2025年高職自動化（自動化控制原理）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20小題，每小題2分。在每小題給出的四個選項中，只有一項是符合題目要求的。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.PID調(diào)節(jié)器答案：A2.控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù)取決于A.系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和參數(shù)B.輸入信號C.輸出信號D.干擾信號答案：A3.一階系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為G(s)=1/(Ts+1)，其時間常數(shù)T越大，則系統(tǒng)的A.響應(yīng)速度越快B.響應(yīng)速度越慢C.穩(wěn)定性越好D.準(zhǔn)確性越高答案：B4.二階系統(tǒng)的阻尼比ζ越接近1，則系統(tǒng)的A.超調(diào)量越大B.超調(diào)量越小C.調(diào)節(jié)時間越長D.振蕩頻率越高答案：B5.系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為G(s)H(s)=K/(s(s+1)(s+2))，則其開環(huán)增益K等于A.KB.K/2C.K/4D.K/8答案：A6.若系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)為Φ(s)=1/(s2+2s+2)，則系統(tǒng)的自然頻率ωn為A.1B.√2C.2D.2√2答案：B7.單位階躍響應(yīng)的穩(wěn)態(tài)誤差ess與系統(tǒng)的A.型別和開環(huán)增益有關(guān)B.阻尼比有關(guān)C.自然頻率有關(guān)D.時間常數(shù)有關(guān)答案：A8.系統(tǒng)的傳遞函數(shù)G(s)=1/(s2+4s+5)，其零點為A.無零點B.s=0C.s=-2±jD.s=-1±j2答案：A9.控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性與系統(tǒng)的A.閉環(huán)極點位置有關(guān)B.開環(huán)極點位置有關(guān)C.閉環(huán)零點位置有關(guān)D.開環(huán)零點位置有關(guān)答案：A10.比例控制器的傳遞函數(shù)為Gc(s)=Kp，則其作用是A.加快系統(tǒng)響應(yīng)速度B.消除穩(wěn)態(tài)誤差C.提高系統(tǒng)穩(wěn)定性D.減小超調(diào)量答案：A11.積分控制器的作用是A.消除穩(wěn)態(tài)誤差B.加快系統(tǒng)響應(yīng)速度C.提高系統(tǒng)穩(wěn)定性D.減小超調(diào)量答案：A12.微分控制器的作用是A.改善系統(tǒng)的動態(tài)性能B.消除穩(wěn)態(tài)誤差C.提高系統(tǒng)穩(wěn)定性D.減小超調(diào)量答案：A13.PID控制器的傳遞函數(shù)為Gc(s)=Kp+Ki/s+Kds，則其參數(shù)Kp、Ki、Kd分別影響系統(tǒng)的A.比例、積分、微分作用B.積分、比例、微分作用C.微分、比例、積分作用D.比例、微分、積分作用答案：A14.根軌跡是指A.閉環(huán)系統(tǒng)特征方程的根隨開環(huán)增益變化的軌跡B.開環(huán)系統(tǒng)特征方程的根隨開環(huán)增益變化的軌跡C.閉環(huán)系統(tǒng)傳遞函數(shù)的零點隨開環(huán)增益變化的軌跡D.開環(huán)系統(tǒng)傳遞函數(shù)的零點隨開環(huán)增益變化的軌跡答案：A15.繪制根軌跡的基本法則中，根軌跡的起點是A.開環(huán)極點B.開環(huán)零點C.閉環(huán)極點D.閉環(huán)零點答案：A16.系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為G(s)H(s)=K(s+1)/(s(s-1)(s+2))，則其根軌跡的分支數(shù)為A.1B.2C.3D.4答案：C17.頻率響應(yīng)函數(shù)是指系統(tǒng)對A.單位階躍輸入的響應(yīng)B.單位斜坡輸入的響應(yīng)C.正弦輸入的響應(yīng)D.脈沖輸入的響應(yīng)答案：C18.系統(tǒng)的頻率特性G(jω)=1/(jω+1)，則其幅頻特性|G(jω)|為A.1/√(ω2+1)B.1/(ω2+1)C.ω/(ω2+1)D.1/ω答案：A19.相頻特性∠G(jω)為A.-arctan(ω)B.arctan(ω)C.-arctan(1/ω)D.arctan(1/ω)答案：A20.奈奎斯特穩(wěn)定判據(jù)是利用系統(tǒng)的A.開環(huán)頻率特性判斷閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定性B.閉環(huán)頻率特性判斷閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定性C.開環(huán)傳遞函數(shù)判斷閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定性D.閉環(huán)傳遞函數(shù)判斷閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定性答案：A第II卷（非選擇題共60分）21.（10分）簡述控制系統(tǒng)的基本組成部分及其作用。22.（10分）已知系統(tǒng)的傳遞函數(shù)G(s)=1/(s2+3s+2)，求其單位階躍響應(yīng)。23.（10分）設(shè)系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為G(s)H(s)=K/(s(s+1)(s+2))，用根軌跡法分析系統(tǒng)的穩(wěn)定性，并確定使系統(tǒng)穩(wěn)定的K值范圍。24.（15分）材料：某控制系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為G(s)H(s)=K(s+2)/(s2(s+1))。要求：（1）繪制系統(tǒng)的根軌跡；（2）分析系統(tǒng)的穩(wěn)定性；（3）若要使系統(tǒng)具有較好的動態(tài)性能，確定K的取值范圍。25.（15分）材料：已知系統(tǒng)的頻率特性G(jω)=1/(jω+1)2。要求：（1）求系統(tǒng)的值頻特性和相頻特性；（2）繪制系統(tǒng)的幅頻特性曲線和相頻特性曲線；（3）分析系統(tǒng)的頻率響應(yīng)特性。答案：21.控制系統(tǒng)基本組成部分包括控制器、被控對象、測量元件和反饋元件。控制器產(chǎn)生控制作用，調(diào)節(jié)被控對象輸出；被控對象是被控制的設(shè)備或過程；測量元件檢測被控對象輸出并反饋給控制器；反饋元件將測量信號反饋到輸入端，形成閉環(huán)控制，提高系統(tǒng)性能。22.先將G(s)=1/(s2+3s+2)分解為G(s)=1/((s+1)(s+2))=1/(s+1)-1/(s+2)。單位階躍輸入拉氏變換為1/s，系統(tǒng)輸出Y(s)=G(s)×1/s=(1/(s+1)-1/(s+2))×1/s=1/s(s+1)-1/s(s+2)。對其進(jìn)行拉氏反變換得y(t)=1-2e^(-t)+e^(-2t)。23.開環(huán)極點為0，-1，-2。根軌跡起點為0，-1，-2。漸近線與實軸交點為(-1)，漸近線夾角為±60°。分離點滿足1/s+1/(s+1)+1/(s+2)=0，解得s=-0.42。當(dāng)0<K<2時，閉環(huán)極點均在左半平面，系統(tǒng)穩(wěn)定。24.（1）略。（2）開環(huán)極點為0（二重），-1。根軌跡起點為0（二重），-1。漸近線與實軸交點為-1/3，漸近線夾角為±90°。分離點滿足K(s+2)/s2(s+1)=0，解得s=-2。當(dāng)K>0時，系統(tǒng)不穩(wěn)定。（3）要使系統(tǒng)有較好動態(tài)性能，K取值需謹(jǐn)慎，可通過調(diào)整零點位置等方法改善，但僅從現(xiàn)有根軌跡看，K不能過大。25.（1）幅頻特