2025年大学化工自动化（化工自动化技术）试题及答案

2025年大学化工自动化（化工自动化技术）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30分）1.化工自动化中，自动控制系统的核心组成部分是（）(本题3分，答题要求：从以下选项中选择正确答案)A.被控对象B.测量元件与变送器C.控制器D.执行器2.对于一个简单的液位控制系统，其被控变量是（）(本题3分，答题要求：从以下选项中选择正确答案)A.液位高度B.进水流量C.出水流量D.容器体积3.在控制系统中，比例控制作用的特点是（）(本题3分，答题要求：从以下选项中选择正确答案)A.反应快，控制及时，有余差B.反应慢，控制不及时，无余差C.反应快，控制及时，无余差D.反应慢，控制不及时，有余差4.积分控制作用的优点是（）(本题3分，答题要求：从以下选项中选择正确答案)A.能够消除余差B.控制作用及时C.对被控变量变化反应迅速D.抗干扰能力强5.微分控制作用主要用于（）(本题3分，答题要求：从以下选项中选择正确答案)A.克服被控对象的惯性滞后B.克服被控对象的容量滞后C.克服被控对象的纯滞后D.提高系统的稳定性6.某控制系统采用PI控制规律，当比例度为50%时，系统输出振荡剧烈，若要减弱振荡，可采取的措施是（）(本题3分，答题要求：从以下选项中选择正确答案)A.增大比例度B.减小比例度C.增大积分时间D.减小积分时间7.调节阀的流量系数Kv值与下列因素无关的是（）(本题3分，答题要求：从以下选项中选择正确答案)A.调节阀的结构B.流体的性质C.管道的材质D.阀门的开度8.气开式调节阀是指（）(本题3分，答题要求：从以下选项中选择正确答案)A.当信号压力增大时，阀门开度增大B.当信号压力增大时，阀门开度减小C.当信号压力减小时，阀门开度增大D.在无信号压力时，阀门处于全开状态9.测量误差按其性质可分为（）(本题3分，答题要求：从以下选项中选择正确答案)A.绝对误差and相对误差B.系统误差and随机误差and粗大误差C.动态误差and静态误差D.基本误差and附加误差10.在化工自动化仪表中，用于将各种工艺变量转换为标准信号的装置是（）(本题3分，答题要求：从以下选项中选择正确答案)A.传感器B.变送器C.调节器D.显示仪表第II卷（非选择题共70分）11.简答题：简述化工自动化的主要内容。(本题10分，答题要求：简要回答出化工自动化包含的几个方面内容)12.简答题：说明自动控制系统中反馈的作用。(本题10分，答题要求：阐述反馈在自动控制系统中的功能和意义)13.计算题：已知某控制系统的传递函数为G(s)=(10)/(2s+1)，当输入信号为单位阶跃信号r(t)=1(t)时，求系统的输出响应y(t)。(本题20分，答题要求：写出计算过程及结果)14.案例分析题：某化工生产过程中，有一反应釜温度控制系统。工艺要求反应釜温度保持在80℃左右。该控制系统采用了温度传感器、控制器、调节阀和加热装置等组成。在运行过程中，发现温度波动较大，有时高于80℃，有时低于80℃且波动范围达到±5℃。问题：请分析可能导致温度波动大的原因，并提出改进措施。(本题15分，答题要求：分析原因不少于3点，改进措施合理可行)15.设计题：设计一个简单的流量控制系统，要求实现对管道中液体流量的稳定控制。已知流量测量范围为0-10m³/h，流量设定值为5m³/h，调节阀为气开式，根据要求画出控制系统原理图，并说明各组成部分的作用。(本题15分，答题要求：原理图绘制清晰，各部分作用阐述准确)答案：1.C2.A3.A4.A5.B6.A7.C8.A9.B10.B11.化工自动化主要包括自动检测、自动保护、自动操纵、自动控制等方面。自动检测是对生产过程中的各种参数进行测量和显示；自动保护是当生产过程出现异常时采取措施保护设备和人员安全；自动操纵是实现对生产过程的各种操作；自动控制是使生产过程中的被控变量保持在设定值。12.反馈在自动控制系统中的作用是将系统的输出信号返回到输入端，与输入信号进行比较，产生偏差信号。根据偏差信号，控制器调整输出，使系统的输出更接近设定值。通过反馈，系统能够自动修正偏差，提高控制精度，增强系统的稳定性和可靠性。13.首先，单位阶跃信号的拉氏变换为R(s)=1/s。系统输出响应Y(s)=G(s)R(s)=(10)/(2s+1)×(1/s)=10/(s(2s+1))。对Y(s)进行拉氏反变换，采用部分分式法：10/(s(2s+1))=A/s+B/(2s+1)，解得A=10，B=-10。则Y(s)=10/s-10/(2s+1)。拉氏反变换得y(t)=10-5e^(-0.5t)。14.原因可能有：温度传感器精度不够，导致测量不准确；控制器参数设置不合理，比例度、积分时间等不合适；调节阀流量特性不佳，不能很好地调节流量；加热装置功率不稳定。改进措施：更换高精度温度传感器；重新调整控制器参数，如增大比例度、调整积分时间；更换合适流量特性的调节阀；检查加热装置，确保功率稳定。15.控制系统原理图：管道中