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 2 及答案与解析一、单项选择题1 (2005 年) 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 年) 图 431 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 年) 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 年) 设某闭环系统的
2、总传递函数 G(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 年) 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 年) 设一传递函数为 G(jw)= ，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 年) 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 (20
3、07 年) 传递函数 G1(s)、G 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 年) 根据图 434 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（
4、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 b10 (2008 年) 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 年) 图 436 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 436 相符合?( )12 (2009 年) 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
5、(2009 年) 根据图 439 给出的开环传递函数的对数频率特性曲线，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 年)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 年) 如图 4311 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
6、 (2010 年) 二阶系统传递函数 G(s)= 的频率特性函数为( ) 。17 (2011 年)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18 (2011 年)关于二阶系统的设计，正确的做法是( )。（A）调整典型二阶系统的两个特征参数：阻尼系数 和无阻尼自然频率 wn，就可完成最佳设计（B）比例一微分控制和测速反
7、馈是有效的设计方法（C）增大阻尼系数 和无阻尼自然频率 wn（D）将阻尼系数 和无阻尼自然频率 wn 分别计算19 (2012 年) 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20 (2012 年)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 jw 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21 (2013 年)一阶系统的单位阶跃响应的动态过程为( )。（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
8、22 (2013 年) 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 w 分别为( ) 。（A）=06 ，w=3 0（B） =04，w=90（C） =12，w=30（D）=90 ，w=3 623 (2014 年) 设系统的传递函数为 则该系统的( )。24 (2014 年)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 (2005 年) 某闭环系统的总传递函
9、数：G(s)=K2s 3+3s2+K，根据劳斯稳定判据( )。（A）不论 K 为何值，系统不稳定（B）不论 K 为何值，系统稳定（C） K0 时，系统稳定（D）K0 时，系统稳定26 (2008 年) 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27 (2010 年)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
10、统，在受到扰动后部偏离原来平衡状态28 (2011 年)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 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I 临界阻尼时无超调。与二阶系统标准式 G(s)= 相对比，得：wn=3，2w n=K，则阻尼比 w1 时系统无超调
11、。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 G(s)= 则频率特性为G(jw)=【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 wn，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
12、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：wn=1，2w 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 wn=3，2w 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】 20lg|G(jw)|=20lg =0 则 =1，可求得 w2=8，则对数幅值特性的增益穿越频率 w=【知识模
13、块】 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)=1s，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 e-1T ， 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 Kg= wg 为 G(jw)曲线与负实轴交点处的频率。根据图 433 可知，K g2= =1。根据题意可知K1K 2K 3K 4，|G 1(jwg)|G 2(jwg)|G 3(jwg)| |G4(jwg)|，因此Kg1K g2=1K g3K g4。因为对于最小相角系统，要使闭环系统
14、稳定，要求相角裕度 0，幅值裕度 Kg1 ，则 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(w c)=20lg(wc)=20lg1=0，在对数坐标图(伯德图)中，相角裕度表现为 L(w)=0dB 处的相角 (wc)与-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：w n=4，2w n=A，最快达到稳定的二阶系统
15、即过渡过程时间(调节时间)最短的为欠阻尼系统。因此 =A81，只有 A=2和 A=5 满足该要求。调节时间 ts= 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 G(s)= 则频率特陛为 G(jw)=【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 wn=4，=9 8=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
16、答案】 C【试题解析】 如图 4310 所示的不稳定系统，其相角裕度为负值即 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 b 0，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(jw)=K；当频率 w 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【知识模块】 自动控制16 【正确答案】 B【试题解析】 频率特性和传递函数的关系 G(jw)=G(s)|s=jw，因此频率特性【知识模块】
17、 自动控制17 【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18 【正确答案】 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 wn，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 、w 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
18、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19 【正确答案】 B【试题解析】 为过阻尼。【知识模块】 自动控制20 【正确答案】 B【试题解析】 频率特性和传递函数的关系 G(jw)=G(s)|s=jw，即传递函数的复变量 s用 jw 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模型形式之一。【知识模块】 自动控制21 【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 l(稳态值)的曲线。【知识模块】 自动控制22 【正确答案】 A【试题解析】 则 wn=3，=06。【知识模块】 自动控制23
19、 【正确答案】 A【试题解析】 则增益K=12，2w n= 该题无正确答案，相较而言，选择答案 A。【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 ts3w n 增大。【知识模块】 自动控制25 【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26 【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 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27 【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28 【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；当特征根中有一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
