2025年大学二年级（过程装备与控制工程）过程装备控制试题及答案

2025年大学二年级（过程装备与控制工程）过程装备控制试题及答案

（考试时间：90分钟满分100分）班级______姓名______第I卷（选择题共30分）（总共10题，每题3分，每题只有一个选项符合题意）1.过程装备控制中，反馈控制系统的核心是（）A.被控对象B.测量元件与变送器C.控制器D.执行器2.以下哪种控制规律能有效消除余差（）A.PB.PIC.PDD.PID3.过程装备控制系统中，被控变量的选择原则不包括（）A.反映过程的主要性能指标B.可测量C.与操纵变量有直接关系D.数值越大越好4.某控制系统的传递函数为G(s)=10/(2s+1)，其时间常数为（）A.10B.2C.0.5D.15.对于一阶惯性环节，当输入为单位阶跃信号时，其输出响应达到稳态值的（）所需时间为时间常数的3倍。A.50%B.63.2%C.95%D.98.2%6.过程装备控制中，调节阀的气开、气关形式选择依据是（）A.工艺要求B.安全要求C.流量大小D.介质性质7.以下哪种控制系统结构简单、成本低，但控制质量不高（）A.开环控制系统B.闭环控制系统C.串级控制系统D.比值控制系统8.过程装备控制中，测量误差按其性质可分为（）A.绝对误差和相对误差B.系统误差和随机误差C.粗大误差和微小误差D.动态误差和静态误差9.某控制系统的比例度为50%，当输入变化量为2时，输出变化量为（）A.1B.2C.4D.510.过程装备控制中，控制器的正、反作用选择依据是（）A.被控对象的正、反作用B.测量元件与变送器的正、反作用C.执行器的正、反作用D.系统的稳定性第II卷（非选择题共70分）二、填空题（每题3分，共15分）1.过程装备控制系统由被控对象、测量元件与变送器、______、执行器组成。2.比例控制规律的表达式为______。3.控制系统的过渡过程品质指标包括最大偏差、衰减比、余差、______和振荡周期。4.调节阀的流量系数C值越大，其流量______。5.过程装备控制中，常用的控制算法有PID控制、______、模糊控制等。三、简答题（每题10分，共20分）1.简述反馈控制系统的工作原理。2.说明控制器正、反作用的确定方法。四、计算题（每题15分，共30分）材料：某过程装备控制系统，其被控对象传递函数为G0(s)=1/(s(0.5s+1))，采用PI控制器，比例度为50%，积分时间为1min。当系统输入单位阶跃信号时，求系统的输出响应。1.求PI控制器的传递函数。2.求系统的闭环传递函数。3.计算系统的输出响应表达式。五、分析题（共5分）材料：在一个化工生产过程中，对某反应釜的温度进行控制。采用了温度控制系统，一段时间后发现温度波动较大，控制效果不理想。请分析可能导致这种情况的原因，并提出改进措施。答案：一、选择题1.C2.B3.D4.C5.C6.B7.A8.B9.C10.A二、填空题1.控制器2.u(t)=Kp(e(t)+1/Ti∫e(t)dt)3.过渡时间4.越大5.串级控制三、简答题1.反馈控制系统的工作原理是：检测被控变量并将其反馈到输入端，与给定值进行比较，产生偏差信号。控制器根据偏差信号进行控制运算，输出控制信号，驱动执行器动作，改变操纵变量，使被控变量趋近于给定值。2.确定控制器正、反作用的方法：首先确定被控对象的正、反作用，然后根据系统的组成环节，按照“负反馈”原则，确定测量元件与变送器、执行器的正、反作用，最后确定控制器的正、反作用，使整个系统构成负反馈。四、计算题1.比例度为50%，则Kp=2，积分时间为1min，Ti=1，PI控制器传递函数Gc(s)=2(1+1/s)。2.系统闭环传递函数G(s)=G0(s)Gc(s)/(1+G0(s)Gc(s))=2(1+1/s)/(s(0.5s+1)+2(1+1/s))。3.输入单位阶跃信号，拉氏变换为1/s，输出响应Y(s)=G(s)×1/s，经拉氏反变换可得输出响应表达式。五、分析题可能原因：1.控制器参数设置不合理，如比例度、积分时间不合适。2.测量元件不准确，导致反馈信号有误。3.执行器动作不灵敏或存在故障