2025年大学（测控技术与仪器）过程控制工程真题及答案

2025年大学（测控技术与仪器）过程控制工程真题及答案

（考试时间：90分钟满分100分）班级______姓名______第I卷（选择题共30分）答题要求：本大题共10小题，每小题3分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。1.过程控制中，被控对象的数学模型是描述（）。A.输入与输出之间的关系B.干扰与输出之间的关系C.输入与干扰之间的关系D.被控变量与操纵变量之间的关系2.以下哪种控制规律能有效消除余差（）。A.P控制B.PI控制C.PD控制D.PID控制3.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.将操纵变量转换为标准信号C.将干扰信号转换为标准信号D.将设定值转换为标准信号4.对于一阶惯性环节，其时间常数T越大，则（）。A.响应速度越快B.响应速度越慢C.稳态精度越高D.稳态精度越低5.串级控制系统中，主控制器的作用是（）。A.克服主要干扰B.克服次要干扰C.快速响应D.精确控制6.前馈控制系统的特点是（）。A.按干扰进行控制B.按被控变量进行控制C.开环控制系统D.闭环控制系统7.比值控制系统中，实现流量比值控制的方法有（）。A.相乘方案和相除方案B.相加方案和相减方案C.相乘方案和相加方案D.相除方案和相减方案8.均匀控制系统的目的是（）。A.使两个相互联系的变量缓慢变化B.使两个相互联系的变量快速变化C.使两个相互联系的变量保持恒定D.使两个相互联系的变量无关联9.自适应控制系统能自动适应（）的变化。A.被控对象特性B.干扰C.设定值D.以上都是10.数字控制器的控制算法是基于（）实现的。A.模拟电路B.数字电路C.微处理器D.传感器第II卷（非选择题共70分）11.（10分）简述过程控制系统的组成及各部分的作用。12.（15分）已知某一阶惯性环节的传递函数为G(s)=1/(Ts+1)，当输入为单位阶跃信号时，求其输出响应表达式，并分析时间常数T对响应特性的影响。13.（15分）某温度控制系统采用PI控制规律，已知比例系数Kp=2，积分时间常数Ti=10s，系统的稳态误差要求为0.05，当系统输入为单位阶跃信号时，求控制器的输出表达式。14.（15分）材料：某化学反应过程中，反应釜温度对产品质量有重要影响。现采用温度控制系统进行控制，被控对象为反应釜，干扰主要来自进料温度的变化。问题：设计一个简单的反馈控制系统，说明其工作原理，并分析该系统的优缺点。15.（15分）材料：在一个生产线上，有两台设备A和B，设备A的出料流量为Q1，设备B的进料流量为Q2，要求Q2/Q1=2。问题：设计一个比值控制系统，画出系统原理图，并说明比值系数的计算方法及如何实现流量比值控制。答案：1.A2.D3.A4.B5.A6.A7.A8.A9.D10.C11.过程控制系统主要由被控对象、测量变送环节、控制器、执行器组成。被控对象是被控制的生产过程或设备；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比较后的偏差，按控制规律产生控制信号；执行器接收控制信号，改变操纵变量，以实现对被控对象的控制。12.输入为单位阶跃信号u(t)=1(t)，则输出响应y(t)=1-e^(-t/T)。时间常数T越大，响应速度越慢，达到稳态的时间越长，但稳态精度越高。因为T大时，指数项衰减慢，所以上升和达到稳态所需时间长，且最终能更接近稳态值。13.首先，PI控制器的输出u(t)=Kp(e(t)+1/Ti∫e(t)dt)，对于单位阶跃输入，e(t)=1-y(t)，设y(0)=0，由稳态误差ess=1/(Kp(1+Ti/T))=0.05，已知Kp=2，Ti=10s，可得T=0。则u(t)=2((1-y(t))+1/10∫(1-y(t))dt)。对其进一步求解，先求积分项，设∫(1-y(t))dt=t-∫y(t)dt，再代入u(t)表达式进行整理可得u(t)=2(1-y(t)+1/10(t-∫y(t)dt))。14.反馈控制系统工作原理：通过温度传感器测量反应釜温度并转换为电信号，与设定值比较得到偏差信号，控制器根据偏差按控制规律输出控制信号，调节加热或冷却装置，改变反应釜温度。优点是能有效克服干扰对温度的影响，控制精度较高。缺点是存在滞后，对快速变化的干扰响应不够及时。15.系统原理图：设备A出料流量Q1经测量变送后作为主流量信号，设备B进料流量Q2经测量变送后作为副流量信号，主副流量信号送入比值器，比值器输出控制信号调节设