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3附答案解析

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3

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( )。(D)

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

解析:家用电冰箱控制系统如图4.1-1所示。

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)

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

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。

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?( )(D)

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系统

D. 国内现有的无人操作交通红绿灯自动控制系统

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。

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( )。(B)

A. 输入元件

B. 反馈元件

C. 比较元件

D. 执行元件

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较,构成反馈通道,因此为反馈元件。

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?( )(C)

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

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4.1-2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。

6.(2009年)试判断下列元件的动态方程中的哪个是线性方程?( )(C)

A. B. C. D. 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;

ai(t)——系数,i=0,1,…,n;

bi(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,

(t)+y(t)

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,方程中为非线性时变系统的是( )。(C)

A. B. C. D. 8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。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。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。

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( )。(C)

A. 反馈性

B. 调节性

C. 稳定性

D. 快速性

解析:稳定性是保证控制系统正常工作的先决条件。

9.(2011年)前馈控制系统是对干扰信号进行补偿的系统,是( )。(A)

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

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,系统无抑制作用。

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( )。(D)

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

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。

11.(2012年)下列关于负反馈的描述中,不正确的是( )。(D)

A. 负反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

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”这个术语的含义,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。

12.(2013年)下列描述中,错误的是( )。(D)

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

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。

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( )。(C)

A. 温度控制器

B. 温度传感器

C. 热交换器

D. 流量计

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。

14.(2014年)下列概念中错误的是( )。(D)

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

解析:闭环控制系统的优点: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。

15.(2016年)下列有关自动控制的相关描述正确的是( )。(C)

A. 反馈控制实质上是被控对象输出要求进行控制的过程

B. 只要引入反馈控制,就一定可以实现稳定的控制

C. 稳定的闭环控制系统总是使偏差趋于减小

D. 自动化装置包括变送器、传感器、调节器、执行器和被控对象

解析: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,反馈控制原理也就是按偏差控制原理。A项错误。

反馈控制由正反馈控制和负反馈控制之分,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。正反馈控制使得系统产生的偏差越来越大,系统不稳定。B项错误。

闭环控制又常称为负反馈控制或按偏差控制,“闭环”这个术语的含义,就是应用反馈作用来减小系统的误差。C项正确。

16.(2017年)反馈控制的实质是( )(A)

A. 基于偏差的控制

B. 基于被控量状态的控制

C. 实现负反馈的过程

D. 按控制量控制的过程

解析: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。

17.(2018年)自动控制系统的基本性能要求是( )。(A)

A. 在稳定的前提下,动态调节时间短,快速性和平稳性好,稳态误差小

B. 系统的性能指标不要相互制约

C. 系统为线性系统,性能指标为恒定值

D. 系统动态响应快速性、准确性和动态稳定性都达到最优

解析:对自动控制系统最基本的要求是必须稳定的,稳态误差越小越好,动态过程的过渡过程时间(又称调整时间)越短越好,振荡幅度越小越好,快速性和平稳性好。

18.(2018年)水温自动控制系统中,冷水在热变换器中由通人的蒸汽加热,从而得到一定温度的热水。系统中除了对水温进行检测并形成反馈外,增加了对冷水流量变化的测量,并配以适当的前馈控制,那么该系统能够应对的扰动量为( )。(D)

A. 蒸汽流量的变化

B. 蒸汽温度的变化

C. 热水温度的变化

D. 冷水流量的变化

解析:热交换器是被控对象,实际热水温度为被控量,给定量(希望温度)在控制器中设定;冷水流量是干扰量。

19.(2005年)求图4.2-1所示方框图的总的传递函数,G(s)=C(s)/R(s)应为( )。

(B)

A. B. C. D. 解析:根据梅逊公式求取。△=1-∑La+∑LbLc-∑LdLeLf+…,图4.2-1中有1个回路,回路传递函数为L1=-G1G△2=1-L1=1+G1G2

图4.2-1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4.2-1的传递函数为

20.(2006年)图4.2-2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=f×v,F=f×,则此系统的传递函数的拉氏变换表达式应为( )。

(A)

A. B. C. D. 解析:已知该题中F=

弹簧的位移与作用力的关系为F=k(χ1-χ0)

则得系统的微分方程为=k(χ1-χ0)

在零初始条件下,对式(1)两端同时进行拉氏变换得

fsX0(s)=k[X1(s)-X0(s)]

(fs+k)X0(s)=kX1(s)

传递函数为

21.(2007年)计算如图4.2-3所示方框图总的传递函数G(s)=C(s)/R(s),结果应为( )。

(C)

A. B. C. D. 解析:根据梅逊公式求取。

图4.2-3中有3个回路,回路传递函数为L1=-G1G2,L2=-G1G2G3,L3=-G1。则△=1-(L1+L2+L3)=1+G1G2+G1G2G3+G1

图4.2-3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4.2-3的传递函数为

22.(2008年)根据如图4.2—4所示方框图,其总的传递函数G(s)=C(s)/R(s)为( )。

(B)

A. B. C. D. 解析:根据梅逊公式求取。

图4.2—4中有2个回路,回路传递函数为L1=G1G2,L2=-G2G3。则△=1-(L1+L2)=1-G1G2+G2G3

图4.2—4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4.2—4的传递函数为

23.(2010年)以温度为对象的恒温系统数学模型T(C)

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

解析:T1

24.(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)

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

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。

25.(2011年)关于系统的传递函数,正确的描述是( )。(D)

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

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。

26.(2012年)一阶控制系统T(C)

A. L(t)=KA(1-B. L(t)=KA(1+C. L(t)=KA(1-D. L(t)=KA(1+解析:输入qi为阶跃作用,t<0时qi=0;t≥0时qi=A。对上述微分方程求解,得

L(t)=KA(1-e-t/T)

27.(2012年)关于串联和并联环节的等效传递函数,正确的是( )。(A)

A. 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

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。

28.(2013年)下列不属于自动控制系统的组成部分的是( )。(D)

A. 被控对象

B. 测量变送器

C. 执行器

D. 微调器

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。

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