2025年大学本科三年级（自动化）自动化综合实训试题及答案

2025年大学本科三年级（自动化）自动化综合实训试题及答案

（考试时间：90分钟满分100分）班级______姓名______第I卷（选择题，共30分）每题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。请将正确答案填写在括号内。(总共6题，每题5分，每题只有一个正确答案，请认真审题后作答)w1.以下哪种控制算法常用于解决自动化系统中的快速响应和高精度跟踪问题？（）A.比例控制B.积分控制C.微分控制D.模糊控制w2.在自动化控制系统中，传感器的作用是（）。A.执行控制指令B.检测被控对象的状态C.实现信号转换D.提供控制算法w3.对于一个线性定常系统，其传递函数的分母多项式的次数（）分子多项式的次数。A.大于B.小于C.等于D.不一定w4.以下哪种编程语言常用于自动化控制系统的编程？（）A.C++B.PythonC.PLC编程语言D.Javaw5.自动化系统中的反馈环节的主要作用是（）。A.提高系统的稳定性B.增加系统的复杂性C.降低系统的响应速度D.改变系统的输入w6.关于PID控制器，以下说法正确的是（）。A.比例系数越大，系统响应越快，但可能会产生振荡B.积分系数越大，系统消除稳态误差的能力越强，不会产生超调C.微分系数越大，系统对干扰的抑制能力越强，对快速变化信号不敏感D.PID控制器只能用于简单的线性系统控制第II卷（非选择题，共70分）w7.简述自动化系统中开环控制和闭环控制的区别。（10分）开环控制是指控制装置与被控对象之间只有顺向作用，而没有反向联系的控制过程。其特点是系统的输出量不会对控制作用产生影响。闭环控制则是指控制装置与被控对象之间既有顺向作用，又有反向联系的控制过程，通过检测输出量并反馈到输入端，与给定值进行比较，利用偏差进行控制，使输出量尽可能接近给定值。w8.已知某系统的传递函数为G(s)=10/(s^2+5s+6)，求该系统的极点。（15分）令分母s^2+5s+6=0，对于一元二次方程ax^2+bx+c=0，其求根公式为x=(-b±√(b^2-4ac))/(2a)。这里a=1，b=5，c=6。代入可得：s=(-5±√(5^2-4×1×6))/(2×1)=(-5±√(25-24))/2=(-5±1)/2，解得s1=-2，s2=-3，所以该系统的极点为-2和-3。材料：在一个自动化流水生产线上，有一个电机驱动的传送带，需要对传送带上的产品进行计数。设计一个基于传感器和计数器的自动化计数系统。w9.请描述该计数系统的工作原理，并说明需要用到哪些传感器和设备。（20分）工作原理：当产品通过传送带经过特定位置时，传感器检测到产品，产生一个脉冲信号。计数器接收到脉冲信号后进行计数。需要用到的传感器可以是光电传感器，当产品遮挡光线时产生脉冲信号。设备还包括计数器、电机驱动器（用于控制传送带电机）、电源等。通过光电传感器实时检测产品的通过情况，将信号传输给计数器，计数器累计脉冲数实现产品计数，同时电机驱动器保证传送带持续稳定运行。材料：某自动化控制系统中，被控对象的传递函数为G(s)=5/(s^2+3s+2)，采用PID控制器进行控制，已知比例系数Kp=2，积分系数Ki=1，微分系数Kd=0.5。w10.当系统输入为单位阶跃信号r(t)=1(t)时，求系统的输出响应y(t)。（25分）首先，系统的开环传递函数为G(s)=5/(s^2+3s+2)，PID控制器的传递函数为Gc(s)=Kp+Ki/s+Kds。将Kp=2，Ki=1，Kd=0.5代入可得Gc(s)=2+1/s+0.5s。则闭环传递函数为Gcl(s)=G(s)Gc(s)/(1+G(s)Gc(s))。将G(s)和Gc(s)代入计算化简，再对单位阶跃输入进行拉普拉斯反变换，可得到输出响应y(t)。具体计算过程：G(s)Gc(s)=5(2+1/s+0.5s)/(s^2+3s+2)=(10+5/s+2.5s)/(s^2+3s+2)。1+G(s)Gc(s)=1+(10+5/s+2.5s)/(s^2+3s+2)=(s^2+3s+2+10+\frac{5}{s}+2.5s)/(s^2+3s+2)。Gcl(s)=(10+5/s+2.5s)/(s^2+5.5s+12+\frac{5}{s})。对单位阶跃输