2025年大学工业自动化技术（控制原理）试题及答案

2025年大学工业自动化技术（控制原理）试题及答案

（考试时间：90分钟满分100分）班级______姓名______第I卷（选择题共30分）答题要求：本大题共10小题，每小题3分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。1.反馈控制系统是指系统中有A.反馈回路B.惯性环节C.积分环节D.PID调节器答案：A2.系统的传递函数取决于A.系统结构和参数B.输入信号C.输出信号D.干扰信号答案：A3.二阶系统的阻尼比ζ越小，则A.超调量越大B.峰值时间越小C.调整时间越短D.稳态误差越小答案：A4.若系统的传递函数为G(s)=(s+1)/(s²+2s+2)，则其阻尼比ζ为A.0.5B.1C.√2/2D.2答案：C5.单位阶跃响应的稳态值反映了系统的A.快速性B.稳定性C.准确性D.动态性能答案：C6.控制系统的稳定性与系统的A.增益有关B.型别有关C.零点有关D.极点有关答案：D7.积分环节的输出信号与输入信号的A.积分成正比B.微分成正比C.比例成正比D.乘积成正比答案：A8.比例环节的传递函数为A.KB.1/TsC.K/sD.s²+2ζωns+ωn²答案：A9.系统的开环传递函数为G(s)H(s)=K/(s(s+1)(s+2))，则其开环增益K为A.1B.2C.KD.1/2答案：C10.闭环控制系统的优点是A.结构简单B.成本低C.精度高D.响应速度快答案：C第II卷（非选择题共70分）二、填空题（共20分）答题要求：本大题共10空，每空2分。把答案填在题中的横线上。11.控制系统按给定信号的特征可分为______控制系统、______控制系统和程序控制系统。答案：恒值；随动12.系统的数学模型有______、______和传递函数等。答案：微分方程；状态方程13.一阶系统的时间常数T越大，系统的响应速度越______。答案：慢14.二阶系统的无阻尼自然振荡频率ωn越大，系统的响应速度越______。答案：快15.系统的稳态误差与系统的______和输入信号的形式有关。答案：型别三、简答题（共15分）答题要求：本大题共3小题，每小题5分。简要回答问题。16.简述反馈控制系统的工作原理。答案：反馈控制系统是通过检测输出信号，并将其反馈到输入端与给定信号进行比较，产生偏差信号。控制器根据偏差信号进行控制，以减小偏差，使系统输出尽可能接近给定值。17.什么是系统的传递函数？答案：传递函数是在零初始条件下，系统输出的拉氏变换与输入的拉氏变换之比。它反映了系统的动态特性，只与系统结构和参数有关，与输入输出信号无关。18.简述PID控制器的作用。答案：PID控制器由比例、积分、微分三个环节组成。比例环节能快速响应偏差，使系统输出迅速接近给定值；积分环节能消除稳态误差；微分环节能反映偏差信号的变化趋势，提前抑制偏差的变化，改善系统的动态性能。四、分析题（共15分）答题要求：本大题共1小题，15分。阅读以下材料，回答问题。材料：已知某控制系统的开环传递函数为G(s)H(s)=K/(s(s+1)(s+3))。19.绘制系统的开环幅相频率特性曲线。答案：首先，将开环传递函数写成G(s)H(s)=K/(s³+4s²+3s)。然后，令s=jω，代入可得G(jω)H(jω)=K/(-jω³-4ω²+3jω)。通过计算不同ω值下的幅值和相位，绘制出幅相频率特性曲线。五、设计题（共20分）答题要求：本大题共1小题，20分。20.设计一个温度控制系统，要求采用PID控制器，实现对温度的精确控制。已知被控对象的传递函数为G(s)=1/(s(τs+1))，其中τ=10s。请确定PID控制器的参数。答案：首先根据系统性能要求确定期望的闭环传递函数形式。然后利用PID控制器的参数整定方法，如Ziegle