1、暖通空调及动力专业-自动控制(二)及答案解析(总分：55.00，做题时间：90 分钟)一、单项选择题(总题数：41，分数：55.00)惯性环节的微分方程为 1 ，传递函数为 1 。（分数：2.00）(1). （分数：1.00）A.B.C.D.(2). （分数：1.00）A.B.C.D.1.开环传递函数为 ，k 由零到无穷大时的根轨迹为 _ 。 （分数：1.00）A.B.C.D.2.水温自动控制系统如图 4-79 所示。冷水在热交换器中由通入的蒸汽加热，从而得到一定温度的热水。冷水流量变化用流量计测量。该系统中的扰动量为 _ 。 （分数：1.00）A.蒸汽流量B.热水温度C.热交换器D.冷水流量
2、已知单位反馈系统的开环传递函数为： （分数：3.00）(1).输入信号为单位阶跃信号 r(t)=1(t)， _ ；（分数：1.00）A.0B.1.14C.D.2(2).输入信号为单位斜坡信号 r(t)=t1(t)， _ ；（分数：1.00）A.0B.1.14C.D.2(3).输入信号为加速度信号 r(t)=t 2 1(t)， _ 。（分数：1.00）A.0B.1.14C.D.23.G(s)=1/(s 2 +2s+1)，此系统为( )。（分数：1.00）A.过阻尼B.欠阻尼C.临界阻尼D.无阻尼控制系统结构如图 4-91 所示。其中 K 1 ，K 2 0，0。试分析： （分数：3.00）(1).
3、 值变化(增大)，系统稳定性 _ ；（分数：1.00）A.总是稳定B.减小C.增大D.不变(2). 值变化(增大)对动态性能(%，t s )的影响 _ ；（分数：1.00）A.总是稳定B.减小C.增大D.不变(3). 值变化(增大)对 r(t)=at 作用下稳态误差的影响 _ 。（分数：1.00）A.总是稳定B.减小C.增大D.不变4.二阶系统的特征方程为 a 0 s 2 +a 1 s+a 2 =0，系统稳定的充要条件是各项系数的符号必须 _ 。（分数：1.00）A.相同B.不同C.等于零5.已知系统的微分方程为 （分数：1.00）A.B.C.D.6.PID 调节器中，积分控制的作用为 _ 。
4、（分数：1.00）A.TI 越大，积分控制作用越小，输出振荡减弱，动态偏差加大，控制过程长B.TI 越小，积分控制作用越大，输出振荡加剧，动态偏差减小，控制过程变短C.TI 越大，积分控制作用越大，输出振荡减弱，动态偏差加大，控制过程长D.TI 越小，积分控制作用越小，输出振荡减弱，动态偏差加大，控制过程长7.符合图 4-88 所示的方程为 _ 。 （分数：1.00）A.B.C.D.8.图 4-83 所示各系统的传递函数 （分数：1.00）A.B.C.D.9.采用复合校正的控制系统如图 4-92 所示。若要实现误差全补偿，应满足的条件是 _ 。 （分数：1.00）A.B.C.D.10. 的原函
5、数为 _ 。 （分数：1.00）A.B.C.D.11.为提高二阶欠阻尼系统相对稳定性，可 _ 。（分数：1.00）A.加大 nB.减小 nC.加大 D.减小 下列函数的拉氏变换式(象函数)为：（分数：3.00）(1).cost， _ ； （分数：1.00）A.B.C.D.(2). _ ； （分数：1.00）A.B.C.D.(3). _ 。 （分数：1.00）A.B.C.D.12.根据以下最小相位系统的相角裕量，相对稳定性最好的系统为 _ 。（分数：1.00）A.=70B.=-50C.=0D.=30室温对象一空调房间的特性参数滞后时间 越大， 24 ；对象的时间常数 T 越大， 24 ；当对象的
6、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。（分数：2.00）A.调节振幅即动态偏差增大B.振幅减小C.调节周期缩短D.调节振幅即动态偏差减小A.调节振幅即动态偏差增大B.振幅减小C.调节周期缩短D.调节振幅即动态偏差减小13.单位反馈系统的开环传递函数为 ，则其开环增益 K，阻尼比 ，无阻尼自然频率 n 分别为( )。（分数：1.00）A.B.C.D.14.下列哪个方程表示的系统为非线性系统? _ （分数：1.00）A.B.C.D.15.如图 4-81 所示系统的传递函数 为( ) （分数：1.00）A.B.C.D.16.图 4-80 是一个液位控
7、制系统原理图。该系统地干扰量为 _ 。 （分数：1.00）A.气动阀门B.注入液体量 Q1C.浮子DQ217.系统的传递函数取决于 _ 。（分数：1.00）A.系统结构和输入量的形式B.系统的固有参数和系统结构C.输入量的形式和系统的固有参数D.输出量的形式和系统的固有参数被控对象的时间常数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 31 ， 31 大，被控变量变化速度慢，控制较平稳。（分数：2.00）A大B小C.惯性D.适中A大B小C.惯性D.适中18.开环控制系统与闭环控制系统最本质的区别是 _ 。（分数：1.00）A.开环控制系统的输出对系统无控制作用，
8、闭环控制系统的输出对系统有控制作用B.开环控制系统的输入对系统无控制作用，闭环控制系统的输入对系统有控制作用C.开环控制系统不一定有反馈回路，闭环控制系统有反馈回路D.开环控制系统不一定有反馈回路，闭环控制系统也不一定有反馈回路19.已知系统的微分方程为 （分数：1.00）A.B.C.D.20.二阶系统的极点分别为 s 1 =-0.5，s 2 =-4，系统增益为 5，则其传递函数为 _ 。 （分数：1.00）A.B.C.D.21.某闭环系统的总传递函数：G(s)=8/s 2 +Ks+9，为使其阶跃响应无超调，K 值为 _ 。（分数：1.00）A.3.5B.4.5C.5.5D.6.522.图 _
9、 是前馈控制系统。 （分数：1.00）A.B.C.D.23.两系统传递函数分别为 （分数：1.00）A.t1t2B.t1t2C.t1=t2D.t1t224.图 4-87 所示系统的传递函数为 _ 。 （分数：1.00）A.B.C.D.25.某闭环系统的总传递函数：G(s)=K/2s 3 +3s 2 +K，根据劳斯稳定判断 _ 。（分数：1.00）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 系统稳定D.K0 系统稳定26.空调房间温度对象的数学模型为： 其中：T n 为回风温度；T s 为送风温度；T f 为干扰换算成送风温度。则传递函数 G(s)= （分数：1.00
10、）A.B.C.D.暖通空调（） A.1 B.2 C.3 D.5（1）（2）（3）（分数：3.00）_下列各式是描述系统的微分方程，其中，r(t)为输入变量，c(t)为输出量，判断哪些是：（分数：4.00）(1). （分数：1.00）A.线性定常系统B.线性时变系统C.非线性定常系统D.非线性时变系统(2). （分数：1.00）A.线性定常系统B.线性时变系统C.非线性定常系统D.非线性时变系统(3). （分数：1.00）A.线性定常系统B.线性时变系统C.非线性定常系统D.非线性时变系统(4).c(t)=r 2 (t) _（分数：1.00）A.线性定常系统B.线性时变系统C.非线性定常系统D.
11、非线性时变系统27.根据图 4-94 所示写出该最小相角(位)系统的表达式为 _ 。 （分数：1.00）A.B.C.D.28.采用比例微分控制时，系统参数与性能改变正确的是 _ 。（分数：1.00）A.自然频率 n 不变B.稳态误差不变C.系统阻尼比减小D.超调量增大29.典型欠阻尼二阶系统超调量大于 5%，则其阻尼 的范围为 _ 。（分数：1.00）A.1B.01C.10.707D.00.70730.家用空调器的温度传感器，属于 _ 。（分数：1.00）A.输入元件B.反馈元件C.比较元件D.执行元件31.系统的闭环传递函数为 （分数：1.00）A.0B.1C.2D.332.反馈控制的实质是
12、一个按 _ 控制的过程。（分数：1.00）A.控制器B.控制量C.偏差D.被控量33.某系统传递函数为 （分数：1.00）A.10 100B.-1 -1000C.1 1000D.-10 -100暖通空调及动力专业-自动控制(二)答案解析(总分：55.00，做题时间：90 分钟)一、单项选择题(总题数：41，分数：55.00)惯性环节的微分方程为 1 ，传递函数为 1 。（分数：2.00）(1). （分数：1.00）A. B.C.D.解析：(2). （分数：1.00）A.B.C. D.解析：解析 典型环节惯性环节的数学模型一微分方程和传递函数的形式。1.开环传递函数为 ，k 由零到无穷大时的根轨
13、迹为 _ 。 （分数：1.00）A. B.C.D.解析：解析 无开环零点，m=0；开环极点：p 1 =0，n=1。所以有 1 条趋于无穷远处的根轨迹。确定实轴上的根轨迹为：(-，0。2.水温自动控制系统如图 4-79 所示。冷水在热交换器中由通入的蒸汽加热，从而得到一定温度的热水。冷水流量变化用流量计测量。该系统中的扰动量为 _ 。 （分数：1.00）A.蒸汽流量B.热水温度C.热交换器D.冷水流量 解析：解析 该系统的工作原理：温度传感器不断测量交换器出口处的实际水温，并在温度控制器中与给定温度相比较，若低于给定温度，其偏差值使蒸汽阀门开大，进入热交换器的蒸汽量加大，热水温度升高，直至偏差为
14、零。如果由于某种原因，冷水流量加大，则流量值由流量计测得，通过温度控制器，开大阀门，使蒸汽量增加，提前进行控制，实现按冷水流量进行顺馈补偿，保证热交换器出口的水温不发生大的波动。其中，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。已知单位反馈系统的开环传递函数为： （分数：3.00）(1).输入信号为单位阶跃信号 r(t)=1(t)， _ ；（分数：1.00）A.0 B.1.14C.D.2解析：(2).输入信号为单位斜坡信号 r(t)=t1(t)， _ ；（分数：1.00）A.0B.1.14 C.D.2解析：(3).输入信号为加速度信号 r(t)
15、=t 2 1(t)， _ 。（分数：1.00）A.0B.1.14C. D.2解析：解析 系统的开环传递函数为 I 型系统，K P =；K V =K=7/8；K a =0 r(t)=1(t)时， r(t)=t 时， r(t)=t 2 时， 3.G(s)=1/(s 2 +2s+1)，此系统为( )。（分数：1.00）A.过阻尼B.欠阻尼C.临界阻尼 D.无阻尼解析：解析 与二阶系统标准式 控制系统结构如图 4-91 所示。其中 K 1 ，K 2 0，0。试分析： （分数：3.00）(1). 值变化(增大)，系统稳定性 _ ；（分数：1.00）A.总是稳定 B.减小C.增大D.不变解析：解析 解 系
16、统开环传递函数为： 系统的闭环传递函数为： 系统的闭环特征多项式为： (2). 值变化(增大)对动态性能(%，t s )的影响 _ ；（分数：1.00）A.总是稳定B.减小 C.增大D.不变解析：由(3). 值变化(增大)对 r(t)=at 作用下稳态误差的影响 _ 。（分数：1.00）A.总是稳定B.减小C.增大 D.不变解析：斜坡作用下，4.二阶系统的特征方程为 a 0 s 2 +a 1 s+a 2 =0，系统稳定的充要条件是各项系数的符号必须 _ 。（分数：1.00）A.相同 B.不同C.等于零解析：解析 稳定的充要条件为特征方程的各项系数的符号必须相同。5.已知系统的微分方程为 （分数
17、：1.00）A. B.C.D.解析：解析 考虑初始条件，对式(1)进行拉氏变换，得 6.PID 调节器中，积分控制的作用为 _ 。（分数：1.00）A.TI 越大，积分控制作用越小，输出振荡减弱，动态偏差加大，控制过程长 B.TI 越小，积分控制作用越大，输出振荡加剧，动态偏差减小，控制过程变短C.TI 越大，积分控制作用越大，输出振荡减弱，动态偏差加大，控制过程长D.TI 越小，积分控制作用越小，输出振荡减弱，动态偏差加大，控制过程长解析：解析 积分时间常数 T 1 越小，积分作用越强，克服稳态误差的能力增加，但使过渡过程振 荡加剧，稳定性降低。积分作用是缓慢的、渐进的；积分作用加强振荡，对
18、于滞后大的对象更为明显。7.符合图 4-88 所示的方程为 _ 。 （分数：1.00）A. B.C.D.解析：解析 依图 4-88 可知，该系统有一个比例环节，转折频率 m 处有一个惯性环节，转折频率 n 处有两个惯性环节。因此可得：8.图 4-83 所示各系统的传递函数 （分数：1.00）A. B.C.D.解析：解析 (1) 结构图等效变换如图 4-97 所示。 所以 (2) 梅逊公式求取。 题 21 图中有 2 条前向通路，3 个回路 P 1 =G 1 G 2 G 3 ， 1 =1，P 2 =G 4 ， 2 =， L 1 =-G 1 G 2 H 1 ，L 2 =-G 2 H 1 ，L 3
19、=-G 2 G 3 H 2 ，=1-(L 1 +L 2 +L 3 )， 9.采用复合校正的控制系统如图 4-92 所示。若要实现误差全补偿，应满足的条件是 _ 。 （分数：1.00）A. B.C.D.解析：解析 图 4-92 是对输入进行补偿的系统框图。图中 G c (s)为前馈装置的传递函数。由图可得 误差 为了实现对误差全补偿，E(s)=0。则 10. 的原函数为 _ 。 （分数：1.00）A.B. C.D.解析：解析 原式= ，所以 。11.为提高二阶欠阻尼系统相对稳定性，可 _ 。（分数：1.00）A.加大 nB.减小 nC.加大 D.减小 解析：解析 二阶欠阻尼系统阻尼比越大，超调量
20、越小，系统的相对稳定性越好。下列函数的拉氏变换式(象函数)为：（分数：3.00）(1).cost， _ ； （分数：1.00）A.B. C.D.解析：(2). _ ； （分数：1.00）A. B.C.D.解析：解析 如图 4-98 所示。 (3). _ 。 （分数：1.00）A.B.C. D.解析：f(t)=1(t)-1(t-1) 12.根据以下最小相位系统的相角裕量，相对稳定性最好的系统为 _ 。（分数：1.00）A.=70 B.=-50C.=0D.=30解析：解析 相位裕量越大，系统的相对稳定性越好。最小相位系统的相位裕量 0，系统稳定；=0，系统临界稳定；0，系统不稳定。室温对象一空调房
21、间的特性参数滞后时间 越大， 24 ；对象的时间常数 T 越大， 24 ；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。（分数：2.00）A.调节振幅即动态偏差增大 B.振幅减小C.调节周期缩短D.调节振幅即动态偏差减小解析：A.调节振幅即动态偏差增大B.振幅减小 C.调节周期缩短D.调节振幅即动态偏差减小解析：解析 因存在着对象的滞后时间 ，所以会使室温调节品质变化。当 越大时，调节振幅即动态偏差增大。只有在理想状态下，对象滞后等于零时，室温波动的振幅才等于调节器的不灵敏区，但这在实际上是不可能的，而当 增大时，调节周期可加大，这样就减少了振
22、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。13.单位反馈系统的开环传递函数为 ，则其开环增益 K，阻尼比 ，无阻尼自然频率 n 分别为( )。（分数：1.00）A. B.C.D.解析：解析 ，开环增益为 0.5。 求该系统的闭环传递函数 与标准二阶系统特征方程相比， 得： 14.下列哪个方程表示的系统为非线性系统? _ （分数：1.00）A. B.C.D.解析：解析 A 方程中，有变量的平方
23、项，有系数是时间函数 t，系统是非线性时变系统。B 方程中，等式两边求导一次，方程是线性常微分方程，系统是线性定常系统。C 方程中，只有系数是时间函数 t，系统是线性时变系统。D 方程中，有系数与时间函数 t 有关，线性时变系统，分段时不变系统。15.如图 4-81 所示系统的传递函数 为( ) （分数：1.00）A.B.C. D.解析：解析 如图 4-96 所示。 所以 16.图 4-80 是一个液位控制系统原理图。该系统地干扰量为 _ 。 （分数：1.00）A.气动阀门B.注入液体量 Q1C.浮子DQ2 解析：解析 自动控制器通过比较实际液位与希望液位，并通过调整气动阀门的开度，对误差进行
24、修正，从而保持液位不变。图 4-95 是该控制系统的方框图。 17.系统的传递函数取决于 _ 。（分数：1.00）A.系统结构和输入量的形式B.系统的固有参数和系统结构 C.输入量的形式和系统的固有参数D.输出量的形式和系统的固有参数解析：解析 传递函数的性质。被控对象的时间常数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 31 ， 31 大，被控变量变化速度慢，控制较平稳。（分数：2.00）A大 B小C.惯性D.适中解析：A大B小C.惯性 D.适中解析：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
25、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。18.开环控制系统与闭环控制系统最本质的区别是 _ 。（分数：1.00）A.开环控制系统的输出对系统无控制作用，闭环控制系统的输出对系统有控制作用 B.开环控制系统的输入对系统无控制作用，闭环控制系统的输入对系统有控制作用C.开环控制系统不一定有反馈回路，闭环控制系统有反馈回路D.开环控制系统不一定有反馈回路，闭环控制系统也不一定有反馈回路解析：解析 闭环控制系统的定义，闭环控制引入反馈的概念。19.已知系统的微分方程为 （分数：1.00）A
26、. B.C.D.解析：解析 考虑初始条件，对式(1)进行拉氏变换，得 20.二阶系统的极点分别为 s 1 =-0.5，s 2 =-4，系统增益为 5，则其传递函数为 _ 。 （分数：1.00）A.B.C. D.解析：解析 系统的传递函数21.某闭环系统的总传递函数：G(s)=8/s 2 +Ks+9，为使其阶跃响应无超调，K 值为 _ 。（分数：1.00）A.3.5B.4.5C.5.5D.6.5 解析：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、在过阻尼临界阻尼时无超调。 与二阶系统标准式 22.图 _ 是前馈控制系统。 （分数：1.00）A.B. C.D.解析：解析 A 项为开环控
27、制系统；B 项为按干扰补偿的开环控制系统，为前馈控制系统，前馈控制系统能抑制可测量的扰动对系统的影响；C 项为闭环控制系统；D 项为复合控制系统。23.两系统传递函数分别为 （分数：1.00）A.t1t2 B.t1t2C.t1=t2D.t1t2解析：解析 与典型一阶系统 24.图 4-87 所示系统的传递函数为 _ 。 （分数：1.00）A. B.C.D.解析：解析 依图 4-87 可知，该系统有一个比例环节，两个惯性环节，转折频率分别为 1 、 2 。因此得 其中：201gK=L()=40dB 则 K=100 则 25.某闭环系统的总传递函数：G(s)=K/2s 3 +3s 2 +K，根据劳
28、斯稳定判断 _ 。（分数：1.00）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 系统稳定D.K0 系统稳定解析：解析 该系统的特征方程为：2s 3 +3s 2 +K。缺 S 项，因此系统不稳定，根据系统稳定的必要条件。26.空调房间温度对象的数学模型为： 其中：T n 为回风温度；T s 为送风温度；T f 为干扰换算成送风温度。则传递函数 G(s)= （分数：1.00）A. B.C.D.解析：解析 令 T s =0，求得： 暖通空调（） A.1 B.2 C.3 D.5（1）（2）（3）（分数：3.00）_解析：_解析：_解析：下列各式是描述系统的微分方程，其中，
29、r(t)为输入变量，c(t)为输出量，判断哪些是：（分数：4.00）(1). （分数：1.00）A.线性定常系统 B.线性时变系统C.非线性定常系统D.非线性时变系统解析：(2). （分数：1.00）A.线性定常系统B.线性时变系统 C.非线性定常系统D.非线性时变系统解析：(3). （分数：1.00）A.线性定常系统B.线性时变系统C.非线性定常系统D.非线性时变系统 解析：(4).c(t)=r 2 (t) _（分数：1.00）A.线性定常系统B.线性时变系统C.非线性定常系统 D.非线性时变系统解析：解析 (1)方 程是线性常微分方程，系统是线性定常系统。(2) 方程中，只有系数是时间函数
30、t，系统是线性时变系统。(3) 方程中，有变量的开平方项，有系数是时间函数 t，系统是非线性时变系统。(4) 方程中，有变量的平方项，系统是非线性定常系统。27.根据图 4-94 所示写出该最小相角(位)系统的表达式为 _ 。 （分数：1.00）A.B. C.D.解析：解析 依题图可知， 1 =5， 2 =5000，低频段的斜率为-40dB/10dec，有两个积分环节；在 1 1=5 斜率变化为-20dB/dec，有一个一阶微分环节；在 2 =5000 时斜率变为-40dB/10dec，有一个惯性环节。因此可得： 。其中参数 K：低频段的斜率为-40dB/10dec，其延长线与横轴(零分贝线)
31、的交点为 10。二型系统：K=10 2 =100。 则： 28.采用比例微分控制时，系统参数与性能改变正确的是 _ 。（分数：1.00）A.自然频率 n 不变 B.稳态误差不变C.系统阻尼比减小D.超调量增大解析：解析 比例-微分控制不该变自然频率 n ，增大系统的阻尼比；减小系统超调量；K= n /2，由于 与 n 均与 K 有关，所以适当选择开环增益，以使系统在斜坡输入时的稳态误差减小。29.典型欠阻尼二阶系统超调量大于 5%，则其阻尼 的范围为 _ 。（分数：1.00）A.1B.01C.10.707D.00.707 解析：解析 欠阻尼二阶系统的最佳阻尼比为 0.707，此时超调量为 4.
32、3%。阻尼比越大，超调量越小。1 为过阻尼系统，01 为欠阻尼系统。=1 为临界阻尼系统。30.家用空调器的温度传感器，属于 _ 。（分数：1.00）A.输入元件B.反馈元件 C.比较元件D.执行元件解析：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。31.系统的闭环传递函数为 （分数：1.00）A.0B.1 C.2D.3解析：解析 根据劳斯判据可得系统稳定的 k 的取值范围为 1。32.反馈控制的实质是一个按 _ 控制的过程。（分数：1.00）A.控制器B.控制量C.偏差 D.被控量解析：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。33.某系统传递函数为 （分数：1.00）A.10 100B.-1 -1000 C.1 1000D.-10 -100解析：解析 令传递函数的分母等于零求得的根为极点，分子等于零求得的根为零点。因此该系统的极点为-1，-1000；零点为-10。
