注冊公用設備工程師動力基礎考試下午（自動控制）歷年真題試卷匯編2

注冊公用設備工程師動力基礎考試下午

(自動控制)歷年真題試卷匯編2

一、單項選擇題(本題共28題，每題1.0分，共28

分。)

8

1、(2005年)某閉環(huán)系統總傳遞函數G(s)二了^^為使其階躍響應無超調，K值

為()。

A、3.5

B、4.5

C、5.5

D、6.5

標準答案：D

知識點解析：系統的特性取決于系統的特征方程，該系統為二階系統，在過阻尼I

磋

臨界阻尼時無超調。與二階系統標準式G(s)=』+派M?比相對比，得：Wn=3,

2^wn=K,則阻尼比w多時系統無超調。當?1時，K=6；則匕>1時，K>6o

(A)

[(?2-ha(jai)+l][(?2+6(?+l|

_____________K_____________

(B)

(jcu+6)[(j6>)2+c(j<j)+1J

__________K_________

(C)63尸+b(jg)3+C(j3)2+1

_____________K____________

(D)(訕)4+6(而)3+?加)2+行不

A、

B、

C、

D、

標準答案：D

知識點解析：根據圖4.3—2可知該系統有一個比例環(huán)節(jié)K,一個積分環(huán)節(jié)1/

1

（La2

s,轉折頻率a處有兩個慣性環(huán)節(jié)（或二階環(huán)節(jié)）轉折頻率b處有一個慣性

K

環(huán)節(jié)了s川因此可得：傳遞函數為G（s）=

則頻率特性為G（jw尸

20dB(kx

-60dRdec

-ROdB-dec

Mf+l）（拉"）圖4.3-2題4.3-2解圖

3、（2005年）一個二階環(huán)節(jié)采用局部反饋進行系統校正（）o

A、能增大頻率響應的帶寬

B、能增加瞬態(tài)響應的阻尼比

C、能提高系統的穩(wěn)態(tài)精度

D、能增加系統的無阻尼自然頻率

標準答案：B

知識點解析：二階環(huán)節(jié)采用的局部反饋為測速反饋，測速反饋的特點為：（1）測速

反饋會降低系統的開環(huán)增益，從而會加大系統在斜坡輸入時的穩(wěn)態(tài)誤差，故A項

錯誤。（2）測速反饋不改變系統的自然振蕩頻率wn，但可增大系統的阻尼比，使系

統階躍響應的超調量下降，改善了系統的平穩(wěn)性；調節(jié)時間縮短，提高了系統的快

速性；不影響系統階躍輸入時的穩(wěn)態(tài)誤差。B選項正確；C、D選項錯誤。

4、（2006年）設某閉環(huán)系統的總傳遞函數G（s）=l/（J+2S+1）,此系統為（）。

A、欠阻尼二階系統

B、過阻尼二階系統

C、臨界阻尼二階系統

D、等幅振蕩二階系統

標準答案：C

知識點解析：與二階系統標準式G（s）=?+2f5S+3：相對比，得：Wn=1,

24wn=2,則阻尼比&=1。系統為臨界阻尼，也稱為等阻尼。

5、（2006年）二階環(huán)節(jié)G（S）=I0/（S2+3.6s+9）的阻尼比為（）。

A、4=0.6

B、?1.2

C、4=1.8

D、93.6

標準答案：A

知識點解析：與G(s)"+2f”+比相對比，得Wn=3,2&Wn=3.6,則阻尼比

q=0.6,0<^<1,為欠阻尼二階系統。

3

6、(2006年)設一傳遞函數為G(jw)」+訕，其對數幅值特性的增益穿越頻率(即增

益交接頻率或增益為0分貝的頻率)應為()。

(A)R(B)#(C)種(D)/i2

A、

B、

C、

D、

標準答案：B

33

知識點解析：201g|G(jw]|=201g?o?=0則，1?療二。可求得W2=8,則對數幅值

特性的增益穿越頻率w二次

K

7、(2007年)對于一階環(huán)節(jié)G(s)二元工1當階躍輸入歸，為提高輸出量的上升速率，

應()。

A、增大T值

B、減小T值

C、增大K值

D、減小K值

標準答案：B

KK1

知識點解析：G(s)=i+八當單位階躍輸入時，R(s)=l/s,輸出c(s)=l+7>s則輸

出的時域響應為c⑴=L"[C(s)]=1]二元?』一,’)瞬態(tài)分量衰減的快慢取

決于e」T,T越小，衰減越快，快速性越好，上升速率越大。

8、(2007年)傳遞函數Gi(s)、G2(S)>G3(S)、G"S)的增益分別為KI、七、K3>

K4,其余部分相同，且K1VK2VK3VK4。由傳遞函數G2(S)代表的單位反饋(反饋

傳遞函數為1的負反饋)閉環(huán)系統的奈奎斯特曲線如圖4.3—3所示。請決定哪個

傳遞函數代表的單位反饋閉環(huán)控制系統為穩(wěn)定的系統?（）

圖4.3-3

A、由G|⑸代表的閉環(huán)系統

B、由G2（s）代表的閉環(huán)系統

C、由G3（s）代表的閉環(huán)系統

D^由GMs）代表的閉環(huán)系統

標準答案：A

_1=]

知識點解析：幅值裕度Kg=445-S（jq）lwg為G@V）曲線與負實軸交點處的

1_1

頻率。根據圖4.3—3可知，仆2二%（/）根據題意可知K[<K2

VK3VK4,|Gi（jwg）|V|G2（jwg）|V|G3（jwg）|V|G4（jwg）|,因此Kgi>Kg2=l>Kg3>

Kg4o因為對于最小相角系統，要使閉環(huán)系統穩(wěn)定，要求相角裕度Y>0,幅值裕度

Kg>l,則Gi（s）代表的系統穩(wěn)定。

9、（2007年）根據圖4.3-4所示的開環(huán)傳遞函數的對數坐標圖判斷其閉環(huán)系統的

R、系統穩(wěn)定.增益裕量為b

C、系統不穩(wěn)定，負增益裕量為a

D、系統不穩(wěn)定，負增益裕量為b

標準答案：B

知識點解析：根據圖4.3—5可知，L(wc)=201g(wc)=201gl=0,在對數坐標圖(伯德

圖)中，相角裕度表現為L(w)=OdB處的相角(p(wc)與-180。水平線之間的角度差了。

圖4.3-5題4.3-9解圖對于圖4.3-4所示的穩(wěn)定系統，其對數幅值裕度h>

OdB,相角裕度為正值即丫>0。因此圖4.3—5中，幅值裕度(增益裕度)為b>0,

相角裕度為a>0,該系統穩(wěn)定。

10、(2008年)某閉環(huán)系統的總傳遞函數為G(s)=§2+4+16選用合適的A值，使其

瞬態(tài)響應能最快達到穩(wěn)定。()

A、A=2

B、A=5

C、A=10

D、A=12

標準答案：B

知識點解析：與標準二階系統相比可得：wn=4,2碗產A,最快達到穩(wěn)定的二階系

統即過渡過程時間(調節(jié)時間)最短的為欠阻尼系統。因此片A/8V1,只有A=2和

_3__6^

A=5滿足該要求。調節(jié)時間H嬴一彳越小，越快達到穩(wěn)定，則A=5。

圖4.3-6

(A)0()(0)=77—3_--72----7T-;~~—

i(w)+“J3)+C(J3)+1]

(B)G(jw)="、、.

(J3)[(j。)I+6“(JW)+1]

(joi+a)(ja>+/>)(jcu4-c)

(D)—...------

?7>(j<u+a)(>+6)

A、

B、

C、

D、

標準答案：A

知識點解析：根據圖4.3—7可得：該系統有一個比例環(huán)節(jié)K,隨著頻率的增大,

]

—3+]

轉折頻率a處一個慣性環(huán)節(jié)為a轉折頻率b處有兩個慣性環(huán)節(jié)(或二階環(huán)節(jié))

i+,21

因此可得系統的傳遞函數為G⑸=((工-

(i)?則頻率特陛為

1.+l)傍3+1)

-

G(jw)=\0圖4.3-7題4.3-11解圖

12、(2009年)如圖4.3—8所示控制系統，試判斷此系統為以下哪種類型?()

圖4.3-8

A、欠阻尼二階系統

B、過阻尼二階系統

C、臨界阻尼二階系統

D、等幅振蕩二階系統

標準答案：B

C(s)二16=比

知識點解析：圖4.3—8的閉環(huán)傳遞函數為以“'+9$+16s2+2f%s.欣可

求得wn=4,§=9/8=1.125>lo因此該系統為過阻尼二階系統。

13、(2009年)根據圖4.3—9給出的開環(huán)傳遞函數的對數頻率特性曲線，判斷其閉

環(huán)系統的穩(wěn)定性。()1*14.3-9

A、系統穩(wěn)定，增益裕量為a

B、系統穩(wěn)定，增益裕量為b

C、系統不穩(wěn)定，負增益裕量為a

D、系統不穩(wěn)定，負增益裕量為b

標準答案：C

知識點解析：如圖4.3—10所示的不穩(wěn)定系統，其相角裕度為負值即丫＜0；其幅

值裕度OVKgVl（hVOdB）。因此圖4.3—9中，幅值裕度（增益裕度）為aVO,相

角裕度為bVO,該系統不穩(wěn)定。

14、（2009年）比例環(huán)節(jié)的奈奎斯特曲線占據復平面中（）。

A、整個負虛軸

B、整個正虛軸

C、實軸上的某一段

D、實軸上的某一點

標準答案：D

知識點解析：比例環(huán)節(jié)的頻率特性為G（jw）=K；當頻率w由零到無窮大變化時,

頻率特性不變，因此奈奎斯特曲線為實軸上的某一點。

15、（2009年）如圖4.3—11所示系統，虛線所示的反饋通道為速度反饋，那么與

原閉環(huán)系統，即無速度反饋的系統相比3。

圖4.3-11

A、阻尼系數增加

B、無阻尼頻率增加

C、阻尼及無阻尼自然頻率增加

D、阻尼及無阻尼自然頻率基本不變

標準答案：A

知識點解析：原系統的閉環(huán)傳遞函數為

K/A

⑴

R(s)'As2+BS+KN+(B/A)$+(K/A)

則與標準二階系統的閉環(huán)傳遞函數八血在漕曬得“

加了速度反饋后系統的閉環(huán)傳遞函數為

KK/A

R'($)一/+(8+.)5+“一$2+[("+K，)〃]s+s(2)

根據式(2)可知式=;夕=竺普。

2/4K

則可得，f'=W嘿1=一先，系統阻尼比增加了。

2y/AK2y/AK

16、(2010年)二階系統傳遞函數G(s)=s2+2s+1的頻率特性函數為()。

B、

C、

D、

標準答案：B

知識點解析：頻率特性和傳遞函數的關系G(jw)=G[s)|s=jw，因此頻率特性

G(ia1)=----：----------=-------------

(j(u)"+2(j<d)+1—3+2js+1

17、(2011年)關于自動控制系統相角裕度和幅值裕度的描述，正確的是()。

A、相角裕度和幅值裕度是系統開環(huán)傳遞函數的頻率指標，與閉環(huán)系統的動態(tài)性能

密切相關

B、對于最小相角系統，要使系統穩(wěn)定，要求相角裕度大于1,幅值裕度大于0

C、為保證系統具有一定的相對穩(wěn)定性，相角裕度和幅值裕度越小越好

D、穩(wěn)定裕度與相角裕度無關，與幅值裕度有關

標準答案：A

知識點解析：穩(wěn)定裕度。穩(wěn)定系統的穩(wěn)定程度，即相對穩(wěn)定性，用相角(位)裕度和

幅值裕度來表示。相角格度和幅值裕度是系統開環(huán)頻率指標，它與閉環(huán)系統的動態(tài)

性能密切相關。對于最小相角系統，要使閉環(huán)系統穩(wěn)定，要求相角裕度丫>0,幅

值裕度Kg>l(h>0dB)o

18、（2011年）關于二階系統的設計，正確的做法是（）。

A、調整典型二階系統的兩個特征參數：阻尼系數J和無阻尼自然頻率wn，就可完

成最佳設計

B、比例一微分控制和測速反饋是有效的設計方法

C、增大阻尼系數&和無阻尼自然頻率Wn

D、將阻尼系數。和無阻尼自然頻率叫分別計算

標準答案：B

知識點解析：合理設計二階系統的阻尼系數（阻尼比）自和無阻尼自然頻率Wn，可以

獲得滿意的瞬態(tài)（動態(tài)）特性。最佳二階系統的參數為：最佳阻尼比丁0.707,最大

超調量。％=4.3%。調整典型二階系統的兩個特征參數自、Wn可以改善系統的性

能，但功能有限。在改善二階系統性能的方法中，比例一微分控制和測速反饋控

制是兩種常用方法。

2

19、（2012年）設二階系統的傳遞函數為HE則此系統為（）。

A、欠阻尼

B、過阻尼

C、臨界阻尼

D、無阻尼

標準答案：B

察]=1一\~o=~2~77^---2?則%=&，f々>1

知識點解析：R（s）s+4s+2S+話叫"黨為過阻尼。

20、（2012年）系統頻率特性和傳遞函數的關系為（）。

A、二者完全是一樣的

B、傳遞函數的復變量s用jw代替后，就是相應的頻率特性

C、頻率特性可以用圖形表示，傳遞函數不能用圖形表示

D、頻率特性與傳遞函數沒有關系

標準答案：B

知識點解析：頻率特性和傳遞函數的關系G（jw尸G[s）|$=jw，即傳遞函數的復變量s

用jw代替后，就相應變?yōu)轭l率特性。頻率特性也是描述線性控制系統的數學模型

形式之一。

21、（2013年）一階系統的單位階躍響應的動態(tài)過程為（）。

A、直線上升

B、振蕩衰減，最后趨于終值

C、直線下降

D、按指數規(guī)律趨于終值

標準答案：D

知識點解析：一階系統的單位階躍響應曲線是一條由零開始，按指數規(guī)律單調上升

的，最終趨于1（穩(wěn)態(tài)值）的曲線。

9.0_

22、(2013年)設二階系統的傳遞函數G(s)=l6^9.《其阻尼系數自和無阻尼自

然頻率w分別為()。

A、4=0.6,0=3.0

B、4=0.4,w=9.0

C、4=1-2,w=3.0

D、99.0,w=3.6

標準答案：A

___?_二(4_____

知識點解析：s2+3.6s+9-s2+2f%s+3Mijwn=3,片0.6。

4

23、(2014年)設系統的傳遞函數為6s2+10s+8則該系統的()。

(A)增益K=2/3,阻尼比f=轡，無阻尼自然頻率以=-1

(B)增益K=2/3,阻尼比f=y,無阻尼自然頻率5=j

(C)增益K:l/2,阻尼比f=亳，無阻尼自然頻率練=~

(D)增益K=l,阻尼比f=無阻尼自然頻率恤=y

A、

B、

C、

D、

標準答案：A

2_

4=T=K式

6s2+10.s+8.25,j4_J+2f3ns+3；

知識點解析：TT則增益K=l/2,

524暫徂2上5萬

3312

2^vvn=耳該題無正確答案，相較而言，選擇答

案Ao

24、(2014年)二階欠阻尼系統質量指標與系統參數關系是()。

A、衰減系數不變，最大偏差減小，衰減比增大

B、衰減系數增大，最大偏差增大，衰減比減小，調節(jié)時間增大

C、衰減系數減小，最大偏差增大，衰減比減小，調節(jié)時間增大

D、衰減系數減小，最大偏差減小，衰減比減小，調節(jié)時間減小

標準答案：C

知識點解析：衰減系數即阻尼比備當自減小時，超