2025年大学工业自动化控制（自动化控制实操）试题及答案

2025年大学工业自动化控制（自动化控制实操）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）答题要求：以下每题有四个选项，其中只有一个选项是正确的，请将正确选项的序号填在括号内。(总共10题，每题3分)1.工业自动化控制中，反馈控制系统的核心是（）A.控制器B.传感器C.执行器D.被控对象2.以下哪种控制算法常用于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3.在PID控制中，积分时间常数Ti增大时，积分作用（）A.增强B.减弱C.不变D.先增强后减弱4.工业自动化控制系统中，模拟量输入模块主要用于采集（）A.数字信号B.模拟信号C.开关量信号D.脉冲信号5.对于一个二阶系统，其阻尼比ζ=0.5时，系统的响应特性为（）A.过阻尼B.欠阻尼C.临界阻尼D.无阻尼6.工业自动化控制中，常用的编程语言是（）A.C语言B.PythonC.PLC编程语言D.Java7.以下哪种传感器可用于检测物体的位置（）A.温度传感器B.压力传感器C.光电传感器D.湿度传感器8.在自动化生产线中，用于实现物料搬运的设备是（）A.机器人B.输送带C.气缸D.电机9.工业自动化控制系统的抗干扰措施不包括（）A.屏蔽B.接地C.滤波D.增加信号强度10.对于一个控制系统，其传递函数为G(s)=1/(s²+2s+1)，该系统为（）A.一阶系统B.二阶系统C.三阶系统D.四阶系统第II卷（非选择题共70分）11.（10分）简述工业自动化控制的定义和主要内容。12.（15分）画出PID控制系统的原理框图，并简要说明各部分的作用。13.（15分）在工业自动化控制中，如何选择合适的传感器？请举例说明。14.（15分）材料：某工业自动化生产线出现产品质量不稳定的问题。经检测，发现是由于生产过程中的温度控制不准确导致的。已知该生产线采用PID控制器对温度进行控制，目前比例系数Kp=2，积分时间常数Ti=10，微分时间常数Td=0.5。问题：请分析可能导致温度控制不准确的原因，并提出改进措施。15.（15分）材料：某工厂计划对现有自动化控制系统进行升级改造，以提高生产效率和产品质量。目前的控制系统存在响应速度慢、精度不高等问题。问题：请设计一个升级改造方案，包括选用的设备和技术、改进的控制算法等，并说明预期的效果。答案：选择题：1.A2.B3.B4.B5.B6.C7.C8.B9.D10.B11.工业自动化控制是指在工业生产过程中，采用自动控制技术和装置来实现生产过程的自动化运行和管理。主要内容包括：自动检测、自动调节、自动控制、自动保护等。通过自动化控制，可以提高生产效率、降低成本、保证产品质量、改善劳动条件等。12.PID控制系统原理框图：给定值r(t)与反馈值b(t)比较得到偏差e(t)，e(t)经过比例环节Kp、积分环节1/Tis、微分环节Tds后，输出控制量u(t)作用于被控对象。比例环节用于快速响应偏差；积分环节用于消除稳态误差；微分环节用于改善系统动态性能，加快响应速度，减少超调量。13.选择合适传感器需考虑：测量对象特性，如测温度选温度传感器；测量精度要求，高精度选高精度传感器；工作环境，如高温环境选耐高温传感器；响应特性，快速变化过程选响应快的传感器。例如测量液位，可选超声波液位传感器，能非接触测量，适应不同液体环境，精度满足液位控制要求。14.可能原因：比例系数Kp不合适，可能过大或过小导致系统不稳定或响应慢；积分时间常数Ti过大，积分作用弱，不能有效消除稳态误差；微分时间常数Td可能设置不当，影响系统动态性能。改进措施：适当调整比例系数Kp，根据系统响应情况增大或减小；减小积分时间常数Ti，增强积分作用；优化微分时间常数Td，使其更好地改善系统动态特性。15.升级改造方案：选用高精度传感器提高检测精度；采用先进的PLC控制器，具备更快的运算速度和更强大的控制