2025年高职自动化（自动控制系统）试题及答案.doc

2025年高职自动化（自动控制系统）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40分）
（总共8题，每题5分，每题只有一个选项符合题意）
w1. 自动控制系统中，反馈控制的核心作用是（ ）
A. 消除干扰
B. 使系统输出跟踪输入信号
C. 提高系统稳定性
D. 增强系统响应速度
w2. 以下关于开环控制系统的说法，正确的是（ ）
A. 系统结构简单，成本低
B. 能自动补偿扰动对输出的影响
C. 输出对输入有直接影响
D. 适用于高精度控制场合
w3. 在控制系统的性能指标中，反映系统响应速度的是（ ）
A. 上升时间
B. 超调量
C. 稳态误差
D. 调节时间
w4. 比例控制器的特点是（ ）
A. 能消除稳态误差
B. 控制作用与偏差成比例
C. 具有超前控制作用
D. 能加快系统响应速度
w5. 积分控制的作用是（ ）
A. 提高系统稳定性
B. 消除稳态误差
C. 加快系统响应
D. 增大系统增益
w6. 微分控制主要用于（ ）
A. 提高系统稳定性
B. 减小系统超调量
C. 消除稳态误差
D. 增强系统抗干扰能力
w7. 对于二阶系统，当阻尼比ζ=0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
w8. 自动控制系统的基本组成部分不包括（ ）
A. 控制器
B. 被控对象
C. 反馈环节
D. 执行机构

第II卷（非选择题 共60分）
w9. （10分）简述自动控制系统的基本工作原理。
w10. （15分）比较比例、积分、微分三种控制规律的特点及适用场合。
w11. （15分）某控制系统的传递函数为G(s)=10/(s^2 + 2s + 10)，求该系统的阻尼比ζ和无阻尼自然频率ωn，并判断系统的稳定性。
w12. （材料题 10分）材料：在一个温度控制系统中，被控对象是一个加热炉，要求将炉内温度稳定在设定值。采用了比例控制方式。已知比例系数Kp = 2，当设定温度为50℃，初始温度为20℃时，求系统的输出温度。
w13. （材料题 20分）材料：某液位控制系统，被控对象为水箱，液位高度h是被控量。采用了PI控制算法。已知比例系数Kp = 3，积分时间常数Ti = 0.5。当液位设定值h0 = 1m，初始液位h1 = 0.5m时，经过一段时间后，液位稳定在设定值附近。请分析PI控制算法在该系统中的作用，并计算积分作用对液位控制的影响。

答案：w1.B；w2.A；w3.A；w4.B；w5.B；w6.B；w7.D；w8.C；w9.自动控制系统的基本工作原理是通过检测被控对象的输出信号（即被控量），并将其反馈到输入端与给定值进行比较，得到偏差信号。控制器根据偏差信号产生控制作用，作用于被控对象，使被控量接近或达到给定值。w10.比例控制：控制作用与偏差成比例，能快速响应偏差，但不能消除稳态误差，适用于扰动较小、对稳态精度要求不高的场合。积分控制：能消除稳态误差，但响应速度较慢，易使系统产生超调，适用于要求无稳态误差的场合。微分控制：具有超前控制作用，能加快系统响应速度，减小超调量，适用于对快速性要求较高的场合。w11.传递函数G(s)=10/(s^2 + 2s + 10)，与标准形式G(s)=ωn^2/(s^2 + 2ζωn s + ωn^2)对比可得，ωn^2 = 10，ωn = √10；ζ = 2/(2√10) = 1/√10。因为ζ > 0，ωn > 0，所以系统稳定。w12.根据比例控制公式u(t)=Kpe(t)，e(t)=50 - 20 = 30℃，Kp = 2，则u(t)=2×30 = 60℃，系统输出温度会逐渐上升，最终接近50℃。w13.PI控制算法中，比例控制能快速响应液位偏差，使液位快速向设定值靠近。积分控制能消除稳态误差，当液位稳定在设定值附近时，积分作用使控制作用更加精确。初始偏差e(0)=1 - 0.5 = 0.5m，比例作用输出u1 = Kpe(0)=3×0.5 = 1.5。随着时间推移，积分作用逐渐增强，使液位稳定在设定值。积分作用对液位控制的影响是使液位能更精确地达到并稳定在设定值。