2023年高等教育工学类自考-02237自动控制系统及应用考试历年参考核心考点荟萃附答案

（图片大小可任意调节）2023年高等教育工学类自考-02237自动控制系统及应用考试历年参考核心考点荟萃附答案第一卷一.参考题库(共20题)1.系统的稳态误差与什么有关？2.简要证明根轨迹总是关于实数轴对称的。3.简述恒浮力式液位计的结构与方程。4.直通双座调节阀的不平衡力较直通单座调节阀（），泄漏量（）5.已知随动系统的开环传递函数为 试求输入信号r(t)=5+t+2t2试求系统的稳态误差6.在污泥浓度的检测方式中，光学式检测仪和超声波式检测仪的各自工作原理是什么？在使用中分别应注意哪些事项？7.流量测量仪表有哪些类型？在给水排水工程中常用的有哪些？8.简述直接数字控制系统的工作原理与特点。9.PH测量的基本方法和原理是什么？10.简述在使用光学式检测仪与超声波式检测仪时应注意的事项。11.控制系统引入积分作用是为了（），但积分的引入会使系统（），引入微分作用是为了（）。某调节系统采用比例积分作用调节器，先用纯比例调整到合适的调节输出，在加入积分作用的过程中，应（）。12.已知某控制系统框图如下图所示，则该系统在单位阶跃信号作用下的稳态误差为（） A、0B、∞C、1/K1D、K113.已知系统的闭环特征方程为S5+2S4+2S3+48S2-25S-50=0，试用劳斯判倨判别系统的稳定性如果不稳定请说明情况。14.简述简单均匀控制系统与液位定值控制系统的区别。15.PLC控制系统与电器控制系统比较有什么特点？16.简化下图所示的系统框图，并传递函数 17.怎样由卡诺图建立或简化逻辑表发式？18.传递函数的定义是对于线性定常系统，在（）的条件下，系统输出量的拉氏变换与（）之比。19.δ表示调节器的（）参数，其值越小，（）作用越（）。若其值太小的话，控制系统可能发生（）20.串级控制系统中，副回路具有（）、（）、（）的特点，主回路起着（）、（）、（）的作用，主副回路相互配合，大大提高系统的控制质量。它的主回路是一个（），而副回路则是一个（）。第二卷一.参考题库(共20题)1.溶解氧测量的基本方法和原理是什么？2.往复泵与离心泵的工作特性、调节特性有什么差别？各有什么特点？3.自动控制系统可以采取哪些抗干扰措施？4.为什么进行污水处理厂水质水量的检测？5.执行器按其能源型式可分为（）、（）、（）三大类。6.积水排水工程自动化常用的执行设备有哪些类？各有什么作用？7.某调节系统采用比例积分作用调节器，先用纯比例调整到合适的调节输出，在加入积分作用的过程中，应（）8.调节阀有哪些常见类型？何为调节阀的理想特性与工作特性？9.某调节系统采用比例积分作用调节器，在加入微分作用的后，最大偏差A（）余差C（）调节时间ts（）稳定性n（）10.双位控制系统的优缺点有哪些？11.评价自动控制系统的过渡过程有哪些基本指标？12.什么是控制系统的稳定性，快速性，准确性？13.检测（），用以纠正（）的原理称为反馈控制原理。14.分别简述系统控制两种主要方式（开环控制和闭环控制）的原理并分析优缺点。15.调节器的Kc值愈大，表示调节作用（），Ti值愈大，表示积分作用（），Td值愈大表示微分作用（）16.由于微分调节规律有超前作用，因此调节器加入微分作用主要是用（）17.调节阀的理想流量特性有（）、（）、（）和抛物线特性。18.在选择污水处理监视控制方式时，应当考虑哪些因素与条件。19.在选择仪表类型与检测方法时，应综合考虑那些因素与条件？当有些因素相互矛盾时，应如何考虑？20.单位反馈控制系统的开环传递函数为 试求：（1）位置误差系数，速度误差系数和加速度误差系数； (2)当参考输入为r×1(t)，rt×1(t)和rt2×1(t)时系统的稳态误差。第三卷一.参考题库(共20题)1.分析各种典型环节的动态特性极其特点。2.图中示出两条单位反馈系统的开环对数幅频特性曲线，其中曲线Ⅰ为未校系统的开环对数幅频特性，曲线Ⅱ为经串联校正之后的开环对数幅频特性。它们都是最小相位系统。 3.比例微分环节的传递函数G（s）等于（）A、B、C、D、4.传递函数的组成与输入、输出信号无关，仅仅决定于（），并且只适于零初始条件下的（）系统。5.对水泵及管理系统调节的意义是什么？6.自动调节系统是具有被调参数（）反馈的（）系统。它与其它系统的本质差别就在于调节系统有（）7.水泵的调速术有那些？常用的有那些？8.比例环节的传递函数G（s）等于（）A、B、C、D、9.何为水泵的“软启动”？10.方框图的基本连接方式？11.生化需氧量测量的基本方法和原理是什么？12.控制对象的干扰通道的动态特性对过渡过程的影响是：干扰通道的时间常数愈大，对被控变量的影响（）；干扰通道容量滞后愈多，则调节质量（）；干扰通道的纯滞后对调节质量（）13.简述呼吸仪的测定原理和主要测定方法。14.什么是单面框架式、双面框架式？15.仪表基本误差有以下几种形式？16.自动调节系统常用参数整定方法（）、（）、（）、（）。17.写出与下列对数幅频特性对应的系统开环传递函数G（s）（设此系统为最小相位系统，且是单位负反馈系统），求出此系统的相位稳定裕量γ；判断此系统是否稳定。 18.检定0~1.6kgf/cm2的标准压力表，发现其最大绝对误差为0.0056kgf/cm2。因此，该表的最大引用误差为（），仪表实际的准确度等级为（）19.图表示的是（） A、比例调节器B、积分调节器C、惯性调节器D、比例积分调节器20.传递函数通过（）与（）之间信息的传递关系，来描述系统本身的动态特征。第一卷参考答案一.参考题库1.正确答案:系统的稳态误差与系统开环传递函数的增益、型次和阶次有关。系统的稳态误差与输入信号形式性质及系统的结构和参数有关。2.正确答案: 3.正确答案: 1、结构：浮标、滑轮、指针、平衡锤、标尺 2、方程：hm=常数4.正确答案:小；大5.正确答案: 6.正确答案: 光学式检测仪又分为投射光式、散射光式、和投射光式，投射光式检测仪将装有式样的测定管夹在对置的一对光源和受光器中间，照射在试样上的光被SS吸收并散射，到达受光器的透射量发生衰减。根据受光器得到的透光亮与SS浓度的相关关系检测MLSS。散射光式检测仪从光源发射到试样的光因SS存在而形成散射，根据受光器接收的散射光量与SS浓度的相关关系，检测MLSS浓度。透光散射光式检测仪根据受光器得到的透光量与SS浓度的相关关系来检测MLSS浓度。 在使用光学式检测仪时应注意以下事项：                                                           1.免由于检视窗口的污染引起的检测误差，应当定期清洗。 2.了避免由于来自上方直射日光等强光的射入引起的误差，检测仪的传感部分常常放置在水面以下30~50cm处。 3.于MLSS检测仪是根据光学原理测定MLSS浓度，当被检测的混合液颜色变化影响透光率变化时，宜使用受其影响较小的透光散射光式检测仪。 4.对MLSS检测仪进行校正时，将MLSS的手分析值和MLSS检测仪的测定值进行比较，并作成相关关系的曲线图，用来校正检测仪。手分析某一被检测试样后，依次稀释该试样，并求出与MLSS检测仪测定值之间的相关关系，来校正MLSS检测仪。 超声波式检测仪的工作原理是将一对超声波发射器与接收器相对安装在测定管两侧，超声波在传播时被污泥中的固形物吸收和分散而发生衰减，其衰减量与污泥浓度称正比，通过测定超声波的衰减量来检测污泥浓度。 使用超声波式检测仪应注意的事项如下： 1.气泡将异常地增大超声波的衰减量而引起检测误差。若气泡较多时，应当采用带有加压消泡装置的检测仪，消泡后再检测。另外，也要注意由于污泥的腐败或搅拌后空气卷入污泥中，使消泡困难，难于去除气泡对检测值影响的情况。 2.有加压消泡装置时，应定期检查加压机构和空气压缩机，排出空气罐中的水。 3.由于季节变化而引起污泥颗粒形状的变化，或者由于污泥混合后不均质的情况，应用正常的污泥检测结果来校正。 4.加压消泡装置时，由于其检测是按更换污泥—加压—检测的程序进行，每检测一次约需要5min左右，因此，当泵是间歇运行时，如果随着泵的启动开始检测的话，能够顺利地更换需要检测的污泥7.正确答案: 1.节流流量计，2.容积流量计，3.面积流量计，4.叶轮流量计，5.电磁流量计，6.超声波流量计，7.量热式流量计，8.毕托管，9.层流流量计，10.动压流量计，11.质量流量计，12.流体震动流量计，13.激光多普勒流量计。 在给水排水常用的有压差流量计，超声流量计，浮子流量计，明渠流量计，电磁流量计。8.正确答案: 工作原理：就是用一台计算机对多个被控制参数进行巡回检测，检测结果与设定值进行比较，再按已确定的控制规律（例如PID规律或直接数字控制方法）进行控制计算，然后输出到执行机构对被控制对象进行控制，是被控制参数稳定在设定值上 特点：与DPS相比有以下几个特点： 1)计算机参与了直接控制，系统经计算及构成了闭环，而DPS中是通过人工或别的装置来控制，计算机与对象为形成闭环。 2)设定值是预先设定好后送给或存入计算机内的，控制过程中不变化。9.正确答案: 基本方法：电极电位法。 原理：PH计其主体是一个精密电位计，将电极插在被测溶液中，组成一个电化学原电池，通过测量原电池的电动势并直接用pH值表示出来。酸度计种类繁多，但其结构均由电极系统和高阻抗的电子管或晶体管直流毫伏计两部分组成。电极与待测溶液组成原电池，以毫伏计测量电极间的电位差，电位差经放大电路放大后，由电流表或数码管显示。10.正确答案: 1.免由于检视窗口的污染引起的检测误差，应当定期清洗。 2.了避免由于来自上方直射日光等强光的射入引起的误差，检测仪的传感部分常常放置在水面以下30~50cm处。 3.于MLSS检测仪是根据光学原理测定MLSS浓度，当被检测的混合液颜色变化影响透光率变化时，宜使用受其影响较小的透光散射光式检测仪。 4.对MLSS检测仪进行校正时，将MLSS的手分析值和MLSS检测仪的测定值进行比较，并作成相关关系的曲线图，用来校正检测仪。手分析某一被检测试样后，依次稀释该试样，并求出与MLSS检测仪测定值之间的相关关系，来校正MLSS检测仪。 超声波式检测仪的工作原理是将一对超声波发射器与接收器相对安装在测定管两侧，超声波在传播时被污泥中的固形物吸收和分散而发生衰减，其衰减量与污泥浓度称正比，通过测定超声波的衰减量来检测污泥浓度。 使用超声波式检测仪应注意的事项如下： 1.气泡将异常地增大超声波的衰减量而引起检测误差。若气泡较多时，应当采用带有加压消泡装置的检测仪，消泡后再检测。另外，也要注意由于污泥的腐败或搅拌后空气卷入污泥中，使消泡困难，难去除气泡对检测值影响的情况。 2.有加压消泡装置时，应定期检查加压机构和空气压缩机，排出空气罐中的水。 3.由于季节变化而引起污泥颗粒形状的变化，或者由于污泥混合后不均质的情况，应用正常的污泥检测结果来校正。 4.加压消泡装置时，由于检测是按更换污泥—加压—检测的程序进行，每检测一次约需要5min左右，因此，当泵间歇运行时，如随着泵的启动开始检测的话，能够顺利地更换需要检测的污泥。11.正确答案:消除余差；不稳定；克服容量滞后；减小放大倍数12.正确答案:A13.正确答案: 14.正确答案: ①调节目的不同； ②调节器参数整定不同； ③工艺过程不同。15.正确答案: 1.可靠性高抗干扰能力强， 2.编程简单实用方便， 3.功能完善通用性强， 4.设计安装简单维护方便， 5.体积小重量轻能耗低。16.正确答案: 17.正确答案:基本方法是：化步伐逻辑关系式或真值表中的各项对应地填入图中，标为“1”，余下的空格填为“0”；当响铃的偶数个格（对称的）皆为“1”时，就可将之合并简化为逻辑表达式的一项，其余变量之间为逻辑乘关系，其余“0”项不考虑。18.正确答案:初始条件为零；输入量的拉式变换19.正确答案:比例度；比例控制；强；发散振荡20.正确答案:先调；快调；粗调；后调；慢调；细调；定值控制系统；随动控制系统第二卷参考答案一.参考题库1.正确答案: 碘量法：在水中加入硫酸锰和碱性碘化钾，水中的溶解氧将二价的锰氧化成四价锰， 并生成氢氧化物沉淀。加酸后，沉淀溶解，四价锰又可氧化碘离子而释放出与溶解氧量相当的游离碘。以淀粉为指示剂，用硫代硫酸钠标准溶液滴定释放出的碘，可计算出溶解氧含量。 高锰酸钾法：用高锰酸钾氧化亚铁离子，消除干扰，过量的高锰酸钾用草酸钠溶液除去，生成的高价铁离子用氟化钾掩蔽。 叠氮化钠修正法：叠氮化钠在酸性条件下将亚硝酸根分解破坏。 膜电极法：氧敏感膜电极浸没在电解质溶液中的两个金属电极和氧选择性半透膜组成。氧半透膜只允许透过半透膜和其他气体，而几乎完全阻挡水和溶解性固体。透过膜的氧在阴极上还原，产生的扩散电流与水样中氧的浓度成正比，将浓度信号变成电信号，由电流计读出。 电导测定法：利用非导电元素或化合物与溶解氧反应产生能导电的离子，如氧化氮气与溶解氧生成硝酸根离子，增加电导率，即可求得溶解氧含量。2.正确答案: （1）往复泵的瞬时流量取决于活塞面积与活塞瞬时运动速度之积，由于活塞运动瞬时速度的不断变化，使得它的流量不均匀，但是在一段时间内输送的液体量却是固定的，仅取决于活塞面积、冲程和往复频率。往复泵可用旁路阀调节流量，泵的送液量不变，只是让部分被压出的液体返回贮池，使主管中的流量发生变化。流量调节也可以采用改变电机转速，从而改变柱塞往复运行速度的方式或冲程长度，即调节行程百分比的方式进行。这两种方式都易于实现自动化控制。 （2）离心泵：对应不同的转速，有不同的水泵特性曲线，各种转速下的水泵特性曲线组成一个特性曲线族；在不同转速的水泵特性曲线之间，存在效率相等的相似工况点，将这些等效率点连成线，则构成等效率曲线及等效率曲线族。3.正确答案: （1）供电电源； （2）信号传输； （3）所有I/O信号（开关量信号）均经光电隔离设施； （4）配电箱、工作台等电气设备外壳均接保护地，计算机系统采用一点接地、系统浮空措施，控制共模干扰； （5）计算机系统的稳压电源具有过压、欠压和过流保护能力；前置机掉电，数据能持续保存24h，系统掉电数据存贮时间<10min； （6）软件设计按工艺条件划分模块，并有数据纠错、虑错和改错技术。4.正确答案: 在污水处理场中，为了能使处理系统的运行安全可靠，获得合格的处理水，或者运行中出现故障处理水质恶化中，能采取有效措施；还包括遵照有关法规对处理厂排出物的检测与记录，以及为了在扩建与改造时提供有用的资料和统计值等。5.正确答案:气动；电动；液动6.正确答案:各种泵与各种阀门。泵取水排水，阀门控制流量。7.正确答案:减小调节器的放大倍数8.正确答案:按阀体与流通介质的关系可将调节阀分为直通式和隔膜式，按阀门控制信号的种类可分为气动与电动调节阀。在阀前后压差恒定时得到的流量特性称为理想流量特性，在实际应用中，阀前后的压差即在调节阀上的压力降都是随流量变化的，此时的流量特性就是工作流量特性。9.正确答案:减小；不变；缩短；提高10.正确答案: 优点：高效节能； 延长设备使用寿命；功能齐全。 缺点：精度低 ，水压波动较大。11.正确答案: 评价自动控制系统的过渡过程基本指标有： （1）最大偏差A； （2）过渡时间ts； （3）余差C； （4）衰减比； （5）振荡周期Tp。12.正确答案:稳定指控制系统在外作用消失后自动恢复原有平衡状态或自动地趋向于一个新的稳定平衡状态的能力。13.正确答案:被控制量；偏差14.正确答案: 主要从三方面比较： 1、工作原理：开环控制系统不能检测误差，也不能校正误差。控制精度和抑制干扰的性能都比较差，而且对系统参数的变动很敏感。合闭环控制系统不管出于什么原因（外部扰动或系统内部变化），只要被控制量偏离规定值，就会产生相应的控制作用去消除偏差。控制精度和抑制干扰的性能都比较差，而且对系统参数的变动很敏感。因此，一般仅用于可以不考虑外界影响，或惯性小，或精度要求不高的一些场合。 2、结构组成：开环系统没有检测设备，组成简单，但选用的元器件要严格保证质量要求。闭环系统具有抑制干扰的能力，对元件特性变化不敏感，并能改善系统的响应特性。 3、稳定性：开环控制系统的稳定性比较容易解决。闭环系统中反馈回路的引入增加了系统的复杂性15.正确答案:越强；减弱；增强16.正确答案:克服容量滞后17.正确答案:直线特性；对数特性；快开特性18.正确答案: （1）处理厂的规模 （2）处理场的工艺布置 （3）工艺流程 （4）扩建可能性 （5）管理体制 （6）经济因素19.正确答案: 应考虑因素与条件： （1）检测的目的 （2）检测的环境条件 （3）检测精度、重现性与响应性 （4）维护管理性 （5）检测对象的特殊性 （6）各种信号的特征 （7）检测范围。 当有些因素相互矛盾时，应：根据仪表设备的设计安装的基本原则与注意事项，来选择最合适的检测方法必要的最小限度的仪表设备，使之既能满足工艺设计与自动控制提出的检测要求，又尽可能降低建设与运行费用。20.正确答案: 第三卷参考答案一.参考题库1.正确答案: ①比例环节也称放大环节，特点是当输入信号变化时输出信号会同时以一定的比例复现输入信号的变化。传递函数：G（s）=k（k为放大系数），Y（s）=KX（s），y（t）=kx（t）。 ②一阶环节也称一阶惯性环节，当输入信号做阶跃变化后，输出信号立刻以最大速度开始变化，曲线斜率最大，而后变化速度开始放慢，并越来越慢，最后达到一个新的稳定状态。传递函数：G（s）=k/Ts+1，X（s）=A/S（xu=A）。 ③积分环节：只要有输入信号存在，输出信号就一直等速的增加或减小，随着时间而积累变化。传递函数：G（s）=k/b*s；Y（s）=kX（s）/TiS；y（t）=k/Ti；∫x（t）dt。 ④微分环节：微分作用的输出变化与微分相同和输入信号的变化速度成比例而与输入信号大小无关，即输入信号变化速度愈快，微分时间越长，微分环节输出信号也愈大。传递函数：G（s）=Td*S，Y（s）=Td*S*X（s）；y（t）=Td*dx（t）/dt。 ⑤纯滞后环节：当输入信号产生一个阶跃变化时，他的输出信号即不是立刻反应输入信号的变化，也不是慢慢的反应，而是要经过一段纯滞后时间以后才等量的复现输入信号的变化。 传递函数：G（s）=e-zs，Y（s）=e﹣zs*X（s）；y（t）=x（t-τ）。2.正确答案: 3.正确答案:C4.正确答案:系统与外界之间的关系；线性定常5.正确答案:管道系统是给水排水工程的重要组成部分，水泵更是极为常见的给水排水设备。以给水工程为例，输配水管网担负着输送、分配水的任务，它的造价占给水系统总造价的主要部分；管道系统往往是由水泵加压供水的有压系统，与水泵及水泵站的关系密切，它的运行费用在给水系统运行费用构成中占第一位。采取技术措施，合理地调节水泵、管道系统工况，保证用户的用水要求，并最大限度地节约能耗、降低费用，是十分重要而有意义的工作。6.正确答案:负；闭环；负反馈7.正