1、
2025年大学二年级（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40分）
每题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。请将正确选项填涂在答题卡相应位置。(总共8题，每题5分)
1. 反馈控制系统的基本组成包括控制器、被控对象、测量元件、比较元件和（ ）
A. 放大元件 B. 执行元件 C. 校正元件 D. 给定元件
答案：B
2. 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. 初始条件
答案：A
2、
3. 二阶系统的阻尼比ζ=0时，系统的阶跃响应为（ ）
A. 等幅振荡 B. 单调上升 C. 衰减振荡 D. 发散振荡
答案：A
4. 若系统的开环传递函数为G(s)H(s)=K/s(s+1)(s+2)，则系统的型别为（ ）
A. 0型 B. I型 C. II型 D. III型
答案：B
5. 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. 系统的阶数
答案：AB
6. 根轨迹起始于开环极点，终止于（ ）
A. 开环零点 B. 无穷远处 C. 闭环极点 D. 闭环零点
答案：A
7
3、 串联超前校正装置的传递函数为G(s)=1+Ts/1+αTs，其中α（ ）
A. 大于1 B. 小于1 C. 等于1 D. 不确定
答案：B
8. 频率特性的物理意义是（ ）
A. 系统对不同频率输入信号的稳态响应 B. 系统对不同频率输入信号的动态响应
C. 系统对单位阶跃输入信号的响应 D. 系统对单位脉冲输入信号的响应
答案：A
第 II 卷（非选择题 共60分）
9. 简答题：简述自动控制系统的基本要求。(10分)
答案：自动控制系统的基本要求包括稳定性、准确性和快速性。稳定性是系统正常工作的首要条件，要求系统在受到扰动后能恢复到原来的平衡状态
4、或趋于新的平衡状态。准确性通常用稳态误差来衡量，反映系统输出量与期望值的接近程度。快速性则体现系统对输入信号的响应速度，一般用上升时间、调节时间等指标来描述。
10. 计算题：已知系统的传递函数G(s)=10/(s(s+1)(s+5))，求系统的单位阶跃响应。(15分)
答案：首先将传递函数进行部分分式展开，G(s)=10/(s(s+1)(s+5))=2/s - 5/(s+1) + 3/(s+5)。单位阶跃函数的拉氏变换为1/s，根据拉氏变换的性质，系统的单位阶跃响应y(t)=2 - 5e^(-t) + 3e^(-5t)。
11. 分析题：分析比例、积分、微分控制作用对系统性能的影响。(
5、15分)
答案：比例控制作用能快速响应输入信号，减小稳态误差，但不能消除稳态误差。积分控制作用可以消除稳态误差，提高系统的无差度，但会使系统响应变慢，甚至可能导致系统不稳定。微分控制作用能反映输入信号的变化率，增加系统的阻尼，改善系统的动态性能，抑制超调量，加快系统的响应速度。
12. 材料分析题：材料：某控制系统的开环传递函数为G(s)H(s)=K(s+1)/s^2(s+2)。问题：试绘制系统的根轨迹，并分析系统的稳定性。(10分)
答案：首先确定开环极点为0（二重极点）和-2，开环零点为-1。根轨迹的起点为0（二重极点）和-2，终点为-1和无穷远处。根轨迹的分支数为3。当K>0时，根轨迹在实轴上有一段位于(-2,-1)之间，随着K的增大，根轨迹会进入右半平面，系统不稳定。
13. 设计题：设计一个PI控制器，使系统的稳态误差为零，已知系统的开环传递函数为G(s)=1/s(s+1)。(10分)
答案：PI控制器的传递函数为Gc(s)=Kp+Ki/s。系统的开环传递函数变为G(s)Gc(s)=Kp/s(s+1)+Ki/s(s+1)。为使稳态误差为零，系统应具有I型系统的性质。根据I型系统的特点，令Kp=0，Ki=1，此时PI控制器的传递函数为Gc(s)=1/s，能满足系统稳态误差为零的要求。
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