2025年自动化复习题库及答案

2025年自动化复习题库及答案一、自动控制原理（一）选择题（每题2分）1.闭环控制系统的基本特征是（）A.系统输出量对控制作用无影响B.系统存在反馈环节C.控制精度低于开环系统D.无需检测装置答案：B（闭环控制通过反馈环节将输出与输入比较，形成偏差控制，因此存在反馈是基本特征）2.某系统的单位阶跃响应为c(t)=1-1.5e^(-2t)+0.5e^(-4t)，其传递函数为（）A.(8)/(s(s+2)(s+4))B.(8)/((s+2)(s+4))C.(8s)/((s+2)(s+4))D.(8)/(s(s+1)(s+3))答案：A（阶跃响应的拉氏变换为C(s)=1/s1.5/(s+2)+0.5/(s+4)，整理后C(s)=[(s+2)(s+4)-1.5s(s+4)+0.5s(s+2)]/[s(s+2)(s+4)]，分子展开后为8，因此传递函数为C(s)/(1/s)=8/[s(s+2)(s+4)]）（二）填空题（每题2分）1.劳斯判据中，若某一行系数全为零，说明系统存在______根或______根。答案：共轭纯虚；共轭复数（全零行表示存在对称于原点的根，可能是纯虚根或共轭复根）2.比例积分（PI）控制器的传递函数为______，其作用是______。答案：Kp(1+1/(Tis))；消除稳态误差，同时改善动态性能（PI控制器包含积分项，可消除稳态误差，比例项改善响应速度）（三）简答题（每题5分）1.简述根轨迹的定义及绘制根轨迹的主要规则。答案：根轨迹是系统开环传递函数中某一参数（通常为开环增益K）从0到∞变化时，闭环特征方程的根在s平面上移动的轨迹。主要规则包括：根轨迹起始于开环极点，终止于开环零点；根轨迹的分支数等于开环极点数；实轴上的根轨迹由右侧开环零极点个数为奇数的区间组成；根轨迹的渐近线与实轴夹角为(2k+1)π/(n-m)（k=0,1,…,n-m-1），交点为(Σ极点-Σ零点)/(n-m)；分离点/会合点满足dK/ds=0等。（四）分析计算题（每题10分）1.已知单位负反馈系统的开环传递函数为G(s)=K/[s(s+1)(s+2)]，试：（1）绘制系统的根轨迹图（关键点标注）；（2）确定系统稳定时K的取值范围；（3）当K=6时，判断系统是否存在主导极点，若存在，近似估算超调量和调节时间（取Δ=5%）。答案：（1）根轨迹绘制：开环极点p1=0，p2=-1，p3=-2，无有限零点（m=0，n=3）。分支数3，起始于三个极点，终止于无穷远。实轴上根轨迹区间为(-∞,-2]和[-1,0]。渐近线夹角为(2k+1)π/3（k=0→π/3，k=1→π，k=2→5π/3），渐近线交点σa=(0-1-2-0)/3=-1。分离点计算：特征方程s(s+1)(s+2)+K=0，即s³+3s²+2s+K=0，K=-s³-3s²-2s，dK/ds=-3s²-6s-2=0，解得s=-1±(√3)/3≈-1.577（实轴分离点）。（2）稳定性分析：特征方程s³+3s²+2s+K=0，应用劳斯判据得稳定条件0<K<6。（3）K=6时，特征方程存在共轭纯虚根（s=±j√2），系统临界稳定，无主导极点。二、电机与拖动（一）选择题（每题2分）3.三相异步电动机的旋转磁场转速与（）无关。A.电源频率B.极对数C.转差率D.定子绕组连接方式答案：C（旋转磁场转速n0=60f/p，与转差率s无关）4.直流电动机采用电枢回路串电阻调速时，其机械特性（）A.硬度不变B.硬度变软C.理想空载转速降低D.临界转差率减小答案：B（串电阻后，电枢电阻Ra增大，机械特性斜率增大，特性变软）（二）填空题（每题2分）3.晶闸管的导通条件是______，关断条件是______。答案：阳极加正向电压且门极加触发脉冲；阳极电流小于维持电流4.三相异步电动机变频调速时，若保持U/f恒定，可实现______调速，此时电动机的______基本不变。答案：恒磁通；最大转矩（三）简答题（每题5分）2.比较直流电动机电枢串电阻调速与弱磁调速的特点。答案：电枢串电阻调速：通过串电阻降低转速，设备简单但效率低，调速范围小；弱磁调速：通过减小磁通升高转速，调速平滑、经济，范围较大但受机械限制。（四）分析计算题（每题10分）2.一台他励直流电动机，额定数据：PN=15kW，UN=220V，IN=78A，nN=1500r/min，Ra=0.2Ω。求：（1）额定转矩TN=95.5N·m；（2）额定反电动势EN=204.4V；（3）电枢串0.5Ω电阻后转速n≈1213r/min；（4）磁通降为0.8ΦN时转速n≈1839r/min。三、PLC技术（一）选择题（每题2分）5.PLC的扫描工作方式不包括（）A.输入采样阶段B.程序执行阶段C.输出刷新阶段D.中断处理阶段答案：D（常规扫描包括输入采样、程序执行、输出刷新）6.梯形图中，两个常闭触点并联的逻辑表达式为（）A.X0·X1B.X0+X1C.¬X0·¬X1D.¬X0+¬X1答案：D（常闭对应非，并联为或）（二）填空题（每题2分）5.PLC的I/O模块按信号类型分为______模块和______模块，常见数字量输入电压等级有______V和______V。答案：数字量；模拟量；24；2206.步进顺控指令中，STL指令用于______，RET指令用于______。答案：状态步的驱动；状态程序的返回（三）简答题（每题5分）3.简述PLC“软继电器”与传统继电器的区别。答案：软继电器为存储位，无机械结构，触点无限、响应快；传统继电器有机械触点，数量有限、响应慢。（四）分析计算题（每题10分）3.设计PLC控制的电动机正反转电路，要求正反转按钮、互锁保护、过载保护，梯形图包含X0（SB1）、X1（SB2）、X2（FR）输入，Y0（KM1）、Y1（KM2）输出，通过常闭触点实现电气互锁，工作原理涵盖启动、停止、保护逻辑。四、传感器与检测技术（一）选择题（每题2分）7.下列传感器中，属于有源传感器的是（）A.应变片B.热电偶C.电感式位移传感器D.电容式压力传感器答案：B（热电偶自身产生信号）8.某温度传感器灵敏度2mV/℃，测量范围0~100℃，放大后满量程5V，放大倍数为（）A.2.5B.5C.25D.50答案：C（200mV放大到5V需25倍）（二）填空题（每题2分）7.压电式传感器适用于______测量，不能用于______测量，原因是______。答案：动态；静态；电荷易泄漏8.光电编码器按原理分为______和______，其中______编码器可直接输出绝对位置信号。答案：增量式；绝对式；绝对式（三）简答题（每题5分）4.简述应变片电桥半桥与全桥接法的区别。答案：半桥两臂为应变片，全桥四臂为应变片；全桥灵敏度更高、补偿更完善，半桥成本低。（四）分析计算题（每题10分）4.K型热电偶参考端30℃，测得E(t,t0)=36.9mV，实际炉温t=930℃（线性近似）。五、计算机控制技术（一）选择题（每题2分）9.数字PID微分作用离散化通常采用（）A.前向差分B.后向差分C.中心差分D.双线性变换答案：B（后向差分避免高频噪声）10.采样定理要求采样频率fs至少为信号最高频率fc的（）A.0.5倍B.1倍C.2倍D.4倍答案：C（奈奎斯特采样定理）（二）填空题（每题2分）9.数字滤波中，中值滤波适用于______干扰，均值滤波适用于______干扰。答案：脉冲型；随机型10.计算机控制系统中，A/D转换的主要技术指标有______、______和转换时间。答案：分辨率；精度（三）简答题（