2025年大学自动化应用技术基础（自动化应用）试题及答案

2025年大学自动化应用技术基础（自动化应用）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）本大题共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.自动化应用技术的核心是（）A.自动控制理论B.计算机技术C.传感器技术D.机械制造技术答案：A2.以下哪种控制系统属于开环控制系统（）A.家用空调B.自动洗衣机C.交通信号灯D.数控机床答案：C3.反馈控制系统中，反馈信号的作用是（）A.消除干扰B.提高系统稳定性C.使系统输出跟踪输入D.降低系统精度答案：C4.比例控制规律的特点是（）A.有滞后B.有超前C.无余差D.有余差答案：D5.积分控制规律的作用是（）A.消除余差B.加快响应速度C.提高系统稳定性D.减小超调量答案：A6.微分控制规律的作用是（）A.消除余差B.加快响应速度C.提高系统稳定性D.减小超调量答案：B7.对于一个控制系统，稳定性是指（）A.系统输出能准确跟踪输入B.系统能抵抗干扰C.系统能正常工作且输出不发散D.系统响应速度快答案：C8.系统的传递函数是在（）条件下定义的。A.零初始条件B.非零初始条件C.任意初始条件D.稳定初始条件答案：A9.线性定常系统的传递函数取决于（）A.输入信号B.输出信号C.系统结构和参数D.干扰信号答案：C10.以下哪种方法不属于控制系统的分析方法（）A.时域分析法B.频域分析法C.复变函数法D.根轨迹法答案：C11.时域分析法中，系统的动态性能指标不包括（）A.上升时间B.超调量C.稳态误差D.截止频率答案：D12.频域分析法中，系统的频率特性不包括（）A.幅频特性B.相频特性C.传递函数D.对数幅频特性答案：C13.根轨迹法主要用于分析（）A.系统的稳定性B.系统的稳态性能C.系统的动态性能D.系统的频率特性答案：A14.以下哪种元件不属于传感器（）A.热电偶B.电阻应变片C.交流接触器D.光电编码器答案：C15.传感器的静态特性不包括（）A.线性度B.灵敏度C.响应时间D.重复性答案：C16.以下哪种信号调理电路可以将传感器输出的微弱信号放大（）A.滤波电路B.放大电路C.调制解调电路D.阻抗匹配电路答案：B17.数字信号处理的主要步骤不包括（）A.采样B.量化C.编码D.滤波答案：D18.以下哪种控制器不属于数字控制器（）A.单片机B.PLCC.PID控制器D.工控机答案：C19.自动化生产线中，用于物料搬运的设备通常是（）A.机器人B.传送带C.数控机床D.传感器答案：B20.自动化仓储系统中，用于货物存储的设备是（）A.货架B.堆垛机C.输送机D.分拣机答案：A第II卷（非选择题，共60分）（一）填空题（共10分，每空1分）1.自动化应用技术包括自动控制技术、______技术、计算机技术、______技术等。答案：传感器、机械制造2.控制系统按结构可分为开环控制系统、______控制系统和______控制系统。答案：闭环、复合3.比例积分微分控制规律的表达式为______。答案：u(t)=Kp[e(t)+1/Ti∫e(t)dt+Td(de(t)/dt)]4.系统的稳定性取决于系统的______。答案：闭环极点5.传感器的输出信号通常需要进行______、______等处理后才能被后续电路使用。答案：放大、滤波6.数字控制器的设计方法主要有______设计法和______设计法。答案：直接数字、间接数字7.自动化生产线由______、______、检测装置、控制系统等组成。答案：加工设备、物流设备8.自动化仓储系统的主要功能包括货物存储、______、______等。答案：货物出入库、货物分拣（二）简答题（共20分，每题5分）1.简述开环控制系统和闭环控制系统的特点及适用场合。答案：开环控制系统结构简单，成本低，响应速度快，但无反馈校正，精度较低，适用于干扰较小、对控制精度要求不高的场合。闭环控制系统有反馈校正，能自动纠正偏差，控制精度高，但结构复杂，成本高，稳定性设计要求高，适用于对控制精度要求较高、干扰较大的场合。2.简述比例、积分、微分控制规律各自的作用及优缺点。答案：比例控制能快速响应偏差，使系统输出迅速跟随输入变化，但有余差。积分控制可消除余差，提高控制精度，但会使系统响应速度变慢，稳定性变差。微分控制能加快系统响应速度，减小超调量，但对高频干扰敏感。3.简述传感器的分类方法及常见传感器类型。答案：按被测物理量可分为位移传感器、压力传感器、温度传感器等；按工作原理可分为电阻式传感器、电容式传感器、电感式传感器等；按输出信号可分为模拟传感器、数字传感器。常见传感器类型有热电偶、热电阻、应变片、光电传感器、超声波传感器等。4.简述数字控制器的优点及设计步骤。答案：数字控制器具有精度高、可靠性强、灵活性好、可实现复杂控制算法等优点。设计步骤包括确定控制任务和性能指标，建立被控对象数学模型，选择控制算法，进行数字控制器硬件和软件设计，调试和优化系统。（三）分析题（共15分）已知某控制系统的传递函数为G(s)=10/(s^2+2s+10)，试分析该系统的稳定性、动态性能和稳态性能。答案：首先求系统闭环极点，令1+G(s)=0，即s^2+2s+10+10=0，s^2+2s+20=0，解得s=-1±j√19。系统闭环极点实部为负，所以系统稳定。动态性能方面，上升时间、超调量等可根据二阶系统动态性能指标公式计算。稳态性能上，对于单位阶跃输入，稳态误差为0，说明系统稳态精度较高。（四）设计题（共15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℃。请画出系统原理图，并说明各组成部分的作用。答案：系统原理图：采用热电偶作为温度传感器检测温度，将温度信号转换为电信号。通过放大器将微弱电信号放大，再经过A/D转换器转换为数字信号。数字信号送入单片机进行处理，单片机根据控制算法计算出控制量，通过D/A转换器转换为模拟信号，控制加热或制冷设备（如加热器、制冷器）来调节温度。温度传感器用于检测实际温度；放大器放大传感器信号；A/D转换器实现信号数字化；单片机进行控制算法运算；D/A转换器将数字控制量转换为模拟控制信号；加热或制冷设备调节温度。（五）综合应用题（共20分）某自动化生产线需要对产品进行加工、检测和包装。请设计一个自动化生产线控制系统，包括系统组成、控制流程和主要控制策略。答案：系统组成：由加工设备（如数控机床）、检测装置（如传感器、视觉检测设备）、包装设备（如包装机）、传送带、机器人等组成。控制流程：产品首先由传送带输送至加工设备进行加工，加工完成后通过传送带送至检测装置进行检测，检测合格的产品