9月热工自动控制试题与参考答案解析

9月热工自动控制试题与参考答案解析一、单选题（共30题，每题1分，共30分）1.二阶系统的调节时间越小，说明系统的快速性越(____)。A、好B、差C、稳定D、不确定正确答案：A答案解析：调节时间是衡量系统快速性的一个重要指标，调节时间越小，表明系统能够越快地达到稳定状态，也就意味着系统的快速性越好。2.有多个储能设备的热工对象称为(____)热工对象。A、无自B、单容C、多容D、有自正确答案：C答案解析：多容热工对象是指有多个储能设备的热工对象，其具有多个容量环节，各环节之间存在相互影响和能量传递等复杂关系。单容热工对象只有一个储能设备；有自和无自并非针对有多个储能设备这种情况的分类表述。3.两环节输入信号相同，输出信号相加，这两个环节为(____)连接A、串联B、并联C、反馈D、没有关系正确答案：B答案解析：两个环节输入信号相同，输出信号相加，这种连接方式符合并联连接的特点，所以是并联连接。4.副参数的选择应使副回路（），控制通道短，反应灵敏。A、控制时间长B、控制时间小C、时间常数小D、时间常数大正确答案：C答案解析：副参数的选择应使副回路时间常数小，这样控制通道短，反应灵敏。时间常数小意味着系统对输入信号的响应速度快，能够更迅速地跟随主参数的变化，更好地发挥副回路的超前控制作用，有效克服干扰对主参数的影响。而控制时间长、控制时间小的表述不准确；时间常数大则不利于副回路快速响应和控制，不符合要求。5.到达(____)后，被调量与稳态值的偏差不超过2%~5%。A、峰值时间B、调节时间C、上升时间D、超调量正确答案：B答案解析：调节时间是指系统受到阶跃输入作用后，被调量从初始状态达到稳态值的规定范围（通常为稳态值的±2%~±5%）所需的时间。当到达调节时间后，被调量与稳态值的偏差不超过规定范围。峰值时间是指响应曲线达到第一个峰值所需的时间；上升时间是指响应曲线从初始值上升到稳态值的规定百分比（如10%到90%）所需的时间；超调量是指响应曲线的最大偏差与稳态值的比值。所以答案选[B]。6.锅炉汽包水位控制系统系统属于(____)控制系统。A、顺序B、随动C、程序D、定值正确答案：D答案解析：汽包水位控制系统的任务是使汽包水位保持在规定的范围内，属于定值控制系统。定值控制系统是指系统被控量的给定值保持在规定值不变，或在小范围附近不变的控制系统。锅炉汽包水位控制系统就是要保持汽包水位这个被控量为一个固定的值，所以属于定值控制系统。7.再热汽温控制采用烟气挡板时，需把尾部烟道分成两个（）烟道。A、并联B、混联C、不确定D、串联正确答案：A答案解析：采用烟气挡板调节再热汽温时，将尾部烟道分成两个并联烟道，通过调节挡板开度改变两烟道的烟气流量分配，从而实现对再热汽温的控制。8.当生产过程中主、副流量扰动频繁，负荷变化较大，同时要保证主、副物料流量恒定，可选用（）。A、串级比值控制方案B、有逻辑规律的比值控制方案C、双闭环比值控制方案D、单闭环比值控制方案正确答案：C答案解析：双闭环比值控制方案适用于主、副流量扰动频繁，负荷变化较大，同时要保证主、副物料流量恒定的情况。它不仅能实现主、副流量的比值恒定，还能克服主流量和副流量的干扰，使主、副物料流量保持稳定。单闭环比值控制方案主要用于副流量较平稳，仅要求实现主、副流量的比值关系的场合；串级比值控制方案主要用于主流量干扰频繁且幅值较大的情况；有逻辑规律的比值控制方案适用于一些特殊的工艺要求，根据逻辑关系来控制比值，与本题条件不符。9.单闭环比值控制和双闭环比值控制是实现（）物料流量间的定比值控制A、多种B、三种C、两种D、以上都不对正确答案：C答案解析：单闭环比值控制和双闭环比值控制主要是针对两种物料流量间实现定比值控制。单闭环比值控制是一种简单的比值控制方式，通过控制主动量和从动量的流量比值来保证生产过程的稳定性和质量。双闭环比值控制则在单闭环比值控制的基础上增加了对主流量的闭环控制，能更好地适应主流量的变化，进一步提高比值控制的精度和可靠性。10.（）的给定值随主调节器的输出而变化，能提前反映主信号数值。A、不确定B、主参数C、副参数D、中间参数正确答案：C答案解析：副参数的给定值随主调节器的输出而变化，能提前反映主信号数值。在串级控制系统中，主调节器的输出作为副调节器的给定值，副参数能及时跟随主参数的变化而变化，起到提前反映主信号数值的作用。11.单位阶跃响应最大超出量与稳态值之比称为(____)。A、超调量B、衰减率C、衰减比D、平稳值正确答案：A答案解析：单位阶跃响应最大超出量与稳态值之比称为超调量。超调量反映了系统响应的快速性和振荡程度，是控制系统性能的一个重要指标。衰减率是指相邻两个波峰之间的衰减程度；衰减比是指前后两个波峰的幅值之比；平稳值与题目所描述的概念不符。所以答案选A。12.某二阶系统传递函数G(s)=1/[(S+1)(S+2)]，则此系统为(____)。A、无阻尼B、欠阻尼C、过阻尼D、临界阻尼正确答案：C答案解析：1.首先将二阶系统传递函数\(G(s)=\frac{1}{(s+1)(s+2)}\)化为标准形式\(G(s)=\frac{\omega_n^2}{s^2+2\zeta\omega_ns+\omega_n^2}\)。-对\(G(s)=\frac{1}{(s+1)(s+2)}\)进行展开：-\((s+1)(s+2)=s^2+3s+2\)，所以\(G(s)=\frac{1}{s^2+3s+2}\)。-对比标准形式可得\(\omega_n^2=1\)，则\(\omega_n=1\)；\(2\zeta\omega_n=3\)，将\(\omega_n=1\)代入可得\(2\zeta=3\)，即\(\zeta=\frac{3}{2}>1\)。2.然后根据二阶系统阻尼比\(\zeta\)的情况判断系统特性：-当\(\zeta>1\)时，系统为过阻尼系统。所以此系统为过阻尼系统，答案选A。13.单位脉冲函数拉氏变换后的象函数为(____)。A、3B、4C、2D、1正确答案：D14.对于串级控制系统，副控制器控制规律一般选择（）。A、PB、PIC、PDD、PID正确答案：A15.精度和稳定性之间的矛盾始终是(____)系统存在的主要矛盾。A、开环B、前馈C、闭环D、以上都不对正确答案：C答案解析：闭环控制系统中，反馈环节会引入噪声等干扰，这可能导致系统对微小变化过于敏感，从而影响精度。同时，为了提高稳定性可能需要对系统参数进行调整，这又可能在一定程度上牺牲精度，所以精度和稳定性之间的矛盾始终是闭环系统存在的主要矛盾。16.采用烟气挡板控制再热汽温的控制系统中，主蒸汽流量作为（）信号。A、前馈B、反馈C、极限值D、给定值正确答案：A答案解析：采用烟气挡板控制再热汽温时，主蒸汽流量一般作为前馈信号。因为主蒸汽流量的变化会影响再热汽温，通过引入主蒸汽流量作为前馈信号，可以提前对再热汽温的变化趋势进行预判，及时调整烟气挡板开度，从而更有效地控制再热汽温。17.开环控制系统（）检查调节效果。A、能够B、不确定C、不能D、有时能正确答案：C答案解析：开环控制系统没有反馈环节，无法将输出量与期望值进行比较，所以不能检查调节效果。18.控制系统的稳定性是由系统的闭环极点唯一确定的。(____)。A、部分正确B、正确C、不确定D、不正确正确答案：B19.某单位负反馈系统开环传递函数为G(s)=1/[S(S+1)]，则闭环系统单位阶跃响应的峰值时间为(____)。A、3.6B、2.6C、3D、4.5正确答案：A20.对于串级控制系统，副参数的选择应使副回路的时间常数（），控制通道（）。A、小、长B、小、短C、长、长D、长、短正确答案：B答案解析：副参数的选择应使副回路的时间常数小，这样能快速响应控制作用，使副回路具有较强的克服干扰能力。控制通道短，可减少信号传输滞后，提高控制的及时性和有效性。所以副回路时间常数小、控制通道短，答案选[B]21.系统采用反馈构成闭环后，稳定性(____)。A、不变B、变强C、变差D、以上都不对正确答案：C22.单位斜坡函数t的拉氏变换为(____)。A、sB、1/sC、1/s2D、以上都不是正确答案：C答案解析：单位斜坡函数\(f(t)=t\)，根据拉氏变换的定义\(F(s)=\int_{0}^{\infty}f(t)e^{-st}dt\)，可得\(F(s)=\int_{0}^{\infty}te^{-st}dt\)。利用分部积分法\(\intudv=uv-\intvdu\)，令\(u=t\)，\(dv=e^{-st}dt\)，则\(du=dt\)，\(v=-\frac{1}{s}e^{-st}\)，所以\(\int_{0}^{\infty}te^{-st}dt=[-\frac{t}{s}e^{-st}]_{0}^{\infty}+\frac{1}{s}\int_{0}^{\infty}e^{-st}dt=0+\frac{1}{s}[-\frac{1}{s}e^{-st}]_{0}^{\infty}=\frac{1}{s^2}\)，故单位斜坡函数\(t\)的拉氏变换为\(\frac{1}{s^2}\)，答案选C。23.一阶系统的单位阶跃响应是(____)的。A、单调递增B、有增有减C、单调递减D、不确定正确答案：A答案解析：一阶系统的单位阶跃响应表达式为\(y(t)=1-e^{-\frac{t}{T}}\)，其中\(T\)为时间常数。对其求导得\(y^\prime(t)=\frac{1}{T}e^{-\frac{t}{T}}\)，因为\(T\gt0\)，\(e^{-\frac{t}{T}}\gt0\)，所以\(y^\prime(t)\gt0\)，这表明一阶系统的单位阶跃响应是单调递增的。24.下列不属于自动控制系统的组成部分的是(____)。A、执行器B、被控对象C、微调器D、测量变送器正确答案：C答案解析：自动控制系统主要由被控对象、测量变送器、控制器、执行器等组成。微调器不属于自动控制系统的典型组成部分。25.输出信号与输入信号的积分值成正比的环节叫(____)。A、积分B、惯性C、比例D、微分正确答案：A答案解析：积分环节的输出信号与输入信号的积分值成正比。比例环节输出与输入成正比；微分环节输出与输入的变化率成正比；惯性环节是对变化有延迟和惯性的环节。26.什么是保证系统正常工作的先决条件？(____)。A、鲁棒性B、稳定性C、快速性D、准确性正确答案：B答案解析：稳定性是保证系统正常工作的先决条件。如果系统不稳定，就无法正常运行，更谈不上快速性、准确性和鲁棒性等其他性能。快速性强调系统响应的速度；准确性关注系统输出与期望输出的接近程度；鲁棒性侧重于系统在面对各种干扰时保持性能的能力。但这些都建立在系统稳定工作的基础之上。27.在生产中较昂贵的物料流量，一般选为（）。A、主流量B、从流量C、副流量D、无法确定正确答案：A答案解析：在生产中，较昂贵的物料流量通常选为“主流量”。因为主流量在生产流程中具有重要地位，将昂贵物料选为其流量便于重点监控、精准控制成本以及保证生产的高效稳定运行等，而副流量、从流量相对来说重要性没那么高，一般不会选昂贵物料。28.锅炉调负荷、汽轮机调主汽压，在控制过程中，汽轮机跟随锅炉而动作是（）控制方式。A、炉跟机B、机跟炉C、机炉协调D、以上都不是正确答案：B答案解析：机跟炉控制方式的特点是汽轮机跟随锅炉动作。在这种控制方式下，锅炉调负荷时，汽轮机的调节阀会根据锅炉产生蒸汽量的变化而动作，以维持主汽压稳定。即锅炉侧首先发生负荷变化，汽轮机侧根据锅炉侧的变化而相应动作来维持主汽压，符合题目中汽轮机跟随锅炉而动作的描述。29.()主要适用于惯性和迟延较小、单输入单输出的控制对象。A、单回路控制系统B、双回路控制系统C、串级控制系统D、以上都不是正确答案：A答案解析：单回路控制系统是一种简单的控制系统，它主要适用于惯性和迟延较小、单输入单输出的控制对象。通过对被控对象的单一变量进行控制，能够较为有效地应对这类相对简单的控制需求。双回路控制系统适用于更为复杂的控制场景，涉及多个变量之间的相互影响。串级控制系统则主要用于克服对象的非线性、时变性、滞后性等复杂特性，对控制精度要求较高的场合。所以本题选单回路控制系统。30.下列概念中错误的是(____)。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正确答案：D答案解析：闭环控制系统如果设计不当或参数选择不合理等，是可能出现不稳定情况的，并不是总是稳定的。而选项A，闭环控制系统通过反馈能对误差进行修正，精度通常比开环系统高；选项B，开环系统没有反馈环节，不存在稳定性问题；选项C，反馈如果参数不合适等是可能引起系统振荡的。二、多选题（共10题，每题1分，共10分）1.由于前馈控制系统是直接对干扰的控制，因此（）。A、可以及时消除扰动B、减小被调量的动态偏差C、其调节时间较小D、存在稳定性问题正确答案：ABC2.影响水位变化的主要因素有(____)。A、燃烧工况B、给水压力C、锅炉负荷D、汽包水容积正确答案：ABCD答案解析：1.锅炉负荷：当锅炉负荷变化时，蒸发量改变，会引起水位变化。负荷增加，蒸发量增大，需更多的水变为蒸汽，若给水不能及时补充，水位会下降；反之，负荷降低，水位可能上升。2.燃烧工况：燃烧工况变化会影响蒸发量。如燃烧加强，产汽量增加，水位变化规律类似负荷增加时的情况；燃烧减弱则相反。3.汽包水容积：汽包水容积的大小直接影响水位的表现。水容积变化时，即使实际存水量不变，水位也可能有波动。4.给水压力：给水压力变化会影响给水量。给水压力升高，给水量可能增加，水位上升；给水压力降低，给水量减少，水位下降。3.下列不属于纯延迟环节的实例是：(____)。A、给水泵B、高压加热器C、皮带输煤机D、管道正确答案：AB4.单回路控制系统的两个主要的组成部分是（）。A、信号线B、控制器C、环节D、控制对象正确答案：BD答案解析：单回路控制系统主要由控制对象和控制器组成。控制对象是控制系统中被控制的对象，控制器则根据控制对象的输出信号与设定值的偏差进行控制运算，输出控制信号去调节控制对象，以达到预期的控制目标。环节是构成控制系统的基本单元，信号线用于传输信号，它们都不是单回路控制系统的主要组成部分。5.串级三冲量给水控制系统中副调节器的任务是（）。A、消除水位扰动B、消除蒸汽压力扰动C、消除给水流量的自发性扰动D、蒸汽负荷改变时迅速调节给水流量，以保证给水流量和蒸汽流量平衡正确答案：CD6.按系统结构不同，调节系统可分为(____)调节系统。A、闭环B、复合C、恒值D、开环正确答案：ABD答案解析：按系统结构不同，调节系统可分为开环调节系统、闭环调节系统和复合调节系统。开环调节系统是指系统的输出量对系统的控制作用没有影响的系统；闭环调节系统是指系统的输出量通过反馈环节返回到输入端，对系统的控制作用产生影响的系统；复合调节系统是指同时包含开环调节和闭环调节的系统。而恒值调节系统是按给定值信号特征分类的，不是按系统结构分类的。7.比值控制有（）等多种方案。A、单闭环比值控制B、双闭环比值控制C、串级比值控制D、有逻辑规律的比值控制正确答案：ABCD答案解析：比值控制是工业自动化控制中常用的一种控制方式，旨在保持两个或多个变量之间的固定比例关系。单闭环比值控制通过控制主动量的流量，使得从动量与主动量保持一定的比值；双闭环比值控制不仅控制了流量的比值，还对主、从动量的流量进行了定值控制；串级比值控制则是将比值控制与串级控制相结合，提高了系统的控制性能；有逻辑规律的比值控制可以根据不同的工艺要求和逻辑关系，实现复杂的比值控制策略。所以比值控制有单闭环比值控制、双闭环比值控制、串级比值控制、有逻辑规律的比值控制等多种方案。8.下列说法正确的是（）A、前馈调节是开环调节B、反馈调节是闭环调节C、反馈调节是根据偏差调节的D、前馈调节是根据扰动调节的正确答案：ABCD答案解析：前馈调节是按照扰动的变化来进行调节，是开环调节，所以选项A、D正确；反馈调节是将输出量通过测量装置返回到输入端与输入量进行比较，构成闭合回路，根据偏差进行调节，是闭环调节，所以选项B、C正确。9.单元机组协调控制系统由（）组成。A、主控系统B、子控系统C、负荷控制对象D、以上都不是正确答案：ABC答案解析：协调控制系统通常由主控系统、子控系统和负荷控制对象等部分组成。主控系统根据机组的运行状态和外部负荷需求等进行总体协调控制决策；子控系统负责具体的控制执行和调节等功能；负荷控制对象则是整个协调控制系统作用的目标，即要对机组的负荷进行有效控制。所以答案是ABC。10.控制系统中最基本的环节有(____)。A、比例B、微分C、积分D、多容正确答案：ABC答案解析：控制系统中最基本的环节包括比例环节、积分环节和微分环节。比例环节对输入信号进行比例缩放；积分环节可以消除系统的稳态误差；微分环节能反映输入信号的变化率，对系统的动态性能有改善作用。而多容环节不是最基本的环节。三、判断题（共20题，每题1分，共20分）1.炉跟机或机跟炉控制方式都是锅炉、汽轮机相对独立运行的方式，只能保证机组负荷响应速度或主汽压的稳定性有较好的品质。A、正确B、错误正确答案：A2.阶跃干扰是最有利的干扰形式。A、正确B、错误正确答案：B3.在运行过程中给定值恒定