2026 年高职自动化技术（自动控制原理）试题及答案

2025年高职自动化技术（自动控制原理）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，每题只有一个正确答案，请将正确答案填在括号内）1.自动控制系统中，反馈环节的作用是（）A.消除干扰信号B.使被控量保持恒定C.增强系统稳定性D.对偏差信号进行处理2.二阶系统的传递函数为G(s)=4/(s²+2s+4)，其阻尼比ζ为（）A.0.5B.1C.2D.43.控制系统的稳定性与（）有关。A.系统的结构和参数B.输入信号的大小C.外界干扰的强度D.系统的初始状态4.根轨迹法中，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5.比例积分微分（PID）控制器中，积分环节的作用是（）A.消除系统的稳态误差B.加快系统的响应速度C.提高系统的稳定性D.抑制系统的高频噪声6.对于单位反馈控制系统，其开环传递函数为G(s)=10/(s(s+1))，则系统的闭环传递函数为（）A.10/(s²+s+10)B.10/(s²+s)C.s(s+1)/10D.(s²+s)/107.系统的传递函数只取决于（）A.系统的结构和参数B.输入信号的形式C.输出信号的形式D.系统的初始状态8.当二阶系统的阻尼比ζ=0时，系统的响应为（）A.等幅振荡B.衰减振荡C.单调上升D.单调下降9.控制系统的稳态误差与（）有关。A.系统的开环增益B.输入信号的类型C.系统的结构和参数D.以上都是10.超前校正装置的传递函数为G(s)=K(s+z)/(s+p)，其中z>p，其作用是（）A.提高系统的相位裕度B.降低系统的增益C.增加系统的带宽D.以上都是二、多项选择题（总共5题，每题5分，每题有两个或两个以上正确答案，请将正确答案填在括号内）1.自动控制系统按输入信号的特征可分为（）A.恒值控制系统B.随动控制系统C.程序控制系统D.线性控制系统2.控制系统的性能指标包括（）A.稳定性B.准确性C.快速性D.复杂性3.二阶系统的动态性能指标有（）A.上升时间B.峰值时间C.调节时间D.超调量4.常用的校正方法有（）A.串联校正B.并联校正C.前馈校正D.反馈校正5.控制系统的数学模型有（）A.微分方程B.传递函数C.状态方程D.频率特性三、判断题（总共10题，每题2分，正确的打“√”，错误的打“×”）1.自动控制系统是由控制装置和被控对象组成的。（）2.系统的传递函数是在零初始条件下，输出量的拉氏变换与输入量的拉氏变换之比。（）3.控制系统的稳定性是指系统在受到外界干扰后，能够恢复到原来平衡状态的能力。（）4.根轨迹是指当系统的某个参数从0变化到∞时，闭环极点在s平面上移动的轨迹。（）5.PID控制器中，比例环节的作用是加快系统的响应速度。（）6.对于单位反馈控制系统，其闭环传递函数等于开环传递函数除以（1+开环传递函数）。（）7.系统的传递函数只与系统的结构和参数有关，与输入信号无关。（）8.二阶系统的阻尼比ζ越大，系统的超调量越大。（）9.超前校正装置可以提高系统的相位裕度，从而改善系统的稳定性。（）10.控制系统的稳态误差只与系统的开环增益有关。（）四、简答题（总共3题，每题10分）1.简述自动控制系统的基本组成部分及其作用。2.什么是根轨迹法？简述根轨迹的绘制规则。3.简述PID控制器的工作原理及其参数对系统性能的影响。五、计算题（总共2题，每题15分）1.已知控制系统开环传递函数G(s)=10/(s(s+1)(s+2))，试绘制系统的根轨迹，并分析系统的稳定性。2.某二阶系统的传递函数为G(s)=4/(s²+2s+4)，求系统的上升时间、峰值时间、调节时间和超调量。答案：一、选择题1.B2.A3.A4.A5.A6.A7.A8.A9.D10.D二、多项选择题1.ABC2.ABC3.ABCD4.ABCD5.ABCD三、判断题1.√2.√3.×4.√5.√6.√7.√8.×9.√10.×四、简答题1.自动控制系统由控制装置和被控对象组成。控制装置包括控制器、放大器、执行机构等部件，其作用是对被控对象的输出进行测量、比较和控制，使被控对象的输出量按照给定的规律变化。被控对象是指被控制的生产过程或设备。2.根轨迹法是一种图解方法，用于分析系统的稳定性和性能。根轨迹的绘制规则包括：根轨迹的起点是开环极点，终点是开环零点；根轨迹的分支数等于开环极点的个数；根轨迹的渐近线与实轴的夹角为180°(2k+1)/n-m，其中k=0,1,2,...，n为开环极点的个数，m为开环零点的个数；根轨迹的分离点和会合点由方程dK/ds=0确定。3.PID控制器由比例、积分和微分三个环节组成。比例环节的作用是根据偏差信号的大小产生控制作用，加快系统的响应速度；积分环节的作用是消除系统的稳态误差；微分环节的作用是根据偏差信号的变化率产生控制作用，提高系统的稳定性。PID控制器的参数对系统性能有重要影响，比例系数越大，系统的响应速度越快，但超调量可能会增大；积分时间常数越大，系统的稳态误差越小，但响应速度可能会变慢；微分时间常数越大，系统的稳定性越好，但对高频噪声敏感。五、计算题1.（1）系统的开环极点为p1=−0，p2=−1，p3=−2，开环零点为z1=−∞。（2）根轨迹的渐近线与实轴的夹角为180°(2k+1)/3-0=60°，180°，300°，k=0,1,2。（3）根轨迹的分离点由方程dK/ds=0确定，即10/[(s(s+1)(s+2))²]=0，解得s=-0.42或s=-1.58（舍去）。（4）当K=0时，系统的闭环极点为p1=−0，p2=−1，p3=−2，系统稳定；当K增大时，根轨迹向左移动，系统的稳定性变差；当K增大到一定值时，根轨迹与虚轴相交，系统出现临界稳定；当K继续增大时，根轨迹进入右半平面，系统不稳定。2.系统的阻尼比ζ=2/2×2=0.5，无阻尼自然频率ωn=2。上升时间tr=π/ωd=π/ωn√(1-ζ²)=π