1、注册公用设备工程师动力基础考试下午（自动控制）历年真题试卷汇编 1 及答案与解析一、单项选择题1 (2005 年) 从自动控制原理的观点看，家用电冰箱工作时，房间的室温为( )。（A）给定量(或参考输入量)（B）输出量(或被控制量)（C）反馈量（D）干扰量2 (2006 年) 从自动控制原理的观点看，发电机组运行时频率控制系统的“标准50Hz”应为( )。（A）给定量(或参考输入量)（B）输出量(或被控制量)（C）反馈量（D）干扰量3 (2007 年) 从自动控制原理的观点看，下列哪一种系统为开环控制系统?( )（A）家用空调机温度控制系统（B）家用电热水器恒温控制系统（C）家用电冰箱温度控制
2、系统（D）国内现有的无人操作交通红绿灯自动控制系统4 (2008 年) 从自动控制原理的观点看，家用空调机的温度传感器应为( )。（A）输入元件（B）反馈元件（C）比较元件（D）执行元件5 (2009 年) 从自动控制原理的观点看，下列哪一种系统为闭环控制系统?( )（A）普通热水加热式暖气设备的温度调节（B）遥控电视机的定时开机(或关机)控制系统（C）抽水马桶的水箱水位控制系统（D）商店、宾馆的自动门的开、闭门启闭系统6 (2009 年) 试判断下列元件的动态方程中的哪个是线性方程?( )7 (2010 年) 下列描述系统的微分方程中，r(t) 为输入变量，c(t)为输出变量，方程中为非线性
3、时变系统的是( )。8 (2011 年) 自动控制系统的正常工作受到很多条件的影响，保证自动控制系统正常工作的先决条件是( ) 。（A）反馈性（B）调节性（C）稳定性（D）快速性9 (2011 年) 前馈控制系统是对干扰信号进行补偿的系统，是( )。（A）开环控制系统（B）闭环控制系统和开环控制系统的复合（C）能消除不可测量的扰动系统（D）能抑制不可测量的扰动系统10 (2012 年)描述实际控制系统中某物理环节的输入与输出关系时，采用的是( )。（A）输入与输出信号（B）输入与输出信息（C）输入与输出函数（D）传递函数11 (2012 年)下列关于负反馈的描述中，不正确的是( )。（A）负反
4、馈系统利用偏差进行输出状态的调节（B）负反馈能有利于生产设备或工艺过程的稳定运行（C）闭环控制系统是含负反馈组成的控制系统（D）开环控制系统不存在负反馈，但存在正反馈12 (2013 年)下列描述中，错误的是( ) 。（A）反馈系统也称为闭环系统（B）反馈系统的调节或控制过程是基于偏差的调节或控制的过程（C）反馈控制原理就是按偏差控制原理（D）反馈控制中偏差信号一定是输入信号与输出信号之差13 (2014 年)由温度控制器、温度传感器、热交换器、流量计等组成的控制系统，其中被控对象是( ) 。（A）温度控制器（B）温度传感器（C）热交换器（D）流量计14 (2014 年)下列概念中错误的是(
5、) 。（A）闭环控制系统的精度通常比开环系统高（B）开环系统不存在稳定性问题（C）反馈可能引起系统振荡（D）闭环系统总是稳定的15 (2005 年) 求图 421 所示方框图的总的传递函数，G(s)=C(s)尺(s)应为( )。16 (2006 年) 图 422 为一物理系统，上部弹簧刚度为 k，f 为运动的黏性阻力系数，阻力 F=fv，F=f ，则此系统的传递函数的拉氏变换表达式应为( )。17 (2007 年) 计算如图 423 所示方框图总的传递函数 G(s)=C(s)R(s) ，结果应为( )。18 (2008 年) 根据如图 424 所示方框图，其总的传递函数 G(s)=C(s)R(
6、s) 为( )。19 (2010 年) 以温度为对象的恒温系统数学模型 T +i=k(c+f)，其中 c 为系统的给定， f 为干扰，则( )。（A）T 为放大系数，K 为调节系数（B） T 为时间系数，K 为调节系数（C） T 为时间系数，K 为放大系数（D）T 为调节系数，K 为放大系数20 (2011 年)被控对象的时间常数反映对象在阶跃信号激励下被控变量变化的快慢速度，即惯性的大小，时间常数大，则( )。（A）惯性大，被控变量速度慢，控制较平稳（B）惯性大，被控变量速度快，控制较困难（C）惯性小，被控变量速度快，控制较平稳（D）惯性小，被控变量速度慢，控制较困难21 (2011 年)关
7、于系统的传递函数，正确的描述是( )。（A）输入量的形式和系统结构均是复变量 s 的函数（B）输入量与输出量之间的关系与系统自身结构无关（C）系统固有的参数，反映非零初始条件下的动态特征（D）取决于系统的固有参数和系统结构，是单位冲激下的系统输出的拉氏变换22 (2012 年) 一阶控制系统 T +L=Kqi 在阶跃 A 作用下，L 的变化规律为( )。（A）L(t)=KA(1-e tT )（B） L(t)=KA(1+etT )（C） L(t)=KA(1-e-tT )（D）L(t)=KA(1+e -tT )23 (2012 年)关于串联和并联环节的等效传递函数，正确的是( )。（A）串联环节的
8、等效传递函数为各环节传递函数的乘积，并联环节的等效传递函数为各环节传递函数的代数和（B）串联环节的等效传递函数为各环节传递函数的代数和，并联环节的等效传递函数为各环节传递函数的乘积（C）串联环节的等效传递函数为各环节传递函数的乘积，并联环节的等效传递函数为各环节传递函数的相除（D）串联环节的等效传递函数为各环节传递函数的乘积，并联环节的等效传递函数为各环节传递函数的相加24 (2013 年)下列不属于自动控制系统的组成部分的是( )。（A）被控对象（B）测量变送器（C）执行器（D）微调器25 (2013 年)一阶被控对象的特性参数主要有( ) 。（A）放大系数和时间常数（B）比例系数和变化速度
9、（C）静态参数和衰减速度（D）动态参数和容量参数26 (2013 年)设积分环节和理想微分环节的微分方程分别为 c(t)=r(t)和 c(t)=r(t)，则其传递函数分别为( ) 。（A）G(s)=s 和 G(s)=s（B） G(s)=1s 和 G(s)=1s（C） G(s)=s 和 G(s)=1s（D）G(s)=1s 和 G(s)=s27 (2014 年)关于拉氏变换，下列不成立的是( ) 。（A）Lf(t)=sF(s)-f(0)（B）零初始条件下，Lf(t)dt= 1sF(s)（C） Leatf(t)=F(s-a)（D）28 (2014 年) 由开环传递函数 G(s)和反馈传递函数 H(s
10、)组成的基本负反馈系统的传递函数为( ) 。注册公用设备工程师动力基础考试下午（自动控制）历年真题试卷汇编 1 答案与解析一、单项选择题1 【正确答案】 D【试题解析】 家用电冰箱控制系统如图 411 所示。家用电冰箱控制系统的工作原理：受环境温度或电冰箱门开启等影响，当电冰箱箱体内的温度 Tc 大于给定值 Tr 时，则T=Tc-TR0。温度控制盒测量到偏差信号T 并将其转化为电信号u，u 通过接触器和继电器启动电动机带动压缩机，压缩机将蒸发器中的高温低压气态制冷剂送入冷却管散热，降温后的低温高压液态制冷剂进入蒸发器，在蒸发器中急速降压扩散为气态，该过程需要吸收周围的热量，即吸收箱体的热量，从
11、而使箱体内的温度降低。压缩机又将蒸发器中的高温低压气态的制冷剂送人冷却管散热，循环往复，直至T=T c-Tr=0，箱体内的温度 Tc 等于给定值 Tr，则 u=0，电动机和压缩机停止工作。该系统的被控对象：电冰箱箱体。被控量：箱体内的温度 Tc。给定量(输入量)：给定温度 Tr(Tr 通过箱体内控制盒旋钮给出或通过按键设定)。干扰输入：环境温度(房间温度) 或电冰箱门开启等。执行元件：电动机和压缩机。【知识模块】 自动控制2 【正确答案】 A【试题解析】 频率控制系统的被控制量为系统的实际频率，标准 50Hz 的频率为实际频率的期望值，即给定量。【知识模块】 自动控制3 【正确答案】 D【试题
12、解析】 闭环控制系统：控制装置与被控对象之间不但有顺向联系，而且还有反向联系，即有被控量(输出量)对控制过程的影响。闭环控制系统不论造成偏差的扰动来在外部还是内部，控制作用总是使偏差趋于减小。家用空调机温度控制系统、家用电热水器恒温控制系统、家用电冰箱温度控制系统均为恒温控制，即期望温度与实际温度之间的差值很小，因此这三种系统均为闭环控制系统。而国内现有的无人操作交通红绿灯自动控制系统的控制根据时间进行，而不是根据交通流量进行控制，因此控制装置与被控对象之间只有顺向联系，为开环控制系统。【知识模块】 自动控制4 【正确答案】 B【试题解析】 温度传感器为测量元件，将实际温度测出与参考温度进行比
13、较，构成反馈通道，因此为反馈元件。【知识模块】 自动控制5 【正确答案】 C【试题解析】 在水位控制系统中，被控量是水池的水位高度 h，出水量 Q2 为干扰量，图 412 为负反馈闭环控制系统，水位高度由浮子测出，通过杠杆控制进水阀位置，水位越高，进水量 Q1 越小，使水位下降回到希望高度。【知识模块】 自动控制6 【正确答案】 C【试题解析】 线性控制系统的特点是可以应用叠加原理，当系统存在几个输入信号时，系统的输出信号等于各个输入信号分别作用于系统时系统输出信号之和。线性控制系统可用如下线性方程描述：式中 r(t)系统的输入量；c(t) 系统的输出量；a i(t)系数，i=0，1，n；b
14、j(t)系数，j=0，1，m。式中，输出量 c(t)及其各阶导数都是一次的，且各系数与输入量(自变量) 无关。非线性控制系统不能应用叠加原理，如方程中含有变量及其导数的高次幂或乘积项， +y2(t)=r(t)。本题中 A 项为非线性定常系统；B 项为非线性定常系统；C 项为线性定常系统；D 项为非线性定常系统。【知识模块】 自动控制7 【正确答案】 C【试题解析】 若线性微分方程的系数是时间的函数，则这种系统称为时变系统，这种系统的响应曲线不仅取决于输入信号的形状和系统的特性，而且和输入信号施加的时刻有关。本题中 A 选项中方程是线性常微分方程，系统是线性定常系统。B 选项方程中，只有输出一阶
15、导数的系数是时间函数 t，系统是线性时变系统。C选项方程中，有输出变量 c(t)的开平方项，有系数是时间函数 b(t)，系统是非线性时变系统。D 选项方程为线性定常方程，系统是线性定常系统。【知识模块】 自动控制8 【正确答案】 C【试题解析】 稳定性是保证控制系统正常工作的先决条件。【知识模块】 自动控制9 【正确答案】 A【试题解析】 有扰动补偿开环控制称为按扰动补偿的控制方式前馈控制系统。如果扰动(干扰) 能测量出来，则可以采用按干扰补偿的控制方式。由于扰动信号经测量元件、控制器至被控对象是单向传递的，所以属于开环控制。对于不可测扰动及各元件内部参数变化给被控制量造成的影响，系统无抑制作
16、用。【知识模块】 自动控制10 【正确答案】 D【试题解析】 自动控制关心的是环节的输出和输入的关系传递函数。一个传递函数只能表示一个输入对输出的关系。【知识模块】 自动控制11 【正确答案】 D【试题解析】 A 项正确，反馈控制是采用负反馈并利用偏差进行控制的过程。B 项正确， “闭环”这个术语的涵义，就是应用负反馈作用来减小系统的误差，从而使得生产设备或工艺过程稳定的运行。C 项正确，由于引入了被反馈量的反馈信息，整个控制过程成为闭合的，因此负反馈控制也称为闭环控制。凡是系统输出信号对控制作用有直接影响的系统，都称为闭环系统。D 项错误，闭环控制系统将检测出来的输出量送回到系统的输入端，并
17、与输入信号比较产生偏差信号的过程称为反馈。这个送回到输入端的信号称为反馈信号。若反馈信号与输入信号相减，使产生的偏差越来越小，则称为负反馈；反之，则称为正反馈。【知识模块】 自动控制12 【正确答案】 D【试题解析】 A 项正确。反馈控制也称为闭环控制。B 项正确。反馈控制实质上是一个按偏差进行控制的过程，也称为按偏差控制。C 项正确。反馈控制原理也就是按偏差控制原理。D 项错误。偏差信号(误差信号)：输入信号和反馈信号 (反馈信号可以是输出信号本身，也可以是输出信号的函数或导数)之差。【知识模块】 自动控制13 【正确答案】 C【试题解析】 热交换器是被控对象，温度传感器检测实际热水温度(被
18、控量)，为，给定量(希望温度) 在温度控制器中设定；流量计检测冷水流量，冷水流量是干扰量。【知识模块】 自动控制14 【正确答案】 D【试题解析】 闭环控制系统的优点是：具有自动修正输出量偏差的能力，抗干扰性能好，控制精度高；缺点：结构复杂，如果设计不好，系统有可能不稳定。【知识模块】 自动控制15 【正确答案】 B【试题解析】 根据梅逊公式 求取。=1-L a+LbLc-LdLeLf+，图 421 中有 1 个回路，回路传递函数为 L1=-G1G2=1-L1=1+G1G2。图 421 中有 2 条前向通路，n=2 。第 1 条前向通路的传递函数P1=G1G2G3，第 2 条前向通路的传递函数
19、为 P2=G1，前向通路与回路均相互接触，1=1， 2=1。因此图 421 的传递函数为【知识模块】 自动控制16 【正确答案】 A【试题解析】 已知该题中 弹簧的位移与作用力的关系为 F=k(x1-x0)则得系统的微分方程为 f =k(x1-x0)在零初始条件下，对式 (1)两端同时进行拉氏变换得 fsX0(s)=kX1(s)-X0(s)(fs+k)X0(s)=kX1(s)传递函数为【知识模块】 自动控制17 【正确答案】 C【试题解析】 根据梅逊公式求取。图 423 中有 3 个回路，回路传递函数为L1=-G1G2，L 2=-G1G2G3， L3=-G1。则 =1-(L1+L2+L3)=1
20、+G1G2+G1G2G3+G1。图423 中有 2 条前向通路，n=2。第 1 条前向通路的传递函数为 P1=G1G2G3，第2 条前向通路的传递函数为 P2=G1，前向通路与回路均相互接触，故 1=1， 2=1。因此图 423 的传递函数为【知识模块】 自动控制18 【正确答案】 B【试题解析】 根据梅逊公式求取。图 424 中有 2 个回路，回路传递函数为L1=+G1G2，L 2=-G2G3。则 =1-(L1+L2)=1-G1G2+G2G3。图 424 中有 1 条前向通路，n=1。前向通路的传递函数为 P1=G1G2G3，前向通路与 2 个回路均相互接触，故 1=1。 因此图 424 的
21、传递函数为【知识模块】 自动控制19 【正确答案】 C【试题解析】 T 1= +i=K1(c+f)式中 T1恒温室的时间常数， s；K 1恒温室的放大系数； f室内外干扰量换算成送风温度的变化，干扰输入； c调节输入； i输出量，恒温室的实际温度，。【知识模块】 自动控制20 【正确答案】 A【试题解析】 时间常数 T 是指被控对象在阶跃作用下，被控变量以最大的速度变化到新稳态值所需的时间。反映了对象在阶跃作用下被控变量变化的快慢速度，为对象惯性大小的常数。时间常数大，惯性大，被控变量变化速度慢，控制较平稳；时间常数小，惯性小，被控变量变化速度快，不易控制。【知识模块】 自动控制21 【正确答
22、案】 D【试题解析】 关于传递函数的几点说明。传递函数只取决于系统的结构和参数，与输入量的大小和形式无关。传递函数是在零初始条件下定义的，即在零时刻之前，系统对所给定的平衡工作点是处于相对静止状态的。因此，传递函数原则上不能反映系统在非零初始条件下的全部运动规律。传递函数是系统单位脉冲(冲击)响应的拉普拉斯变换式。【知识模块】 自动控制22 【正确答案】 C【试题解析】 输入 qi 为阶跃作用，t0 时 qi=0；t0 时 qi=A。对上述微分方程求解，得 L(t)=KA(1-e-tT )【知识模块】 自动控制23 【正确答案】 A【试题解析】 环节串联后的总传递函数等于各个串联环节传递函数的
23、乘积，并联后的总传递函数等于各个并联环节传递函数的代数和。【知识模块】 自动控制24 【正确答案】 D【试题解析】 自动控制系统是由被控对象、测量变送器、调节器和执行器组成。【知识模块】 自动控制25 【正确答案】 A【试题解析】 放大系数 K 是表征被控对象静态特性的参数，而时间常数 T 和滞后时间 用来表征被控对象的动态特性的参数。【知识模块】 自动控制26 【正确答案】 D【试题解析】 积分环节的微分方程为： =r(f)；其传递函数为：G(s)=1 s；理想微分环节的微分方程为 1：c(t)= ；其传递函数为： G(s)=s。【知识模块】 自动控制27 【正确答案】 D【试题解析】 A 项正确，为微分定理：Lf(t)=sF(s)-f(0)B 项正确，积分定理在零初始条件下有：Lf(t)dt= 1s F(s)C 项正确，为虚位移定理：Le atf(t)=F(s-a)D 项错误，终值定理为【知识模块】 自动控制28 【正确答案】 D【试题解析】 由题意可得系统结构图如图 425 所示，为反馈连接，则其传递函数为【知识模块】 自动控制
