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2025年高职自动化（自动控制原理）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）
答题要求：本大题共10小题，每小题3分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。

1. 反馈控制系统是指系统中有（ ）。
A. 反馈回路 B. 惯性环节 C. 积分环节 D. 微分环节
答案：A

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

3. 二阶系统的阻尼比ζ，当0<ζ<1时，系统的响应为（ ）。
A. 单调衰减 B. 等幅振荡 C. 衰减振荡 D. 发散振荡
答案：C

4. 系统的稳态误差与（ ）有关。
A. 系统的结构和参数 B. 输入信号的形式 C. 系统的初始条件 D. 以上都是
答案：D

5. 比例环节的传递函数为（ ）。
A. G(s)=K B. G(s)=1/Ts C. G(s)=K/(Ts+1) D. G(s)=K/s
答案：A

6. 积分环节的输出信号与输入信号的（ ）成正比。
A. 幅值 B. 频率 C. 积分 D. 微分
答案：C

7. 微分环节的输出信号与输入信号的（ ）成正比。
A. 幅值 B. 频率 C. 变化率 D. 积分
答案：C

8. 单位阶跃响应的稳态值为（ ）。
A. 0 B. 1 C. ∞ D. 不确定
答案：B

9. 系统的稳定性取决于（ ）。
A. 系统的结构和参数 B. 输入信号的形式 C. 系统的初始条件 D. 以上都是
答案：A

10. 劳斯判据主要用于判断系统的（ ）。
A. 稳定性 B. 稳态误差 C. 动态性能 D. 以上都是
答案：A

第 II 卷（非选择题，共70分）

二、填空题（共10分，每空1分）
答题要求：请在横线上填上正确的答案。

1. 自动控制系统是指能够对被控对象的工作状态进行______的系统。
答案：自动控制

2. 控制系统的基本组成包括______、______、______和______。
答案：控制器、被控对象、执行机构、测量装置

3. 传递函数是指在______条件下，系统输出的拉氏变换与输入的拉氏变换之比。
答案：零初始条件

4. 系统的动态性能指标主要包括______、______、______等。
答案：上升时间、峰值时间、调节时间

5. 系统的稳态误差是指系统在______作用下，输出量与输入量之间的误差。
答案：稳态

三、简答题（共20分，每题5分）
答题要求：简要回答问题。

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和闭环控制。开环控制是指系统的输出量对控制作用没有影响的控制方式；闭环控制是指系统的输出量通过反馈回路返回到输入端，与输入量进行比较，并根据比较结果对控制作用进行调整的控制方式。

2. 什么是传递函数？它有哪些特点？
答案：传递函数是指在零初始条件下，系统输出的拉氏变换与输入的拉氏变换之比。特点有：只取决于系统的结构和参数，与输入输出信号的形式无关；是复变量s的有理分式；可以反映系统的动态性能。

3. 简述二阶系统的性能指标与阻尼比ζ的关系。
答案：当ζ=0时，系统为无阻尼状态，响应为等幅振荡；当0<ζ<1时，系统为欠阻尼状态，响应为衰减振荡，ζ越小，振荡越剧烈，上升时间和调节时间越短，但超调量越大；当ζ=1时，系统为临界阻尼状态，响应为单调衰减，调节时间最短；当ζ>1时，系统为过阻尼状态，响应为单调衰减，上升时间和调节时间较长。

4. 如何减小系统的稳态误差？
答案：可以增大系统的开环增益；采用积分控制；引入前馈补偿等。

四、计算题（共20分）
答题要求：写出详细的计算过程和答案。

材料：已知系统的传递函数为G(s)=10/(s²+2s+10)，输入信号为r(t)=1(t)，求系统的稳态误差。
答案：首先求系统的开环增益K，G(s)=10/(s²+2s+10)=10/10(0.1s²+0.2s+1)=1/(0.1s²+0.2s+1)，开环增益K=1。输入信号为单位阶跃信号，根据稳态误差公式ess=1/(1+K)，可得ess=1/(1+1)=0.5。

五、分析题（共20分）
答题要求：根据所给材料进行分析解答。

材料：某控制系统的方框图如下所示，已知G1(s)=10/(s+1)，G2(s)=1/(s+2)，H(s)=1，输入信号为r(t)=1(t)。
1. 求系统的传递函数。
答案：首先求前向通道传递函数G(s)=G1(s)G2(s)=10/(s+1)×1/(s+2)=10/[(s+1)(s+2)]。然后求反馈通道传递函数H(s)=1。系统的传递函数为G(s)/(1+G(s)H(s))=10/[(s+1)(s+2)]÷(1+10/[(s+1)(s+2)]×1)=10/[(s+1)(s+2)+10]=10/(s²+3s+12)。
2. 分析系统的稳定性。
答案：根据劳斯判据，系统特征方程为s²+3s+12=0，劳斯表第一行为1 12，第二行为3 0，第三行为12 0。由于劳斯表中第一列元素均为正，所以系统稳定。