2025 年大学自动化（过程控制）实训阶段卷

2025年大学自动化（过程控制）实训阶段卷

（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不包括以下哪种形式（）A.微分方程B.传递函数C.状态方程D.逻辑表达式2.以下哪种控制算法不属于常规控制算法（）A.PID控制B.模糊控制C.比例控制D.积分控制3.对于一个一阶惯性环节，其时间常数T越大，则系统响应（）A.越快B.越慢C.不变D.先快后慢4.过程控制系统中，测量变送环节的作用是（）A.获取被控变量并将其转换为标准信号B.对被控变量进行控制C.执行控制作用D.设定被控变量的目标值5.在PID控制中，积分作用主要用于消除（）A.余差B.偏差C.波动D.干扰6.以下哪种传感器常用于测量温度（）A.压力传感器B.热电偶C.位移传感器D.流量传感器7.过程控制系统的性能指标中，反映系统快速性的是（）A.超调量B.调节时间C.稳态误差D.上升时间8.对于一个纯滞后环节，其传递函数为（）A.G(s)=K/(Ts+1)B.G(s)=Ke^(-τs)C.G(s)=K/sD.G(s)=K9.在串级控制系统中，主控制器的输出作为（）A.副控制器的给定值B.调节阀的控制信号C.检测变送环节的输入D.被控对象的输入10.过程控制中，被控变量通常选择对生产过程有直接影响且易于测量的变量，以下哪种变量一般不作为被控变量（）A.温度B.压力C.设备的转速D.流量二、多项选择题（总共5题，每题5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、错选均不得分）1.过程控制系统的组成部分包括（）A.被控对象B.测量变送环节C.控制器D.执行器E.干扰2.以下哪些属于PID控制参数（）A.比例系数KpB.积分时间TiC.微分时间TdD.增益KE.时间常数T3.过程控制系统中，干扰的来源有（）A.环境因素B.设备故障C.原材料质量变化D.测量误差E.人为操作失误4.常用的执行器有（）A.调节阀B.电动执行器C.气动执行器D.液压执行器E.传感器5.控制系统的性能指标包括（）A.稳定性B.快速性C.准确性D.可靠性E.安全性三、判断题（总共10题，每题2分，请判断对错，在括号内打“√”或“×”）1.过程控制的任务就是使被控变量保持在给定值上或按预定的规律变化。（）2.传递函数只取决于系统本身的结构参数，与输入信号无关。（）3.比例控制中，比例系数越大，系统的稳定性越好。（）4.积分控制的作用是消除系统的稳态误差，但会使系统响应变慢。（）5.微分控制能够改善系统的动态性能，减小超调量。（）6.被控对象的数学模型是唯一确定的。（）7.测量变送环节的精度对控制系统的性能没有影响。（）8.串级控制系统比单回路控制系统更能有效克服干扰。（）9.执行器的气开、气关形式选择主要取决于工艺安全要求。（）10.控制系统的稳定性与系统的结构和参数有关，与初始条件无关。（）四、简答题（总共3题，每题10分）1.简述PID控制的原理及各参数的作用。2.说明过程控制系统中干扰对系统的影响以及如何克服干扰。3.简述串级控制系统的工作原理及特点。五、综合分析题（总共一题，20分）某温度控制系统，被控对象为一个加热炉，其传递函数为G0(s)=10/(5s+1)，采用PID控制，已知比例系数Kp=2，积分时间Ti=10，微分时间Td=0.5。设给定温度为50℃，初始温度为20℃，干扰为10℃的阶跃变化。试分析该控制系统在干扰作用下的响应情况，并计算系统的超调量、调节时间等性能指标。答案：一、单项选择题1.D2.B3.B4.A5.A6.B7.B8.B9.A10.C二、多项选择题1.ABCD2.ABC3.ABCE4.ABCD5.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，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，改善动态性能。比例系数Kp影响系统的响应速度和稳态精度；积分时间Ti消除余差；微分时间Td改善系统的动态特性，减小超调量。2.干扰会使被控变量偏离给定值，影响系统的稳定性和准确性。克服干扰的方法有：合理选择控制算法，如PID控制；提高测量变送环节的精度；优化系统结构，如采用串级控制；加强对干扰源的监测和控制等。3.串级控制系统工作原理：主控制器根据主变量与给定值的偏差输出控制信号，作为副控制器的给定值，副控制器根据副变量与主控制器输出信号的偏差进行控制，驱动执行器动作。特点：能迅速克服进入副回路的干扰；改善被控对象的动态特性；对负荷变化有一定的自适应能力。五、综合分析题首先，根据已知条件写出系统的闭环传递函数。然后，利用拉普拉斯变换和终值定理等分析系统在干扰作用下的响应。通过计算得出系统的超调量和调节时间等性能指标。具体计算过程如下：系统闭环传递函数为：G(s)=Kp[1+1/(Tis)+Tds]G0(s)/[1+Kp[1+1/(Tis)+Tds]G0(s)]将Kp=2，Ti=10，Td=0.5，G0(s)=10/(5s+1)代入可得