2025 年大学自动化（过程控制）毕业测试卷

2025年大学自动化（过程控制）毕业测试卷

（考试时间：90分钟满分100分）班级______姓名______一、选择题（总共10题，每题3分，每题只有一个正确答案，请将正确答案填入括号内）1.以下哪种控制算法不属于过程控制中常用的基本控制算法？（）A.比例控制B.积分控制C.微分控制D.模糊控制2.过程控制系统中，被控对象的特性不包括以下哪一项？（）A.放大系数B.时间常数C.滞后时间D.控制精度3.在PID控制中，积分作用主要用于（）。A.消除稳态误差B.加快响应速度C.提高系统稳定性D.减小超调量4.以下关于串级控制系统的说法，错误的是（）。A.主回路是定值控制系统B.副回路是随动控制系统C.主控制器的输出作为副控制器的给定值D.串级控制系统能改善被控对象的动态特性，但不能改善其静态特性5.对于纯滞后较大的被控对象，为了提高控制质量，可采用的控制方案是（）。A.前馈控制B.反馈控制C.串级控制D.比值控制6.在过程控制系统中，检测变送环节的作用是（）。A.对被控变量进行测量并将其转换为标准信号B.实现对被控对象的控制C.给出控制信号D.比较设定值与测量值7.自动控制系统中，控制器的输出信号与输入偏差信号之间的关系称为（）。A.控制规律B.被控对象特性C.检测变送特性D.执行器特性8.以下哪种控制系统适用于干扰频繁且幅度较大的场合？（）A.简单控制系统B.串级控制系统C.前馈控制系统D.比值控制系统9.在过程控制中，被控变量的选择原则不包括（）。A.反映工艺过程的主要操作指标B.必须是可测的C.与其他变量之间存在关联D.控制通道时间常数应尽量小10.过程控制系统的性能指标中，反映系统快速性的指标是（）。A.稳态误差B.最大偏差C.衰减比D.调节时间二、多项选择题（总共5题，每题4分，每题有两个或两个以上正确答案，请将正确答案填入括号内，多选、少选或错选均不得分）1.过程控制中常用的控制规律有（）。A.比例（P）控制B.积分（I）控制C.微分（D）控制D.比例积分（PI）控制E.比例微分（PD）控制2.以下哪些是过程控制系统中常见的干扰因素？（）A.负荷变化B.原料成分变化C.环境温度变化D.控制参数设置不当E.测量仪表误差3.串级控制系统的优点包括（）。A.改善了被控对象的动态特性B.提高了系统的工作频率C.对二次干扰有很强的克服能力D.对一次干扰有很强的克服能力E.降低了系统的复杂性4.自动控制系统按给定值信号的特点可分为（）。A.定值控制系统B.随动控制系统C.程序控制系统D.开环控制系统E.闭环控制系统5.在过程控制系统中，执行器的作用是（）。A.接受控制器的输出信号B.改变操纵变量C.实现对被控对象的控制D.检测被控变量E.比较设定值与测量值三、判断题（总共10题，每题2分，请判断下列说法的对错，对的打“√”，错的打“×”）1.过程控制系统中，被控对象的放大系数越大，系统的控制越容易。（）2.PID控制中，比例度越大，系统的稳定性越好，但控制精度会降低。（）3.串级控制系统中，主控制器的控制周期应比副控制器的控制周期长。（）4.前馈控制是一种基于扰动补偿的控制方式，能完全消除扰动对被控变量的影响。（）5.比值控制系统的目的是实现两个或多个参数之间按比例关系变化。（）6.在过程控制系统中，检测变送环节的精度对控制质量没有影响。（）7.自动控制系统中，反馈控制是根据被控变量的测量值与设定值的偏差进行控制的。（）8.对于具有自衡能力的被控对象，其输出在受到干扰作用后能自动恢复到原来的平衡状态。（）9.过程控制系统的性能指标中，超调量越大，系统的稳定性越好。（）10.积分控制作用会使系统的响应速度变慢，容易产生振荡。（）四、简答题（总共4题，每题10分）1.简述PID控制的原理及各参数对系统性能的影响。2.说明串级控制系统的工作原理，并分析其相对于简单控制系统的优势。3.过程控制系统中，被控变量的选择应遵循哪些原则？4.什么是前馈控制？它与反馈控制有何区别？五、综合分析题（总共2题，每题15分）1.某化学反应过程中，需要控制反应温度稳定在某一设定值。已知该反应过程存在较大的滞后和干扰，现有简单控制系统和串级控制系统两种方案可供选择。请分析这两种方案的优缺点，并说明哪种方案更适合该反应过程，为什么？2.某工业生产过程中，需要对流量和压力进行控制，采用比值控制系统。已知主流量信号为Q1，副流量信号为Q2，主压力信号为P1，副压力信号为P2。请设计一个比值控制系统的控制方案，说明各环节的作用及控制原理。答案一、选择题1.D2.D3.A4.D5.A6.A7.A8.C9.C10.D二、多项选择题1.ABCDE2.ABC3.ABC4.ABC5.ABC三、判断题1.×2.√3.√4.×5.√6.×7.√8.√9.×10.√四、简答题1.PID控制原理：比例（P）控制根据偏差的大小成比例地输出控制信号；积分（I）控制对偏差进行积分，以消除稳态误差；微分（D）控制根据偏差的变化率输出控制信号，加快系统响应。参数影响：比例度增大，系统稳定性增强但控制精度降低；积分时间增大，积分作用减弱，消除稳态误差能力下降；微分时间增大，系统响应速度加快，但可能导致系统振荡加剧。2.工作原理：串级控制系统有主、副两个控制器，主控制器的输出作为副控制器给定值，副控制器输出控制执行器动作。优势：改善被控对象动态特性，提高系统工作频率，对二次干扰克服能力强，能及时克服进入副回路的干扰，使控制更及时准确。3.被控变量选择原则：反映工艺过程主要操作指标；必须是可测的；应使控制通道时间常数小、纯滞后小、放大系数适当大，干扰通道时间常数大、纯滞后大；与其他变量之间关联尽可能小。4.前馈控制：基于扰动补偿，在干扰出现时直接对其进行补偿控制，使被控变量不受干扰影响。与反馈控制区别：反馈控制根据被控变量偏差控制，是事后控制；前馈控制是基于扰动的事先控制，能及时克服干扰，比反馈控制更及时有效，但前馈控制需准确测量干扰，且只能针对特定干扰。五、综合分析题1.简单控制系统：优点是结构简单、成本低；缺点是对滞后和干扰克服能力差，控制质量不高。串级控制系统：优点是能改善被控对象动态特性，对干扰克服能力强；缺点是结构复杂、成本高。该反应过程适合串级控制系统，因为存在较大滞后和干扰，串级系统能有效改善控制质量，虽然成本高，但能满足工艺要求，提高生产稳定性和产品质量。2.控制方案：以流量比值控制为例，主流量Q1经流量变送器转换为标准信号，作为主控制器输入；副流量Q2经流量变送器转换为标准信号，与主流量信号通过比值器得到比值系数，作为副控制器给定值；副控制器根据偏差控制调节阀动作，调节副流量。主压力