2025年高职化工自动化技术（化工自动化控制）试题及答案

2025年高职化工自动化技术（化工自动化控制）试题及答案

（考试时间：90分钟满分100分）班级______姓名______第I卷（选择题，共40分）答题要求：本卷共20小题，每小题2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.化工自动化控制中，反馈控制的核心是A.检测偏差并纠正偏差B.直接控制被控对象C.对给定值进行跟踪D.对干扰进行补偿答案：A2.以下哪种控制规律能有效消除系统的稳态误差A.比例控制B.积分控制C.微分控制D.比例积分控制答案：B3.被控对象的特性不包括以下哪一项A.滞后特性B.惯性特性C.比例特性D.纯滞后特性答案：C4.调节阀的流量系数Kv值越大，说明调节阀A.流量调节能力越强B.流量调节能力越弱C.对流体的阻力越大D.对流体的阻力越小答案：A5.以下哪种传感器常用于测量压力A.热电偶B.热电阻C.应变片D.压力传感器答案：D6.自动控制系统中，控制器的输出信号是A.测量值B.给定值C.偏差值D.控制信号答案：D7.前馈控制的主要作用是A.克服干扰对被控变量的影响B.消除系统稳态误差C.改善系统动态性能D.提高系统稳定性答案：A8.以下哪种控制方式不属于按给定值信号分类的A.定值控制B.随动控制C.程序控制D.反馈控制答案：D9.化工自动化控制中，PID控制器的三个参数是A.比例、积分、微分B.比例、增益、积分C.比例、积分、时间常数D.比例、微分、时间常数答案：A10.被控变量的选择原则不包括A.反映工艺过程的关键变量B.可测量且测量滞后小C.与其他变量关联大D.易于控制答案：C11.执行器的作用是A.接受控制信号并对被控对象施加控制作用B.测量被控变量C.产生给定值D.计算偏差答案：A12.以下哪种仪表可用于显示测量值A.控制器B.变送器C.显示器D.调节阀答案：C13.自动化控制系统中，干扰作用的方向与设定值变化方向A.相同B.相反C.无关D.有时相同有时相反答案：C14.控制系统的过渡过程不包括以下哪种形式A.发散振荡B.等幅振荡C.衰减振荡D.非周期衰减答案：B15.以下哪种方法可用于提高控制系统的稳定性A.增大比例系数B.减小积分时间C.增加微分时间D.降低控制器增益答案：D16.流量测量中，常用的流量计是A.液位计B.压力计C.孔板流量计D.温度计答案：C17.自动化控制系统中，被控对象的数学模型不包括A.参数模型B.非参数模型C.状态空间模型D.物理模型答案：D18.以下哪种控制算法不属于智能控制算法A.模糊控制B.神经网络控制C.PID控制D.遗传算法控制答案：C19.控制系统的精度主要取决于A.控制器的性能B.传感器的精度C.执行器的精度D.以上都包括答案：D20.化工自动化控制中，过程控制系统的性能指标不包括A.稳定性B.准确性C.快速性D.复杂性答案：D第II卷（非选择题，共60分）（一）填空题（每题2分，共10分）答题要求：请在每题的横线上填上正确的答案。1.化工自动化控制的主要任务是使生产过程在各种干扰作用下，能自动地按照预定的______进行。答案：工艺指标2.控制系统的稳定性是指系统受到干扰作用后，其被控变量偏离______后，经过一段时间能自动恢复到原来或接近原来的状态。答案：给定值3.比例控制的特点是反应______，控制及时，但存在稳态误差不能消除。答案：快4.调节阀的流量特性有______流量特性、等百分比流量特性等。答案：直线5.自动化控制系统中，______是将被控变量的测量值与给定值进行比较，得出偏差信号的环节。答案：比较环节（二）简答题（每题5分，共20分）答题要求：简要回答问题，语言要简洁明了。1.简述反馈控制的工作原理。答案：反馈控制是根据被控变量的测量值与给定值的偏差来进行控制的。当被控变量偏离给定值时，测量元件检测出偏差信号，控制器根据偏差的大小和方向，按照一定的控制规律产生控制信号，驱动执行器动作，改变被控对象的输入，从而使被控变量回到给定值附近。2.什么是被控对象的特性？包括哪些方面？答案：被控对象的特性是指被控对象输入与输出之间的关系。包括滞后特性，即输出变量的变化落后于输入变量的变化；惯性特性，即被控对象对输入信号的变化有一定的惯性；纯滞后特性，即输出变量的变化在时间上有一个延迟。3.简述PID控制器中比例、积分、微分控制作用的特点。答案：比例控制作用反应快，能迅速克服干扰影响，使系统输出快速变化，但存在稳态误差；积分控制作用能消除稳态误差，使系统输出最终达到给定值，但控制作用缓慢，可能使系统响应速度变慢；微分控制作用能根据偏差变化速度提前动作，改善系统动态性能，抑制振荡，但对稳态误差无作用。4.自动化控制系统中，执行器的选择应考虑哪些因素？答案：应考虑的因素有：执行器的类型，如气动、电动、液动执行器，根据工艺要求和现场条件选择；流量系数，要满足工艺过程对流量调节的要求；工作压力和温度范围，确保能在系统规定的工况下正常工作；可靠性和安全性，保证长期稳定运行且无安全隐患；此外还要考虑与控制系统的匹配性等。（三）分析题（每题10分，共20分）答题要求：结合所学知识，对给定的问题进行分析解答。1.某化工生产过程中，采用了一个简单的液位控制系统。当液位出现波动时，发现控制系统的调节效果不理想，液位波动较大。请分析可能出现的原因及解决措施。答案：可能原因：控制器参数设置不合理，如比例系数过小，导致控制作用弱；调节阀口径选择不当，流量调节能力不足；液位测量仪表不准确，反馈信号有误；系统存在其他干扰未被有效克服。解决措施：重新调整控制器参数，增大比例系数等；检查调节阀，更换合适口径的调节阀；校准液位测量仪表；排查系统其他干扰源，采取相应措施消除干扰，如增加前馈控制等。2.画出一个简单的单回路反馈控制系统的方块图，并说明各环节的作用。答案：方块图包括给定值环节，产生被控变量的设定值；测量变送环节，检测被控变量并转换为统一标准信号；比较环节，将测量值与给定值比较得出偏差；控制器，根据偏差按控制规律产生控制信号；执行器，接受控制信号对被控对象施加控制作用；被控对象，在控制作用下输出被控变量。（四）材料分析题（每题10分，共10分）答题要求：阅读给定材料，回答后面的问题。材料：在某化工生产线上，有一个反应釜温度控制系统。该系统采用PID控制器，反应釜内的温度通过热电偶测量，测量信号经变送器转换后送入控制器。一段时间后，发现反应釜温度波动较大，超出了工艺要求范围。经检查，热电偶和变送器工作正常，控制器参数也没有明显变化。问题：请分析可能导致温度波动大的原因，并提出改进措施。答案：可能原因：反应釜存在较大的热干扰，如进料温度不稳定、搅拌不均匀等，导致热量传递不均匀，影响温度控制；PID控制器的积分时间设置不当，积分作用过强或过弱，不能有效消除温度偏差。改进措施：对进料进行预处理，确保进料温度稳定；优化搅拌装置，使反应釜内物料搅拌均匀；重新调整PID控制器的积分时间，根据实际情况适当增强或减弱积分作用，以更好地消除温度偏差，稳定反应釜温度。（五）设计题（10分）答题要求：根据题目要求，设计一个简单的自动化控制系统。设计一个用于控制水箱水位的自动化控制系统，要求当水位低于下限值时，水泵自动启动向水箱注水；当水位高于上限值时，水泵自动停止。画出控制系统的原理