大学（自动化）控制系统设计2026年综合测试题及答案.doc

大学（自动化）控制系统设计2026年综合测试题及答案

（考试时间：90分钟 满分100分） 班级______ 姓名______

一、选择题（总共10题，每题3分，每题只有一个正确答案，请将正确答案填在括号内）
1. 以下哪种控制算法不属于传统的PID控制范畴？（ ）
A. 比例控制 B. 积分控制 C. 模糊控制 D. 微分控制
2. 在自动控制系统中，反馈环节的主要作用是（ ）。
A. 消除干扰 B. 提高系统精度 C. 增加系统稳定性 D. 实现对被控对象的控制
3. 对于一个二阶系统，其阻尼比ζ的取值范围通常在（ ）时，系统的响应较为理想。
A. 0到0.2 B. 0.2到0.8 C. 0.8到1.2 D. 1.2以上
4. 以下哪种传感器常用于检测物体的位置信息？（ ）
A. 温度传感器 B. 压力传感器 C. 光电传感器 D. 加速度传感器
5. 自动控制系统的性能指标中，反映系统快速性的指标是（ ）。
A. 稳态误差 B. 超调量 C. 上升时间 D. 调节时间
6. 在PID控制器中，积分时间常数Ti增大时，积分作用会（ ）。
A. 增强 B. 减弱 C. 不变 D. 先增强后减弱
7. 以下哪种编程语言常用于自动化控制系统的编程？（ ）
A. C++ B. Java C. Python D. Ladder Diagram（梯形图）
8. 对于一个线性定常系统，其传递函数的分母多项式的次数（ ）分子多项式的次数。
A. 大于等于 B. 小于等于 C. 等于 D. 不一定
9. 自动控制系统中，开环控制系统的特点是（ ）。
A. 具有反馈环节 B. 抗干扰能力强 C. 结构简单 D. 控制精度高
10. 以下哪种控制策略适用于非线性系统的控制？（ ）
A. 线性控制 B. 自适应控制 C. 传统PID控制 D. 比例控制

二多项选择题（总共5题，每题4分，每题有两个或两个以上正确答案，请将正确答案填在括号内）
1. 自动控制系统的基本组成部分包括（ ）。
A. 被控对象 B. 控制器 C. 执行机构 D. 检测装置 E. 干扰因素
2. 以下哪些属于控制系统的性能指标？（ ）
A. 稳定性 B. 快速性 C. 准确性 D. 可靠性 E. 安全性
3. 在PID控制中，比例系数Kp增大时，系统会（ ）。
A. 响应速度加快 B. 超调量增大 C. 稳态误差减小 D. 积分作用增强 E. 微分作用增强
4. 以下哪些传感器可用于检测速度信息？（ ）
A. 编码器 B. 测速发电机 C. 加速度传感器 D. 超声波传感器 E. 霍尔传感器
5. 常见的控制系统建模方法有（ ）。
A. 机理建模 B. 实验建模 C. 数值建模 D. 智能建模 E. 经验建模

三、判断题（总共10题，每题2分，判断对错，请在括号内打√或×）
1. 自动控制系统中，被控对象是指被控制行动的对象。（ ）
2. 比例控制能够消除系统的稳态误差。（ ）
3. 系统的传递函数只与系统的结构和参数有关，与输入输出信号无关。（ ）
4. 积分控制的作用是消除系统的稳态误差。（ ）
5. 微分控制主要用于改善系统的快速性。（ ）
6. 开环控制系统比闭环控制系统的控制精度高。（ ）
7. 控制系统的稳定性与系统的结构和参数无关。（ ）
8. 传感器的精度越高，测量结果就越准确。（ ）
9. 对于一个稳定的控制系统，其输出响应最终会趋于一个固定值。（ ）
10. 自适应控制能够根据系统的运行状态自动调整控制参数。（ ）

四、简答题（总共3题，每题10分）
1. 简述PID控制器的工作原理及各参数的作用。
2. 说明自动控制系统中反馈控制的重要性，并举例说明反馈控制在实际生活中的应用。
3. 阐述控制系统建模的意义，并列举几种常见的建模方法及其适用场景。

五、综合分析题（总共2题，每题各15分）
1. 已知一个二阶控制系统的传递函数为G(s)=4/(s² + 2s + 4)，求该系统的阻尼比ζ、自然频率ωn，并分析其动态性能。
2. 设计一个温度控制系统，要求能够将室内温度稳定控制在设定值附近。说明系统的组成部分、控制策略及工作过程。

答案：
一、选择题
1. C
2. B
3. B
4. C
5. C
6. B
7. D
8. A
9. C
10. B

二、多项选择题
1. ABCDE
2. ABC
3. ABC
4. AB
5. AB

三、判断题
1. √
2. ×
3. √
4. √
5. √
6. ×
7. ×
8. ×
9. √
10. √

四、简答题
1. PID控制器由比例、积分、微分三个环节组成。比例环节根据偏差大小成比例输出控制信号，加快系统响应；积分环节能消除稳态误差；微分环节根据偏差变化率提前作用，改善系统快速性和稳定性。
2. 反馈控制通过将输出信号反馈到输入端与给定值比较，根据偏差调整控制作用，使系统输出更接近预期值。如空调根据室内温度反馈调整制冷制热强度。
3. 建模可描述系统特性，为分析设计提供依据。机理建模基于物理化学原理用于简单系统；实验建模通过实验数据建立模型适用于复杂难机理分析系统；数值建模利用数值计算方法求解模型方程；智能建模借助人工智能技术处理复杂非线性系统。

五、综合分析题
1. 传递函数G(s)=4/(s² + 2s + 4)，与标准二阶传递函数G(s)=ωn²/(s² + 2ζωns + ωn²)对比，可得ωn² = 4，ωn = 2；ζ = 0.5。阻尼比0.5使系统超调量适中，响应较平稳快速，自然频率2决定了系统响应速度。
2. 温度控制系统包括温度传感器检测室内温度，控制器接收信号与设定值比较计算控制量，加热或制冷设备执行控制。采用PID控制策略，温度偏差时，比例环节快速响应，积分环节消除稳态误差，微分环节改善快速性，使温度稳定在设定值。