2026年控制技能考试题库及答案

2026年控制技能考试题库及答案一、单项选择题（每题1分，共20分）1.自动控制系统按给定信号特征分类，以下哪个属于恒值控制系统？A.数控机床轨迹控制B.雷达跟踪系统C.直流电机调速系统D.导弹飞行轨迹控制答案：C解析：恒值控制系统的特点是给定值不变，要求被控量在受到扰动时保持恒定。直流电机调速系统要求转速保持恒定，属于恒值控制系统；其余三项给定值随时间变化，属于随动控制系统。2.闭环控制系统的反馈机制主要作用是（）。A.抑制扰动和内部参数变化对输出的影响B.提高系统开环增益C.消除测量误差D.增加系统的非线性答案：A3.传递函数的定义是在零初始条件下，（）之比。A.输出信号与输入信号B.输出拉氏变换与输入拉氏变换C.输出频域与输入频域D.输出稳态与输入稳态答案：B4.典型二阶系统的阻尼比ζ等于0时，系统处于（）状态。A.欠阻尼B.临界阻尼C.过阻尼D.无阻尼（等幅振荡）答案：D5.在PLC中，若要实现掉电保持功能，应使用哪种类型的继电器？A.输入继电器B.输出继电器C.通用辅助继电器D.掉电保持型辅助继电器答案：D6.变频器在恒压供水系统中，通常采用的反馈控制方式是（）。A.电压反馈B.电流反馈C.压力反馈D.速度反馈答案：C7.异步电动机的星-三角降压启动适用于正常运行时为（）接法的电动机。A.星形B.三角形C.星形或三角形D.双星形答案：B8.PID控制器中，能够反映系统未来变化趋势，提前抑制超调的控制作用是（）。A.比例（P）B.积分（I）C.微分（D）D.比例积分（PI）答案：C9.热电偶测量温度时，冷端温度补偿通常采用的方法是（）。A.桥路补偿法B.机械补偿法C.热膨胀法D.软件滤波法答案：A10.系统的稳态误差反映了系统的（）。A.稳定性B.响应速度C.准确性D.平稳性答案：C11.步进电机的转速与（）成正比。A.脉冲频率B.脉冲数量C.脉冲宽度D.脉冲幅度答案：A12.在交流伺服系统中，为了获得良好的动态和稳态性能，通常采用（）控制方式。A.开环B.半闭环C.闭环D.混合答案：C13.当开环频率特性的相角裕度γ大于0且幅值裕度KgA.稳定B.不稳定C.临界稳定D.无法判断答案：A14.PLC扫描工作过程分为输入采样、（）和输出刷新三个阶段。A.逻辑处理B.程序执行C.通信服务D.自诊断答案：B15.三相异步电动机的电磁转矩与（）成正比。A.定子电压B.定子电流C.气隙磁通与转子电流有功分量D.转子电压答案：C16.测速发电机在自动控制系统中常作为（）元件使用。A.给定B.放大C.反馈D.执行答案：C17.积分控制作用的主要特点是（）。A.响应快B.存在余差C.消除余差D.抑制超调答案：C18.光电编码器主要用于检测电机的（）。A.温度B.电流C.转速和位置D.电压答案：C19.劳斯判据用于判断系统的（）。A.稳态误差B.稳定性C.动态性能D.频率特性答案：B20.闭环控制系统中，若增大比例放大系数KpA.稳态精度降低，稳定性变差B.稳态精度提高，稳定性变好C.稳态精度提高，稳定性变差D.稳态精度降低，稳定性变好答案：C解析：增大比例放大系数Kp二、判断题（每题1分，共10分）1.闭环控制系统的稳定性一定比开环控制系统好。答案：错误解析：开环控制系统由于没有反馈，一般不会出现稳定性问题；而闭环控制系统引入反馈后，若参数匹配不当，极易导致系统振荡甚至不稳定。2.PLC的输入继电器只能由外部信号驱动，不能在程序内部用指令驱动。答案：正确3.比例控制规律的优点是控制及时，缺点是存在静差。答案：正确4.变频器的V/答案：正确5.串联超前校正的目的是提高系统的稳态精度。答案：错误解析：串联超前校正的目的是利用相位超前特性增加系统的相角裕度，改善系统的动态响应（减小超调，加快响应速度）；串联滞后校正才用于提高系统的稳态精度。6.伺服电机的编码器一般安装在电机尾部，用于位置和速度反馈。答案：正确7.三相异步电动机的转子转速总是低于旋转磁场的同步转速。答案：正确8.在控制系统中，拉氏变换是分析线性定常系统的重要数学工具，它可以将微分方程转化为代数方程。答案：正确9.步进电动机的步距角越小，控制精度越低。答案：错误解析：步距角越小，电机每转一周所需的脉冲数越多，控制分辨率越高，控制精度也越高。10.调节系统中，微分时间常数Td答案：正确三、简答题（每题5分，共20分）1.简述开环控制系统与闭环控制系统的主要区别及各自优缺点。答案：(1)区别：开环控制系统无反馈环节，输出不反馈到输入端；闭环控制系统有反馈环节，将输出量反馈到输入端与给定值进行比较。(2)开环优缺点：优点是结构简单、成本低、易于维护；缺点是控制精度低、抗干扰能力差。(3)闭环优缺点：优点是控制精度高、抗干扰能力强；缺点是结构复杂、成本高、存在稳定性问题。2.简述PID控制器中P、I、D各部分的作用。答案：(1)比例（P）控制：成比例地反映系统的偏差信号，迅速减小误差，但存在静差。(2)积分（I）控制：主要用于消除静差，提高系统的无差度，但会降低响应速度，增加超调。(3)微分（D）控制：反映偏差信号的变化趋势，具有超前预测功能，能加快系统响应，减少超调，但对高频噪声敏感。3.PLC的扫描周期包含哪几个主要阶段？在程序执行阶段，输入映像寄存器和输出映像寄存器的状态如何变化？答案：(1)PLC扫描周期包含输入采样、程序执行、输出刷新三个主要阶段。(2)在程序执行阶段，PLC按照用户程序进行逻辑运算。此时输入映像寄存器的状态保持不变，锁定为采样阶段的状态；而输出映像寄存器的状态会随着程序的执行不断被刷新。4.在变频调速控制中，什么是V/f控制方式？为什么要保持答案：(1)V/f控制是在改变变频器输出频率的同时，协调改变输出电压，使(2)保持V/f恒定是为了保持电机内部的磁通量四、计算题（每题10分，共20分）1.已知某单位负反馈系统的开环传递函数为G((1)求使系统闭环稳定的K值范围；(2)若要求系统在单位斜坡输入r(t)=t答案：(1)闭环特征方程为1+G(s)=0，即s(s+4(2)系统为0型系统？开环传递函数含有一个积分环节1/s，故为I型系统。I型系统在单位斜坡输入下的稳态误差为ess=1Kv，其中速度误差静态系数Kv(1)中稳定性条件，满足条件的K值为K≥解析：此题考察劳斯判据求稳定域及典型输入下的稳态误差计算。关键在于正确识别系统型别（I型），并应用终值定理ess=lims2.某积分控制器与被控对象串联，被控对象的传递函数为Gp(s(1)写出系统的闭环传递函数Φ((2)求系统闭环极点，并讨论参数Ki和T答案：(1)开环传递函数G(s)(2)系统的特征方程为Ts2+s+Ki=0。利用求根公式得闭环极点为s1,2=−1±1−4解析：此题考察闭环传递函数的求解及系统稳定性分析。注意Φ(s)五、综合分析题（每题15分，共30分）1.在工业自动化流水线中，采用PLC控制一台三相异步电动机实现正反转运行，并在两端设有行程限位开关。控制要求如下：(1)有正转启动、反转启动和停止按钮。(2)正反转启动时有互锁保护。(3)碰到正转限位开关时，电动机自动停止正转并延时2秒后自动反转；碰到反转限位开关时，电动机自动停止反转并延时2秒后自动正转。(4)具有热继电器过载保护。请写出：1.需要的PLC输入/输出（I/O）点分配表（不少于6个输入，2个输出）。2.简述控制系统的梯形图设计思路（包括互锁与延时的实现逻辑）。答案：1)I/O分配表：输入：I0.0：正转启动按钮（常开）I0.1：反转启动按钮（常开）I0.2：停止按钮（常闭）I0.3：正转限位开关（常开）I0.4：反转限位开关（常开）I0.5：热继电器过载保护触点（常闭）输出：Q0.0：正转接触器（KM1）Q0.1：反转接触器（KM2）2)梯形图设计思路：(1)启停与互锁逻辑：正转线圈Q0.0由I0.0启动，并串联反转线圈Q0.1的常闭触点实现正反转互锁；反转线圈Q0.1由I0.1启动，并串联正转线圈Q0.0的常闭触点实现互锁。两者均串联停止按钮I0.2和热继电器I0.5的常闭触点。(2)限位与延时逻辑：当碰到正转限位I0.3时，I0.3常闭触点断开切断正转线圈Q0.0，同时I0.3常开触点闭合接通正转变反转的定时器T1；T1延时2秒后，T1常开触点闭合接通反转线圈Q0.1。(3)同理，当碰到反转限位I0.4时，切断反转线圈Q0.1，接通反转变正转的定时器T2；T2延时2秒后接通正转线圈Q0.0。(4)保护逻辑：若发生过载，I0.5断开，切断所有输出，实现保护。解析：此题考察PLC程序设计中的典型控制环节。关键在于“互锁”和“自动切换延时”逻辑的正确处理。需注意行程限位开关在机械到达终点时动作，不仅要切断当前运行方向，还要触发延时定时器，由定时器动作来启动反方向运行。同时硬件和软件双重互锁是电机正反转控制的必备规范。2.某温度控制系统采用电加热器加热液体，通过热电阻测量温度，PID调节器输出控制固态继电器的导通时间比例来实现控温。系统在运行中发现：温度响应过慢，且存在较大的静差。(1)分析温度响应过慢和存在大静差的可能原因，并指出应如何调节PID参数来改善该问题。(2)若在调节过程中系统出现温度振荡、超调过大，又应如何调节PID参数？(3)简述热电阻测温时采用三线制接线法的原因及其作用。答案：(1)原因分析：温度响应过慢且存在大静差，主要是由于比例带设置过大（比例增益Kp太小），导致控制作用过弱；同时积分作用不足或积分时间Ti设置过长，无法及时消除静差。调节方法：应适当增大比例增益Kp(2)振荡与超调调节：出现温度振荡和超调过大，说明系统动态响应过于激烈。应适当减小比例增益Kp，以降低系统的开环增益，减弱控制力度；适当增大积分时间Ti，减弱积分作用以减缓消除静差的速度；若使用了微分作用，可适当引入或增大微分时间(3)三线制接线原因及作用：热电阻测温时，连接导线本身存在电阻，且其阻值会随环境温度变化而变化，若引入测量桥路会带来附加误差。采用三线制接线法，是将两根引线分别接入测量电桥的相邻两