2025年大學(xué)電氣自動(dòng)化（自動(dòng)控制原理）試題及答案

（考試時(shí)間：90分鐘滿分100分）班級(jí)______姓名______第I卷（選擇題，共30分）答題要求：本大題共10小題，每小題3分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)是符合題目要求的。1.反饋控制系統(tǒng)的基本組成包括A.控制器、被控對(duì)象、測(cè)量元件、比較元件B.控制器、被控對(duì)象、執(zhí)行元件、測(cè)量元件C.控制器、被控對(duì)象、比較元件、執(zhí)行元件D.控制器、被控對(duì)象、測(cè)量元件、比較元件、執(zhí)行元件2.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.系統(tǒng)的輸入信號(hào)C.系統(tǒng)的輸出信號(hào)D.系統(tǒng)的初始條件3.二階系統(tǒng)的阻尼比ζ的取值范圍是A.ζ<0B.0<ζ<1C.ζ=1D.ζ>14.單位階躍響應(yīng)的穩(wěn)態(tài)誤差為零的系統(tǒng)是A.0型系統(tǒng)B.I型系統(tǒng)C.II型系統(tǒng)D.III型系統(tǒng)5.系統(tǒng)的穩(wěn)定性與下列哪個(gè)因素有關(guān)A.系統(tǒng)的增益B.系統(tǒng)的相位裕度C.系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)D.以上都是6.超前校正裝置的傳遞函數(shù)為A.Gc(s)=K(s+z1)/(s+p1)，z1>p1B.Gc(s)=K(s+z1)/(s+p1)，z1<p1C.Gc(s)=K(s-p1)/(s+z1)，z1>p1D.Gc(s)=K(s-p1)/(s+z1)，z1<p17.若系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為G(s)H(s)=K/s(s+1)(s+2)，則系統(tǒng)的型別為A.0型B.I型C.II型D.III型8.已知系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為G(s)=10/(s+1)(s+2)，則系統(tǒng)的增益K為A.10B.5C.2D.19.系統(tǒng)的頻率特性是A.系統(tǒng)對(duì)不同頻率輸入信號(hào)的響應(yīng)特性B.系統(tǒng)對(duì)不同幅度輸入信號(hào)的響應(yīng)特性C.系統(tǒng)對(duì)不同相位輸入信號(hào)的響應(yīng)特性D.系統(tǒng)對(duì)不同功率輸入信號(hào)的響應(yīng)特性10.閉環(huán)控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是A.精度高B.穩(wěn)定性好C.抗干擾能力強(qiáng)D.以上都是第II卷（非選擇題，共70分）（一）填空題（共10分，每題2分）1.自動(dòng)控制系統(tǒng)是由______、______、______、______和______組成的一個(gè)有機(jī)整體。2.控制系統(tǒng)的性能指標(biāo)主要有______、______、______和______。3.傳遞函數(shù)的定義是在______條件下，系統(tǒng)輸出的______與輸入的______之比。4.二階系統(tǒng)的特征方程為______，其特征根為______。5.系統(tǒng)的穩(wěn)定性是指系統(tǒng)在______作用下，能夠______恢復(fù)到原來(lái)的平衡狀態(tài)的能力。（二）簡(jiǎn)答題（共20分，每題5分）1.簡(jiǎn)述自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本工作原理。2.什么是系統(tǒng)的傳遞函數(shù)？它有什么特點(diǎn)？3.簡(jiǎn)述二階系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)及其與阻尼比ζ的關(guān)系。4.如何判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性？（三）計(jì)算題（共30分，每題10分）1.已知系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為G(s)=10/(s+1)(s+2)，求系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)。2.已知系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為G(s)H(s)=K/s(s+1)(s+2)，當(dāng)K=10時(shí)，求系統(tǒng)的相位裕度和增益裕度，并判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性。3.已知系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為G(s)=1/(s^2+2s+1)，設(shè)計(jì)一個(gè)超前校正裝置，使系統(tǒng)的相位裕度達(dá)到50°左右。（四）分析題（共10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(s+1)(s+2)。問(wèn)題：1.當(dāng)K=5時(shí)，判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性。2.若要使系統(tǒng)穩(wěn)定，K的取值范圍是多少？（五）設(shè)計(jì)題（共10分）材料：要求設(shè)計(jì)一個(gè)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的精確控制。已知被控對(duì)象的傳遞函數(shù)為Gp(s)=1/(s+5)，希望系統(tǒng)的上升時(shí)間tr≤1s，超調(diào)量σ%≤20%。問(wèn)題：1.確定系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)。2.設(shè)計(jì)合適的控制器，使系統(tǒng)滿足性能要求。答案：第I卷1.D2.A3.B4.C5.D6.A7.B8.A9.A10.D第II卷（一）填空題1.控制器、被控對(duì)象、測(cè)量元件、比較元件、執(zhí)行元件2.穩(wěn)定性、準(zhǔn)確性、快速性、平穩(wěn)性3.零初始條件，拉氏變換，拉氏變換4.s^2+2ζωns+ωn^2=0，-ζωn±jωn√(1-ζ^2)5.擾動(dòng)，自動(dòng)（二）簡(jiǎn)答題1.自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本工作原理是通過(guò)測(cè)量被控量與給定值的偏差，利用控制器對(duì)偏差進(jìn)行處理，產(chǎn)生控制信號(hào)，驅(qū)動(dòng)執(zhí)行元件，使被控量趨近于給定值。2.系統(tǒng)的傳遞函數(shù)是在零初始條件下，系統(tǒng)輸出的拉氏變換與輸入的拉氏變換之比。特點(diǎn)：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)；可以方便地分析系統(tǒng)的性能。3.二階系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)主要有上升時(shí)間tr、峰值時(shí)間tp、超調(diào)量σ%和調(diào)整時(shí)間ts。ζ越小，超調(diào)量越大，上升時(shí)間和峰值時(shí)間越??；ζ越大，超調(diào)量越小，上升時(shí)間和峰值時(shí)間越大。4.判斷系統(tǒng)穩(wěn)定性的方法有：勞斯判據(jù)、奈奎斯特判據(jù)、根軌跡法等。（三）計(jì)算題1.單位階躍響應(yīng)：先求系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)，再拉氏反變換。2.相位裕度和增益裕度：先求開環(huán)頻率特性，再計(jì)算相位裕度和增益裕度，根據(jù)判據(jù)判斷穩(wěn)定性。3.超前校正裝置：先求未校正系統(tǒng)的相位裕度，再根據(jù)要求設(shè)計(jì)超前校正裝置。（四）分析題1.用勞斯判據(jù)判斷，列勞斯表