2026年自动化（控制系统）试题及答案

2026年自动化（控制系统）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）答题要求：每题只有一个正确答案，请将正确答案的序号填在括号内。(总共10题，每题3分)1.反馈控制系统中，若反馈信号与给定信号相加，则称为（）。A.正反馈B.负反馈C.前馈D.复合反馈2.控制系统的稳定性取决于（）。A.系统的结构和参数B.输入信号的大小C.干扰信号的大小D.系统的初始状态3.二阶系统的阻尼比ζ=0时，系统的响应为（）。A.等幅振荡B.单调上升C.衰减振荡D.发散振荡4.若系统的传递函数为G(s)=1/(s^2+2s+1)，则该系统为（）。A.一阶系统B.二阶系统C.三阶系统D.四阶系统5.比例环节的传递函数为（）。A.G(s)=KB.G(s)=1/TsC.G(s)=K/(Ts+1)D.G(s)=1/(s^2+2ζωns+ωn^2)6.积分环节的输出信号与输入信号的（）成正比。A.幅值B.频率C.积分D.微分7.微分环节的输出信号与输入信号的（）成正比。A.幅值B.频率C..变化率D.积分8.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.干扰信号的形式D.系统的初始状态9.开环控制系统的特点是（）。A.系统有反馈环节B.系统无反馈环节C.系统的输出对输入有影响D.系统的稳定性好10.闭环控制系统的特点是（）。A.系统有反馈环节B.系统无反馈环节C.系统的输出对输入无影响D.系统的稳定性差第II卷（非选择题共70分）11.（10分）简述自动控制系统的组成部分及其作用。自动控制系统主要由控制器、被控对象、测量变送装置和执行器组成。控制器根据测量变送装置送来的被控量与给定值的偏差信号，按照一定的控制规律产生控制信号；被控对象是控制系统要控制的对象；测量变送装置用于测量被控量并将其转换为便于传输和处理的信号；执行器接收控制器的控制信号，对被控对象施加控制作用，使被控量达到预期值。12.（15分）已知系统的传递函数G(s)=10/(s^2+2s+10)，求系统的阻尼比ζ、自然频率ωn，并判断系统的稳定性。对于传递函数G(s)=10/(s^2+2s+10)，将其化为标准形式G(s)=ωn^2/(s^2+2ζωns+ωn^2)。可得ωn^2=10，即ωn=√10。2ζωn=2，将ωn=√10代入可得ζ=1/√10。因为ζ>0，所以系统是稳定的。13.（15分）什么是比例控制、积分控制和微分控制？它们各自的特点是什么？比例控制是指控制器的输出信号与输入偏差信号成比例关系。特点是反应快，能迅速对偏差做出响应，但存在稳态误差。积分控制是指控制器的输出信号与输入偏差信号的积分成正比。特点是能消除稳态误差，但控制作用缓慢，易使系统产生超调。微分控制是指控制器的输出信号与输入偏差信号的变化率成正比。特点是能预测偏差变化趋势，改善系统的动态性能，加快系统的响应速度，但对噪声敏感。14.（15分）材料：某温度控制系统，采用PID控制器。已知被控对象的传递函数为G(s)=1/(s+1)，要求系统的稳态误差为零，超调量不大于20%。（1）设计该PID控制器的参数。首先，为使稳态误差为零，需加入积分环节。设PID控制器的传递函数为Gc(s)=Kp+Ki/s+Kds。根据系统性能要求，通过计算和调整参数。例如，先确定Kp，然后根据超调量等要求确定Ki和Kd。可利用相关的控制理论公式和方法进行计算，如根据二阶系统的超调量公式等。（2）简述该控制系统的工作原理。测量变送装置测量温度并将其转换为信号传送给PID控制器。PID控制器根据输入的偏差信号，按照设定的控制规律计算出控制信号。控制信号通过执行器作用于被控对象，调节温度，使温度达到设定值。在这个过程中，比例控制快速响应偏差，积分控制消除稳态误差，微分控制改善动态性能。15.（15分）材料：某电机转速控制系统，采用闭环控制方式。已知电机的传递函数为G(s)=10/(s(s+5))，反馈环节的传递函数为H(s)=1。（1）求系统的开环传递函数和闭环传递函数。开环传递函数为G(s)H(s)=10/(s(s+5))。闭环传递函数为G(s)/(1+G(s)H(s))=10/(s^2+5s+10)。（2）分析该系统的稳定性和动态性能。对于闭环传递函数10/(s^2+5s+10)，通过计算其特征方程的根来判断稳定性。特征方程为s^2+5s+10=0，根据判别式可知系统是稳定的。动态性能方面，可根据阻尼比和自然频率等