2025年大学本科三年级（自动化）自动控制系统试题及答案

2025年大学本科三年级（自动化）自动控制系统试题及答案

（考试时间：90分钟满分100分）班级______姓名______一、选择题（总共10题，每题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.自动控制系统中，反馈控制的本质是（）A.基于偏差进行控制B.对给定值进行跟踪C.对干扰进行补偿D.实现系统的稳定性2.线性定常系统的传递函数取决于（）A.系统的结构和参数B.输入信号C.初始条件D.输出信号3.二阶系统的阻尼比ζ决定了系统的（）A.响应速度B.超调量C.稳定性D.以上都是4.对于单位反馈控制系统，其开环传递函数为G(s)，则闭环传递函数为（）A.G(s)/(1+G(s))B.1/(1+G(s))C.G(s)D.1/G(s)5.系统的稳态误差与（）有关。A.系统的类型B.输入信号的形式C.开环增益D.以上都是6.积分环节的传递函数是（）A.1/sB.sC.K/sD.Ks7.超前校正装置的传递函数一般为（）A.(Ts+1)/(αTs+1)，α<1B.(Ts+1)/(αTs+1)，α>1C.(αTs+1)/(Ts+1)，α<1D.(αTs+1)/(Ts+1)，α>18.采样控制系统中，采样周期T的选择应（）A.越大越好B.越小越好C.根据系统性能要求合理选择D.与系统无关9.状态空间表达式中的状态变量个数等于（）A.系统的阶数B.输入信号的个数C.输出信号的个数D.以上都不对10.线性系统的叠加原理适用于（）A.线性微分方程B.线性代数方程C.系统的输出响应D.以上都是二、填空题（总共5题，每题4分，把答案填在题中的横线上）1.自动控制系统的基本组成包括控制器、被控对象、______和______。2.系统的传递函数是在______条件下，系统输出的拉氏变换与输入的拉氏变换之比。3.一阶系统的时间常数T越小，系统的响应速度越______。4.对于欠阻尼二阶系统，当阻尼比ζ一定时，自然频率ωn越大，系统的超调量越______。5.数字控制器的设计方法主要有______和______。三、简答题（总共3题，每题10分）1.简述自动控制系统的分类方式及各类系统的特点。2.说明传递函数的定义及作用。3.分析比例、积分、微分控制作用对系统性能的影响。四、综合分析题（总共2题，每题15分）材料：已知某控制系统的开环传递函数为G(s)=K/(s(0.1s+1)(0.2s+1))。1.绘制系统的开环频率特性曲线，并分析系统的稳定性。2.若要求系统的相角裕度γ≥45°，试确定增益K的取值范围。五、设计题（1题，20分）设计一个温度控制系统，要求实现对某一空间温度的精确控制，温度范围为[20,30]℃，控制精度为±0.5℃。给出系统的总体设计方案，包括被控对象、传感器、控制器、执行机构等的选择，并说明控制策略。答案：一、1.A2.A3.D4.A5.D6.A7.B8.C9.A10.D二、1.测量元件、反馈环节2.零初始3.快4.小5.模拟化设计方法、数字化设计方法三、1.自动控制系统可按控制方式分为开环控制系统和闭环控制系统。开环系统结构简单、成本低，但抗干扰能力差；闭环系统能自动纠正偏差，控制精度高，但结构复杂、成本高。还可按信号类型分为连续控制系统和离散控制系统等。2.传递函数是在零初始条件下，线性定常系统输出的拉氏变换与输入的拉氏变换之比。作用是描述系统的动态特性，便于分析系统的稳定性、响应特性等。3.比例控制作用能快速响应偏差，但不能消除稳态误差；积分控制作用可消除稳态误差，但响应速度慢，可能使系统超调；微分控制作用能改善系统的动态性能，加快响应速度，减小超调。四、1.先将开环传递函数化为典型环节形式，再绘制频率特性曲线。通过曲线分析系统的稳定性，若相角裕度大于0，则系统稳定。2.根据相角裕度的计算公式，结合已知条件列出不等式，求解出增益K的取值范