2025年大學(xué)自動(dòng)化應(yīng)用技術(shù)基礎(chǔ)（自動(dòng)化應(yīng)用）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40分）本大題共20小題，每小題2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.自動(dòng)化應(yīng)用技術(shù)的核心是（）A.自動(dòng)控制理論B.計(jì)算機(jī)技術(shù)C.傳感器技術(shù)D.機(jī)械制造技術(shù)答案：A2.以下哪種控制系統(tǒng)屬于開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)（）A.家用空調(diào)B.自動(dòng)洗衣機(jī)C.交通信號(hào)燈D.數(shù)控機(jī)床答案：C3.反饋控制系統(tǒng)中，反饋信號(hào)的作用是（）A.消除干擾B.提高系統(tǒng)穩(wěn)定性C.使系統(tǒng)輸出跟蹤輸入D.降低系統(tǒng)精度答案：C4.比例控制規(guī)律的特點(diǎn)是（）A.有滯后B.有超前C.無(wú)余差D.有余差答案：D5.積分控制規(guī)律的作用是（）A.消除余差B.加快響應(yīng)速度C.提高系統(tǒng)穩(wěn)定性D.減小超調(diào)量答案：A6.微分控制規(guī)律的作用是（）A.消除余差B.加快響應(yīng)速度C.提高系統(tǒng)穩(wěn)定性D.減小超調(diào)量答案：B7.對(duì)于一個(gè)控制系統(tǒng)，穩(wěn)定性是指（）A.系統(tǒng)輸出能準(zhǔn)確跟蹤輸入B.系統(tǒng)能抵抗干擾C.系統(tǒng)能正常工作且輸出不發(fā)散D.系統(tǒng)響應(yīng)速度快答案：C8.系統(tǒng)的傳遞函數(shù)是在（）條件下定義的。A.零初始條件B.非零初始條件C.任意初始條件D.穩(wěn)定初始條件答案：A9.線性定常系統(tǒng)的傳遞函數(shù)取決于（）A.輸入信號(hào)B.輸出信號(hào)C.系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和參數(shù)D.干擾信號(hào)答案：C10.以下哪種方法不屬于控制系統(tǒng)的分析方法（）A.時(shí)域分析法B.頻域分析法C.復(fù)變函數(shù)法D.根軌跡法答案：C11.時(shí)域分析法中，系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)不包括（）A.上升時(shí)間B.超調(diào)量C.穩(wěn)態(tài)誤差D.截止頻率答案：D12.頻域分析法中，系統(tǒng)的頻率特性不包括（）A.幅頻特性B.相頻特性C.傳遞函數(shù)D.對(duì)數(shù)幅頻特性答案：C13.根軌跡法主要用于分析（）A.系統(tǒng)的穩(wěn)定性B.系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能C.系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能D.系統(tǒng)的頻率特性答案：A14.以下哪種元件不屬于傳感器（）A.熱電偶B.電阻應(yīng)變片C.交流接觸器D.光電編碼器答案：C15.傳感器的靜態(tài)特性不包括（）A.線性度B.靈敏度C.響應(yīng)時(shí)間D.重復(fù)性答案：C16.以下哪種信號(hào)調(diào)理電路可以將傳感器輸出的微弱信號(hào)放大（）A.濾波電路B.放大電路C.調(diào)制解調(diào)電路D.阻抗匹配電路答案：B17.數(shù)字信號(hào)處理的主要步驟不包括（）A.采樣B.量化C.編碼D.濾波答案：D18.以下哪種控制器不屬于數(shù)字控制器（）A.單片機(jī)B.PLCC.PID控制器D.工控機(jī)答案：C19.自動(dòng)化生產(chǎn)線中，用于物料搬運(yùn)的設(shè)備通常是（）A.機(jī)器人B.傳送帶C.數(shù)控機(jī)床D.傳感器答案：B20.自動(dòng)化倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)中，用于貨物存儲(chǔ)的設(shè)備是（）A.貨架B.堆垛機(jī)C.輸送機(jī)D.分揀機(jī)答案：A第II卷（非選擇題，共60分）（一）填空題（共10分，每空1分）1.自動(dòng)化應(yīng)用技術(shù)包括自動(dòng)控制技術(shù)、______技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、______技術(shù)等。答案：傳感器、機(jī)械制造2.控制系統(tǒng)按結(jié)構(gòu)可分為開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)、______控制系統(tǒng)和______控制系統(tǒng)。答案：閉環(huán)、復(fù)合3.比例積分微分控制規(guī)律的表達(dá)式為_(kāi)_____。答案：u(t)=Kp[e(t)+1/Ti∫e(t)dt+Td(de(t)/dt)]4.系統(tǒng)的穩(wěn)定性取決于系統(tǒng)的______。答案：閉環(huán)極點(diǎn)5.傳感器的輸出信號(hào)通常需要進(jìn)行______、______等處理后才能被后續(xù)電路使用。答案：放大、濾波6.數(shù)字控制器的設(shè)計(jì)方法主要有______設(shè)計(jì)法和______設(shè)計(jì)法。答案：直接數(shù)字、間接數(shù)字7.自動(dòng)化生產(chǎn)線由______、______、檢測(cè)裝置、控制系統(tǒng)等組成。答案：加工設(shè)備、物流設(shè)備8.自動(dòng)化倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)的主要功能包括貨物存儲(chǔ)、______、______等。答案：貨物出入庫(kù)、貨物分揀（二）簡(jiǎn)答題（共20分，每題5分）1.簡(jiǎn)述開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)的特點(diǎn)及適用場(chǎng)合。答案：開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，響應(yīng)速度快，但無(wú)反饋校正，精度較低，適用于干擾較小、對(duì)控制精度要求不高的場(chǎng)合。閉環(huán)控制系統(tǒng)有反饋校正，能自動(dòng)糾正偏差，控制精度高，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高，穩(wěn)定性設(shè)計(jì)要求高，適用于對(duì)控制精度要求較高、干擾較大的場(chǎng)合。2.簡(jiǎn)述比例、積分、微分控制規(guī)律各自的作用及優(yōu)缺點(diǎn)。答案：比例控制能快速響應(yīng)偏差，使系統(tǒng)輸出迅速跟隨輸入變化，但有余差。積分控制可消除余差，提高控制精度，但會(huì)使系統(tǒng)響應(yīng)速度變慢，穩(wěn)定性變差。微分控制能加快系統(tǒng)響應(yīng)速度，減小超調(diào)量，但對(duì)高頻干擾敏感。3.簡(jiǎn)述傳感器的分類方法及常見(jiàn)傳感器類型。答案：按被測(cè)物理量可分為位移傳感器、壓力傳感器、溫度傳感器等；按工作原理可分為電阻式傳感器、電容式傳感器、電感式傳感器等；按輸出信號(hào)可分為模擬傳感器、數(shù)字傳感器。常見(jiàn)傳感器類型有熱電偶、熱電阻、應(yīng)變片、光電傳感器、超聲波傳感器等。4.簡(jiǎn)述數(shù)字控制器的優(yōu)點(diǎn)及設(shè)計(jì)步驟。答案：數(shù)字控制器具有精度高、可靠性強(qiáng)、靈活性好、可實(shí)現(xiàn)復(fù)雜控制算法等優(yōu)點(diǎn)。設(shè)計(jì)步驟包括確定控制任務(wù)和性能指標(biāo)，建立被控對(duì)象數(shù)學(xué)模型，選擇控制算法，進(jìn)行數(shù)字控制器硬件和軟件設(shè)計(jì)，調(diào)試和優(yōu)化系統(tǒng)。（三）分析題（共15分）已知某控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為G(s)=10/(s^2+2s+10)，試分析該系統(tǒng)的穩(wěn)定性、動(dòng)態(tài)性能和穩(wěn)態(tài)性能。答案：首先求系統(tǒng)閉環(huán)極點(diǎn)，令1+G(s)=0，即s^2+2s+10+10=0，s^2+2s+20=0，解得s=-1±j√19。系統(tǒng)閉環(huán)極點(diǎn)實(shí)部為負(fù)，所以系統(tǒng)穩(wěn)定。動(dòng)態(tài)性能方面，上升時(shí)間、超調(diào)量等可根據(jù)二階系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)公式計(jì)算。穩(wěn)態(tài)性能上，對(duì)于單位階躍輸入，穩(wěn)態(tài)誤差為0，說(shuō)明系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)精度較高。（四）設(shè)計(jì)題（共15分）設(shè)計(jì)一個(gè)溫度控制系統(tǒng)，要求實(shí)現(xiàn)對(duì)某一空間溫度的精確控制，溫度范圍為20℃-30℃，控制精度為±0.5℃。請(qǐng)畫(huà)出系統(tǒng)原理圖，并說(shuō)明各組成部分的作用。答案：系統(tǒng)原理圖：采用熱電偶作為溫度傳感器檢測(cè)溫度，將溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。通過(guò)放大器將微弱電信號(hào)放大，再經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。數(shù)字信號(hào)送入單片機(jī)進(jìn)行處理，單片機(jī)根據(jù)控制算法計(jì)算出控制量，通過(guò)D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)，控制加熱或制冷設(shè)備（如加熱器、制冷器）來(lái)調(diào)節(jié)溫度。溫度傳感器用于檢測(cè)實(shí)際溫度；放大器放大傳感器信號(hào)；A/D轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)信號(hào)數(shù)字化；單片機(jī)進(jìn)行控制算法運(yùn)算；D/A轉(zhuǎn)換器將數(shù)字控制量轉(zhuǎn)換為模擬控制信號(hào)；加熱或制冷設(shè)備調(diào)節(jié)溫度。（五）綜合應(yīng)用題（共20分）某自動(dòng)化生產(chǎn)線需要對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行加工、檢測(cè)和包裝。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)自動(dòng)化生產(chǎn)線控制系統(tǒng)，包括系統(tǒng)組成、控制流程和主要控制策略。答案：系統(tǒng)組成：由加工設(shè)備（如數(shù)控機(jī)床）、檢測(cè)裝置（如傳感器、視覺(jué)檢測(cè)設(shè)備）、包裝設(shè)備（如包裝機(jī)）、傳送帶、機(jī)器人等組成。控制流程：產(chǎn)品首先由傳送帶輸送至加工設(shè)備進(jìn)行加工，加工完成后通過(guò)傳送帶送至檢測(cè)裝置進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)合格的產(chǎn)品