2023年全国硕士研究生入学考试自动化真题
一、选择题
1. 对于一个稳定控制系统，以下说法正确的是：
a) 系统的输入与输出之间存在比例关系
b) 系统的输出在整个时间范围内都是周期性的
c) 系统的输出在无限时间内趋近于一个固定的值
d) 系统的输出不会受到干扰
2. 下列关于串级控制系统的说法中，正确的是：
a) 主控制器响应速度较快
b) 前级控制器响应速度较快
c) 只有一个控制回路
d) 只适用于特定类型的过程
3. 在反馈控制系统中，负反馈具有以下优点：
a) 提高系统的稳定性
b) 减小系统的带宽
c) 提高系统的超调量
d) 增加系统的延迟时间
二、填空题
1. 控制系统中的传递函数是用来描述系统的 。
2. 闭环控制系统中，稳态误差可以通过增加 来减小。
3. 控制系统的控制对象是指 。
4. 控制系统中比例控制器的传递函数为 。
5. 控制系统中积分控制器的传递函数为 。
三、简答题
1. 请解释反馈控制系统与前馈控制系统的区别，并举例说明。
反馈控制系统和前馈控制系统是两种常见的控制系统结构。它们的区别在于反馈路径的存在与否。
在反馈控制系统中，系统的输出值通过传感器反馈给控制器，控制器根据反馈信号调整控制策略，进而影响系统的输入，以实现对系统输出的控制。反馈控制系统通过监测系统的实际输出与期望输出之间的差异，来调整控制信号并纠正系统的偏差，从而提高系统的稳定性和鲁棒性。例如，温度控制系统中的恒温器，通过检测环境温度与设定温度之间的差异，自动调节供暖或制冷设备的输出。
相比之下，前馈控制系统是一种预测性控制方法，它根据事先确定的模型和目标输出，直
接计算出控制信号，而不需要通过反馈路径来调整控制器的输出。前馈控制系统可以在系统受到干扰时提前作出响应，并在前馈路径的作用下减小输出误差。例如，在飞机自动驾驶系统中，根据预先建立的飞行动力学模型和目标航迹，使用前馈控制来精确控制飞机的姿态和位置。
2. 简述PID控制器的工作原理，并解释每个参数对系统响应的影响。
PID控制器是一种经典的比例-积分-微分控制器，其工作原理如下：
比例（Proportional）：比例控制器的输出与误差的比例成正比，即输出信号为比例增益乘以误差。比例控制器的作用是根据误差的大小来调节控制器的输出，使系统更快地达到稳态。增大比例增益会加快系统的响应速度，但也会增大超调量和震荡。
积分（Integral）：积分控制器的输出与误差的累积值成正比，即输出信号为积分增益乘以误差的积分。积分控制器的作用是消除稳态误差，提高系统的准确性。增大积分增益会减小稳态误差，但可能导致系统的超调和震荡。
微分（Derivative）：微分控制器的输出与误差的变化率成正比，即输出信号为微分增益乘
以误差的微分。微分控制器的作用是预测误差的变化趋势，并对系统作出相应调整，以减小超调量和提高系统的稳定性。增大微分增益会提高系统的稳定性，但也可能导致系统对噪声的敏感性增加。
通过调节PID控制器的比例增益、积分增益和微分增益，可以实现系统的稳定控制和快速响应。不同的参数组合会对系统响应产生不同的影响，需要根据实际应用场景和需求进行调试和优化。
题目二：自动化过程控制
一、选择题
1. 在自动化过程控制系统中，PID控制器的作用是：
a) 实现系统的开机启动
b) 调整系统的控制策略
c) 监测系统的工作状态
d) 实现系统的闭环控制
2. 关于比例控制动作的说法正确的是：
a) 输出的大小与误差的变化率成正比
b) 输出的大小与误差的累积值成正比
c) 输出的大小与误差的比例成正比
d) 输出的大小与误差的积分成正比
3. 自动化过程控制系统中，反馈控制器的作用是：
a) 监测被控对象的状态
b) 调整控制信号的幅值
2023年全国研究生考试时间表c) 实现控制策略的闭环控制
d) 预测被控对象的未来状态
二、填空题
1. 在自动化过程控制系统中，进行控制的物理系统称为 。
2. 反馈控制系统中，将传感器信号与控制器输入信号进行比较的环节是 。
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