2025年大學（自動化）自動控制原理階段測試題及答案

（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8題，每題5分。每題給出的四個選項中，只有一項是符合題目要求的。請將正確答案填寫在相應位置。1.反饋控制系統(tǒng)是指系統(tǒng)中有（）。A.反饋回路B.慣性環(huán)節(jié)C.積分環(huán)節(jié)D.微分環(huán)節(jié)答案：A2.系統(tǒng)的傳遞函數(shù)取決于（）。A.系統(tǒng)結構和參數(shù)B.輸入信號C.輸出信號D.干擾信號答案：A3.二階系統(tǒng)的阻尼比ζ，等于（）。A.系統(tǒng)的粘性阻尼系數(shù)B.臨界阻尼系數(shù)與實際粘性阻尼系數(shù)之比C.實際粘性阻尼系數(shù)與臨界阻尼系數(shù)之比D.系統(tǒng)的固有頻率與阻尼比的乘積答案：C4.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.輸出信號的大小D.干擾信號的大小答案：A5.對于一階系統(tǒng)，其時間常數(shù)T越大，則系統(tǒng)的響應速度（）。A.越快B.越慢C.不變D.不確定答案：B6.系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差與（）有關。A.系統(tǒng)的結構和參數(shù)B.輸入信號的形式C.系統(tǒng)的初始條件D.以上都是答案：D7.比例環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)為（）。A.G(s)=KB.G(s)=1/TsC.G(s)=K/sD.G(s)=s/K答案：A8.積分環(huán)節(jié)的輸出信號與輸入信號的（）成正比。A.幅值B.頻率C.時間積分D.時間微分答案：C第II卷（非選擇題，共60分）二、填空題（每題4分，共20分）答題要求：請在橫線上填寫正確答案。1.自動控制系統(tǒng)是指能夠對被控對象（或過程）的運行狀態(tài)進行自動控制的系統(tǒng)，它一般由______、______、______和______等環(huán)節(jié)組成。答案：控制器、被控對象、執(zhí)行機構、測量裝置2.傳遞函數(shù)是指在零初始條件下，系統(tǒng)輸出量的______與輸入量的______之比。答案：拉氏變換、拉氏變換3.二階系統(tǒng)的特征方程為______，其特征根為______。答案：s2+2ζωns+ωn2=0、s1,2=-ζωn±jωn√(1-ζ2)4.系統(tǒng)的穩(wěn)定性是指系統(tǒng)在受到外界干擾作用后，能夠______恢復到原來平衡狀態(tài)的能力。答案：自動5.穩(wěn)態(tài)誤差是指系統(tǒng)在______作用下，輸出量與輸入量之間的誤差。答案：輸入信號三、簡答題（每題10分，共20分）答題要求：簡要回答問題，條理清晰。1.簡述自動控制系統(tǒng)的基本組成部分及其作用。答案：自動控制系統(tǒng)主要由控制器、被控對象、執(zhí)行機構和測量裝置組成?？刂破鞲鶕y量裝置反饋的信息，按照預定的控制規(guī)律產生控制信號；被控對象是被控制的對象或過程；執(zhí)行機構將控制器輸出的控制信號轉換為對被控對象的操作；測量裝置用于測量被控對象的輸出，并將其反饋給控制器，以便實現(xiàn)閉環(huán)控制。2.在自動控制原理中，什么是系統(tǒng)的傳遞函數(shù)？它有什么特點？答案：傳遞函數(shù)是在零初始條件下，系統(tǒng)輸出量的拉氏變換與輸入量的拉氏變換之比。特點包括：傳遞函數(shù)只取決于系統(tǒng)的結構和參數(shù)，與輸入輸出信號的具體形式無關；傳遞函數(shù)是復變量s的有理分式，其分子和分母多項式的系數(shù)均為實數(shù)；傳遞函數(shù)可以反映系統(tǒng)的動態(tài)特性，如穩(wěn)定性、響應速度等。四、分析題（15分）答題要求：閱讀材料，回答問題。材料：已知某控制系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為G(s)H(s)=K/s(s+1)(s+2)。1.試繪制該系統(tǒng)的開環(huán)頻率特性曲線。2.分析該系統(tǒng)的穩(wěn)定性。答案：1.首先將開環(huán)傳遞函數(shù)化為標準形式G(s)H(s)=K/(s3+3s2+2s)。然后分別計算其幅頻特性和相頻特性。幅頻特性A(ω)=K/√(ω?+9ω?+4ω2)，相頻特性φ(ω)=-9°-arctan(ω/2)-arctan(ω)。根據不同的ω值計算相應的A(ω)和φ(ω)，繪制出開環(huán)頻率特性曲線。2.系統(tǒng)的特征方程為s3+3s2+2s+K=0。利用勞斯判據，第一列元素為1、3、2、K。當K>0時，系統(tǒng)穩(wěn)定；當K=0時，系統(tǒng)臨界穩(wěn)定；當K<0時，系統(tǒng)不穩(wěn)定。五、設計題（5分）答題要求：根據題目要求進行設計。設計一個簡單的控制系統(tǒng)，要求能夠實現(xiàn)對溫度的自動控制。答案：可采用一個溫度傳感器作為測量裝置，將溫度信號轉換為電信號?？刂破鬟x用PID控制器，根據溫度傳