2025年自动化控制模拟试题集锦

填空

1前馈控制一般有四种构造形式，分别为：（),(),

（）,（）。

2工业上PID控制器一般可以分为四类，分别为：（),(),(),

（）o

（1）Smith预估赔偿控制对给定值的跟随效果比对干扰品的克制效果要好（）

（2）在PID控制中，若系统震荡剧烈，则应加大积分信号（）

（3）在PID控制中，为了提高系统的响应速度，则应加大比例信号（）

（4）在控制系统中，控制通道时间常数的大小反应了控制作用的强弱（）

（5）增量型PID算式仅仅是计算措施上的改善，并没有变化位置型PID算式的本质（）

（6）串级控制系统的主回路可以当作是一种定值控制系统（）

（7）在模糊控制中，从属度函数值一般不会不小于1（）

（8）在解耦控制中，若A矩阵的元素丸越靠近1,表达有关通道受耦合的影响越小（）

（9）在选择性控制中，总有一种控制器（调整器）处在开环状态（）

（10）分程控制本质上是一种单回路控制系统（）

（10）均匀控制构造上与单回路控制系统完全相似：）

（11）自衡的非振荡过程传递函数一般可写为：G（s）=--—e~a（）

s（Ts+1）

（12）不管前馈还是反馈控制系统扰动滞后盯都不会影响控制系统的品质（）

（13）任何串级控制系统副对象的动态滞后总是比整个对象的动态滞后大（）

（14）前馈控制系统属于开环控制系统（）

（15）在解耦控制中，相对增益之为负值，表达严重关联（）

（16）试验室控制AEA的控制方式中没有计算机控制（）

（17）在试验室DCS中，JX-300的所有卡件均为热插拔卡件（）

（18）鲁棒控制是基于具有不确定性的非精确数学模型来设计系统控制器。（）

（19）鲁棒控制中，小增益定理给出了多变量系统稳定的充要条件（）

（20）微分作用在高频下有大的振幅比，因此存在高频噪声的地方可以采用微分（）

（21）均匀控制的控制器参数整定目的和措施与单回路控制系统完全相似（）

（22）在PID控制中，若系统的超调量过大，则可以通过减小比例系数的大小修正（）

（23）在PID控制中，通过加入积分控制实现系统的无静差控制（）

（24）在控制系统中，控制通道时间常数的大小反应了控制作用的强弱（）

（25）在控制系统中，扰动通道滞后时间常数的大小反应了扰动作用的强弱（）

（26）串级控制系统的副回路可以当作是一种定值控制系统（）

（27）Smilh预估赔偿控制效果的好坏依赖于系统的数学模型的精度（）

（28）内模控制本质上时•种特殊的Smith预估赔偿控制（）

（29）前馈控制系统本质上与反馈控制系统是同样的（）

（30）在解耦控制中，相对增益人无穷大，表达严重关联（）

（31）串级控制系统副对象的动态滞后总是比整个对象的动态滞后小（）

一1到10,14,15,17,18,22,23,30,31对，其他都错x

—对象建模（10）

如图所示，液位过程的输入量为卬，流出量为q3,对应的液位高度h为被控参数，c为

对应的容量系数，设R为对应的线性液阻。规定

（1）列出对应过程的微分方程组

（2）求出液位过程的传递函数

二(1)

472=

AA「dbh、

—4寸

I=7?|C|,7^=R2c2,K=R

Q(s)(Q+1)W$+1)2

两只水箱串联工作，输入最为卬，流出量为q>q3对应的液位高度为hl,h2.

h2为被控参数变量，cl,c2为对应的容量系数，设R1,R2,R3为对应的线性液阻。

规定（1）列出对应过程的微分方程组

（2）求出液位过程的传递函数

△Q2=*中=皿AQ啜止：笔

△〃2($)二__________________g_______________

AQj(s)R]C]R2c2s2-(R[C[+R2c?+R20s+1

三问答题(2*5)

1请写出模拟式PID控制位置算式？/7(r)=Kc[e(f)+—je{t}dt+Td

Wodi

请写出离散PID位置算式？u（k+1）=K/c（k）+：£＞（，）+Td

Ir=1T

（1）

请指出前馈控制与反馈控制的重要区别？

2请写出试验室四种控制AEA的控制方式？

智能仪表控制，计算机控制（DDC）,PLC控制，DCS控制

3JX-3OODCS的通讯网络可分为哪三层？

信息管理网，过程控制网，SBUS总线

4什么叫积分饱和现象？处理选择性控制中的积分饱和现象有哪些措施？

由于设定值和实际值之间存在偏差，调整器的积分作用使其输出不停变化，一直到达

极限值并停留在该值上，这种现象叫积分饱和。

积分分离，遇限消弱积分法，限制调整器的输出

一般工业过程可以分为四类，分别是（）（）（）（）

3JX5-300DCS的硬件系统重要有哪三部分构成？

操作站，控制站，通讯网络

4经典单回路控制系统重要有哪些环节构成，并画出方框图？

控制器执行机构被控对象测量变送环节

请写出前馈控制的四种不变性类型。

绝对不变性误差不变性选择不变性稳态不变性

前馈控制构造上有哪四种类型

静态前馈动态前馈前馈反馈复合控制前馈串级复合控制

请写出任意三种工业常用控制措施

P,PI,PD,PID

0.40.3

/?nsnr=

0.50.2

RU(snr)=0.70.5

0.90.7

4两模糊矩阵

0.60.5

0.20.5

Q=0.41,求合成矩阵Q*R

0.70.1().8

0.10.9

0.40.9-

Q*R=

0.6().8

4如图有两种液料Qi和Q?在管道中均匀混合，产生一种所需成分X的混合物，混合物的总

流量Q也要进行控制。目前规定混合物的成分X控制在Qi的质量百分数为0.2。求出操纵

变量和被控变量之间的恰当配对。

1_VX

K”=匕2=1,K2l=———

Q

Xi-x1_ro.20.8

XJ-1_0.80.2

2.582-1.582

5设被控耦合对象的传递函数矩阵为G/s)=2.7;+127；+1,规定目的矩阵为

_4.5s+l4.55+1.

一三o

GP(s)=2八+1,试进行静态解耦设计。

0

L4.5$+1」

「0.6200.380-

N=

-0.6200.620

6有一水槽，其横截面积F为0.5nf。流出侧阀门阻力试验成果为：当水位H变化20cm

时，流出展的变化为100Ccm3/s.试求流出侧阀门阻力R,并计算该水槽的时间常数T.

1/R=Q/H,R=2()0,T=RF=1(X)

8某水槽的阶跃响应试验数据如下:

t/s01020406080100150200300400500

h/mm09.518334555637886959899

其中阶跃扰动量Aw=20%o若该水位对象用一阶惯性环节近似

(1)画出水位阶跃响应曲线；用切线法求出时间常数T.

(2)用计算法计算出增益K和时间常数T.

(3)若系统的滞后时间为0.5秒，请用动态特性参数法整定PI控制器参数大小

K=—==500,YI=100*0.39=39tl=50,Y2=100*0.63=63,t2=10()

MJ20%

T=2*(t2-tl)=100

^=1.1^(1)=1.1*500*0.5/100=2.75

(=3.3"3.3*0.5=1.65

33

7.若比值k=QA/QB=4,QAmax=6x10kg/h,QBmax=3xl0kg/h当流量测量不加开放器，试求出

比值系数K。

222

解：K=(l/k)X(QAmax/QBmax)=1/4

8在某生产过程中，需使参与反应的甲乙两种物料流量保持一定比值,若已知正常操作时，

甲流量q尸7m3/h,采用孔板测量并配用差压变送器，其测量范围为。〜10m3/h,乙流量q尸250

L/h,对应的测量范围为0~300L/h,根据规定设计保持q2如比值的控制系统。试求在流量和测

量信号分别成线性和非线性关系时，采用DDZ-IH型仪表构成系统时的比例系数K。

解：线性:k=q2/qi=0.25/7=l/28

K=kx(Qlmax/Q：max)=25/21

2222

非线性：k=q2/qi=0.25/7=1Z784

222

K=kX(Qimax/Q2.nax)=625/44

9.有一双闭环比值控制系统如图7-5所示。若采用DDZ-III型仪表和相乘方案来实现。已

知Q）max=7000kg/h,Q2inax=4000kg/h<>规定:

（1）画出系统方块图；

（2）若已知Io=18mA,求该比值系统的比值k=?比值系数K=?

（3）待该比值系统稳定期，测得h=10mA,试计算此时h=?o

解：（2）Kxl6+4=Io得：K=7/8

又由T'K=k*（Qlmax/Q2max）

得：k=l/2

（3）K=Ch-4）；（Ii-4）

得：9.25mA

10有一均匀控制系统（缓冲罐直径2m,控制器为纯比例读100%）输入流量为正弦变化,

幅度从240〜480m3/h,周期为2min,由此引起的液位变化幅度为0.3m。

（1）求对应的输出流量变化幅度

（2）若将该储罐直径增长到2.8米，求液位变化幅度和输出流量变化幅度。

(1)由于△4|一加2=。1△%=480-240A/?=0.3C=4,Af=60

dt

△%=239.0580

因此R,=3=0.0013

△夕2

(2),同上写出A[-A7，=C,跑G=^xl.42以及凡=纯=0.0013得

dt~领

△%=239.9760A/7)=0.3120

H式s)=K

传递函数:Qi(s)=区$+1)(工$+1)'7]=R]GZ=R2c?,K-R]

11.题图3-1所示液位过程的输入量为。「流出量为。2，。3,液位〃为被控参数，A为

截面积，并设%,"小均为线性液阻。规定:

①列写过程的微分方程组；

②画出过程的方框图；

③求过程的传递函数Wo(s)="?。

QiG)

12.己知两只水箱串联工作(如题图3-2所示)，其输入量为Q1,流出量为。2,。3,九，

〃2分别为两只水箱的水位，42为被控量，G，。2为其容量系数，假设％，氏2,&2,

R3为线性液阻。规定：

①列写过程的微分方程组;

②画出过程的方框图：

③求液位过程的传递函数Wo(s)=幺曳

QG)

13.在一种串级控制系统中，本来选用口径为20mm的气开阀，后来改为口径为32mm的

气关阀。问

①主、副控制器正反作用要否变化？为何？

②副控制器的比例度和积分时间要否变化？是变大还是变小？为何？

③主控制器的比例度和积分时间要否变化？是变大还是变小？为何？

14.在一种中级控制系统中，主变量是温度，温度变送器量程原为0—200℃,后改为80~

1204Co问

①副控制器比例度和积分时间要否变化？是变大还是变小？为何？

②主控制器比例度和积分时间要否变化？是变大还是变小？为何？

15.在所有回路均为开环时，某一过程的开环增益矩阵为

".58-0.36-0.36

K=().73-0.610

111

试推导出相对增益矩阵，并选出最佳的控制回路，分析此过程与否需要解耦。

16.设有一种三种液体混合的系统，其中一种是水，混合液流量为。，系统被控变量是混

合液的密度「和粘度u。己知它们之间有下列关系，即

Au.+Bu、Cu.+Du、

P=——!--------,u=—!--------

式中，A,B,C,。为物理常数；%和的为两个可控流量。

①祈求出该系统的相对增益矩阵。

②若设A=B=C=0.5,D=1.0,则系统相对增益矩阵是什么？并对计算成果进行

分析。

17.已知一种2X2有关系统的传递函数矩阵为G，,G，2=03一°4，试计算该系

G2IG22J|_0.50.2_

统相对增益矩阵，阐明其变量配对的合理性。然后按静态解耦措施进行解耦，求取静态解耦

装置的数学模型。

0.230.770.230.3

A=G〃=

0.77().23-0.580.23

]-1

2s+1

18.设对象的传递函数矩阵为Gp（s）=,给定的闭环传递函数矩阵为

_3s+1s+1」

10

0G）=7+71，试用给定规定设计法，设计解耦器和控制器结合的Gm。

_05+1.

19.题图中有一加热炉出口温度系统，测取温度对象的过程为：在系统稳定期，在阀上风压

作3%变化，输出温度记录如下

t/min0246810121416

e/c270.0