2026年自动化控制原理的试卷及答案

2026年自动化控制原理的试卷及答案一、单项选择题（每小题2分，共20分）1.自动控制系统最基本的控制方式是（）。A.开环控制B.闭环控制C.复合控制D.前馈控制答案：B2.闭环控制系统的反馈信号通常是（）。A.输入信号B.扰动信号C.输出信号D.误差信号答案：C3.一阶系统的传递函数为G(s)A.TB.2C.3D.4答案：C解析：一阶系统单位阶跃响应调节时间ts=34.若某二阶系统的阻尼比ζ=A.欠阻尼B.临界阻尼C.过阻尼D.无阻尼答案：D5.线性定常系统稳定的充分必要条件是其闭环传递函数的极点均位于s平面的（）。A.左半部分B.右半部分C.虚轴上D.原点答案：A6.某最小相位系统的开环对数幅频特性在穿越频率ωc处的斜率为−20dB/decA.大于0B.小于0C.等于0D.无法确定答案：A解析：对于最小相位系统，开环对数幅频特性在穿越频率ωc处的斜率为−7.PI控制器的传递函数为GcA.提高快速性B.消除稳态误差C.增加阻尼比D.减小超调量答案：B8.已知系统的状态空间表达式，判定系统可控性需构造的可控性矩阵为（）。A.QB.QC.WD.W答案：A9.采样控制系统中，为使离散信号能够无失真地恢复为连续信号，采样频率ωsA.ωB.ωC.ωD.无限制答案：A解析：根据香农采样定理，采样频率必须大于信号最高频率的两倍，即ωs10.根轨迹是当开环增益从0变化到∞时，闭环特征根在s平面上移动的轨迹。根轨迹的起点是（）。A.闭环极点B.开环极点C.闭环零点D.开环零点答案：B二、填空题（每空2分，共20分）1.自动控制系统按给定输入信号的特征可分为恒值控制系统、______和______。答案：随动控制系统；程序控制系统2.某环节的传递函数为G(答案：惯性3.高阶系统的主导极点是距离s平面虚轴________的闭环极点。答案：最近4.若系统开环对数幅频特性曲线在ωc答案：−5.相角裕度γ定义为开环相频特性φ(ωc)与答案：1806.设单位反馈系统的开环传递函数为G(s)答案：07.离散控制系统稳定的条件是闭环脉冲传递函数的极点均位于z平面________的单位圆内。答案：以原点为圆心8.描述线性定常离散系统的数学模型有差分方程、脉冲传递函数和________。答案：离散状态空间表达式9.在状态空间分析中，若系统是可控的，则可以通过状态反馈实现闭环极点的________。答案：任意配置10.奈奎斯特稳定判据中，若P为开环右半平面极点数，N为奈氏曲线逆时针包围(−1,答案：P三、简答题（每小题5分，共20分）1.简述开环控制和闭环控制的主要区别。答案：开环控制系统的输出不反馈到输入端参与控制，结构简单，成本较低，但抗干扰能力差，精度低；闭环控制系统将输出量反馈到输入端与输入信号比较产生偏差，利用偏差进行控制，抗干扰能力强，精度高，但结构复杂，可能引起系统振荡甚至不稳定。2.简述PID控制器中比例、积分、微分各自的作用。答案：(1)比例控制：反映当前偏差，增大比例系数可以加快响应速度，减小误差，但不能消除稳态误差；(2)积分控制：累积历史偏差，主要用于消除系统的稳态误差，提高系统的无差度，但会降低系统的稳定性；(3)微分控制：反映偏差的变化趋势，具有超前控制作用，能够增加系统的阻尼，改善动态性能，减小超调量。3.什么是主导极点？在分析高阶系统时如何应用？答案：在闭环极点中，距离虚轴最近且附近无闭环零点的极点称为主导极点。在分析高阶系统时，常将距离虚轴较远的非主导极点忽略，把高阶系统近似为由主导极点构成的低阶系统，从而使分析和设计过程大大简化。4.简述相角裕度γ和幅值裕度Kg答案：相角裕度γ是指在开环对数幅频特性穿越频率ωc处，使系统达到临界稳定所需附加的相角滞后量；幅值裕度Kg是指在相频特性穿越四、计算与分析题（每小题10分，共40分）1.已知系统开环传递函数为G(s)答案：0解析：闭环特征方程为1+G(s列劳斯表：$$\begin{array}{c|cc}

s^3&1&2\\

s^2&3&K\\

s^1&\frac{6-K}{3}&0\\

s^0&K&

\end{array}$$要使系统稳定，劳斯表第一列元素必须全为正，即：3解得：0<2.设单位反馈系统的开环传递函数为G(s)=16答案：σ%≈解析：闭环传递函数为：Φ化为二阶系统标准形式Φ(ω2超调量为：σ调节时间（2%误差带）为：t3.已知某最小相位系统的开环对数幅频特性渐近线如下：在ω<1时斜率为−20dB/dec；在ω=1处斜率变为−40dB/dec；在ω=10处斜率变为−20答案：G解析：低频段斜率为−20dB/dec，说明系统含有一个积分环节Ks。低频段延长线在ω=1处的幅值为40dB，故20lgK1=40，解得K=100。ω=1处斜率由−20变为−40，变化量为−20dB/dec，对应惯性环节1s+G4.已知离散系统的闭环脉冲传递函数为Φ(答案