2025年中职（化工仪表及自动化）自动控制系统调试模拟试题及解析

2025年中职（化工仪表及自动化）自动控制系统调试模拟试题及解析

（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：请从每小题的四个选项中，选出一个最符合题意的答案，将其序号填入括号内。(总共20题，每题2分，每题只有一个正确答案)1.自动控制系统中，被控对象的输出量称为（）A.给定值B.被控量C.控制量D.干扰量2.反馈控制系统是根据（）进行控制的。A.给定值B.被控量C.偏差D.干扰量3.自动控制系统的基本性能要求不包括（）A.稳定性B.快速性C.准确性D.复杂性4.比例控制规律的特点是（）A.反应快，控制及时B.存在余差C.控制作用的大小与偏差成比例D.以上都是5.积分控制规律的作用是（）A.消除余差B.加快控制速度C.提高系统稳定性D.增强系统抗干扰能力6.微分控制规律的特点是（）A.反映偏差变化的速度B.能抑制偏差的变化C.控制作用及时D.以上都是7.对于一个自动控制系统，若要提高其稳定性，可采用（）A.增大比例系数B.增加积分时间C.减小微分时间D.以上都不对8.自动控制系统的传递函数是在（）条件下定义的。A.零初始条件B.非零初始条件C.任意初始条件D.稳态条件9.一阶系统的传递函数为G(s)=1/(Ts+1)，其时间常数T越大，则系统的响应（）A.越快B.越慢C.不变D.不确定10.二阶系统的阻尼比ζ越小，则系统的超调量（）A.越小B.越大C.不变D.不确定11.某控制系统的传递函数为G(s)=K/(s²+2ζωns+ωn²)，当ζ=0时，系统为（）A.无阻尼系统B.欠阻尼系统C.临界阻尼系统D.过阻尼系统12.自动控制系统中，测量变送环节的作用是（）A.检测被控量并将其转换为标准信号B.对被控量进行控制C.产生控制作用D.消除干扰13.执行器的作用是（）A.接受控制器的输出信号，直接对被控对象进行操作B.检测被控量C.产生控制作用D.消除干扰14.调节阀的流量系数C越大，则调节阀的流量（）A.越大B.越小C.不变D.不确定15.气动调节阀的气开、气关形式是由（）决定的。A.执行机构的正、反作用B.阀体部件的正、反作用C.控制器的正、反作用D.工艺安全条件16.电动执行器的输入信号一般为（）A.0-10mAB.4-20mAC.0-5VD.以上都可以17.自动控制系统的方块图中，信号线表示（）A.输入信号B.输出信号C.信号的传递方向D.反馈信号18.自动控制系统的方块图中，比较点表示（）A.两个或多个信号的代数和B.信号的相乘C.信号的相除D.信号的积分19.自动控制系统的方块图中，引出点表示（）A.信号的引出位置B.信号的相加C.信号的相减D.信号的积分20.自动控制系统的稳定性是指系统在受到干扰作用后，（）A.能自动恢复到原来的平衡状态B.被控量能保持在给定值附近C.系统能持续输出控制作用D.以上都不对第II卷（非选择题，共60分）21.（10分）简述自动控制系统的组成及各部分的作用。22.（10分）什么是比例积分微分控制规律？简述其特点和适用场合。23.（10分）已知某一阶系统的传递函数为G(s)=1/(2s+1)，当输入信号为单位阶跃信号r(t)=1(t)时，求系统的响应y(t)。24.（15分）某化工生产过程中，需要对反应釜内的温度进行控制。已知反应釜的温度控制系统采用了PID控制器，其传递函数为Gc(s)=Kp(1+1/Tis+Tids)。现测得系统的被控对象传递函数为G(s)=1/(5s+1)，要求系统的稳态误差为零，超调量不大于20%。请确定PID控制器的参数Kp、Ti、Td。材料：某化工厂的液位控制系统，采用了液位变送器将液位信号转换为4-20mA的电流信号，然后通过控制器进行控制，最后由调节阀调节液位。已知液位变送器的量程为0-5m，输出信号为4-20mA，控制器为PID控制器，调节阀的流量系数C=10。25.（15分）当液位为3m时，液位变送器的输出信号为多少？若控制器的输出信号为12mA，调节阀的开度为多少？此时液位控制系统的流量为多少？答案：1.B2.C3.D4.D5.A6.D7.D8.A9.B10.B11.A12.A13.A14.A15.D16.B17.C18.A19.A20.A21.自动控制系统主要由被控对象、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或设备；测量变送环节检测被控量并转换为标准信号；控制器根据偏差产生控制作用；执行器接受控制器输出信号对被控对象进行操作。22.比例积分微分控制规律是将比例、积分、微分三种控制规律结合在一起的控制方式。特点：比例控制反应快、控制及时但有馀差；积分控制能消除馀差；微分控制反映偏差变化速度、控制作用及时。适用场合：对象滞后大、负荷变化大、控制质量要求高的系统。23.对于一阶系统G(s)=1/(2s+1)，输入为单位阶跃信号r(t)=1(t)，其拉氏变换R(s)=1/s。系统输出Y(s)=G(s)R(s)=1/(s(2s+1))。通过拉氏反变换可得y(t)=1-e^(-t/2)。24.首先根据稳态误差为零，可知Kp需满足一定条件。对于单位反馈系统，由终值定理可得稳态误差ess=1/(1+KpK)，K为对象增益，这里K=1/5，要使ess=0，则Kp=5。再根据超调量要求，通过二阶系统超调量公式计算Td和Ti。设系统闭环传递函数为Gcl(s)=Kp(1+1/Tis+Tids)/(1+Kp(1+1/Tis+Tids)G(s))，化简后根据超调量公式计算出Td和Ti的值。25.液位变送器输出信号I=(3/5)×(20-4)+4=13.6mA。调节阀开度可根据流量系数公式计算，已知控制器输出12mA，先求控制信号对应的流量系数，再根据流量系数