2025 年大学自动化（自动控制）上学期期末测试卷

2025年大学自动化（自动控制）上学期期末测试卷

（考试时间：90分钟满分100分）班级______姓名______一、单项选择题（总共10题，每题3分，每题只有一个正确答案，请将正确答案填写在括号内）1.自动控制系统中，反馈控制的实质是按（）进行控制。A.给定值B.干扰量C.偏差D.输出量2.二阶系统的传递函数为G(s)=4/(s²+2s+4)，其阻尼比ζ为（）。A.0.5B.1C.2D.43.系统的传递函数取决于（）。A.系统结构和输入B.系统的结构和参数C.系统的初始状态D.系统的输入和输出4.若系统的传递函数在右半S平面上没有零点和极点，则该系统称作（）。A.非最小相位系统B.最小相位系统C.不稳定系统D.振荡系统5.某系统的传递函数为G(s)=10/(s+1)(s+2)，其零点为（）。A.-1B.-2C.无零点D.1和26.单位反馈系统的开环传递函数为G(s)=K/s(s+1)，当K增大时，系统的（）。A.稳定性变好B.稳定性变差C.稳态误差不变D.稳态误差增大7.一阶系统的时间常数T越大，则系统的响应速度（）。A.越快B.越慢C.不变D.不确定8.二阶系统的阻尼比ζ=0时，系统的阶跃响应为（）。A.等幅振荡B.单调上升C.衰减振荡D.无振荡9.控制系统的稳态误差与（）有关。A.系统的结构和参数B.输入信号的形式C.系统的初始状态D.以上都是10.线性定常系统的传递函数，是在零初始条件下（）。A.系统输出信号与输入信号之比B.系统输入信号与输出信号之比C.系统输出信号的拉氏变换与输入信号的拉氏变换之比D.系统输入信号的拉氏变换与输出信号的拉氏变换之比二、多项选择题（总共5题，每题4分，每题有两个或两个以上正确答案，请将正确答案填写在括号内，少选、多选、错选均不得分）1.自动控制系统按输入信号的特征可分为（）。A.恒值控制系统B.随动控制系统C.程序控制系统D.线性控制系统2.控制系统的性能指标通常包括（）。A.稳定性B.快速性C.准确性D.复杂性3.以下属于典型环节的有（）。A.比例环节B.积分环节C.微分环节D.惯性环节4.系统的稳定性取决于（）。A.系统的结构B.系统的参数C.系统的输入D.系统的初始状态5.减小系统稳态误差的方法有（）。A.增大系统开环增益B.在系统前向通道中增加积分环节C.采用复合控制D.减小系统的时间常数三、判断题（总共10题，每题2分，判断下列说法是否正确，正确的打√，错误的打×）1.自动控制系统是由控制装置和被控对象组成的。（）2.传递函数只与系统的结构和参数有关，与输入输出信号无关。（）3.最小相位系统的传递函数的零点和极点都不在右半S平面。（）4.系统的开环传递函数和闭环传递函数都决定了系统的稳定性。（）5.一阶系统的单位阶跃响应是一条单调上升的指数曲线。（）6.二阶系统的阻尼比ζ越大，系统的振荡越剧烈。（）7.稳态误差是系统在稳态时输出与输入的差值。（）8.增加系统的开环增益K可以减小系统的稳态误差，但可能会影响系统的稳定性。（）9.线性系统的叠加原理成立。（）10.控制系统的传递函数可以通过实验方法确定。（）四、简答题（总共3题，每题10分）1.简述自动控制系统的组成部分及其作用。2.什么是系统的稳定性？简述判断线性系统稳定性的方法。3.说明比例、积分、微分控制对系统性能的影响。五、计算题（总共2题，每题15分）1.已知系统的开环传递函数G(s)=K/s(s+1)(s+2)，试求系统的闭环传递函数，并分析当K增大时系统的稳定性变化情况。2.某二阶系统的传递函数为G(s)=4/(s²+2ζs+4)，已知其单位阶跃响应的超调量σ%=25%，求阻尼比ζ的值，并计算系统的调节时间ts（按2%误差带）。答案：一、单项选择题1.C2.A3.B4.B5.C6.B7.B8.A9.D10.C二、多项选择题1.ABC2.ABC3.ABCD4.AB5.ABC三、判断题1.√2.√3.√4.√5.√6.×7.√8.√9.√10.√四、简答题1.自动控制系统主要由控制装置和被控对象组成。控制装置包括测量元件、比较元件、放大元件、校正元件等，其作用是对被控对象的输出进行测量、与给定值比较、放大偏差信号并进行适当校正，以产生控制作用。被控对象是被控制的物理对象，在控制作用下其输出量发生变化。2.系统的稳定性是指系统在受到外界干扰作用后，能够自动恢复到原来的平衡状态或趋近于一个新的平衡状态的能力。判断线性系统稳定性的常用方法有劳斯判据，通过系统的特征方程，利用劳斯表来判断系统是否稳定，若劳斯表第一列元素全为正，则系统稳定，否则不稳定。3.比例控制能快速响应偏差，减小稳态误差，但不能消除稳态误差，且比例系数过大可能导致系统不稳定。积分控制能消除稳态误差，但会使系统响应速度变慢，可能产生超调。微分控制能反映偏差信号的变化趋势，增加系统的阻尼，改善系统的动态性能，减少超调量，加快系统的响应速度。五、计算题1.闭环传递函数：首先求系统的闭环传递函数，设反馈通道传递函数为H(s)=1，则闭环传递函数为：Φ(s)=G(s)/(1+G(s)H(s))=K/(s³+3s²+2s+K)当K增大时，根据劳斯判据，系统特征方程的系数会发生变化，可能导致劳斯表第一列元素出现负数，从而使系统稳定性变差，甚至不稳定。2.已知超调量σ%=25