2025年自动化控制原理与应用考点试题

2025年自动化控制原理与应用考点试题考试时长：120分钟满分：100分一、单选题（总共10题，每题2分，总分20分）1.自动控制系统中的反馈环节主要作用是（）。A.放大信号B.滤除噪声C.减小系统误差D.提高响应速度2.在传递函数G(s)＝(s＋2)/(s²＋3s＋2)中，系统的阶次为（）。A.1阶B.2阶C.3阶D.4阶3.控制系统稳定性判据中，劳斯判据适用于（）。A.线性时变系统B.非线性系统C.线性定常系统D.时滞系统4.比例（P）控制器的主要缺点是（）。A.响应速度快B.滞后时间长C.存在稳态误差D.抗干扰能力强5.在根轨迹法中，开环传递函数的零点移动会导致（）。A.根轨迹分支消失B.根轨迹渐近线数量增加C.系统稳定性变差D.根轨迹对称性破坏6.二阶系统阻尼比ζ＝0.707时，系统处于（）。A.欠阻尼状态B.临界阻尼状态C.过阻尼状态D.无阻尼状态7.数字控制系统中，Z变换的主要应用是（）。A.模拟信号滤波B.离散系统稳定性分析C.信号采样保持D.抗混叠处理8.在状态空间法中，系统可控性矩阵的秩等于（）。A.状态变量数B.输出变量数C.控制变量数D.系统阶次9.频率响应法中，奈奎斯特曲线穿越(-1,0)点时，系统（）。A.临界稳定B.不稳定C.稳定D.超调量增大10.在PID控制中，积分（I）作用的主要目的是（）。A.提高响应速度B.减小超调量C.消除稳态误差D.增强抗干扰能力二、填空题（总共10题，每题2分，总分20分）11.控制系统的传递函数G(s)＝K/(s＋1)表示一个______环节。12.一阶系统的单位阶跃响应表达式为______。13.劳斯表中，若某一行全为零，则需用______代替该行。14.比例积分（PI）控制器在s＝0处有一个______极点。15.根轨迹法中，分离点的条件是______。16.二阶系统无阻尼自然频率ωn＝10rad/s，阻尼比ζ＝0.5，则阻尼振荡频率为______。17.Z变换的终值定理适用于______系统。18.状态空间法中，系统可控性矩阵的列向量需线性______。19.奈奎斯特稳定性判据基于______原理。20.在工业控制中，前馈控制常用于______补偿。三、判断题（总共10题，每题2分，总分20分）21.系统的传递函数唯一取决于系统的结构和参数。（）22.零阶系统对阶跃输入的响应是无差的。（）23.劳斯判据中，若劳斯表第一列出现负数，则系统不稳定。（）24.比例微分（PD）控制器可以提高系统的响应速度。（）25.根轨迹法中，开环零点对根轨迹形状无影响。（）26.二阶系统阻尼比ζ越大，超调量越大。（）27.Z变换适用于所有连续时间系统。（）28.状态空间法中，系统可控性等价于可观测性。（）29.奈奎斯特曲线顺时针包围(-1,0)点次数等于系统不稳定极点数。（）30.PID控制中，微分（D）作用对高频噪声敏感。（）四、简答题（总共3题，每题4分，总分12分）31.简述自动控制系统稳定性的定义及其判别条件。32.比较比例（P）控制器和比例积分（PI）控制器的优缺点。33.简述根轨迹法中，开环传递函数增益K变化对根轨迹的影响。五、应用题（总共2题，每题9分，总分18分）34.已知某二阶系统的传递函数为G(s)＝10/(s²＋2s＋10)，求系统的自然频率、阻尼比、无阻尼振荡频率，并判断系统稳定性。35.某离散系统的传递函数为G(z)＝(z＋1)/(z²－1.5z＋0.5)，求系统的脉冲响应，并判断系统稳定性。【标准答案及解析】一、单选题1.C（反馈环节通过误差修正消除偏差）2.B（分母多项式阶次为2）3.C（劳斯判据仅适用于线性定常系统）4.C（P控制器无法消除稳态误差）5.B（零点移动会改变渐近线方向和数量）6.B（ζ＝0.707为临界阻尼）7.B（Z变换用于分析离散系统稳定性）8.A（可控性矩阵秩等于状态变量数）9.A（穿越(-1,0)点时系统临界稳定）10.C（I作用消除积分误差）二、填空题11.指数12.1－e^(-t/τ)13.原点附近的行14.极点15.两条根轨迹在此点相遇且分离16.7.07rad/s17.BIBO稳定18.无关19.对数20.干扰三、判断题21.√22.√23.√24.√25.×（零点影响根轨迹起始和终止）26.×（ζ越大超调量越小）27.×（Z变换需满足采样定理）28.×（可控性与可观测性独立）29.√30.√四、简答题31.稳定性定义：系统在受到扰动后，输出能恢复到原平衡状态。判别条件：系统特征方程所有根均位于s平面左半平面。32.P控制器：优点是结构简单，缺点是存在稳态误差。PI控制器：优点是消除稳态误差，缺点是响应速度略慢。33.增益K变化影响：-K增大，根轨迹向左移动，系统响应加快；-K过大会导致系统不稳定；-根轨迹可能分离或汇合，影响系统动态特性。五、应用题34.解析：-自然频率ωn＝√10rad/s，阻尼比ζ＝1，无阻尼振荡频率等于自然频率。-特征方程s²＋2s＋10＝0，根为s＝－1±3j，位于左半平面，系统稳定。35.解析：-将G(z)转换为差分方程：y(k)－