2025年自动化控制技术原理与应用真题

2025年自动化控制技术原理与应用真题考试时长：120分钟满分：100分一、单选题（总共10题，每题2分，总分20分）1.自动化控制系统中的反馈环节主要作用是（）。A.增强系统稳定性B.减小系统误差C.提高系统响应速度D.简化系统结构2.在PID控制中，比例（P）项的主要作用是（）。A.消除稳态误差B.加快系统响应C.抑制超调量D.提高系统阻尼3.传递函数G(s)=(s+2)/(s²+3s+2)的极点为（）。A.-1,-2B.-1,-2C.-0.5,-2D.0.5,24.在状态空间法中，系统可控性矩阵的满秩条件是（）。A.Q矩阵满秩B.P矩阵满秩C.(B,AB)矩阵满秩D.(C,AC)矩阵满秩5.数字控制系统中，Z变换的主要应用是（）。A.分析系统稳定性B.设计数字滤波器C.计算系统响应D.以上都是6.在PLC编程中，定时器（T）指令的主要功能是（）。A.计算变量B.控制电机C.延时执行D.通信处理7.伺服系统中，前馈控制的主要目的是（）。A.提高系统精度B.增强抗干扰能力C.减小响应时间D.以上都是8.在模糊控制中，隶属度函数的主要作用是（）。A.定义模糊规则B.确定模糊输出C.将精确量转换为模糊量D.以上都是9.在运动控制中，插补算法的主要作用是（）。A.提高定位精度B.增加控制点密度C.优化轨迹平滑度D.以上都是10.在工业网络中，Modbus协议的主要特点包括（）。A.基于字节传输B.支持主从结构C.传输速率高D.以上都是二、填空题（总共10题，每题2分，总分20分）1.自动化控制系统的基本组成包括______、______、______和______。2.PID控制器的参数整定方法主要有______、______和______。3.传递函数G(s)=K/(s+1)的特征方程为______。4.状态空间法的标准形包括______、______和______。5.数字控制系统的采样定理规定采样频率应大于系统带宽的______倍。6.PLC编程中，常用的基本指令包括______、______和______。7.伺服系统的位置环通常采用______控制算法。8.模糊控制中的______是模糊推理的核心环节。9.运动控制中的______算法能够实现连续轨迹的平滑插补。10.工业以太网的主要标准包括______、______和______。三、判断题（总共10题，每题2分，总分20分）1.自动化控制系统的目的是消除所有误差。（×）2.PID控制器的积分项能够消除稳态误差。（√）3.传递函数只适用于线性定常系统。（√）4.状态空间法无法处理非线性系统。（×）5.Z变换只适用于离散时间系统。（√）6.PLC编程中，继电器指令（R）用于逻辑控制。（√）7.伺服系统的速度环通常采用比例控制。（×）8.模糊控制不需要建立精确的数学模型。（√）9.插补算法只适用于直线运动控制。（×）10.Modbus协议不支持多主站通信。（×）四、简答题（总共3题，每题4分，总分12分）1.简述自动化控制系统的基本原理及其应用场景。解答要点：自动化控制系统通过检测、比较、决策和执行四个环节，实现对被控对象的自动调节。应用场景包括工业生产、智能家居、交通控制等。2.比较PID控制器的三种参数整定方法的优缺点。解答要点：临界比例度法适用于已知系统临界频率的情况；经验法简单易行但依赖经验；Ziegler-Nichols法适用于典型系统但需先确定临界参数。3.简述数字控制系统与模拟控制系统的区别。解答要点：数字控制系统基于离散时间信号，采用计算机实现控制，精度高但需考虑采样频率；模拟控制系统基于连续时间信号，采用模拟器件实现，结构简单但精度有限。五、应用题（总共2题，每题9分，总分18分）1.已知某系统的传递函数为G(s)=10/(s²+2s+10)，试求该系统的阻尼比ζ和自然频率ωn，并判断系统稳定性。解答要点：-特征方程s²+2s+10=0，解得ζ=1，ωn=√10；-由于ζ>1，系统稳定；-系统为过阻尼系统，无振荡。2.某数字控制系统采用T=0.1s的采样周期，系统传递函数为G(s)=1/(s+1)，试求其Z变换后的传递函数G(z)。解答要点：-采用双线性变换法：s=(2/T)·(1-z⁻¹)/(1+z⁻¹)；-代入G(s)得G(z)=(1.018·z⁻¹)/(1-0.018·z⁻¹)；-化简后G(z)=1.018/(1-0.018·z⁻¹)。【标准答案及解析】一、单选题1.B2.A3.C4.C5.D6.C7.A8.D9.D10.B二、填空题1.检测环节、比较环节、决策环节、执行环节2.临界比例度法、经验法、Ziegler-Nichols法3.s²+1=04.能控标准形、能观测标准形、对角标准形5.26.输入输出指令、逻辑指令、定时器指令7.比例积分微分（PID）8.模糊推理9.插补算法10.IEEE802.3、IEEE802.1、IEEE802.11三、判断题1.×2.√3.√4.×5.√6.√7.×8.√9.×10.×四、简答题1.自动化控制系统的基本原理是通过检测被控对象的实际状态，与期望值进行比较，产生偏差信号，再通过控制器进行决策，驱动执行机构调整被控对象，直至偏差消除。应用场景包括工业生产线、智能楼宇、自动驾驶等。2.临界比例度法适用于已知系统临界频率的情况，但需先确定临界参数；经验法简单易行但依赖经验，适用于简单系统；Ziegler-Nichols法适用于典型系统但需先确定临界参数，精度较高。3.数字控制系统基于离散时间信号，采用计算机实现控制，精度高但需考虑采样频率；模拟控制系统基于连续时间信号，采用模拟器件实现，结构简单但精度有限。五、应用题1.解答：-特征方程s²+2s+10=0，解得ζ=2/(2√10)=1/√10≈0.316，ωn=√10≈3.