1、注册公用设备工程师动力基础考试上午（自动控制）历年真题试卷汇编 2 及答案与解析一、单项选择题1 (2005)某闭环系统总传递函数 G(s)= ，为使其阶跃响应无超调，K 值为( )。（A）35（B） 45（C） 55（D）652 (2005)图 4 3 一 1 为某环节的对数幅值随频率变化渐近线(图中 dec 表示 10 倍频程)，在下列频率特性中哪个和图 431 相符合?( )3 (2005)一个二阶环节采用局部反馈进行系统校正( )。（A）能增大频率响应的带宽（B）能增加瞬态响应的阻尼比（C）能提高系统的稳态精度（D）能增加系统的无阻尼自然频率4 (2006)设某闭环系统的总传递函数 G
2、(s)=1(s 2+2s+1)，此系统为( )。（A）欠阻尼二阶系统（B）过阻尼二阶系统（C）临界阻尼二阶系统（D）等幅振荡二阶系统5 (2006)二阶环节 G(s)=10(s 2+36s+9) 的阻尼比为( )。（A）=06（B） =12（C） =18（D）=366 (2006)设一传递函数为 G(j)= ，其对数幅值特性的增益穿越频率(即增益交接频率或增益为 0 分贝的频率)应为( )。7 (2007)对于一阶环节 G(s)= ，当阶跃输入时，为提高输出量的上升速率，应( ) 。（A）增大 T 值（B）减小 T 值（C）增大 K 值（D）减小 K 值8 (2007)传递函数 G1(S)、G
3、 2(S)、G 3(s)、G 4(s)的增益分别为 K1、K 2、K 3、K 4，其余部分相同，且 K1K 2K 3K 4。由传递函数 G2(s)代表的单位反馈(反馈传递函数为 1 的负反馈)闭环系统的奈奎斯特曲线如图 433 所示。请决定哪个传递函数代表的单位反馈闭环控制系统为稳定的系统?( )（A）由 G1(s)代表的闭环系统（B）由 G2(s)代表的闭环系统（C）由 G3(s)代表的闭环系统（D）由 G4(S)代表的闭环系统9 (2007)根据图 43-4 所示的开环传递函数的对数坐标图判断其闭环系统的稳定性。( )（A）系统稳定，增益裕量为 a（B）系统稳定，增益裕量为 b（C）系统不
4、稳定，负增益裕量为 a（D）系统不稳定，负增益裕量为 b10 (2008)某闭环系统的总传递函数为 G(s)= ，选用合适的 A 值，使其瞬态响应能最快达到稳定。( )（A）A=2（B） A=5（C） A=10（D）A=1211 (2008)图 43-6 为某环节的对数幅值随频率的变化渐近线(图中 dec 表示 10 倍频程)，在下列频率特性中哪项和图 43-6 相符合?( )12 (2009)如图 438 所示控制系统，试判断此系统为以下哪种类型?( )（A）欠阻尼二阶系统（B）过阻尼二阶系统（C）临界阻尼二阶系统（D）等幅振荡二阶系统13 (2009)根据图 439 给出的开环传递函数的对
5、数频率特性曲线，判断其闭环系统的稳定性。( )（A）系统稳定，增益裕量为 a（B）系统稳定，增益裕量为 b（C）系统不稳定，负增益裕量为 a（D）系统不稳定，负增益裕量为 b14 (2009)比例环节的奈奎斯特曲线占据复平面中( )。（A）整个负虚轴（B）整个正虚轴（C）实轴上的某一段（D）实轴上的某一点15 (2009)如图 43-11 所示系统，虚线所示的反馈通道为速度反馈，那么与原闭环系统，即无速度反馈的系统相比( )。（A）阻尼系数增加（B）无阻尼频率增加（C）阻尼及无阻尼自然频率增加（D）阻尼及无阻尼自然频率基本不变16 (2010)一阶系统传递函数为 G(s)= 单位阶跃输入，要增
6、大输出上升率，应( ) 。（A）同时增大 K 和 T（B）同时减小 K 和 T（C）增大 T（D）增大 K17 (2010)二阶系统传递函数 G(s)= 的频率特性函数为( ) 。18 (2011)关于自动控制系统相角裕度和幅值裕度的描述，正确的是( )。（A）相角裕度和幅值裕度是系统开环传递函数的频率指标，与闭环系统的动态性能密切相关（B）对于最小相角系统，要使系统稳定，要求相角裕度大于 1，幅值裕度大于 0（C）为保证系统具有一定的相对稳定性，相角裕度和幅值裕度越小越好（D）稳定裕度与相角裕度无关，与幅值裕度有关19 (2011)关于二阶系统的设计，正确的做法是( )。（A）调整典型二阶系
7、统的两个特征参数：阻尼系数 和无阻尼自然频率 n，就可完成最佳设计（B）比例一微分控制和测速反馈是有效的设计方法（C）增大阻尼系数 和无阻尼自然频率 n（D）将阻尼系数 和无阻尼自然频率 n 分别计算20 (2012)设二阶系统的传递函数为 ，则此系统为( )。（A）欠阻尼（B）过阻尼（C）临界阻尼（D）无阻尼21 (2012)系统频率特性和传递函数的关系为( ) 。（A）二者完全是一样的（B）传递函数的复变量 s 用 j 代替后，就是相应的频率特性（C）频率特性可以用图形表示，传递函数不能用图形表示（D）频率特性与传递函数没有关系22 (2013)一阶系统的单位阶跃响应的动态过程为( )。（
8、A）直线上升（B）振荡衰减，最后趋于终值（C）直线下降（D）按指数规律趋于终值23 (2013)设二阶系统的传递函数 G(s)= ，其阻尼系数 和无阻尼自然频率 分别为 ( )。（A）=06 ，=30（B） =04，=90（C） =12，=30（D）=90 ，=3624 (2014)二阶欠阻尼系统质量指标与系统参数关系是( )。（A）衰减系数不变，最大偏差减小，衰减比增大（B）衰减系数增大，最大偏差增大，衰减比减小，调节时间增大（C）衰减系数减小，最大偏差增大，衰减比减小，调节时间增大（D）衰减系数减小，最大偏差减小，衰减比减小，调节时间减小25 (2016)按控制系统的动态特性可将系统分为(
9、 )。（A）欠阻尼系统和过阻尼系统（B）开环控制系统和闭环控制系统（C）单回路控制系统和闭环控制系统（D）正反馈控制系统和负反馈控制系统26 (2016)控制系统的闭环传递函数 ，分别求 、 n 为( )。（A）=15 n=4（B） =2 n=15（C） =15 n=2（D）=4 n=1527 (2016)设计二阶系统的阻尼比为 15，则此二阶系统的阶跃响应为( )。（A）单调增加（B）衰减振荡（C）等幅振荡（D）单调衰减28 (2005)某闭环系统的总传递函数：G(s)=K2s 3+3s2+K，根据劳斯稳定判断，正确的论述为( ) 。（A）不论 K 为何值，系统不稳定（B）不论 K 为何值，
10、系统稳定（C） K0 时，系统稳定（D）K0 时，系统稳定29 (2008)某闭环系统的总传递函数为 G(s)= ，根据劳斯稳定判据判断下列论述哪个是对的?( )（A）不论 K 为何值，系统不稳定（B）当 K=0 时，系统稳定（C）当 K=1 时，系统稳定（D）当 K=2 时，系统稳定30 (2010)系统稳定性表现为( ) 。（A）系统时域响应的收敛性，是系统的固有特性（B）系统在扰动撤销后，可以依靠外界作用恢复（C）系统具有阻止扰动作用的能力（D）处于平衡状态的系统，在受到扰动后部偏离原来平衡状态31 (2011)系统的稳定性与其传递函数的特征方程根的关系为( )。（A）各特征根实部均为负
11、时，系统具有稳定性（B）各特征根至少有一个存在正实部时，系统具有稳定性（C）各特征根至少有一个存在零实部时，系统具有稳定性（D）各特征根全部具有正实部时，系统具有稳定性32 (2012)关于自动控制系统的稳定判据的作用，不正确的表示是( )。（A）可以用来判断系统的稳定性（B）可以用来分析系统参数变化对稳定性的影响（C）检验稳定裕度（D）不能判断系统的相对稳定性33 (2013)三阶稳定系统的特征方程为 3s3+2s2+s+a3=0，则 a3 取值范围为( )。（A）大于 0（B）大于 0，小于（C）大于（D）不受限制34 (2014)下列方程是系统的特征方程，系统不稳定的是( )。（A）3s
12、 2+4s+5=0（B） 3s3+2s2+s+05=0（C） 9s3+6s2+1=0（D）2s 2+s+|a3|=0 (a30)35 (2016)关于线性系统稳定判断条件的描述，不正确的是( )。（A）衰减比大于 1 时，系统稳定（B）闭环系统稳定的充分必要条件是系统的特征根均具有负实部（C）闭环系统稳定必要条件是系统特征方程的各项系统均存在，且同号（D）系统的阶数高，则稳定性好注册公用设备工程师动力基础考试上午（自动控制）历年真题试卷汇编 2 答案与解析一、单项选择题1 【正确答案】 D【试题解析】 系统的特性取决于系统的特征方程，该系统为二阶系统，在过阻尼临界阻尼时无超调。与二阶系统标准式
13、 G(s)= 相对比，得：n=3，2 n=K,则阻尼比 1 时系统无超调。当 =1 时，K=6；则 1 时，K6。【知识模块】 自动控制2 【正确答案】 D【试题解析】 根据图 432 可知该系统有一个比例环节 K，一个积分环节1s，转折频率 a 处有两个惯性环节(或二阶环节) 转折频率 b 处有一个惯性环节 因此可得：传递函数为 则频率特性为 G(j)=【知识模块】 自动控制3 【正确答案】 B【试题解析】 二阶环节采用的局部反馈为测速反馈，测速反馈的特点为： (1)测速反馈会降低系统的开环增益，从而会加大系统在斜坡输入时的稳态误差，故 A 项错误。 (2)测速反馈不改变系统的自然振荡频率
14、n，但可增大系统的阻尼比，使系统阶跃响应的超调量下降，改善了系统的平稳性；调节时间缩短，提高了系统的快速性；不影响系统阶跃输入时的稳态误差。B 选项正确；C 、D 选项错误。【知识模块】 自动控制4 【正确答案】 C【试题解析】 与二阶系统标准式 G(s)= 相对比，得： n=1，2 n=2，则阻尼比 =1。系统为临界阻尼，也称为等阻尼。【知识模块】 自动控制5 【正确答案】 A【试题解析】 与 G(s)= 相对比，得 n=3，2 n=36，则阻尼比=06，01，为欠阻尼二阶系统。【知识模块】 自动控制6 【正确答案】 B【试题解析】 则 可求得 2=8，则对数幅值特性的增益穿越频率【知识模块
15、】 自动控制7 【正确答案】 B【试题解析】 G(s)= ，当单位阶跃输入时，R(s)= ，输出 C(s)= 。则输出的时域响应为 c(t)=L-1C(s)=L-1 ,瞬态分量衰减的快慢取决于 ，T 越小，衰减越快，快速性越好，上升速率越大。【知识模块】 自动控制8 【正确答案】 A【试题解析】 幅值裕度 g 为 G(j)曲线与负实轴交点处的频率。根据图 43-3 可知， 根据题意可知K1K 2K 3K 4，|G 1(jg)|G 2(jg)|G 3(jg)|G 4(jg)|，因此Kg1K g2=1K g3K g4。因为对于最小相角系统，要使闭环系统稳定，要求相角裕度 0，幅值裕度 Kg1 ，则
16、 G1(s)代表的系统稳定。【知识模块】 自动控制9 【正确答案】 B【试题解析】 根据图 435 可知，L( c)=20lgA(c)=20lg1=0，在对数坐标图(伯德图)中，相角裕度表现为 L()=0dB 处的相角 (c)与一 180水平线之间的角度差。对于图 434 所示的稳定系统，其对数幅值裕度 h0dB，相角裕度为正值即 0。因此图 435 中，幅值裕度( 增益裕度)为 b0，相角裕度为 a0，该系统稳定。【知识模块】 自动控制10 【正确答案】 B【试题解析】 与标准二阶系统相比可得： n=4， 2n=A，最快达到稳定的二阶系统即过渡过程时间(调节时间)最短的为欠阻尼系统。因此 =
17、A81，只有 A=2和 A=5 满足该要求。调节时间 越小，越快达到稳定，则 A=5。【知识模块】 自动控制11 【正确答案】 A【试题解析】 根据图 437 可得：该系统有一个比例环节 K，随着频率的增大，转折频率 a 处一个惯性环节为 转折频率 b 处有两个惯性环节(或二阶环节)因此可得系统的传递函数为 则频率特性为 G(j)=【知识模块】 自动控制12 【正确答案】 B【试题解析】 图 438 的闭环传递函数为 可求得n=4，=98=11251。因此该系统为过阻尼二阶系统。【知识模块】 自动控制13 【正确答案】 C【试题解析】 如图 43 一 10 所示的不稳定系统，其相角裕度为负值即
18、 0；其幅值裕度 0K g1(h0dB)。因此图 439 中，幅值裕度 (增益裕度)为 a0，相角裕度为 b0，该系统不稳定。【知识模块】 自动控制14 【正确答案】 D【试题解析】 比例环节的频率特性为 G(j)=K；当频率 由零到无穷大变化时，频率特性不变，因此奈奎斯特曲线为实轴上的某一点。【知识模块】 自动控制15 【正确答案】 A【试题解析】 原系统的闭环传递函数为则与标准二阶系统的闭环传递函数 加了速度反馈后系统的闭环传递函数为【知识模块】 自动控制16 【正确答案】 B【试题解析】 输出的时域响应为 c(t)=L-1C(s)=L-1 ，输出上升率取决于上升速率和稳态值。当时间趋于无
19、穷大时，输出的稳态值 c()=K；T越小，上升速率越大。因此稳态值越小，上升速率越大，则输出的上升率越大。因此同时减小 K 和 T 可增大输出上升率。【知识模块】 自动控制17 【正确答案】 B【试题解析】 频率特性和传递函数的关系 G(j)=G(s)|s=j，因此频率特性【知识模块】 自动控制18 【正确答案】 A【试题解析】 稳定裕度。稳定系统的稳定程度，即相对稳定性，用相角(位)裕度和幅值裕度来表示。相角裕度和幅值裕度是系统开环频率指标，它与闭环系统的动态性能密切相关。对于最小相角系统，要使闭环系统稳定，要求相角裕度 0，幅值裕度 Kg1(h0dB) 。【知识模块】 自动控制19 【正确
20、答案】 B【试题解析】 合理设计二阶系统的阻尼系数(阻尼比) 和无阻尼自然频率 n，可以获得满意的瞬态(动态) 特性。最佳二阶系统的参数为：最佳阻尼比 =0707，最大超调量 =43。调整典型二阶系统的两个特征参数 、 n 可以改善系统的性能，但功能有限。在改善二阶系统性能的方法中，比例一微分控制和测速反馈控制是两种常用方法。【知识模块】 自动控制20 【正确答案】 B【试题解析】 为过阻尼。【知识模块】 自动控制21 【正确答案】 B【试题解析】 频率特性和传递函数的关系 G(j)=G(s)|s=j，即传递函数的复变量 s用 j 代替后，就相应变为频率特性。频率特性也是描述线性控制系统的数学
21、模型形式之一。【知识模块】 自动控制22 【正确答案】 D【试题解析】 一阶系统的单位阶跃响应曲线是一条由零开始，按指数规律单调上升的，最终趋于 1(稳态值)的曲线。【知识模块】 自动控制23 【正确答案】 A【试题解析】 则 n=3，=06。【知识模块】 自动控制24 【正确答案】 C【试题解析】 衰减系数即阻尼比 ，当 减小时，超调量即最大偏差增大，衰减比n= 减小，调节时间 ts3/n 增大。【知识模块】 自动控制25 【正确答案】 A【试题解析】 系统的状态可以根据阻尼比分为过阻尼、等阻尼(临界阻尼)和欠阻尼状态，主要影响系统的动态性能，因此根据此动态特性分类依据控制系统可分为过阻尼控
22、制系统、等阻尼(临界阻尼)控制系统和欠阻尼控制系统。【知识模块】 自动控制26 【正确答案】 C【试题解析】 【知识模块】 自动控制27 【正确答案】 D【试题解析】 二阶系统当 1 时为过阻尼二阶系统，过阻尼二阶系统的单位阶跃响应含有两个单调衰减的指数项，因此该二阶系统的阶跃响应为单调衰减的。【知识模块】 自动控制28 【正确答案】 A【试题解析】 该系统的特征方程为 2s3+3s2+K。缺 s 项，因此根据系统稳定的必要条件可知系统不稳定。【知识模块】 自动控制29 【正确答案】 C【试题解析】 根据劳斯稳定判据可知，该系统稳定的充分必要条件为：a0、a 1、a 2、a 3 均大于零，且
23、a1a2a 0a3。因此可得系统稳定的充要条件为：K 0且 312K，K15。则该系统稳定的范围为：0K 15。【知识模块】 自动控制30 【正确答案】 A【试题解析】 系统的稳定性表现为系统时域响应的收敛性，是系统在扰动撤销后自身的一种恢复能力，是系统的固有特性。【知识模块】 自动控制31 【正确答案】 A【试题解析】 稳定性与特征方程根的关系。系统的特征根全部具有负实部时，系统具有稳定性；当特征根中有个或一个以上正实部根时，系统不稳定；若特征根中具有一个或一个以上零实部根、而其他的特征根均具有负实部时，系统处于稳定和不稳定的临界状态，为临界稳定。【知识模块】 自动控制32 【正确答案】 D
24、【试题解析】 稳定判据的应用：判别系统的稳定性； 分析系统参数变化对稳定性的影响；检验稳定裕度。【知识模块】 自动控制33 【正确答案】 B【试题解析】 三阶系统的特征方程为 a0s3+a1s2+a2s+a3=0，稳定条件是a0、a 1、a 2、a 3 均大于零且 a1a2a 0a3。可得：a 1a2=21a 0a3=3a3 则0a 323。【知识模块】 自动控制34 【正确答案】 C【试题解析】 二阶系统的特征方程为 a0s2+a1s+a2=0，稳定条件是各项系数的符号必须相同。则 A、D 项均为稳定。三阶系统的特征方程为 a0s3+a1s2+a2s+a3=0，稳定条件是 a0、a 1、a 2、a 3 均大于零且 a1a2a 0a3。C 项 a1a2=12a 0a3=305，为稳定。B 项 a1=0，因此不稳定。【知识模块】 自动控制35 【正确答案】 D【试题解析】 衰减比 n：衰减比是反映被调参数振荡衰减程度的指标，等于前后两个波峰之比。n 1 时，系统稳定。 A 项正确。系统的特征根全部具有负实部时，系统具有稳定性。B 项正确。系统稳定的必要条件：系统特征方程的各项系数均存在，且同号。C 项正确。【知识模块】 自动控制
