2026年自动化设计（自动化控制）考题及答案

2026年自动化设计（自动化控制）考题及答案

（考试时间：90分钟满分：100分）班级______姓名______第I卷（选择题共40分》题目要求：本题共20小题道，每小题2分，共40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。在答题纸上将所选项的字母涂黑。1.自动化控制系统中，反馈环节的主要作用是A.对输入信号进行处理B.将输出信号送回到输入端C.提高系统的稳定性D.改变系统的传递函数答案：B2.以下哪种控制方式不属于闭环控制A.比例控制B.前馈控制C.积分控制D.微分控制答案：B3.自动化系统中，被控对象是指A.执行控制任务的装置B.接受控制信号的装置C.被控制的生产过程或设备D.产生控制信号的装置答案：C4.传递函数的分母多项式的根称为系统的A.零点B.极点C.增益D.带宽答案：B5.一阶系统的时间常数T越大，则系统的响应速度A.越快B.越慢C.不变D.先快后慢答案：B6.二阶系统的阻尼比ζ=0时，系统的响应为A.无阻尼振荡B.临界阻尼C.过阻尼D.欠阻尼答案：A7.对于一个稳定的控制系统，其开环传递函数的极点必须A.全部位于右半平面B.全部位于左半平面C.有部分位于右半平面D.有部分位于虚轴上答案：B8.以下哪种控制器可以消除系统的稳态误差A.比例控制器B.积分控制器C.微分控制器D.比例积分控制器答案：B9.自动化控制系统中，采样周期T的选择原则不包括A.满足香农采样定理B.考虑系统的响应速度C.与被控对象的特性无关D.考虑系统的计算负担答案：C10.在数字控制系统中，常用的数字控制器设计方法不包括A.离散化设计法B.状态空间设计法C.频率响应设计法D.模拟设计法答案：D11.自动化系统中，传感器的作用是A.产生控制信号B.执行控制任务C.检测被控对象的状态D.对控制信号进行放大答案：C12.以下哪种传感器不属于有源传感器A.热电偶B.应变片C.压电传感器D.霍尔传感器答案：B13.自动化控制系统中，执行器的作用是A.检测被控对象的状态B.产生控制信号C.执行控制任务D.对控制信号进行处理答案：C14.以下哪种执行器不属于电动执行器A.直流电动机B.交流电动机C.气动薄膜调节阀D.步进电动机答案：C15.自动化系统中，PID控制器的参数整定方法不包括A.经验法B.临界比例度法C.衰减曲线法D.随机试探法答案：D16.自动化控制系统的性能指标不包括A.稳定性B.快速性C.准确性D.复杂性答案：D17.对于一个二阶系统，当阻尼比ζ在什么范围内时，系统的响应呈现欠阻尼状态A.ζ<0B.0<ζ<1C.ζ=1D.ζ>1答案：B18.自动化系统中，开环控制系统的特点是A.系统稳定性好B.存在反馈环节C.抗干扰能力强D.结构简单答案：D19.以下哪种控制算法不属于智能控制算法A.模糊控制B.神经网络控制C.自适应控制D.比例控制答案：D20.自动化控制系统中，信号调理电路的作用是A.对传感器输出信号进行放大、滤波等处理B.产生控制信号C.执行控制任务D.对被控对象进行控制答案：A第II卷（非选择题共60分）答题要求：请将答案写在答题纸上，写在试卷上无效。二、填空题（本题共10小题，每空1分，共10分）21.自动化控制系统主要由______、______、______和______组成。答案：控制器、被控对象、传感器、执行器22.传递函数是在______条件下，系统输出的拉氏变换与输入的拉氏变换之比。答案：零初始23.一阶系统的单位阶跃响应的表达式为______。答案：y(t)=1-e^(-t/T)24.二阶系统的特征方程为______。答案：a2s2+a1s+a0=025.系统的稳定性是指系统在受到______作用后，能够恢复到原来平衡状态的能力或者趋于某一稳定状态的能力。答案：扰动2,6.比例控制器的控制规律是输出与输入成______。答案：比例关系27.积分控制器的作用是消除系统______。答案：稳态误差28.微分控制器的作用是反映输入信号的______。答案：变化率29.数字控制系统中，常用的数字滤波方法有______、______等。答案：算术平均滤波、中值滤波30.自动化控制系统的发展趋势包括______、______、______等。答案：智能化、网络化、集成化三、简答题（本题共4小题，每小题5分，共20分）31.简述自动化控制系统的工作原理。答案：自动化控制系统利用传感器检测被控对象的状态，将检测到的信号传送给控制器。控制器根据预先设定的控制策略对输入信号进行处理，产生控制信号。控制信号作用于执行器，执行器驱动被控对象，使其按照预期的要求运行，同时通过反馈环节将被控对象的实际运行状态反馈回控制器，形成闭环控制，以保证系统的稳定性、准确性和快速性。32.什么是系统的传递函数？它有哪些特点？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。特点：只取决于系统本身的结构和参数，与输入信号无关；可以反映系统的动态特性；传递函数的分母决定了系统的稳定性；传递函数可以进行运算和化简，便于分析和设计系统。33.简述PID控制器的工作原理。答案：PID控制器由比例、积分、微分三个环节组成。比例环节根据偏差的大小成比例地输出控制信号，以快速响应偏差；积分环节对偏差进行积分，消除系统的稳态误差；微分环节根据偏差的变化率产生控制信号，以改善系统的动态响应。通过这三个环节的协同作用，使系统达到较好的控制性能。34.简述传感器的分类方法。答案：传感器可按工作原理分类，如电阻式、电容式、电感式等；按被测量分类，如温度传感器、压力传感器、位移传感器等；按输出信号分类，如模拟传感器、数字传感器；按能量转换关系分类，有源传感器和无源传感器；按测量方式分类，接触式传感器和非接触式传感器等。四、分析题（本题共2小题，每小题15分，共30分）材料：有一个自动化温度控制系统，采用PID控制器。系统的被控对象是一个加热炉，传感器检测加热炉的温度并将信号传送给控制器，控制器根据设定温度与实际温度的偏差调整加热功率，执行器为电加热器。35.分析当加热炉温度上升过快时，PID控制器各环节将如何调整控制信号。答案：当加热炉温度上升过快时，说明实际温度与设定温度的偏差增大且偏差变化率也较大。比例环节会根据偏差增大输出一个较大的控制信号，使电加热器功率减小。积分环节由于偏差的存在会持续积分，输出信号逐渐增大，进一步减小电加热器功率。微分环节根据偏差变化率大，输出一个较大的反向控制信号，快速抑制温度上升，综合三个环节的作用，使加热炉温度趋于稳定。材料：一个二阶系统，其传递函数为G(s)=4/(s2+2s+4)。36.分析该系统的稳定性、快速性和准确性。答案：对于该二阶系统，首先求其特征方程s2+2s+4=0，解得特征根为s=-1±j√3。由于特征根实部为负，所以系统是稳定的。系统的自然频率ωn=2，阻尼比ζ=0.5。快速性方面，有一定的响应速度。准确性上，由于存在阻尼，系统会有一定稳态误差。通过调整参数可以进一步改善系统的性能，比如增大增益可减小稳态误差，但可能影响稳定性，需要综合考虑各方面因素来优化系统性能以满足实际需求。五、设计题（本题10分）37.设计一