自动化设备运维工程师《控制理论（专业核心课）》2024-2025学年第二学期期中试卷及答案.docVIP

自动化设备运维工程师《控制理论（专业核心课）》2024-2025学年第二学期期中试卷及答案

一、单项选择题(本大题总共15小题，每题2分，共30分）

1.自动控制系统中，反馈信息是指（）

A.被控变量的实际值

B.被控变量的给定值

C.偏差信号

D.控制信号

答案：A

解析：反馈信息是将被控变量的实际值反馈到输入端与给定值进行比较。

2.控制系统的传递函数取决于（）

A.系统的结构和参数

B.输入信号

C.输出信号

D.干扰信号

答案：A

解析：传递函数是系统特性的一种数学描述，只与系统结构和参数有关。

3.一阶系统的时间常数T越大，则系统的响应速度（）

A.越快

B.越慢

C.不变

D.不确定

答案：B

解析：时间常数T越大，系统对输入信号的响应越迟缓。

4.二阶系统的阻尼比ζ越小，则系统的超调量（）

A.越大

B.越小

C.不变

D.不确定

答案：A

解析：阻尼比ζ越小，超调量越大。

5.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.输出信号的大小

D.干扰信号大小

答案：A

解析：系统稳定性由系统自身结构和参数决定。

.......

15.下列哪种控制方式不属于反馈控制（）

A.比例控制

B.前馈控制

C.积分控制

D.微分控制

答案：B

解析：前馈控制不属于反馈控制，它是基于扰动进行控制。

二、填空题(本大题总共5题，每题4分，共20分)

1.自动控制系统主要由被控对象、（）、（）和（）组成。

答案：控制器、执行器、测量变送装置

解析：这是自动控制系统的基本组成部分。

2.控制系统的性能指标包括（）、（）、（）等。

答案：稳定性、准确性、快速性

解析：这是衡量控制系统性能重要方面。

3.传递函数的定义是在（）条件下，系统输出的（）与输入的（）之比。

答案：零初始条件、拉氏变换、拉氏变换

解析：明确传递函数定义的条件。

4.一阶系统的单位阶跃响应表达式为（）。

答案：c(t)=1-e^(-t/T)

解析：这是一阶系统单位阶跃响应公式。

5.二阶系统的特征方程为（）。

答案：s2+2ζω?s+ω?2=0

解析：二阶系统特征方程形式。

三、简答题(本大题总共6题，每题4分，共24分)

1.简述自动控制系统的基本控制方式。

答案：自动控制系统的基本控制方式有开环控制、闭环控制和复合控制。开环控制是指控制装置与被控对象之间只有顺向作用而没有反向联系的控制过程；闭环控制是指控制装置与被控对象之间既有顺向作用又有反向联系的控制过程；复合控制是将开环控制和闭环控制结合起来的控制方式。

解析：分别阐述三种基本控制方式的特点。

2.什么是传递函数？它有哪些特点？

答案：传递函数是在零初始条件下，系统输出的拉氏变换与输入的拉氏变换之比。特点有：只与系统的结构和参数有关，与输入输出信号的形式无关；传递函数是复变量s的有理分式函数；传递函数的分母多项式的根就是系统的极点，分子多项式的根就是系统的零点。

解析：说明传递函数定义及相关特点。

3.简述一阶系统的动态特性。

答案：一阶系统的动态特性主要由时间常数T决定。时间常数T越大，系统的响应越迟缓。一阶系统对于单位阶跃输入的响应是一个按指数规律上升的曲线，最终稳态值为输入值。其输出响应的变化速度与输入信号的变化速度有关，当输入信号变化越快，输出响应的变化也越快，但始终存在一定的延迟。

解析：从时间常数对系统影响及单位阶跃响应等方面阐述。

4.二阶系统的阻尼比ζ对系统性能有何影响？

答案：当ζ=0时，系统为无阻尼状态，输出为等幅振荡；当0ζ1时，系统为欠阻尼状态，有超调，ζ越小超调量越大；当ζ=1时，系统为临界阻尼状态，响应无超调且过渡过程时间较短；当ζ1时，系统为过阻尼状态，响应无超调但过渡过程时间较长。

解析：分不同阻尼比情况说明对系统性能的影响。

5.简述系统稳定性的定义及判断方法。

答案：系统稳定性是指系统在初始扰动作用下，经过一段时间后能自动恢复到原来的平衡状态或趋于一个新的平衡状态的能力。判断方法有代数判据，如劳斯判据，通过判断系统特征方程的系数来确定系统稳定性；还有奈奎斯特判据，利用系统开环频率特性来判断闭环系统的稳定性。

解析：阐述稳定性定义及常见判断方法。

6.什么是稳态误差？它与哪些因素有关？

答案：稳态误差是指系统在稳态时输出与输入的差值。它与系统的类型、开环增益以及输入信号的形式等因素有关。系统类型越高，稳态误差越小；开环增益越大，稳态误差越小；不同形式的输入信号，如阶跃输入、斜坡输入等，产生的稳态误差也不同。

解析：说明稳态误差概念及相关影响因素。

四、计算题