2025 年大学自动化（过程控制）期末测试卷

2025年大学自动化（过程控制）期末测试卷

（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，请将正确答案填在括号内）1.过程控制的核心任务是（）A.实现生产过程的自动化B.提高产品质量C.降低生产成本D.提高生产效率2.以下哪种控制方式不属于过程控制的基本控制方式（）A.反馈控制B.前馈控制C.顺序控制D.自适应控制3.在过程控制系统中，被控对象的输出量是（）A.控制变量B.被控变量C.干扰变量D.设定值4.对于一个一阶惯性环节，其时间常数T越大，系统的响应速度（）A.越快B.越慢C.不变D.不确定5.PID控制器中，积分作用的主要目的是（）A.加快系统的响应速度B.消除系统的稳态误差C.提高系统的稳定性D.抑制系统的干扰6.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.超调量C.调节时间D.最大偏差7.在串级控制系统中，主控制器的输出作为（）A.主变量B.副变量C.主控制信号D.副控制信号8.前馈控制系统的特点是（）A.基于偏差进行控制B.能够及时克服干扰C.控制精度高D.结构简单9.自适应控制系统能够根据系统的运行状态自动调整（）A.控制参数B.被控对象C.控制算法D.以上都是10.过程控制系统中，测量变送环节的作用是（）A.将被控变量转换为标准信号B.将控制信号转换为执行机构的动作C.对被控对象进行控制D.检测干扰信号二、多项选择题（总共5题，每题4分，每题至少有两个正确答案，请将正确答案填在括号内）1.过程控制的特点包括（）A.对象的多样性B.控制方案的多样性C.控制过程的连续性D.系统的复杂性2.以下哪些属于过程控制系统的性能指标（）A.稳定性B.准确性C.快速性D.可靠性3.反馈控制系统的组成部分有（）A.被控对象B.测量变送环节C.控制器D.执行机构4.PID控制器中，比例作用的特点是（）A.反应快B.能迅速克服干扰C.存在稳态误差D.能消除稳态误差5.串级控制系统的优点有（）A.改善了被控过程的动态特性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三、判断题（总共10题，每题2分，正确的打“√”，错误的打“×”）1.过程控制主要应用于工业生产过程。（）2.被控对象的特性对过程控制系统的性能没有影响。（）3.反馈控制是根据被控变量的偏差进行控制的。（）4.积分时间越长，积分作用越强。（）5.系统的稳定性与系统的结构和参数有关。（）6.超调量越大，系统的快速性越好。（）7.串级控制系统中，主副控制器的控制规律可以不同。（）8.前馈控制可以完全消除干扰对系统的影响。（）9.自适应控制系统能够适应各种不同的工况。（）10.测量变送环节的精度对过程控制系统的性能没有影响。（）四、简答题（总共3题，每题10分）1.简述过程控制的基本概念和主要任务。2.说明PID控制器中比例、积分、微分作用的原理及特点。3.分析串级控制系统的工作原理和优势。五、综合题（总共1题，20分）某温度控制系统，被控对象为一个加热炉（可视为一阶惯性环节），其传递函数为Gp(s)=1/(5s+1)，采用PID控制器进行控制。已知系统要求的稳态误差ess≤0.05，调节时间ts≤5s，超调量σ%≤10%。请设计合适的PID控制器参数，并说明设计过程。答案：一、选择题1.A2.D3.B4.B5.B6.C7.D8.B9.A10.A二、多项选择题1.ABCD2.ABC3.ABCD4.ABC5.ABC三、判断题1.√2.×3.√4.×5.√6.×7.√8.×9.√10.×四、简答题1.过程控制是指对工业生产过程中的各种物理量、化学量等进行自动控制，使其达到预期的目标。主要任务包括实现生产过程的自动化，保证产品质量，提高生产效率，降低生产成本等。2.比例作用：根据偏差的大小成比例地输出控制信号，反应快，能迅速克服干扰，但存在稳态误差。积分作用：对偏差进行积分，消除稳态误差，但积分作用过强会使系统稳定性变差。微分作用：根据偏差的变化率输出控制信号，能加快系统的响应速度，改善系统的动态性能。3.串级控制系统中，主控制器根据主变量与设定值的偏差进行控制，其输出作为副控制器的设定值；副控制器根据副变量与主控制器输出的偏差进行控制，以克服二次干扰。优势在于改善了被控过程的动态特性，提高了系统的工作频率，对二次干扰有很强的克服能力。五、综合题1.首先根据稳态误差要求确定比例系数Kp：由ess=1/(KpK)≤0.05，K=1，可得Kp≥20。2.然后根据调节时间要求确定积分时间Ti：对于一阶惯性环节，调节时间ts≈3T（T为时间常数），已知ts≤5s，