2025 年大学过程装备与控制工程（过程控制工程）试题及答案

2025年大学过程装备与控制工程（过程控制工程）试题及答案

（考试时间：90分钟满分100分）班级______姓名______一、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.过程控制工程中，被控对象的数学模型是描述（）之间关系的数学表达式。A.输入变量与输出变量B.操纵变量与被控变量C.干扰变量与被控变量D.设定值与被控变量2.以下哪种控制规律能有效消除系统的稳态误差（）。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，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.将干扰变量转换为标准信号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.前馈控制的主要特点是（）。A.能实现闭环控制B.能对干扰进行及时补偿C.能消除稳态误差D.控制精度高6.串级控制系统中，主控制器的作用方向一般选择（）。A.正作用B.反作用C.与副控制器相同D.与副控制器相反7.在PID控制中，积分时间Ti越小，则积分作用（）。A.越强B.越弱C.不变D.不确定8.过程控制系统的过渡过程中，衰减比为（）时，系统的稳定性较好。A.4:1B.10:1C.1:1D.2:19.以下哪种控制系统属于开环控制系统（）。A.定值控制系统B.随动控制系统C.程序控制系统D.前馈控制系统10.被控对象的放大倍数K越大，则系统（）。A.越稳定B.越不稳定C.响应速度越慢D.稳态精度越低二、多项选择题（总共5题，每题5分，每题有两个或两个以上正确答案，请将正确答案填在括号内）1.过程控制工程中的被控变量通常有（）。A.温度B.压力C.流量D.液位E.成分2.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.安全性3.以下哪些是PID控制器的参数（）。A.比例系数KpB.积分时间TiC.微分时间TdD.放大倍数KE.时间常数T4.串级控制系统的特点有（）。A.改善了被控过程的动态特性B.提高了系统的工作频率C.对二次干扰有很强的克服能力D.对一次干扰有很强的克服能力E.能消除稳态误差5.过程控制系统中常用的控制算法有（）。A.位式控制B.P控制C.PI控制D.PD控制E.PID控制三、判断题（总共10题，每题2分，正确的打“√”，错误的打“×”）1.过程控制工程主要研究工业生产过程中的自动化控制问题。（）2.被控对象的数学模型只能通过实验法来确定。（）3.P控制能消除系统的稳态误差。（）4.测量变送环节的精度对控制系统的性能没有影响。（）5.前馈控制是基于扰动进行控制的。（）6.串级控制系统中，副控制器的作用方向应与主对象的特性相反。（）7.PID控制中，微分时间Td越大，微分作用越强。（）8.控制系统的稳定性与系统的结构和参数有关。（）9.开环控制系统没有反馈环节，控制精度较高。（）10.过程控制系统中，干扰因素是不可避免的。（）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控制器中比例、积分、微分控制规律的作用及特点。3.串级控制系统中主、副控制器的选型原则是什么？五、综合分析题（总共一题，20分）某化学反应过程中，需要对反应温度进行精确控制。已知该反应过程具有较大的滞后和惯性，干扰因素较多。现设计了一个控制系统，采用PID控制器。请分析该控制系统的工作原理，并说明如何根据系统的性能要求调整PID控制器的参数。答案：一、选择题1.A2.B3.A4.B5.B6.B7.A8.A9.D10.B二、多项选择题1.ABCDE2.ABC3.ABC4.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；测量变送环节将被控变量转换为标准信号；控制器根据测量信号与设定值比较结果进行控制运算；执行器根据控制器输出信号改变操纵变量。2.比例控制作用是成比例地反映偏差，偏差一旦出现，控制器立即产生控制作用，能快速响应，但不能消除稳态误差。积分控制作用是消除稳态误差，只要有偏差，积分作用就不断积累，输出控制量以消除偏差。微分控制作用是反映偏差变化速度，能在偏差变化较大时提前给出较大控制作用，加快系统响应速度。3.主控制器选型原则：根据工艺要求和被控对象特性选择控制规律，如控制通道滞后大、负荷变化大时选PI或PID控制。副控制器选型原则：一般选P控制，快速克服二次干扰，若副对象滞后大，可考虑PD或PID控制。五、综合分析题该控制系统工作原理：测量变送环节实时测量反应温度并转换为标准信号传至PID控制器，控制器将测量值与设定值比较，按PID控制规律运算后输出控制信号给执行器，执行器根据信号调节加热或冷却装置改变反应温度。调整参数时，比例系数Kp增大，系统响应加快但可能超调；减小Kp则响应变慢、稳态