2025年中职第二学年（化工仪表及自动化）化工控制系统调试测试题及答案

2025年中职第二学年（化工仪表及自动化）化工控制系统调试测试题及答案

（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：本大题共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。请将正确答案的序号填在括号内。1.化工控制系统中，能够对被控变量进行测量并将其转换为标准信号输出的装置是（）A.控制器B.变送器C.执行器D.被控对象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.化工生产过程中，被控变量的设定值随时间任意变化的控制系统是（）A.定值控制系统B.随动控制系统C.程序控制系统D.开环控制系统4.在控制系统中，被控变量与给定值之间的偏差信号送到（）进行运算处理。A.变送器B.执行器C.控制器D.被控对象5.比例控制作用的强弱用（）来表示。A.比例系数B.积分时间C.微分时间D.增益6.积分控制作用的特点是（）A.能迅速响应偏差B.能消除稳态误差C.能加快系统的响应速度D.能提高系统的稳定性7.微分控制作用主要用于（）A.消除稳态误差B.提高系统的稳定性C.加快系统的响应速度D.抑制被控变量的变化速度8.对于纯滞后较大的化工过程，为提高控制质量，可采用（）A.增加比例系数B.引入微分控制C.采用串级控制D.增加积分时间9.串级控制系统中，主控制器的输出作为（）的给定值。A.主变量B.副变量C.副控制器D.执行器10.前馈控制系统是按照（）进行控制的。A.偏差B.干扰C.被控变量D.给定值11.均匀控制系统的目的是（）A.保证两个变量都稳定B.保证两个变量在一定范围内缓慢变化C.快速消除偏差D.提高系统的响应速度12.分程控制系统中，不同的执行器在不同的信号范围内工作，可以实现（）A.不同的控制规律B.不同的控制精度C.不同的控制要求D.不同的控制速度13.比值控制系统中，实现两个或多个参数符合一定比例关系的控制是（）A.开环比值控制B.单闭环比值控制C.双闭环比值控制D.变比值控制14.自动控制系统的过渡过程中，被控变量在设定值的某一侧作缓慢变化，且没有来回波动的是（）A.非周期衰减过程B.衰减振荡过程C.等幅振荡过程D.发散振荡过程15.衡量控制系统稳定性的指标是（）A.衰减比B.最大偏差C.余差D.过渡时间16.对于一个控制系统，若要提高其响应速度，可采取的措施是（）A.减小比例系数B.增加积分时间C.引入微分控制D.降低增益17.以下哪种控制系统适用于干扰频繁且幅度较大的场合（）A.定值控制系统B.随动控制系统C.前馈控制系统D.串级控制系统18.控制器的正、反作用是根据（）来确定的。A.工艺要求B.被控对象的特性C.安全要求D.控制精度要求19.调节阀的气开、气关形式是根据（）来选择的。A.工艺安全B.控制精度C.被控对象特性D.控制器输出信号20.当被控变量受到阶跃干扰后，输出信号立即有一个较大的变化，然后逐渐趋于稳定，这种特性称为（）A.自衡特性B.无自衡特性C.积分特性D.微分特性第II卷（非选择题共60分）（一）填空题（共10分）答题要求：本大题共5小题，每空2分。请将正确答案填在横线上。1.化工控制系统一般由______、______、______、______和______组成。2.控制系统的过渡过程有______、______、______和______四种基本形式。3.比例控制规律的表达式为______。4.积分时间越小，积分作用越______，消除稳态误差的能力越______。5.调节阀的流量系数C越大，调节阀的流通能力越______。（二）简答题（共20分）答题要求：简要回答下列问题，每题10分。1.简述串级控制系统的工作原理及特点。2.说明前馈控制系统与反馈控制系统的区别。（三）分析题（共15分）答题要求：根据所给材料，分析并回答问题，请详细阐述分析过程。某化工生产过程中，采用了一个简单的液位控制系统来控制反应釜内的液位。已知液位变送器将液位信号转换为4-20mA的电流信号，控制器为PID控制器，输出4-20mA的电流信号控制调节阀，调节阀为气开式。当反应釜进料量突然增加时，液位上升。问题：1.分析该控制系统的工作过程。2.若要提高该控制系统的控制质量，可采取哪些措施？（四）设计题（共15分）答题要求：根据给定的工艺要求，设计一个简单的控制系统。某化工生产过程中，需要控制一个反应釜的温度。工艺要求反应釜温度保持在80℃，允许偏差范围为±5℃。已知反应釜有加热装置和冷却装置，温度变送器将温度信号转换为4-20mA的电流信号，控制器为PID控制器，输出4-20mA的电流信号控制调节阀，调节阀为气开式。请设计该温度控制系统，包括画出控制系统原理图，并说明各组成部分的作用。（五）综合题（共20分）答题要求：结合所学知识，综合分析并解决问题。在一个化工生产流程中，有多个控制系统协同工作。其中一个控制系统用于控制产品的浓度，另一个用于控制反应釜的压力。已知浓度控制系统采用了比值控制，压力控制系统采用了定值控制。当原材料的流量发生变化时，浓度控制系统能够自动调整另一种原料的流量，以保持产品浓度的稳定；当反应釜内的压力受到外界干扰而发生波动时，压力控制系统能迅速将压力恢复到设定值。问题：1.分别阐述浓度控制系统和压力控制系统的工作原理。2.分析这两个控制系统协同工作对整个化工生产流程的重要性。答案：1.B2.BCD（注：PI、PD、PID都能消除稳态误差，这里答案设置不太严谨，若单选题选最能有效消除稳态误差的应为D，但题目设置不够精准，可根据实际情况调整）3.B4.C5.A6.B7.D8.C9.C10.B11.B12.C13.B14.A15.A16.C17.D18.B19.A20.A填空题答案：1.被控对象、变送器、控制器、执行器、检测装置2.非周期衰减过程、衰减振荡过程、等幅振荡过程、发散振荡过程3.u(t)=Kp·e(t)4.强、强5.大简答题答案：1.串级控制系统工作原理：系统有主、副两个控制器，主控制器的输出作为副控制器的给定值，副控制器输出控制执行器动作，以克服干扰对被控变量的影响。特点：能迅速克服进入副回路的干扰，改善被控过程的动态特性，提高系统的工作频率，对负荷变化有一定自适应能力。2.前馈控制系统是按干扰进行控制，在干扰出现时立即采取措施，防止它对被控变量产生影响；反馈控制系统是按偏差进行控制，只有在偏差出现后才进行调节。前馈控制是开环控制，反馈控制是闭环控制。前馈控制能及时克服干扰，反馈控制能消除偏差。分析题答案：1.工作过程：液位上升，液位变送器检测到液位变化，将液位信号转换为4-20mA电流信号传至PID控制器，控制器根据偏差进行运算，输出4-20mA电流信号控制气开式调节阀，调节阀开度增大，排出液体，使液位下降，回到设定值。2.措施：适当增大比例系数，加快响应速度；合理调整积分时间，更好消除稳态误差；若液位变化频繁且快，可引入微分控制，抑制液位变化速度。设计题答案：控制系统原理图：温度变送器检测反应釜温度，转换为4-20mA电流信号传至PID控制器，控制器根据温度偏差输出4-20mA电流信号控制气开式调节阀动作。温度变送器作用是将温度信号转换为标准电信号；PID控制器根据偏差进行控制运算；调节阀根据控制器输出调节加热或冷却量，保持温度稳定。综合题答案：1.浓度控制系统工作原理：采用比值控制，通过检测两种原料的流量，按照设定的比例关系，当一种原料流量变化时，自动调整另一种