2025年大學(xué)本科三年級（自動化）自動化進(jìn)階階段測試試題及答案

（考試時間：90分鐘滿分100分）班級______姓名______第I卷（選擇題，共30分）每題給出的四個選項中，只有一項是符合題目要求的。請將正確答案的序號填在括號內(nèi)。(總共10題，每題3分，每題只有一個正確答案，請將正確答案填在括號內(nèi))w1.以下關(guān)于自動化系統(tǒng)中傳感器的說法，錯誤的是（）A.傳感器是自動化系統(tǒng)獲取信息的關(guān)鍵部件B.傳感器的精度直接影響系統(tǒng)的控制精度C.所有傳感器的工作原理都是基于物理效應(yīng)D.傳感器能將非電量轉(zhuǎn)換為電量w2.在PID控制中，積分環(huán)節(jié)的作用是（）A.加快系統(tǒng)的響應(yīng)速度B.消除系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差C.提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性D.增大系統(tǒng)的增益w3.對于線性定常系統(tǒng)，其傳遞函數(shù)的分母多項式的根稱為（）A.零點B.極點C.平衡點D.特征點w4.以下哪種編程語言常用于工業(yè)自動化控制系統(tǒng)的編程（）A.PythonB.JavaC.C++D.LadderDiagram（梯形圖）w5.自動化控制系統(tǒng)中，反饋控制的核心思想是（）A.根據(jù)輸入信號直接控制輸出B.根據(jù)輸出信號調(diào)整輸入信號C.根據(jù)偏差信號進(jìn)行控制D.根據(jù)干擾信號進(jìn)行補(bǔ)償w6.下列關(guān)于PLC（可編程邏輯控制器）的說法，正確的是（）A.PLC只能用于簡單的邏輯控制B.PLC的編程語言只有一種C.PLC具有可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點D.PLC不能與其他設(shè)備通信w7.在自動控制系統(tǒng)的性能指標(biāo)中，反映系統(tǒng)快速性的指標(biāo)是（）A.穩(wěn)態(tài)誤差B.超調(diào)量C.調(diào)節(jié)時間D.上升時間w8.以下不屬于自動化系統(tǒng)中執(zhí)行機(jī)構(gòu)的是（）A.電機(jī)B.氣缸C.傳感器D.液壓泵w9.對于二階系統(tǒng)，當(dāng)阻尼比ζ=0時，系統(tǒng)的響應(yīng)為（）A.等幅振蕩B.單調(diào)上升無超調(diào)C.衰減振蕩D.發(fā)散振蕩w10.自動化系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)采集與處理模塊的主要功能不包括（）A.采集傳感器數(shù)據(jù)B.對數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波處理C.直接控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)動作D.將數(shù)據(jù)傳輸給上位機(jī)第II卷（非選擇題，共70分）w11.（10分）簡述自動化系統(tǒng)的組成部分及其功能。w12.（15分）說明PID控制器中比例、積分、微分環(huán)節(jié)各自的作用及對系統(tǒng)性能的影響。w13.（15分）已知某線性定常系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為G(s)=(s+2)/(s2+ps+q)，當(dāng)系統(tǒng)輸入為單位階躍信號時，輸出響應(yīng)為y(t)=1-1.25e^(-2t)+0.25e^(-4t)。求該系統(tǒng)的參數(shù)p和q，并判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性。w14.（15分）材料：在一個工業(yè)生產(chǎn)線上，需要對產(chǎn)品的尺寸進(jìn)行精確控制。目前采用了一個簡單的控制系統(tǒng)，傳感器實時檢測產(chǎn)品尺寸并將信號傳送給控制器，控制器根據(jù)設(shè)定值與檢測值的偏差來調(diào)整執(zhí)行機(jī)構(gòu)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制加工設(shè)備對產(chǎn)品進(jìn)行加工。但在實際運行中，發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)存在較大的穩(wěn)態(tài)誤差，產(chǎn)品尺寸波動較大。問題：請分析該系統(tǒng)存在穩(wěn)態(tài)誤差的可能原因，并提出改進(jìn)措施。w15.（15分）材料：某自動化控制系統(tǒng)用于控制一個水箱的水位。系統(tǒng)由水位傳感器、控制器、水泵等組成。水位傳感器將水位信號傳送給控制器，控制器根據(jù)設(shè)定水位與實際水位的偏差控制水泵的啟停。當(dāng)水位低于設(shè)定值時，水泵啟動向水箱注水；當(dāng)水位高于設(shè)定值時水泵停止。問題：請設(shè)計該控制系統(tǒng)的控制策略，并畫出控制系統(tǒng)的原理框圖。答案：w1.Cw2.Bw3.Bw4.Dw5.Cw6.Cw7.Cw8.Cw9.Aw10.Cw11.自動化系統(tǒng)主要由傳感器、控制器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)和被控對象組成。傳感器用于獲取被控對象的各種信息并轉(zhuǎn)換為電信號；控制器接收傳感器信號，按照預(yù)定的控制算法進(jìn)行運算處理，發(fā)出控制信號；執(zhí)行機(jī)構(gòu)根據(jù)控制信號對被控對象施加控制作用；被控對象是被控制的設(shè)備或過程。w12.比例環(huán)節(jié)：成比例地反映控制系統(tǒng)的偏差信號，偏差一旦產(chǎn)生，控制器立即產(chǎn)生控制作用，以減少偏差。比例系數(shù)增大時，系統(tǒng)響應(yīng)速度加快，但可能會使系統(tǒng)穩(wěn)定性下降，超調(diào)量增大。積分環(huán)節(jié)：主要用于消除系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差。積分作用的強(qiáng)弱取決于積分時間常數(shù)，積分時間常數(shù)越小，積分作用越強(qiáng)，消除穩(wěn)態(tài)誤差的速度越快，但可能會使系統(tǒng)穩(wěn)定性變差。微分環(huán)節(jié)：反映偏差信號的變化趨勢，能在偏差信號變化太快時提前給出較大的控制作用，有助于提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和快速性，減少超調(diào)量。w13.由輸出響應(yīng)y(t)=1-1.25e^(-2t)+0.25e^(-4t)可知，系統(tǒng)的極點為-2和-4。則傳遞函數(shù)分母多項式為(s+2)(s+4)=s2+6s+8，所以p=6，q=8。系統(tǒng)的特征方程為s2+6s+8=0，其根均為負(fù)實數(shù)，所以系統(tǒng)是穩(wěn)定的。w14.可能原因：控制器參數(shù)設(shè)置不合理，比例系數(shù)過小或積分時間常數(shù)過大；傳感器精度不夠，導(dǎo)致檢測信號不準(zhǔn)確；執(zhí)行機(jī)構(gòu)存在非線性因素，影響控制效果。改進(jìn)措施：重新調(diào)整控制器參數(shù)，增大比例系數(shù)，減小積分時間常數(shù)；更換高精度的傳感器；對執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行線性化處理或優(yōu)化控制算法。w15.控制策略：采用PID控制策略。當(dāng)水位低于設(shè)定值時，根據(jù)偏差大小按PID控制算法控制水