2025年高职自动化（自动化控制原理）试题及答案

2025年高职自动化（自动化控制原理）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。1.反馈控制系统是指系统中有A.反馈回路B.惯性环节C.积分环节D.PID调节器答案：A2.控制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.输出信号D.干扰信号答案：A3.一阶系统的传递函数为G(s)=1/(Ts+1)，其时间常数T越大，则系统的A.响应速度越快B.响应速度越慢C.稳定性越好D.准确性越高答案：B4.二阶系统的阻尼比ζ越接近1，则系统的A.超调量越大B.超调量越小C.调节时间越长D.振荡频率越高答案：B5.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.KB.K/2C.K/4D.K/8答案：A6.若系统的闭环传递函数为Φ(s)=1/(s²+2s+2)，则系统的自然频率ωn为A.1B.√2C.2D.2√2答案：B7.单位阶跃响应的稳态误差ess与系统的A.型别和开环增益有关B.阻尼比有关C.自然频率有关D.时间常数有关答案：A8.系统的传递函数G(s)=1/(s²+4s+5)，其零点为A.无零点B.s=0C.s=-2±jD.s=-1±j2答案：A9.控制系统的稳定性与系统的A.闭环极点位置有关B.开环极点位置有关C.闭环零点位置有关D.开环零点位置有关答案：A10.比例控制器的传递函数为Gc(s)=Kp，则其作用是A.加快系统响应速度B.消除稳态误差C.提高系统稳定性D.减小超调量答案：A11.积分控制器的作用是A.消除稳态误差B.加快系统响应速度C.提高系统稳定性D.减小超调量答案：A12.微分控制器的作用是A.改善系统的动态性能B.消除稳态误差C.提高系统稳定性D.减小超调量答案：A13.PID控制器的传递函数为Gc(s)=Kp+Ki/s+Kds，则其参数Kp、Ki、Kd分别影响系统的A.比例、积分、微分作用B.积分、比例、微分作用C.微分、比例、积分作用D.比例、微分、积分作用答案：A14.根轨迹是指A.闭环系统特征方程的根随开环增益变化的轨迹B.开环系统特征方程的根随开环增益变化的轨迹C.闭环系统传递函数的零点随开环增益变化的轨迹D.开环系统传递函数的零点随开环增益变化的轨迹答案：A15.绘制根轨迹的基本法则中，根轨迹的起点是A.开环极点B.开环零点C.闭环极点D.闭环零点答案：A16.系统的开环传递函数为G(s)H(s)=K(s+1)/(s(s-1)(s+2))，则其根轨迹的分支数为A.1B.2C.3D.4答案：C17.频率响应函数是指系统对A.单位阶跃输入的响应B.单位斜坡输入的响应C.正弦输入的响应D.脉冲输入的响应答案：C18.系统的频率特性G(jω)=1/(jω+1)，则其幅频特性|G(jω)|为A.1/√(ω²+1)B.1/(ω²+1)C.ω/(ω²+1)D.1/ω答案：A19.相频特性∠G(jω)为A.-arctan(ω)B.arctan(ω)C.-arctan(1/ω)D.arctan(1/ω)答案：A20.奈奎斯特稳定判据是利用系统的A.开环频率特性判断闭环系统稳定性B.闭环频率特性判断闭环系统稳定性C.开环传递函数判断闭环系统稳定性D.闭环传递函数判断闭环系统稳定性答案：A第II卷（非选择题共60分）21.（10分）简述控制系统的基本组成部分及其作用。22.（10分）已知系统的传递函数G(s)=1/(s²+3s+2)，求其单位阶跃响应。23.（10分）设系统的开环传递函数为G(s)H(s)=K/(s(s+1)(s+2))，用根轨迹法分析系统的稳定性，并确定使系统稳定的K值范围。24.（15分）材料：某控制系统的开环传递函数为G(s)H(s)=K(s+2)/(s²(s+1))。要求：（1）绘制系统的根轨迹；（2）分析系统的稳定性；（3）若要使系统具有较好的动态性能，确定K的取值范围。25.（15分）材料：已知系统的频率特性G(jω)=1/(jω+1)²。要求：（1）求系统的值频特性和相频特性；（2）绘制系统的幅频特性曲线和相频特性曲线；（3）分析系统的频率响应特性。答案：21.控制系统基本组成部分包括控制器、被控对象、测量元件和反馈元件。控制器产生控制作用，调节被控对象输出；被控对象是被控制的设备或过程；测量元件检测被控对象输出并反馈给控制器；反馈元件将测量信号反馈到输入端，形成闭环控制，提高系统性能。22.先将G(s)=1/(s²+3s+2)分解为G(s)=1/((s+1)(s+2))=1/(s+1)-1/(s+2)。单位阶跃输入拉氏变换为1/s，系统输出Y(s)=G(s)×1/s=(1/(s+1)-1/(s+2))×1/s=1/s(s+1)-1/s(s+2)。对其进行拉氏反变换得y(t)=1-2e^(-t)+e^(-2t)。23.开环极点为0，-1，-2。根轨迹起点为0，-1，-2。渐近线与实轴交点为(-1)，渐近线夹角为±60°。分离点满足1/s+1/(s+1)+1/(s+2)=0，解得s=-0.42。当0<K<2时，闭环极点均在左半平面，系统稳定。24.（1）略。（2）开环极点为0（二重），-1。根轨迹起点为0（二重），-1。渐近线与实轴交点为-1/3，渐近线夹角为±90°。分离点满足K(s+2)/s²(s+1)=0，解得s=-2。当K>0时，系统不稳定。（3）要使系统有较好动态性能，K取值需谨慎，可通过调整零点位置等方法改善，但仅从现有根轨迹看，K不能过大。25.（1）幅频特