2026年自动化（自动化控制）综合测试题及答案.doc

2026年自动化（自动化控制）综合测试题及答案

（考试时间：90分钟 满分100分）
班级______ 姓名______

第I卷（选择题 共30分）
（总共6题，每题5分，每题只有一个正确答案，请将正确答案填在题后的括号内）
w1. 以下关于自动控制系统的说法，错误的是（ ）
A. 自动控制系统能够自动地对被控对象的工作状态进行调节和控制
B. 反馈控制系统是按偏差进行控制的
C. 开环控制系统不存在反馈环节
D. 自动控制系统的控制精度与干扰无关
答案：D

w2. 传递函数反映了系统的（ ）
A. 输入与输出之间的关系
B. 输入与内部变量之间的关系
C. 输出与内部变量之间的关系
D. 内部变量之间的关系
答案：A

w3. 二阶系统的传递函数为G(s)=4/(s²+2s+4)，其阻尼比为（ ）
A. 0.5
B. 1
C. 2
D. 4
答案：A

w4. 对于一阶系统，当输入为单位阶跃信号时，其响应的稳态值为（ ）
A. 0
B. 1
C. 无穷大
D. 不确定
答案：B

w5. 以下哪种控制器不属于常规控制器（ ）
A. P控制器
B. PI控制器
C. PID控制器
D. 模糊控制器
答案：D

w6. 线性定常系统稳定的充要条件是其特征方程的所有根（ ）
A. 都位于复平面的左半平面
B. 都位于复平面的右半平面
C. 都位于虚轴上
D. 有一个根位于虚轴上
答案：A

第II卷（非选择题 共70分）

w7. 简答题（15分）
简述自动控制系统的组成部分及其作用。

w8. 计算题（20分）
已知系统的传递函数G(s)=10/(s²+3s+10)，当输入为r(t)=2t时，求系统的稳态输出。

w9. 分析题（15分）
分析比例控制器、积分控制器和微分控制器的特点及适用场合。

w10. 综合题（20分）
材料：某温度控制系统，采用热电偶作为温度传感器，将温度信号转换为电压信号，经过放大电路放大后，送入PID控制器进行控制，控制对象为加热炉。已知热电偶的灵敏度为K1，放大电路的放大倍数为K2，PID控制器的传递函数为Gc(s)=Kp+Ki/s+Kds。
问题：请画出该温度控制系统原理框图，并说明各环节的作用。若要提高系统的控制精度，应如何调整PID控制器的参数？

w11. 设计题（20分）
设计一个液位控制系统，要求能够保持液位稳定在给定值附近。已知液位传感器输出的电压信号与液位高度成正比，执行机构为电动调节阀。请画出系统原理框图，并说明各环节的作用，以及选择合适的控制器并说明理由。

答案：
w7答案：自动控制系统主要由被控对象、测量元件、比较元件、控制器和执行元件组成。被控对象是需要进行控制的设备或过程；测量元件用于测量被控量的实际值；比较元件将测量值与给定值进行比较，产生偏差信号；控制器根据偏差信号进行控制运算，产生控制信号；执行元件根据控制信号对被控对象进行操作，以实现对被控量的控制。
w8答案：首先对输入r(t)=2t进行拉氏变换得R(s)=2/s²。系统的传递函数G(s)=10/(s²+3s+10)。则系统的输出Y(s)=G(s)R(s)=20/(s²(s²+3s+10))。通过终值定理求稳态输出，lim(t→∞)y(t)=lim(s→0)sY(s)=2。
w9答案：比例控制器特点是控制作用及时、快速，但存在稳态误差。适用于对控制精度要求不高、负载变化较小的场合。积分控制器能消除稳态误差，但控制作用缓慢。适用于要求无稳态误差的场合。微分控制器能反映偏差信号的变化趋势，改善系统的动态性能。适用于对快速性要求较高、负载变化较大的场合。
w10答案：原理框图：热电偶→放大电路→PID控制器→加热炉。热电偶将温度转换为电压信号，放大电路放大信号，PID控制器根据偏差进行控制，加热炉是被控对象。提高控制精度，可适当增大Kp加快响应速度，增大Ki消除稳态误差，根据系统特性调整Kd改善动态性能。
w11答案：原理框图：液位传感器→比较器→控制器→电动调节阀→水箱（被控对象）。液位传感器测量液位并转换为电压信号，比较器将测量值与给定值比较产生偏差，控制器根据偏差控制电动调节阀调节液位，电动调节阀控制进水或出水，水箱保持液位稳定。可选择PI控制器，因为能消除稳态误差，且能较好地应对液位变化不是特别剧烈的情况。