自控期末考试常见试题及答案

自控期末考试常见试题及答案

一、单选题（每题1分，共20分）

1.自控系统中，用于检测被控变量变化的元件是（）（1分）A.执行器B.控制器C.传感器D.变送器【答案】C【解析】传感器用于检测被控变量变化

2.在PID控制中，表示系统响应速度的参数是（）（1分）A.比例系数B.积分时间C.微分时间D.临界比例度【答案】A【解析】比例系数影响系统响应速度

3.下列哪种控制方式属于开环控制？（）（1分）A.反馈控制B.前馈控制C.自适应控制D.线性控制【答案】B【解析】前馈控制属于开环控制

4.自控系统中，用于放大信号的元件是（）（1分）A.传感器B.变送器C.放大器D.执行器【答案】C【解析】放大器用于放大信号

5.在自控系统中，表示系统稳定性的指标是（）（1分）A.响应时间B.超调量C.稳态误差D.频率响应【答案】B【解析】超调量表示系统稳定性

6.下列哪种控制算法属于非线性控制？（）（1分）A.PID控制B.模糊控制C.线性控制D.自适应控制【答案】B【解析】模糊控制属于非线性控制

7.自控系统中，用于调节被控对象的元件是（）（1分）A.传感器B.控制器C.变送器D.执行器【答案】D【解析】执行器用于调节被控对象

8.在自控系统中，表示系统精度的指标是（）（1分）A.响应时间B.超调量C.稳态误差D.频率响应【答案】C【解析】稳态误差表示系统精度

9.下列哪种控制方式属于闭环控制？（）（1分）A.开环控制B.前馈控制C.反馈控制D.自适应控制【答案】C【解析】反馈控制属于闭环控制

10.自控系统中，用于实现自动控制的元件是（）（1分）A.传感器B.控制器C.变送器D.执行器【答案】B【解析】控制器用于实现自动控制

11.在自控系统中，表示系统快速性的指标是（）（1分）A.响应时间B.超调量C.稳态误差D.频率响应【答案】A【解析】响应时间表示系统快速性

12.下列哪种控制算法属于线性控制？（）（1分）A.PID控制B.模糊控制C.线性控制D.自适应控制【答案】C【解析】线性控制属于线性控制

13.自控系统中，用于检测被控对象状态的元件是（）（1分）A.传感器B.变送器C.放大器D.执行器【答案】A【解析】传感器用于检测被控对象状态

14.在自控系统中，表示系统阻尼的指标是（）（1分）A.响应时间B.超调量C.阻尼比D.频率响应【答案】C【解析】阻尼比表示系统阻尼

15.下列哪种控制方式属于自适应控制？（）（1分）A.开环控制B.前馈控制C.反馈控制D.自适应控制【答案】D【解析】自适应控制属于自适应控制

16.自控系统中，用于实现信号转换的元件是（）（1分）A.传感器B.变送器C.放大器D.执行器【答案】B【解析】变送器用于实现信号转换

17.在自控系统中，表示系统灵敏度的指标是（）（1分）A.响应时间B.超调量C.灵敏度D.频率响应【答案】C【解析】灵敏度表示系统灵敏度

18.下列哪种控制算法属于非线性控制？（）（1分）A.PID控制B.模糊控制C.线性控制D.自适应控制【答案】B【解析】模糊控制属于非线性控制

19.自控系统中，用于调节被控变量的元件是（）（1分）A.传感器B.控制器C.变送器D.执行器【答案】D【解析】执行器用于调节被控变量

20.在自控系统中，表示系统稳定性的指标是（）（1分）A.响应时间B.超调量C.稳定裕度D.频率响应【答案】C【解析】稳定裕度表示系统稳定性

二、多选题（每题4分，共20分）

1.以下哪些属于自控系统的组成部分？（）A.传感器B.控制器C.执行器D.变送器E.人机界面【答案】A、B、C、D、E【解析】自控系统包括传感器、控制器、执行器、变送器和人机界面

2.以下哪些控制算法属于非线性控制？（）A.PID控制B.模糊控制C.线性控制D.自适应控制E.神经网络控制【答案】B、D、E【解析】模糊控制、自适应控制和神经网络控制属于非线性控制

3.以下哪些指标用于评价自控系统的性能？（）A.响应时间B.超调量C.稳态误差D.频率响应E.阻尼比【答案】A、B、C、D、E【解析】响应时间、超调量、稳态误差、频率响应和阻尼比均用于评价自控系统性能

4.以下哪些控制方式属于闭环控制？（）A.开环控制B.前馈控制C.反馈控制D.自适应控制E.线性控制【答案】C、D【解析】反馈控制和自适应控制属于闭环控制

5.以下哪些元件用于实现信号转换？（）A.传感器B.变送器C.放大器D.执行器E.人机界面【答案】B、C【解析】变送器和放大器用于实现信号转换

三、填空题（每题2分，共16分）

1.自控系统中，用于检测被控变量变化的元件是_________（2分）【答案】传感器

2.在PID控制中，表示系统响应速度的参数是_________（2分）【答案】比例系数

3.下列哪种控制方式属于开环控制？_________（2分）【答案】前馈控制

4.自控系统中，用于放大信号的元件是_________（2分）【答案】放大器

5.在自控系统中，表示系统稳定性的指标是_________（2分）【答案】超调量

6.下列哪种控制算法属于非线性控制？_________（2分）【答案】模糊控制

7.自控系统中，用于调节被控对象的元件是_________（2分）【答案】执行器

8.在自控系统中，表示系统精度的指标是_________（2分）【答案】稳态误差

四、判断题（每题2分，共10分）

1.两个负数相加，和一定比其中一个数大（）（2分）【答案】（×）【解析】如-5+-3=-8，和比两个数都小

2.PID控制中，积分时间越大，系统响应速度越快（）（2分）【答案】（×）【解析】积分时间越大，系统响应速度越慢

3.开环控制系统中，系统的输出不会影响输入（）（2分）【答案】（√）【解析】开环控制系统中，系统的输出不会影响输入

4.自控系统中，传感器用于检测被控变量变化（）（2分）【答案】（√）【解析】传感器用于检测被控变量变化

5.非线性控制算法不能应用于自控系统（）（2分）【答案】（×）【解析】非线性控制算法可以应用于自控系统

五、简答题（每题4分，共20分）

1.简述自控系统的基本组成及其功能（4分）【答案】自控系统由传感器、控制器、执行器、变送器和人机界面组成传感器用于检测被控变量变化；控制器用于实现自动控制；执行器用于调节被控对象；变送器用于实现信号转换；人机界面用于实现人机交互

2.简述PID控制中比例、积分、微分的作用（4分）【答案】比例作用根据当前误差调整控制量；积分作用消除稳态误差；微分作用预测未来误差并提前调整控制量

3.简述开环控制和闭环控制的特点（4分）【答案】开环控制系统的输出不会影响输入，结构简单，成本较低，但精度不高；闭环控制系统的输出会影响输入，结构复杂，成本较高，但精度较高

4.简述自控系统中传感器的作用（4分）【答案】传感器用于检测被控变量变化，并将非电量转换为电量信号，为控制系统提供输入

5.简述自控系统中执行器的作用（4分）【答案】执行器用于调节被控对象，根据控制信号调整被控对象的运行状态，实现对被控变量的控制

六、分析题（每题10分，共20分）

1.分析PID控制中比例、积分、微分参数对系统性能的影响（10分）【答案】比例参数比例系数越大，系统响应速度越快，但超调量也会增大；比例系数越小，系统响应速度越慢，但超调量也会减小积分参数积分时间越长，系统响应速度越慢，但稳态误差越小；积分时间越短，系统响应速度越快，但稳态误差越大微分参数微分时间越长，系统对误差的预测能力越强，但系统稳定性越差；微分时间越短，系统对误差的预测能力越弱，但系统稳定性越好

2.分析自控系统中传感器和变送器的区别与联系（10分）【答案】传感器用于检测被控变量变化，并将非电量转换为电量信号；变送器用于实现信号转换，将传感器输出的电量信号转换为更适合传输和处理的信号传感器和变送器在自控系统中共同作用，实现对被控变量的检测和控制

七、综合应用题（每题25分，共50分）

1.某自控系统采用PID控制，已知系统传递函数为Gs=1/s+1，要求系统在单位阶跃输入下的超调量不超过10%，响应时间不超过2秒，试确定PID控制参数（25分）【答案】首先，根据超调量要求，计算阻尼比ζζ=1/2√ln2/T_s，其中T_s为超调时间由于超调量不超过10%，取ζ=

0.59然后，根据响应时间要求，计算自然频率ω_nω_n=1/T_s，其中T_s为响应时间由于响应时间不超过2秒，取ω_n=

0.5最后，根据阻尼比和自然频率，计算PID控制参数K_p=ζω_n=

0.29，K_i=K_pω_n=

0.145，K_d=K_pζω_n=

0.173因此，PID控制参数为K_p=

0.29，K_i=

0.145，K_d=

0.

1732.某自控系统采用开环控制，已知系统传递函数为Gs=1/s+1，要求系统在单位阶跃输入下的稳态误差不超过5%，试确定开环控制参数（25分）【答案】首先，根据稳态误差要求，计算系统类型N N=1/α，其中α为稳态误差系数由于稳态误差不超过5%，取N=1然后，根据系统类型和传递函数，计算开环控制参数K=ω_n^2=1因此，开环控制参数为K=1

八、标准答案

一、单选题

1.C

2.A

3.B

4.C

5.B

6.B

7.D

8.C

9.C

10.B

11.A

12.C

13.A

14.C

15.D

16.B

17.C

18.B

19.D

20.C

二、多选题

1.A、B、C、D、E

2.B、D、E

3.A、B、C、D、E

4.C、D

5.B、C

三、填空题

1.传感器

2.比例系数

3.前馈控制

4.放大器

5.超调量

6.模糊控制

7.执行器

8.稳态误差

四、判断题

1.×

2.×

3.√

4.√

5.×

五、简答题

1.自控系统由传感器、控制器、执行器、变送器和人机界面组成传感器用于检测被控变量变化；控制器用于实现自动控制；执行器用于调节被控对象；变送器用于实现信号转换；人机界面用于实现人机交互

2.PID控制中比例作用根据当前误差调整控制量；积分作用消除稳态误差；微分作用预测未来误差并提前调整控制量

3.开环控制系统的输出不会影响输入，结构简单，成本较低，但精度不高；闭环控制系统的输出会影响输入，结构复杂，成本较高，但精度较高

4.传感器用于检测被控变量变化，并将非电量转换为电量信号，为控制系统提供输入

5.执行器用于调节被控对象，根据控制信号调整被控对象的运行状态，实现对被控变量的控制

六、分析题

1.PID控制中比例、积分、微分参数对系统性能的影响比例参数影响系统响应速度和超调量；积分参数影响系统稳态误差；微分参数影响系统稳定性和对误差的预测能力

2.传感器和变送器的区别与联系传感器用于检测被控变量变化，并将非电量转换为电量信号；变送器用于实现信号转换，将传感器输出的电量信号转换为更适合传输和处理的信号传感器和变送器在自控系统中共同作用，实现对被控变量的检测和控制

七、综合应用题

1.PID控制参数K_p=

0.29，K_i=

0.145，K_d=

0.

1732.开环控制参数K=1。