2025年高职机电一体化技术（自动化控制）试题及答案

2025年高职机电一体化技术（自动化控制）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40分）答题要求：本卷共20小题，每小题2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。请将正确答案的序号填在括号内。1.自动化控制系统中，能够对被控对象的被控量进行测量并将其转换为与给定值进行比较的信号的是（）A.控制器B.传感器C.执行器D.被控对象2.反馈控制系统的基本组成包括（）A.给定元件、比较元件、放大元件、执行元件、校正元件、被控对象和反馈元件B.控制器、传感器、执行器、被控对象C.输入信号、输出信号、干扰信号D.硬件系统和软件系统3.下列属于开环控制系统特点的是（）A.系统结构简单、成本低B.控制精度高C.抗干扰能力强D.能自动补偿扰动对输出的影响4.比例控制的特点是（）A.反应快，控制及时，但存在稳态误差B.能消除稳态误差C.控制作用的大小与偏差的变化速度有关D.控制作用的大小与偏差的积分有关5.积分控制的作用是（）A.消除稳态误差B.加快系统的响应速度C.提高系统的稳定性D.减小系统的超调量6.微分控制的作用是（）A.能反映偏差信号的变化趋势，产生超前的控制作用B.能消除稳态误差C.提高系统的增益D.减小系统的时间常数7.对于一阶系统，其时间常数T越小，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越小，则系统的超调量（）A.越大B.越小C.不变D.不确定9.自动控制系统的性能指标中，反映系统快速性的指标是（）A.上升时间B.稳态误差C.超调量D.调节时间10.自动控制系统的性能指标中，反映系统稳定性的指标是（）A.上升时间B.稳态误差C.超调量D.稳定裕度11.线性控制系统的特点是（）A.满足叠加原理B.不满足叠加原理C.系统的输出与输入之间是非线性关系D.系统的参数随时间变化12.非线性控制系统的特点是（）A.满足叠加原理B.不满足叠加原理C.系统的输出与输入之间是线性关系D.系统的参数不随时间变化13.传递函数的定义是在（）条件下，系统输出量的拉氏变换与输入量的拉氏变换之比。A.零初始条件B.非零初始条件C.任意初始条件D.初始条件为常数14.系统的传递函数只取决于（）A.系统的结构和参数B.系统的输入信号C.系统的输出信号D.系统的初始条件15.典型环节的传递函数中，惯性环节的传递函数为（）A.1/(Ts+1)B.Ts+1C.K/(Ts+1)D.1/Ts16.典型环节的传递函数中，积分环节的传递函数为（）A.1/TsB.TsC.K/TsD.1/(Ts+1)17.典型环节的传递函数中，微分环节的传递函数为（）A.TsB.1/TsC.KTsD.K/(Ts+1)18.控制系统的稳定性与系统的（）有关。A.开环传递函数B.闭环传递函数C.输入信号D.输出信号19.劳斯判据是用来判断（）系统稳定性的一种代数判据。A.线性定常B.线性时变C.非线性定常D.非线性时变20.根轨迹是指当系统的某个参数（通常是开环增益）从0变化到∞时，闭环系统特征方程的根在（）平面上的变化轨迹。A.实B.复C.实轴或复平面D.虚轴第II卷（非选择题共60分）一、填空题（共10分）答题要求：本大题共5小题，每小题2分。请将答案填写在题中的横线上。1.自动化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.反馈控制系统中，若反馈信号与偏差信号相加，则称为______反馈；若反馈信号与偏差信号相减，则称为______反馈。3.比例积分微分控制（PID控制）的控制规律为u(t)=Kp[e(t)+1/Ti∫e(t)dt+Tdde(t)/dt]，其中Kp为______系数，Ti为______时间，Td为______时间。4.二阶系统的传递函数为G(s)=ωn²/(s²+2ζωns+ωn²)，其中ωn为______频率，ζ为______比。5.控制系统的稳态误差与系统的______和输入信号的形式有关。二、简答题（共20分）答题要求：本大题共4小题，每小题5分。简要回答问题。1.简述自动控制系统的基本组成及其作用。2.简述比例控制、积分控制和微分控制的特点及作用。3.简述系统的稳定性、快速性和准确性的含义及其相互关系。4.简述传递函数的定义及性质。三、计算题（共15分）答题要求：本大题共1小题，15分。解答应写出必要的文字说明、计算过程和答案。已知某一阶系统的传递函数为G(s)=1/(Ts++1)，其中T=0.1s。当输入信号为单位阶跃信号r(t)=1(t)时，求系统的输出响应c(t)。四、分析题（共10分）答题要求：本大题共2小题，每小题5分。阅读材料，回答问题。材料：某温度控制系统采用比例控制，控制器的比例系数Kp=2，被控对象的传递函数为G(s)=1/(2s+1)。系统的输入信号为单位阶跃信号r(t)=1(t)。1.求系统的闭环传递函数。2.分析比例系数Kp对系统性能的影响。五、设计题（共5分）答题要求：本大题共1小题，5分。根据要求设计一个控制系统。设计一个液位控制系统，要求采用比例控制，使液位保持在给定值附近，并说明设计思路。答案：1.B2.A3.A4.A5.A6.A7.A8.A9.D10.D11.A12.B13.A14.A15.A16.A17.A18.B19.A20.C填空题答案：1.恒值、随动;2.正、负;3.比例、积分、微分;4.无阻尼自然、阻尼;5.类型简答题答案：1.自动控制系统由给定元件、比较元件、放大元件（控制器）、执行元件、校正元件、被控对象和反馈元件组成。给定元件给出输入信号；比较元件比较输入与反馈信号；放大元件放大偏差信号；执行元件施加控制作用于被控对象；校正元件改善系统性能；被控对象是被控制的对象；反馈元件检测输出并反馈。2.比例控制反应快、控制及时，但有稳态误差；积分控制能消除稳态误差；微分控制反映偏差变化趋势产生超前控制作用。3.稳定性指系统受扰动后能恢复到平衡状态；快速性指系统响应快速；准确性指系统稳态输出与期望输出接近程度。相互影响，稳定是基础，快速性和准确性需在稳定基础上兼顾。4.传递函数是零初始条件下系统输出量拉氏变换与输入量拉氏变换之比。性质有只取决于系统结构和参数，与输入输出信号及初始条件无关等。计算题答案：1.系统闭环传递函数为G(s)/(1+G(s))=1/(0.1s+2)。2.对单位阶跃输入，系统输出c(t)=1-e^(-20t)。比例系数Kp增大，系统响应