2025年控制工程師專業(yè)技能考核試卷及答案一、單項選擇題（每題2分，共12分）

1.控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析中，下列哪一項指標(biāo)表示系統(tǒng)對擾動的抑制能力？

A.開環(huán)增益

B.阻尼比

C.相角裕度

D.增益裕度

答案：B

2.在PID控制器中，下列哪個參數(shù)用于調(diào)整系統(tǒng)的響應(yīng)速度？

A.預(yù)設(shè)時間

B.比例增益

C.積分時間

D.微分時間

答案：B

3.下列哪個設(shè)備用于測量系統(tǒng)的流量？

A.溫度計

B.壓力計

C.流量計

D.位移計

答案：C

4.在過程控制中，下列哪種控制策略適用于對非線性系統(tǒng)的控制？

A.比例控制

B.積分控制

C.微分控制

D.狀態(tài)反饋控制

答案：D

5.下列哪個術(shù)語用于描述控制系統(tǒng)中的能量轉(zhuǎn)換？

A.動態(tài)響應(yīng)

B.頻率響應(yīng)

C.能量轉(zhuǎn)換

D.穩(wěn)態(tài)誤差

答案：C

6.在控制系統(tǒng)設(shè)計中，下列哪個階段是確定系統(tǒng)性能指標(biāo)和結(jié)構(gòu)設(shè)計的階段？

A.分析階段

B.設(shè)計階段

C.實現(xiàn)階段

D.評估階段

答案：B

二、多項選擇題（每題3分，共15分）

7.控制系統(tǒng)中的反饋環(huán)節(jié)有哪些作用？

A.提高系統(tǒng)穩(wěn)定性

B.減小系統(tǒng)誤差

C.提高系統(tǒng)響應(yīng)速度

D.增加系統(tǒng)噪聲

答案：A、B、C

8.下列哪些因素會影響控制系統(tǒng)的動態(tài)性能？

A.控制器參數(shù)

B.系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

C.系統(tǒng)噪聲

D.系統(tǒng)負(fù)載

答案：A、B、C

9.在PID控制器中，下列哪些參數(shù)需要根據(jù)系統(tǒng)特性進(jìn)行調(diào)整？

A.比例增益

B.積分時間

C.微分時間

D.控制器增益

答案：A、B、C

10.下列哪些方法可以提高控制系統(tǒng)的魯棒性？

A.采用自適應(yīng)控制

B.增加系統(tǒng)冗余

C.采用模糊控制

D.增加系統(tǒng)復(fù)雜性

答案：A、B、C

11.下列哪些因素會影響控制系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能？

A.控制器參數(shù)

B.系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

C.系統(tǒng)噪聲

D.系統(tǒng)負(fù)載

答案：A、B、C

12.在控制系統(tǒng)設(shè)計中，下列哪些階段是必要的？

A.分析階段

B.設(shè)計階段

C.實現(xiàn)階段

D.維護(hù)階段

答案：A、B、C

三、判斷題（每題2分，共12分）

13.控制系統(tǒng)中的開環(huán)增益越大，系統(tǒng)的穩(wěn)定性越好。（）

答案：錯誤

14.PID控制器中的積分時間越短，系統(tǒng)的響應(yīng)速度越快。（）

答案：錯誤

15.控制系統(tǒng)中的微分時間越長，系統(tǒng)的穩(wěn)定性越好。（）

答案：錯誤

16.在控制系統(tǒng)設(shè)計中，系統(tǒng)的負(fù)載對系統(tǒng)性能沒有影響。（）

答案：錯誤

17.控制系統(tǒng)中的噪聲會對系統(tǒng)性能產(chǎn)生負(fù)面影響。（）

答案：正確

18.在控制系統(tǒng)設(shè)計中，系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)對系統(tǒng)性能沒有影響。（）

答案：錯誤

19.控制系統(tǒng)中的自適應(yīng)控制可以提高系統(tǒng)的魯棒性。（）

答案：正確

20.在控制系統(tǒng)設(shè)計中，系統(tǒng)的復(fù)雜性越高，系統(tǒng)的性能越好。（）

答案：錯誤

四、簡答題（每題5分，共25分）

21.簡述控制系統(tǒng)中的反饋環(huán)節(jié)的作用。

答案：反饋環(huán)節(jié)在控制系統(tǒng)中具有以下作用：

（1）提高系統(tǒng)穩(wěn)定性；

（2）減小系統(tǒng)誤差；

（3）提高系統(tǒng)響應(yīng)速度；

（4）抑制系統(tǒng)噪聲。

22.簡述PID控制器中比例、積分、微分參數(shù)對系統(tǒng)性能的影響。

答案：PID控制器中的比例、積分、微分參數(shù)對系統(tǒng)性能的影響如下：

（1）比例增益：提高系統(tǒng)響應(yīng)速度，減小系統(tǒng)誤差；

（2）積分時間：提高系統(tǒng)穩(wěn)定性，減小系統(tǒng)誤差；

（3）微分時間：提高系統(tǒng)穩(wěn)定性，抑制系統(tǒng)噪聲。

23.簡述提高控制系統(tǒng)魯棒性的方法。

答案：提高控制系統(tǒng)魯棒性的方法如下：

（1）采用自適應(yīng)控制；

（2）增加系統(tǒng)冗余；

（3）采用模糊控制；

（4）優(yōu)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。

24.簡述控制系統(tǒng)設(shè)計中的分析階段和設(shè)計階段的主要任務(wù)。

答案：控制系統(tǒng)設(shè)計中的分析階段和設(shè)計階段的主要任務(wù)如下：

（1）分析階段：確定系統(tǒng)性能指標(biāo)、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、控制器參數(shù)等；

（2）設(shè)計階段：根據(jù)分析階段的結(jié)果，進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計、控制器參數(shù)調(diào)整、系統(tǒng)調(diào)試等。

25.簡述控制系統(tǒng)中的穩(wěn)態(tài)性能和動態(tài)性能的區(qū)別。

答案：控制系統(tǒng)中的穩(wěn)態(tài)性能和動態(tài)性能的區(qū)別如下：

（1）穩(wěn)態(tài)性能：描述系統(tǒng)在達(dá)到穩(wěn)態(tài)時的性能，如穩(wěn)態(tài)誤差、穩(wěn)態(tài)誤差率等；

（2）動態(tài)性能：描述系統(tǒng)在過渡過程中的性能，如上升時間、超調(diào)量、調(diào)節(jié)時間等。

五、計算題（每題10分，共50分）

26.已知一個控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為G(s)=K/(s+1)，其中K為比例增益，求該系統(tǒng)的開環(huán)增益、相位裕度和增益裕度。

答案：

（1）開環(huán)增益：K

（2）相位裕度：-180°

（3）增益裕度：無窮大

27.已知一個控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為G(s)=K/(s^2+2s+1)，其中K為比例增益，求該系統(tǒng)的階躍響應(yīng)。

答案：

（1）上升時間：t_r=1秒

（2）超調(diào)量：O%=0%

（3）調(diào)節(jié)時間：t_s=2秒

28.已知一個控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為G(s)=K/(s+1)(s+2)，其中K為比例增益，求該系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)。

答案：

（1）上升時間：t_r=1秒

（2）超調(diào)量：O%=33.3%

（3）調(diào)節(jié)時間：t_s=2秒

29.已知一個控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為G(s)=K/(s^2+2s+1)，其中K為比例增益，求該系統(tǒng)的單位脈沖響應(yīng)。

答案：

（1）上升時間：t_r=1秒

（2）超調(diào)量：O%=0%

（3）調(diào)節(jié)時間：t_s=2秒

30.已知一個控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為G(s)=K/(s+1)(s+2)，其中K為比例增益，求該系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)和單位脈沖響應(yīng)。

答案：

（1）單位階躍響應(yīng)：上升時間：t_r=1秒，超調(diào)量：O%=33.3%，調(diào)節(jié)時間：t_s=2秒

（2）單位脈沖響應(yīng)：上升時間：t_r=1秒，超調(diào)量：O%=0%，調(diào)節(jié)時間：t_s=2秒

六、論述題（每題15分，共30分）

31.論述控制系統(tǒng)中的反饋環(huán)節(jié)在提高系統(tǒng)性能方面的作用。

答案：反饋環(huán)節(jié)在控制系統(tǒng)中的重要作用如下：

（1）提高系統(tǒng)穩(wěn)定性：通過反饋，可以抑制系統(tǒng)中的不穩(wěn)定因素，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性；

（2）減小系統(tǒng)誤差：反饋可以減小系統(tǒng)誤差，提高系統(tǒng)的控制精度；

（3）提高系統(tǒng)響應(yīng)速度：反饋可以加快系統(tǒng)的響應(yīng)速度，提高系統(tǒng)的動態(tài)性能；

（4）抑制系統(tǒng)噪聲：反饋可以抑制系統(tǒng)噪聲，提高系統(tǒng)的抗干擾能力。

32.論述控制系統(tǒng)設(shè)計中分析階段和設(shè)計階段的關(guān)系。

答案：控制系統(tǒng)設(shè)計中的分析階段和設(shè)計階段相互關(guān)聯(lián)，具體關(guān)系如下：

（1）分析階段是設(shè)計階段的基礎(chǔ)，為設(shè)計階段提供系統(tǒng)性能指標(biāo)、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、控制器參數(shù)等信息；

（2）設(shè)計階段是根據(jù)分析階段的結(jié)果進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計、控制器參數(shù)調(diào)整、系統(tǒng)調(diào)試等，以滿足分析階段確定的系統(tǒng)性能指標(biāo)。

本次試卷答案如下：

一、單項選擇題

1.B

解析：阻尼比是衡量系統(tǒng)對擾動的抑制能力的一個重要指標(biāo)，它描述了系統(tǒng)在穩(wěn)定狀態(tài)下的振動衰減程度。

2.B

解析：比例增益是PID控制器中的基本參數(shù)，它決定了控制器對誤差的比例響應(yīng)。

3.C

解析：流量計是專門用于測量流體流量的儀器，如水、油、氣體等。

4.D

解析：狀態(tài)反饋控制通過調(diào)整系統(tǒng)的輸出狀態(tài)來控制系統(tǒng)的動態(tài)行為，適用于非線性系統(tǒng)的控制。

5.C

解析：能量轉(zhuǎn)換是指控制系統(tǒng)中的能量從一種形式轉(zhuǎn)換到另一種形式的過程。

6.B

解析：設(shè)計階段是在分析階段的基礎(chǔ)上，根據(jù)系統(tǒng)性能指標(biāo)和結(jié)構(gòu)設(shè)計進(jìn)行的具體實施階段。

二、多項選擇題

7.A、B、C

解析：反饋環(huán)節(jié)可以穩(wěn)定系統(tǒng)、減小誤差、提高響應(yīng)速度，但不會增加系統(tǒng)噪聲。

8.A、B、C、D

解析：控制器參數(shù)、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)噪聲和系統(tǒng)負(fù)載都會影響控制系統(tǒng)的動態(tài)性能。

9.A、B、C

解析：比例增益、積分時間和微分時間是根據(jù)系統(tǒng)特性進(jìn)行調(diào)整的參數(shù)。

10.A、B、C

解析：自適應(yīng)控制、增加系統(tǒng)冗余和采用模糊控制都可以提高控制系統(tǒng)的魯棒性。

11.A、B、C

解析：控制器參數(shù)、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)噪聲都會影響控制系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能。

12.A、B、C

解析：分析階段、設(shè)計階段和實現(xiàn)階段是控制系統(tǒng)設(shè)計中的必要階段。

三、判斷題

13.錯誤

解析：開環(huán)增益越大，系統(tǒng)的穩(wěn)定性不一定越好，可能會引入振蕩。

14.錯誤

解析：積分時間越短，系統(tǒng)的響應(yīng)速度可能會更快，但系統(tǒng)的穩(wěn)定性可能會變差。

15.錯誤

解析：微分時間越長，系統(tǒng)的穩(wěn)定性可能會更好，但可能會影響系統(tǒng)的響應(yīng)速度。

16.錯誤

解析：系統(tǒng)的負(fù)載會影響系統(tǒng)的動態(tài)性能，包括響應(yīng)速度和穩(wěn)定性。

17.正確

解析：系統(tǒng)噪聲會對系統(tǒng)的性能產(chǎn)生負(fù)面影響，包括誤差和穩(wěn)定性。

18.錯誤

解析：系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)直接影響系統(tǒng)的性能，包括穩(wěn)定性、響應(yīng)速度和誤差。

19.正確

解析：自適應(yīng)控制可以自動調(diào)整控制器參數(shù)，以適應(yīng)不同的系統(tǒng)負(fù)載和噪聲。

20.錯誤

解析：系統(tǒng)的復(fù)雜性并不一定意味著性能更好，過