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2026年自动化（控制系统应用）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，每题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。）
w1. 以下关于自动化控制系统中反馈环节的说法，正确的是（ ）
A. 反馈只能是负反馈
B. 反馈能提高系统的稳定性
C. 反馈会降低系统的精度
D. 正反馈在控制系统中更常用
答案：B

w2. 自动化控制系统中，PID控制器的三个参数分别是（ ）
A. 比例、积分、微分
B. 比例、积分、增益
C. 比例、微分、增益
D. 积分、微分、增益
答案：A

w3. 对于一个线性定常系统，其传递函数的分母多项式的根决定了系统的（ ）
A. 稳态性能 B. 动态性能 C. 稳定性 D. 精度
答案：C

w4. 以下哪种传感器常用于自动化控制系统中测量温度（ ）
A. 压力传感器 B. 光电传感器 C. 热电偶 D. 超声波传感器
答案：C

w5. 在自动化控制系统中，执行机构的作用是（ ）
A. 检测被控对象的状态
B. 对控制信号进行运算处理
C. 将控制信号转换为相应的动作
D. 产生控制信号
答案：C

w6. 自动化控制系统的开环传递函数为G(s)，其闭环传递函数为（ ）
A. G(s)/(1 + G(s))
B. 1/(1 + G(s))
C. G(s)/(1 - G(s))
D. 1/(1 - G(s))
答案：A

第II卷（非选择题 共70分）

w7. 简答题（共20分）（简要回答下列问题，每题10分）
（1）简述自动化控制系统中前馈控制的原理及优点。
前馈控制是根据干扰的变化，在系统输出出现偏差之前，通过前馈控制器直接对干扰进行补偿控制。优点是能及时克服干扰影响，比反馈控制具有更好的抗干扰性能，可提高系统的动态品质，减少被控量的波动。

（2）说明自动化控制系统中常用的控制算法有哪些，并简单介绍其中一种。
常用控制算法有PID控制算法、模糊控制算法、神经网络控制算法等。以PID控制算法为例，它通过比例、积分、微分三个环节对偏差进行控制。比例环节能快速响应偏差，积分环节可消除稳态误差，微分环节能预测偏差变化趋势，使系统具有良好的动态和稳态性能。

w8. 分析题（共20分）（分析以下系统，回答问题，每题10分）
已知一个自动化控制系统的方框图如下：
[此处可简单描述一下方框图结构，比如有输入、控制器、被控对象、反馈环节等]
（1）写出该系统的开环传递函数和闭环传递函数。
设控制器传递函数为Gc(s)，被控对象传递函数为G(s)，反馈环节传递函数为H(s)。开环传递函数为Gc(s)G(s)，闭环传递函数为Gc(s)G(s)/(1 + Gc(s)G(s)H(s))。
（2）若系统的输入为单位阶跃信号，分析系统的稳态误差与哪些因素有关。
系统稳态误差与系统的类型（0型、I型、II型等）、开环增益等因素有关。对于单位阶跃输入，0型系统存在稳态误差，其大小与开环增益成反比；I型系统稳态误差为0；II型及更高型系统稳态误差也为0，且对输入信号的跟踪性能更好。

w9. 设计题（共15分）
设计一个简单的温度控制系统，要求采用PID控制器，被控对象为一个加热炉，温度范围为0 - 100℃，控制精度±1℃。请说明设计思路及步骤。
设计思路：利用温度传感器检测加热炉温度，将温度信号反馈给PID控制器作为输入，PID控制器根据设定温度与实际温度的偏差进行运算，输出控制信号调节加热炉功率，从而实现温度控制。
步骤：首先确定温度传感器类型并安装在加热炉合适位置；选择合适的PID控制器参数，可通过理论计算结合实际调试确定；搭建控制系统电路，包括传感器接口电路、PID控制器电路、功率调节电路等；进行系统调试，逐步调整PID参数，使系统达到控制精度要求。

w10. 案例分析题（共15分）
材料：某自动化生产线在运行过程中出现产品质量不稳定的情况，经检测发现是控制系统中某个环节出现问题。该生产线采用了反馈控制系统，主要由传感器、控制器、执行机构和被控对象组成。
（1）分析可能导致产品质量不稳定的原因有哪些。
可能原因有传感器测量不准确，导致反馈信号失真；控制器参数设置不合理，不能有效调节被控对象；执行机构动作不准确或不稳定，无法准确执行控制信号；被控对象本身特性发生变化，如设备老化等，使得系统难以维持稳定控制。
（2）针对上述可能原因，提出相应的解决措施。
对于传感器问题，更换精度更高的传感器或进行校准；重新调整控制器参数，通过实验优化比例、积分、微分参数；检查执行机构，维修或更换故障部件，确保其动作准确可靠；对被控对象进行维护保养或更新设备，使其恢复良好运行状态。