒng)的根軌跡，并分析系統(tǒng)的穩(wěn)定性。2.設計一個比例積分（PI）控制器，使系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差為零，已知系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為G(s)=1/(s(s+1))。答案：一、選擇題1.B2.A3.D4.A5.B6.B7.A8.A9.C10.D二、多項選擇題1.ABCD2.ABC3.ABC4.ABCD5.ABCD三、判斷題1.√2.×3.×4.√5.√6.√7.×8.√9.√10.√四、簡答題1.自動控制系統(tǒng)的基本工作原理是：檢測被控對象的輸出信號，并與給定值進行比較，得到偏差信號；控制器根據(jù)偏差信號產(chǎn)生控制信號，驅動執(zhí)行元件對被控對象進行控制，使被控對象的輸出信號接近給定值。2.比例積分微分（PID）控制器是一種常用的控制器，它由比例、積分和微分三個部分組成。優(yōu)點：能夠同時兼顧系統(tǒng)的穩(wěn)定性、準確性和快速性，具有較強的適應性和魯棒性。3.穩(wěn)定性是系統(tǒng)正常工作的前提，準確性是系統(tǒng)控制的目標，快速性是系統(tǒng)響應的要求。三者相互關聯(lián)，穩(wěn)定性好有助于提高準確性和快速性，準確性高需要穩(wěn)定的系統(tǒng)支持，快速性好能更好地實現(xiàn)準確性和穩(wěn)定性。五、綜合題1.根軌跡繪制步驟：確定開環(huán)極點、零點；繪制實軸上的根軌跡；確定漸近線；確定分離點和會合點；繪制根軌跡。通過根軌跡分析可知，當系統(tǒng)的閉環(huán)極點位于左半平面時，系統(tǒng)穩(wěn)定，否則不穩(wěn)定。2.設P