2026年《热工过程自动控制》考试模拟试题及答案

2026年《热工过程自动控制》考试模拟试题及答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1.热工过程自动控制系统中，表征被控变量偏离设定值程度的信号是（）。A.给定值信号B.测量信号C.偏差信号D.控制信号2.某二阶系统的传递函数为G(s)A.9.5%B.16.3%C.25.4%D.30.8%3.锅炉汽包水位控制中，“虚假水位”现象是由于（）引起的。A.给水流量突变B.蒸汽流量突变C.燃料量突变D.环境温度突变4.采用PID控制器时，若系统动态过程振荡剧烈，应优先调整的参数是（）。A.比例度δB.积分时间C.微分时间D.采样周期T5.以下热工对象中，属于具有自平衡能力的是（）。A.纯延迟的管道温度对象B.无自平衡的水箱水位对象C.带自平衡的过热器温度对象D.汽轮机转速对象6.劳斯稳定判据中，若某行系数全为零，说明系统（）。A.存在共轭虚根B.所有根均在左半平面C.有正实部根D.根对称分布于虚轴7.主蒸汽温度控制中，采用导前微分控制的主要目的是（）。A.减小测量延迟B.提前反映扰动C.增强积分作用D.抑制二次扰动8.以下关于前馈控制的描述，错误的是（）。A.属于闭环控制B.可针对特定扰动补偿C.无法克服未知扰动D.需建立扰动通道数学模型9.模糊控制应用于热工过程的主要优势是（）。A.无需精确数学模型B.可实现最优控制C.鲁棒性弱D.计算复杂度低10.某控制系统的开环传递函数为(sA.1B.2C.3D.4二、填空题（每空2分，共20分）1.热工过程自动控制系统的基本组成包括（）、（）、执行器和被控对象。2.描述对象动态特性的常用参数有放大系数K、时间常数T和（）。3.PID控制器的传递函数表达式为（）。4.评价控制系统动态品质的主要指标有超调量、（）和调整时间。5.锅炉燃烧控制系统的主要任务是维持（）、保证燃烧经济性和维持炉膛负压。6.采用临界比例度法整定PID参数时，需先将控制器设置为（）作用。7.汽轮机数字电液控制系统（DEH）的核心控制目标是（）。8.自适应控制的基本思想是通过（）在线调整控制器参数以适应对象特性变化。三、简答题（每题6分，共30分）1.简述热工过程的主要特点及其对自动控制的影响。2.对比分析比例控制（P）、比例积分控制（PI）和比例积分微分控制（PID）的优缺点。3.说明如何通过阶跃响应法建立热工对象的数学模型，并列举两种常用的拟合方法。4.解释“积分饱和”现象的成因及预防措施。5.分析主蒸汽压力控制系统中，燃料量扰动与蒸汽流量扰动对系统的不同影响。四、分析计算题（每题10分，共30分）1.某热工对象的阶跃响应实验数据如下：阶跃输入幅度为Δu=5，被控变量最终稳定值y(∈fty)=C2.已知某控制系统的开环传递函数为(s)=3.某PID控制器的参数为：比例度δ=50，积分时间=2min，微分时间五、综合应用题（20分）某300MW燃煤电厂锅炉主汽温控制系统采用串级控制方案，主对象为过热器出口温度对象，副对象为减温器出口温度对象。已知主控制器为PID，副控制器为P作用。（1）画出该串级控制系统的方框图，标注各环节名称（给定值、主控制器、副控制器、副对象、主对象、主测量变送器、副测量变送器、扰动1（负荷变化）、扰动2（减温水流量变化））。（2）分析串级控制在此场景中的优势（至少3点）。（3）若实际运行中主汽温超调量过大，试从控制器参数整定角度提出改进措施。答案一、单项选择题1.C2.B3.B4.A5.C6.A7.B8.A9.A10.C二、填空题1.测量变送装置；控制器2.延迟时间τ3.(s)=4.峰值时间（或振荡次数）5.主蒸汽压力稳定6.纯比例（P）7.汽轮机转速与负荷控制8.辨识环节三、简答题1.热工过程主要特点：多变量耦合、大惯性大延迟、参数时变、非线性。影响：传统PID控制难以满足动态品质要求，需采用复杂控制策略（如串级、前馈-反馈、自适应控制）；需重点考虑延迟补偿；控制器参数需在线调整以适应对象特性变化。2.P控制：优点响应快，缺点存在稳态误差；PI控制：优点消除稳态误差，缺点动态响应变慢、超调可能增大；PID控制：优点综合P的快速性、I的无差性、D的超前调节，缺点参数整定复杂，对高频噪声敏感。3.阶跃响应法步骤：对对象施加阶跃输入，记录被控变量随时间变化的曲线（阶跃响应曲线），提取特征参数（K,T,τ）。拟合方法：两点法（利用响应曲线50%和70%幅值对应的时间计算4.成因：积分作用使控制器输出达到执行器限幅（如调节阀全开或全关），但偏差仍存在时，积分继续累积导致输出超出有效范围。预防措施：积分分离（偏差大时切除积分）、限幅反馈（输出限幅时停止积分累积）、抗饱和PID（通过反馈限制积分项增长）。5.燃料量扰动：直接影响锅炉吸热量，属于内扰，对象自平衡能力较弱，动态响应较慢；蒸汽流量扰动（负荷变化）：属于外扰，主蒸汽压力变化由“物质平衡”破坏引起，动态响应较快（压力下降时，燃料量未变但蒸汽流出增加），需快速调整燃料量以维持压力。四、分析计算题1.放大系数K===2.开环传递函数展开为(s)=第一行：1，10第二行：7，K第三行：，0第四行：K稳定条件：70−K>0且3.比例系数=1/δ=2阶跃偏差e(t)u(因=0（阶跃输入），故u(t五、综合应用题（1）方框图（文字描述）：给定值r→主控制器1(s)→副控制器2(s)→副对象(s（2）优势：①副回路快速抑制减温水流量扰动（内扰），提高系统抗扰能力；②主回路校正主汽温稳态偏差，改善稳态精度；③副对象惯性小，副回路可等效为“快速随动系统”，缩短主回路调节时间；④对主对象的大延迟特性有一定补偿作用。（3）改进措施：①增大主控制器比例度δ（降低比例增益