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 3 及答案与解析一、单项选择题1 (2012 年) 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2 (2013 年) 三阶稳定系统的特征方程为 3s3+2s2+s+a3=0，则 a3 取值范嗣为( )。（A）大于 0（B）大于 0，小于 23（C）大于 23（D）不受限制3 (2014 年) 下列方程是系统的特征方程，系统不稳定的是( )。（A）3s 2+4s+5=0（B） 3s3+2s2+s+05
2、=0（C） 9s3+6s2+1=0（D）2s 2+s|a3|=0(a30)4 (2005 年) 由环节 G(s)= 组成的单位反馈系统(即负反馈传递函数为 1的闭环系统)单位斜坡输入的稳态速度误差系数为( )。（A）K200（B） 1K（C） K（D）05 (2006 年) 由环节 G(s)= 的单位反馈系统(即反馈传递函数为 1 的负反馈闭环系统)的单位斜坡输入的稳态速度误差 ess 应为( ) 。（A）1（B） 14（C） 0（D）26 (2007 年) 某闭环系统的开环传递函数为 G(s)= 其加速度误差系数为( )。（A）1（B） 5（C） 0（D）7 (2008 年) 设单位反馈 (
3、即负反馈传递函数为 1 的闭环系统)的开环传递函数为 G(s)=在参考输入为 r(t)=2t 时系统的稳态误差为( ) 。（A）10（B） 01（C） 02（D）28 (2010 年) 关于单位反馈控制系统中的稳态误差，下列表示不正确的是( )。（A）稳态误差是系统调节过程中其输出信号与输入信号之间的误差（B）稳态误差在实际中可以测量，具有一定的物理意义（C）稳态误差由系统开环传递函数和输入信号决定（D）系统的结构和参数不同，输入信号的形式和大小差异，都会引起稳态误差的变化9 (2011 年) 对于单位阶跃输入，下列说法不正确的是( )。（A）只有 0 型系统具有稳态误差，其大小与系统的开环增
4、益成反比（B）只有 0 型系统具有稳态误差，其大小与系统的开环增益成正比（C） 型系统位置误差系数为无穷大时，稳态误差为 0（D）型及以上系统与 I 型系统一样10 (2012 年) 设系统的开环传递函数为 G(s)，反馈环节传递函数为 H(s)，则该系统的静态位置误差系数、静态速度误差系数、静态加速度误差系数正确的表达方式是( )。11 (2014 年) 单位反馈系统的开环传递函数为 G(s)= 当参考输入 u(t)=4+6t+3t2 时，稳态加速度误差系数为 ( )。（A）K a=0（B） Ka=（C） Ka=5（D）K a=2012 (2005 年)对于非线性控制系统的描述函数分析，试判
5、断下列表述中哪项是错的?( )（A）是等效线性化的一种（B）只提供稳定性能的信息（C）不适宜于含有高阶次线性环节的系统（D）适宜于非线性元件的输出中高次谐波已被充分衰减，主要为一次谐波分量系统13 (2006 年) 由元件的饱和引起的控制系统的非线性静态特性为( )。14 (2006 年)增加控制系统的带宽和增加增益、减小稳态误差宜采用( )。（A）相位超前的串联校正（B）相位滞后的串联校正（C）局部速度反馈校正（D）滞后一超前校正15 (2007 年)在如下指标中，哪个不能用来评价控制系统的时域性能?( )（A）最大超调量（B）带宽（C）稳态位置误差（D）调整时间16 (2007 年)某控制
6、系统的稳态精度已充分满足要求，欲增大频率响应的带宽，应采用( )。（A）相位超前的串联校正（B）相位滞后的串联校正（C）局部速度反馈校正（D）前馈校正17 (2008 年)某控制系统的稳态精度已充分满足要求，欲减小超调量、提高瞬态响应速度应采用( ) 。（A）相位超前的串联校正（B）相位滞后的串联校正（C）局部速度反馈校正（D）前馈校正18 (2008 年)对于一个位置控制系统，下列对非线性现象的描述哪项是错的?( )（A）死区（B）和力成比例关系的固体间摩擦(库仑摩擦)（C）和运动速度成比例的黏性摩擦（D）和运动速度平方成比例的空气阻力19 (2009 年)如需减小控制系统的稳态误差，应采用
7、( )。（A）相位超前的串联校正（B）相位滞后的串联校正（C）滞后一超前控制（D）局部反馈校正20 (2009 年) 由元件的死区引起的控制系统的非线性静态特性为( )。21 (2011 年)关于超前校正装置，下列描述不正确的是( )。（A）超前校正装置利用校正装置的相位超前特性来增加系统的相角稳定裕度（B）超前校正装置利用校正装置频率特性曲线的正斜率段来增加系统的穿越频率（C）超前校正装置利用相角超前、幅值增加的特性，使系统的截止频率变窄、相角裕度减小，从而有效改善系统的动态性能（D）在满足系统稳定性条件的情况下，采用串联超前校正可使系统响应快、超调小22 (2012 年)下列说法中，不正确
8、的是( ) 。（A）滞后校正装置的作用是低通滤波，能抑制高频噪声，改善稳态性能（B） PD 控制器是一种滞后校正装置，PI 控制器是一种超前校正装置（C） PID 控制器是一种滞后一超前校正装置（D）采用串联滞后校正，可实现系统的高精度、高稳定性23 (2013 年)能够增加自动系统的带宽，提高系统的快速性的校正是( )。（A）前馈校正（B）预校正（C）串联超前校正（D）串联滞后校正24 (2014 年)对于室温对象一空调房间，减少空调使用寿命的因素之一是( )。（A）对象的滞后时间增大（B）对象的时间常数增大（C）对象的传递系数增大（D）对象的调节周期增大25 (2005 年) 如图 471
9、 闭环系统的根轨迹应为( )。（A）整个负实轴（B）整个虚轴（C）在虚轴左面平行于虚轴的直线（D）实轴的某一段26 (2006 年) 如图 472 所示闭环系统(其中 K025)的根轨迹应为( )。（A）整个负实轴（B）整个虚轴（C）在虚轴左面平行于虚轴的直线（D）在虚轴左面的一个圆27 (2008 年) 如图 473 所示闭环系统的根轨迹应为( )。（A）整个负实轴（B）实轴的二段（C）在虚轴左面平行于虚轴的直线（D）虚轴的二段共轭虚根线28 (2009 年) 如图 474 所示为某闭环系统的动态结构图，其中 K0，它的根轨迹为( )。（A）整个负实轴（B）整个虚轴（C）虚轴左面平行于虚轴的
10、直线（D）虚轴左面的一个圆29 (2007 年)传递函数为 1s 的 z 变换表达式为( )。（A）1（B） z（C） z-n（D）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 3 答案与解析一、单项选择题1 【正确答案】 D【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2 【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】
11、自动控制3 【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4 【正确答案】 A【试题解析】 根据稳态速度误差系数的定义可得【知识模块】 自动控制5 【正确答案】 A【试题解析】 根据单位斜坡输入的稳态速度误差 ess 的定义可知 ess=1K v，该题中 Kv= ，则 e
12、ss=1K v=1。【知识模块】 自动控制6 【正确答案】 A【试题解析】 根据加速度误差系数的定义可知【知识模块】 自动控制7 【正确答案】 C【试题解析】 根据斜坡输入信号作用时，稳态误差的定义可知 ess=2K v，本题中Kv= 则 ess=2K v=02。【知识模块】 自动控制8 【正确答案】 A【试题解析】 给定信号(输入信号)为 u(t)，主反馈信号(输出信号的测量值)为 b(t)，定义其差值 e(t)为误差信号，即 e(t)=u(t)-b(t)。稳态误差 ess，即 ess= u(t)-b(t)。稳态误差是系统进入稳态后其输出信号与输入信号之间的误差。A 项错误。稳态误差在实际系
13、统是可以测量的，因而具有一定的物理意义。B 项正确。有两个因素决定稳态误差，即系统的开环传递函数 G(s)和输入信号 U(s)。C 项正确。系统的结构和参数的不同，输入信号的形式和大小的差异，都会引起系统稳态误差的变化。D 项正确。【知识模块】 自动控制9 【正确答案】 B【试题解析】 单位阶跃函数输入时的稳态误差为 ess= 位置误差系统系数 Kp=G(s)，则：0 型系统：=0，K p=K，e ss=1(1+K p)，有稳态误差，其大小与系统的开环增益成反比。型系统及型以上的系统：=1，2，K p=，e ss=0。位置误差系数均为无穷大，稳态误差均为零。【知识模块】 自动控制10 【正确答
14、案】 A【试题解析】 静态位置误差系数 Kp：K p= G(s)H(s)；静态速度误差系数Kv：K v= G(s)H(s)；静态加速度误差系数 Ka：K a= s2G(s)H(s)。【知识模块】 自动控制11 【正确答案】 C【试题解析】 稳态加速度误差系数【知识模块】 自动控制12 【正确答案】 C【试题解析】 描述函数法是一种不受阶次限制的非线性系统分析法。【知识模块】 自动控制13 【正确答案】 A【试题解析】 图 A 为饱和特性，图 B 为死区特性，图 C 为理想继电特性，图 D为死区继电特性。【知识模块】 自动控制14 【正确答案】 D【试题解析】 超前校正拓宽了截止频率，增加了系统
15、的带宽，从而提供了系统的快速性。滞后校正提高系统的相角裕度，改善系统的平稳性。高精度、稳定性要求高的系统常采用串联滞后校正。为了增加控制系统的带宽和增加增益、减小稳态误差则采用滞后一超前校正。【知识模块】 自动控制15 【正确答案】 B【试题解析】 时域指标包括稳态指标和动态指标。稳态指标一般用稳态位置误差系数 K。、稳态速度误差系数 Kv 和稳态加速度误差系数 Ka 表示；动态指标通常为上升时间、峰值时间、调节(调整)时间、超调量(最大超调量)等。频域指标包括开环频域指标和闭环频域指标。开环频域指标指相位裕量，幅值裕量和剪切(截止)频率 wc 等。闭环频域指标指谐振峰值 Mr，谐振频率 wr
16、 和频带宽度(带宽)w b 等。【知识模块】 自动控制16 【正确答案】 A【试题解析】 超前校正拓宽了截止频率，增加了系统的带宽，从而提高了系统的快速性。【知识模块】 自动控制17 【正确答案】 A【试题解析】 超前校正利用了超前网络校正装置相角超前、幅值增加的特性，校正后可以使系统的截止频率 wc 变宽、相角裕度 增大，从而有效改善系统的动态性能快速性和平稳性。系统稳定性满足的情况下，要求系统的响应快、超调小，可采用串联超前校正。【知识模块】 自动控制18 【正确答案】 D【试题解析】 非线性现象有死区、饱和、继电、摩擦和间隙(回环)等。摩擦非线性：黏性摩擦力与滑动表面的相对速度成线性正比
17、关系。【知识模块】 自动控制19 【正确答案】 B【试题解析】 滞后校正装置的作用为低通滤波、能抑制噪声、改善稳态性能。【知识模块】 自动控制20 【正确答案】 B【试题解析】 图 A 是摩擦特性，图 B 是死区特性，图 C 是理想继电特性，图 D是带死区的继电特性。【知识模块】 自动控制21 【正确答案】 C【试题解析】 超前校正是利用校正装置的相位超前特性来增加系统的相角稳定裕量，利用校正装置频特性曲线的正斜率段来增加系统的穿越频率，从而改善系统的平稳性和快速性。超前校正利用了超前网络校正装置相角超前、幅值增加的特性，校正后可以使系统的截止频率 wc 变宽、相角裕度， 增大，从而有效改善系
18、统的动态性能快速性和平稳性。系统稳定性满足的情况下，要求系统的响应快、超调小，可采用串联超前校正。【知识模块】 自动控制22 【正确答案】 B【试题解析】 PD 控制器的传递函数为：G c(s)=KP(1+TDs)，是一种超前校正装置。PI 控制器的传递函数为 Gc(s)=KP( )，是一种滞后校正装置。滞后校正装置的作用：低通滤波，能抑制噪声，改善稳态性能。采用滞后校正装置进行串联校正时，主要是利用其高频幅值衰减特性，以降低系统的截止频率，提高系统的相角裕度，改善系统的平稳性。高精度、稳定性要求高的系统常采用串联滞后校正，如恒温控制。PID 控制器的传递函数为 Gc(s)=KP(1+ +TD
19、s)，兼有 PI 控制器和 PD 控制器的优点，是一种滞后一超前校正装置。【知识模块】 自动控制23 【正确答案】 C【试题解析】 超前校正利用了超前网络校正装置相角超前、幅值增加的特性，校正后可以使系统的截止频率 wc 变宽、相角裕度 增大，从而有效改善系统的动态性能快速性和平稳性。【知识模块】 自动控制24 【正确答案】 C【试题解析】 室温对象一空调房间的特性参数 、T、K 对调节品质有影响。因存在着对象的滞后时间 ，所以会使室温调节品质恶化。当 愈大时，调节振幅即动态偏差增大。当 增大时，调节周期可加大，减少了振动次数，延长了使用寿命。对象的时间常数 T 越大时，因室温上升速度小，所以
20、振幅可减小。这对调节有利。且 T 大时可使调节周期加大，对减少磨损也有利。当对象的传递系数大时，调节过程的动差和静差均增大，调节周期将缩短，振动次数会增加，寿命也会缩短。【知识模块】 自动控制25 【正确答案】 B【试题解析】 根据图 471 求得闭环系统的传递函数为 根据闭环传递函数的分母等于零求得其闭环极点为 s1，2 =j ，当 K 从零变到无穷大时，闭环极点的运动轨迹及根轨迹为整个虚轴。【知识模块】 自动控制26 【正确答案】 C【试题解析】 根据图 472 求得闭环系统的传递函数为 根据闭环传递函数的分母等于零求得其闭环极点为 s1，2 = 当 K025 时，闭环极点为一对实部为-05、虚部从零变到无穷大的极点，其运动轨迹及根轨迹为：在虚轴左面平行于虚轴的直线。【知识模块】 自动控制27 【正确答案】 D【试题解析】 系统的开环传递函数为 开环极点为 s1，2 =jw，根轨迹起始于开环极点；根据系统的闭环传递函数 得，闭环极点为 s1，2 =j因此该系统的根轨迹在虚轴上起始于 s1，2 =jw 的两段虚轴。【知识模块】 自动控制28 【正确答案】 A【试题解析】 闭环传递函数为 闭环极点 s=-K；当 K 从零变到无穷大时，根轨迹为整个负实轴。【知识模块】 自动控制29 【正确答案】 D【试题解析】 传递函数为 1s 的 z 变换表达式为【知识模块】 自动控制
