2025 年大学自动化（过程控制）上学期期末卷

2025年大学自动化（过程控制）上学期期末卷

（考试时间：90分钟满分100分）班级______姓名______一、单项选择题（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.过程控制中，被控对象的数学模型是（）。A.描述被控对象输入与输出关系的数学表达式B.描述控制器控制作用的数学表达式C.描述测量装置测量特性的数学表达式D.描述执行机构动作特性的数学表达式2.以下哪种控制规律能有效消除稳态误差（）。A.P控制B.PI控制C.PD控制D.PID控制3.在过程控制系统中，控制器的输出信号一般是（）。A.电压信号B.电流信号C.气压信号D.以上都有可能4.被控对象的特性参数中，时间常数T反映了对象的（）。A.惯性大小B.纯滞后大小C.放大倍数D.控制难易程度5.串级控制系统中，主控制器的作用是（）。A.克服主干扰B.克服副干扰C.对副变量进行精密控制D.对主变量进行粗调6.前馈控制系统的特点是（）。A.能实现完全补偿B.控制及时，精度高C.结构简单，成本低D.只对可测干扰有补偿作用7.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.对测量信号进行放大8.对于一阶惯性环节，当输入为单位阶跃信号时，其输出响应的上升时间与时间常数T的关系是（）。A.T越大，上升时间越短B.T越大，上升时间越长C.上升时间与T无关D.不确定9.自适应控制系统的作用是（）。A.自动适应对象特性的变化B.自动适应环境干扰的变化C.自动调整控制参数D.以上都是10.在数字控制系统中，采样周期T的选择应考虑的因素不包括（）。A.被控对象的特性B.控制算法的要求C.计算机的运算速度D.操作人员的习惯二、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，少选、多选均不得分）1.过程控制系统的性能指标包括（）。A.稳定性B.准确性C.快速性D.可靠性E.经济性2.常用的控制算法有（）。A.位式控制B.P控制C.PI控制D.PD控制E.PID控制3.影响控制系统稳定性的因素有（）。A.被控对象的特性B.控制器的控制规律C.系统的结构D.干扰的大小和频率E.测量变送环节的精度4.以下属于过程控制系统中常用的执行机构的有（）。A.电动执行器B.气动执行器C.液动执行器D.手动执行器E.智能执行器5.模糊控制系统的组成部分包括（）。A.模糊控制器B.输入/输出接口C.执行机构D.被控对象E.测量装置三、判断题（总共10题，每题2分，请判断对错，在括号内打“√”或“×”）1.过程控制系统中，被控变量是指需要控制的工艺参数。（）2.P控制能消除稳态误差。（）3.串级控制系统中，副控制器的控制精度比主控制器高。（）4.前馈控制系统可以单独使用，不需要与反馈控制系统配合。（）5.被控对象的传递函数只与对象本身的结构和参数有关。（）6.数字控制系统中，采样周期T越小，系统的控制精度越高。（）7.自适应控制系统能自动适应各种环境变化，不需要人工干预。（）8.过程控制系统的稳定性与系统的增益有关，增益越大，系统越稳定。（）9.模糊控制系统是基于模糊数学和模糊逻辑的一种智能控制系统。（）10.执行机构的作用是将控制器的输出信号转换为被控对象的输入信号。（）四、简答题（总共3题，每题10分）1.简述过程控制系统的组成及各部分的作用。2.说明PID控制中比例、积分、微分控制作用的特点及对系统性能的影响。3.简述串级控制系统的工作原理及与单回路控制系统相比的优点。五、综合应用题（总共1题，20分）某化学反应过程中，需要控制反应温度稳定在某一设定值。已知该反应过程具有较大的滞后和惯性，干扰因素较多。请设计一个合适的过程控制系统，并说明系统的组成、工作原理及控制策略的选择依据。答案：一、单项选择题1.A2.B3.D4.A5.A6.B7.A8.B9.D10.D二、多项选择题1.ABC2.ABCDE3.ABCD4.ABC5.ABCDE三、判断题1.√2.×3.×4.×5.√6.√7.×8.×9.√10.√四、简答题1.过程控制系统一般由被控对象、测量变送环节、控制器、执行机构组成。被控对象是需要控制的工艺过程；测量变送环节将被控变量转换为标准信号传送给控制器；控制器根据测量信号与设定值的偏差进行运算，输出控制信号；执行机构将控制信号转换为操作变量施加于被控对象。2.比例控制作用的特点是反应快，能迅速克服干扰影响，但存在稳态误差。积分控制作用能消除稳态误差，但控制作用缓慢。微分控制作用能反映偏差变化趋势，具有超前控制作用，可改善系统动态性能。比例、积分、微分共同作用，可使系统兼顾快速性、准确性和稳定性。3.串级控制系统的工作原理是主控制器根据主变量与设定值的偏差输出控制信号，作为副控制器的设定值，副控制器根据副变量与副设定值的偏差输出控制信号控制执行机构。优点：能有效克服副干扰，提高控制精度；改善对象动态特性，加快控制过程；对负荷变化适应性强。五、综合应用题可采用串级控制系统。系统组成：主被控变量为反应温度，副被控变量可选与反应温度密切相关的某一中间变量（如反应物浓度等）。测量变送环节分别测量主、副变量并转换为标准信号。主、副控制器采用合适的控制规律（如PID）。