2025年高职工业过程自动化技术（过程控制工程）试题及答案

2025年高职工业过程自动化技术（过程控制工程）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.过程控制工程中，被控对象的数学模型是描述（）之间关系的数学表达式。A.输入变量与输出变量B.操纵变量与被控变量C.干扰变量与被控变量D.输入变量与操纵变量2.在PID控制中，积分作用主要用于消除（）。A.系统的稳态误差B.系统的动态误差C.系统的超调量D.系统的振荡3.以下哪种控制算法不属于常规控制算法（）。A.比例控制B.模糊控制C.积分控制D.微分控制4.过程控制系统中，检测变送环节的作用是（）。A.测量被控变量并将其转换为标准信号B.接收控制信号并对被控对象进行操作C.对被控变量进行控制D.产生控制信号5.被控对象的特性不包括以下哪一项（）。A.放大系数B.时间常数C.滞后时间D.控制精度6.当系统的放大系数增大时，系统的（）。A.稳定性增强B.响应速度加快C.稳态误差增大D.振荡加剧7.在过程控制中，常用的传感器不包括（）。A.温度传感器B.压力传感器C.流量传感器D.图像传感器8.自动控制系统按给定值信号的特点可分为（）。A.定值控制系统、随动控制系统和程序控制系统B.开环控制系统和闭环控制系统C.线性控制系统和非线性控制系统D.连续控制系统和离散控制系统9.比例控制的特点是（）。A.有滞后，无超前B.有超前，无滞后C.既有超前又有滞后D.既无超前也无滞后10.积分时间常数Ti越小，积分作用（）。A.越强B.越弱C.不变D.先强后弱11.微分控制的作用是（）。A.抑制振荡，提高系统的稳定性B.消除稳态误差C.加快系统的响应速度D.减小系统的超调量12.以下哪种控制方式不属于反馈控制（）。A.定值控制B.程序控制C.前馈控制D.串级控制13.过程控制系统中，执行器的作用是（）。A.接收控制信号并对被控对象进行操作B.测量被控变量并将其转换为标准信号C.对被控变量进行控制D.产生控制信号14.调节阀的流量系数Kv值越大，调节阀的（）。A.流量调节能力越强B.流量调节能力越弱C.调节精度越高D.调节范围越小15.以下哪种干扰属于外部干扰（）。A.被控对象内部参数变化B.传感器测量误差C.环境温度变化D.控制器参数设置不当16.控制系统的稳定性是指系统在受到干扰作用后，（）。A.能够迅速恢复到原来的平衡状态B.能够保持在新的平衡状态C.输出量能够在一定范围内波动D.输出量能够持续增大17.对于一阶惯性环节，其时间常数T越大，环节的响应速度（）。A.越快B.越慢C.不变D.先快后慢18.串级控制系统中，主控制器的作用是（）。A.克服主干扰B.克服副干扰C.对主被控变量进行控制D.对副被控变量进行控制19.前馈控制系统的特点是（）。A.基于干扰进行控制，能及时克服干扰B.基于被控变量进行控制，能消除稳态误差C.控制精度高，能完全消除干扰影响D.结构简单，易于实现20.在过程控制中，常用的控制器不包括（）。A.可编程逻辑控制器（PLC）B.集散控制系统（DCS）C.现场总线控制系统（FCS）D.工业以太网交换机第II卷（非选择题，共60分）二、填空题（每题2分，共10分）答题要求：请在每题的空格中填上正确答案。1.过程控制系统的性能指标主要有稳定性、快速性和______。2.被控对象的数学模型有两种形式，分别是______和传递函数。3.PID控制器中，比例系数Kp越大，系统的响应速度越______。4.调节阀的流量特性主要有直线流量特性和______。5.自动控制系统按结构可分为开环控制系统和______。三、简答题（每题5分，共20分）答题要求：简要回答问题，语言要简洁明了。1.简述过程控制系统中检测变送环节的作用。2.什么是比例积分微分控制（PID控制）？3.说明被控对象特性中的放大系数、时间常数和滞后时间的含义。4.简述串级控制系统的工作原理。四、分析题（每题15分，共30分）答题要求：根据所给材料进行分析，回答问题，并给出相应的理由。材料：某温度控制系统，采用PID控制器。在运行过程中，发现系统的响应速度较慢，超调量较大。1.请分析可能导致这些问题的原因。2.针对这些问题，应如何调整PID控制器的参数？五、设计题（10分）答题要求：设计一个简单的液位控制系统，要求画出控制系统原理图，并说明各组成部分的作用。答案：1.A2.A3.B4.A5.D6.B7.D8.A9.A10.A11.C12.C13.A14.A15.C16.A17.B18.C19.A20.D二、1.准确性2.微分方程3.快4.对数流量特性5.闭环控制系统三、1.检测变送环节的作用是测量被控变量，并将其转换为标准信号，如4-20mA电流信号或1-5V电压信号等，以便后续的控制器进行处理。2.PID控制是一种常用的控制算法，它由比例控制（P）、积分控制（I）和微分控制（D）组成。比例控制用于快速响应偏差，积分控制用于消除稳态误差，微分控制用于抑制振荡，提高系统的稳定性和响应速度。3.放大系数表示被控对象对输入信号的放大能力；时间常数反映了被控对象受到输入作用后达到新稳态值的快慢；滞后时间包括纯滞后时间和容量滞后时间，纯滞后时间是指输入变化后输出不立即变化的时间，容量滞后时间是指由于被控对象存在容量而导致输出变化滞后于输入变化的时间。4.串级控制系统有主、副两个控制器，主控制器的输出作为副控制器的给定值。副控制器根据主控制器的给定值和副被控变量的测量值进行控制，以克服副干扰。主控制器则根据主被控变量的测量值与设定值的偏差进行控制，克服主干扰，从而提高系统的控制精度和稳定性。四、1.可能原因：比例系数Kp过小，导致系统响应速度慢；积分时间常数Ti过大，积分作用弱，不能有效消除稳态误差，使超调量增大；微分时间常数Td过小，微分作用弱，不能及时抑制振荡。2.调整方法：适当增大比例系数Kp，加快系统响应速度；减小积分时间常数Ti，增强积分作用，减小稳态误差；适当增大微分时间常数Td，增强微分作用，抑制振荡，减小超调量。五、液位控制系统原理图：水箱为