2025年大学大三（能源与动力工程）动力系统自动控制试题及答案

2025年大学大三（能源与动力工程）动力系统自动控制试题及答案

（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.以下哪种控制方式不属于动力系统自动控制的基本方式？（）A.开环控制B.闭环控制C.复合控制D.手动控制2.对于线性定常系统，其传递函数的分母多项式的根称为（）。A.零点B.极点C.平衡点D.特征点3.已知系统的传递函数为G(s)=1/(s+1)，其单位阶跃响应的稳态值为（）。A.0B.1C.无穷大D.无法确定4.二阶系统的阻尼比ζ=0.5时，其阶跃响应为（）。A.单调上升B.等幅振荡C.衰减振荡D.发散振荡5.若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等于（）。A.1B.2C.KD.无法确定6.对于最小相位系统，其传递函数的所有零点和极点均在（）。A.s平面的左半平面B.s平面的右半平面C.jω轴上D.原点7.系统的相位裕量γ>0，则系统（）。A.稳定B.不稳定C.临界稳定D.无法确定8.采用比例积分微分（PID）控制器时，积分作用主要用于（）。A.加快系统响应速度B.消除系统稳态误差C.改善系统动态性能D.提高系统抗干扰能力9.状态空间表达式中的状态变量个数等于（）。A.系统输入个数B.系统输出个数C.系统阶数D.系统维数10.已知系统的状态方程为x'=Ax+Bu，输出方程为y=Cx+Du，其中A为（）。A.输入矩阵B.输出矩阵C.状态矩阵D.传递矩阵第II卷（非选择题共70分）二、填空题（每题3分，共15分）1.自动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。2.系统的传递函数是在______条件下，系统输出拉氏变换与输入拉氏变换之比。3.一阶系统的时间常数T越大，系统的响应速度越______。4.根轨迹是指当系统的某个参数（通常是______）从0变化到无穷大时，闭环系统特征方程的根在s平面上移动的轨迹。5.状态反馈是通过引入______，将系统的状态反馈到输入端，以改善系统性能。三、简答题（每题10分，共20分）1.简述开环控制和闭环控制的特点及适用场合。2.什么是系统的稳定性？判断线性系统稳定性的方法有哪些？四、分析题（每题15分，共30分）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+2))。1.绘制该系统的根轨迹。2.当K=1时，分析系统的稳定性。五、设计题（15分）材料：设计一个温度控制系统，要求系统能够快速响应温度变化，并保持温度稳定在设定值附近。已知被控对象的传递函数为G(s)=1/(s(s+1))。1.确定控制方案，选择合适的控制器。2.计算控制器的参数。答案：1.D2.B3.B4.C5.C6.A7.A8.B9.C10.C二、1.恒值、随动2.零初始条件3.慢4.开环增益5.反馈控制三、1.开环控制特点：结构简单、成本低、无反馈环节，不能自动纠正偏差。适用场合：对控制精度要求不高、干扰较小的系统。闭环控制特点：能自动纠正偏差，控制精度高，但结构复杂、成本高。适用场合：对控制精度要求较高、存在干扰的系统。2.系统稳定性是指系统在受到外界干扰后，能够自动恢复到原来平衡状态的能力。判断线性系统稳定性的方法有：劳斯判据、奈奎斯特判据等。四、1.略（根轨迹绘制步骤：确定开环极点、零点，绘制根轨迹渐近线、分离点等）2.当K=1时，系统特征方程为s(s+1)(s+2)+1=0，即s³+3s²+2s+1=0。用劳斯判据判断，第一列元素全为正，所以系统稳定。五、1.采用PI控制器构成闭环控制系统。PI控制器能消除稳态误差，提高系统稳定性。2.设PI控制