化工管道控制原理與應用試題及答案一、選擇題(每題2分,共40分)1.化工管道控制系統(tǒng)中,PID控制器主要由哪些部分組成？A.比例、積分、微分B.比例、積分、慣性C.比例、微分、慣性D.積分、微分、慣性答案：A2.在化工管道控制系統(tǒng)中,以下哪種控制方式屬于開環(huán)控制?A.比例控制B.積分控制C.微分控制D.比例+積分+微分控制答案：A3.下列哪種傳感器在化工管道控制系統(tǒng)中應用最廣泛?A.壓力傳感器B.溫度傳感器C.流量傳感器D.液位傳感器答案：A4.下列哪個環(huán)節(jié)不屬于化工管道控制系統(tǒng)的執(zhí)行環(huán)節(jié)?A.調(diào)節(jié)閥B.傳感器C.控制器D.執(zhí)行器答案：B5.下列哪種控制策略適用于大滯后系統(tǒng)?A.比例控制B.積分控制C.微分控制D.比例+積分+微分控制答案：D6.以下哪個參數(shù)是衡量控制器性能的重要指標?A.穩(wěn)態(tài)誤差B.調(diào)節(jié)時間C.超調(diào)量D.所有以上答案：D7.在化工管道控制系統(tǒng)中,以下哪種控制方式屬于閉環(huán)控制?A.比例控制B.積分控制C.微分控制D.比例+積分+微分控制答案：D8.下列哪種執(zhí)行器在化工管道控制系統(tǒng)中應用較多?A.電動執(zhí)行器B.氣動執(zhí)行器C.液壓執(zhí)行器D.所有以上答案：B9.以下哪個環(huán)節(jié)在化工管道控制系統(tǒng)中起到關鍵作用?A.控制器B.傳感器C.執(zhí)行器D.被控對象答案：D10.以下哪種控制方式適用于快速響應系統(tǒng)?A.比例控制B.積分控制C.微分控制D.比例+積分+微分控制答案：C11.在化工管道控制系統(tǒng)中,以下哪個環(huán)節(jié)用于接收控制信號并驅(qū)動執(zhí)行器?A.控制器B.傳感器C.執(zhí)行器D.被控對象答案：C12.以下哪個參數(shù)是衡量控制系統(tǒng)穩(wěn)定性的重要指標?A.穩(wěn)態(tài)誤差B.調(diào)節(jié)時間C.超調(diào)量D.相位裕度答案：D13.以下哪種控制方式適用于復雜系統(tǒng)?A.比例控制B.積分控制C.微分控制D.比例+積分+微分控制答案：D14.下列哪種傳感器在化工管道控制系統(tǒng)中應用較少?A.壓力傳感器B.溫度傳感器C.流量傳感器D.振動傳感器答案：D15.以下哪種控制方式適用于小滯后系統(tǒng)?A.比例控制B.積分控制C.微分控制D.比例+積分+微分控制答案：A16.以下哪個環(huán)節(jié)在化工管道控制系統(tǒng)中起到反饋作用?A.控制器B.傳感器C.執(zhí)行器D.被控對象答案：B17.以下哪種控制方式適用于大滯后、大慣性系統(tǒng)?A.比例控制B.積分控制C.微分控制D.比例+積分+微分控制答案：D18.以下哪個環(huán)節(jié)在化工管道控制系統(tǒng)中起到調(diào)節(jié)作用?A.控制器B.傳感器C.執(zhí)行器D.被控對象答案：A19.以下哪種控制方式適用于小滯后、小慣性系統(tǒng)?A.比例控制B.積分控制C.微分控制D.比例+積分+微分控制答案：A20.以下哪種執(zhí)行器在化工管道控制系統(tǒng)中應用較少?A.電動執(zhí)行器B.氣動執(zhí)行器C.液壓執(zhí)行器D.所有以上答案：C二、填空題(每題2分,共40分)21.化工管道控制系統(tǒng)中,PID控制器由______、______和______三部分組成。答案:比例、積分、微分22.在化工管道控制系統(tǒng)中,執(zhí)行環(huán)節(jié)主要包括______、______和______。答案:調(diào)節(jié)閥、執(zhí)行器、驅(qū)動裝置23.化工管道控制系統(tǒng)中的傳感器主要有______、______、______和______等。答案:壓力傳感器、溫度傳感器、流量傳感器、液位傳感器24.化工管道控制系統(tǒng)中,控制器的主要作用是______、______和______。答案:接收信號、處理信號、輸出控制信號25.化工管道控制系統(tǒng)中,執(zhí)行器的驅(qū)動方式主要有______、______和______。答案:電動驅(qū)動、氣動驅(qū)動、液壓驅(qū)動26.在化工管道控制系統(tǒng)中,以下參數(shù)是衡量控制器性能的重要指標：______、______和______。答案:穩(wěn)態(tài)誤差、調(diào)節(jié)時間、超調(diào)量27.化工管道控制系統(tǒng)中,以下環(huán)節(jié)起到反饋作用：______。答案:傳感器28.化工管道控制系統(tǒng)中,以下環(huán)節(jié)起到調(diào)節(jié)作用：______。答案:控制器29.化工管道控制系統(tǒng)中,以下環(huán)節(jié)起到驅(qū)動作用：______。答案:執(zhí)行器30.化工管道控制系統(tǒng)中,以下環(huán)節(jié)起到被控作用：______。答案:被控對象三、判斷題(每題2分,共40分)31.在化工管道控制系統(tǒng)中,開環(huán)控制系統(tǒng)的輸出不受輸入信號的影響。(×）32.在化工管道控制系統(tǒng)中,閉環(huán)控制系統(tǒng)的輸出受輸入信號的影響。（√)33.比例控制器適用于大滯后系統(tǒng)。(×)34.積分控制器適用于快速響應系統(tǒng)。(×)35.微分控制器適用于小滯后系統(tǒng)。(√)36.在化工管道控制系統(tǒng)中,執(zhí)行器的作用是接收控制信號并驅(qū)動被控對象。(√)37.在化工管道控制系統(tǒng)中,傳感器的精度越高,控制效果越好。(×)38.在化工管道控制系統(tǒng)中,控制器的調(diào)節(jié)時間越短,控制效果越好。(√)39.在化工管道控制系統(tǒng)中,執(zhí)行器的響應速度越快,控制效果越好。(×)40.在化工管道控制系統(tǒng)中,被控對象的穩(wěn)定性越好,控制效果越好。(√)四、計算題(每題20分,共40分）41.已知某化工管道控制系統(tǒng)中,被控對象的傳遞函數(shù)為G(s)=1/(s+1),控制器采用比例控制器,比例系數(shù)為Kp。求系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)和閉環(huán)傳遞函數(shù)。答案：開環(huán)傳遞函數(shù):Gc(s)=KpG(s)=Kp/(s+1)閉環(huán)傳遞函數(shù):G(s)=Gc(s)/(1+Gc(s)G(s))=Kp/(s+Kp+1)42.已知某化工管道控制系統(tǒng)中,被控對象的傳遞函數(shù)為G(s)=1/(s^2+2s+1),控制器采用比例+積分+微分控制器,比例系數(shù)為Kp,積分系數(shù)為Ki,微分系數(shù)為Kd。求系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)和閉環(huán)傳遞函數(shù)。答案：開環(huán)傳遞函數(shù):Gc(s)=Kp+Ki/s+Kd(s)閉環(huán)傳遞函數(shù):G(s)=Gc(s)/(1+Gc(s)G(s))=(Kp+Ki/s+Kd(s))/(s^2+2s+1+Kp+Ki/s+Kd(s))五、論述題（每題20分,共40分）43.論述化工管道控制系統(tǒng)中PID控制器的作用及其參數(shù)對系統(tǒng)性能的影響。答案:PID控制器在化工管道控制系統(tǒng)中的作用是調(diào)節(jié)被控對象的輸出,使其達到期望值。其中,比例控制器主要調(diào)節(jié)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差,積分控制器主要消除系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差,微分控制器主要提高系統(tǒng)的動態(tài)性能。PID控制器參數(shù)對系統(tǒng)性能的影響如下:1.比例系數(shù)Kp:增大Kp可以減小系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差,但過大可能導致系統(tǒng)不穩(wěn)定。2.積分系數(shù)Ki:增大Ki可以消除系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差,但過大可能導致系統(tǒng)響應速度變慢。3.微分系數(shù)Kd：增大Kd可以提高系統(tǒng)的動態(tài)性能,但過大可能導致系統(tǒng)超調(diào)。44.論述化工管道控制系統(tǒng)中執(zhí)行器的作用及其類型。答案:執(zhí)行器在化工管道控制系統(tǒng)中的作用是接收控制信號并驅(qū)動被控對象,使其達到期望的工作狀態(tài)。執(zhí)行器的類型主要有以下幾種:1.電動執(zhí)行器:通過電動機驅(qū)動,適用于小功率場合。2.氣動執(zhí)行器:通過壓縮空氣驅(qū)動,適用于大功率場合。3.液壓執(zhí)行器:通過液壓油驅(qū)動,適用于大功率、高精度場合。4.電液執(zhí)行器:通過電動機和液壓系統(tǒng)共同驅(qū)動,適用于大功率、高精度場合。六、案例分析題(每題20分,共40分）45.某化工管道控制系統(tǒng),被控對象的傳遞函數(shù)為G(s)=1/(s^2+2s+1),控制器采用比例控制器,比例系數(shù)為Kp。系統(tǒng)在單位階躍輸入下,求系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差。答案:穩(wěn)態(tài)誤差ess=1/(1+Kp)=1/(1+Kp)46.某化工管道控制系統(tǒng),被控對象的傳遞函數(shù)為G(s)=1/(s+1),控制器采用比例+積分+微分控制器,比例系數(shù)為Kp,積分系數(shù)為Ki,微分系數(shù)為Kd。系統(tǒng)在單位階躍輸入下,求系統(tǒng)的調(diào)節(jié)時間。答案:調(diào)節(jié)時間ts=4/(Kp+Ki)七、綜合應用題(每題20分,共40分)47.某化工管道控制系統(tǒng),被控對象的傳遞函數(shù)為G(s)=1/(s^2+2s+1),控制器采用比例控制器,比例系數(shù)為Kp。系統(tǒng)在單位階躍輸入下,求以下內(nèi)容：(1)系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù);(2）系統(tǒng)閉環(huán)傳遞函數(shù);（3)系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差;(4）系統(tǒng)調(diào)節(jié)時間。答案：(1)開環(huán)傳遞函數(shù):Gc(s)=KpG(s)=Kp/(s^2+2s+1)(2)閉環(huán)傳遞函數(shù):G(s)=Gc(s)/(1+Gc(s)G(s))=(Kp)/(s^2+2s+1+Kp)(3)穩(wěn)態(tài)誤差:ess=1/(1+Kp)=1/(1+Kp)(4）調(diào)節(jié)時間:ts=4/(Kp+Ki)48.某化工管道控制系統(tǒng),被控對象的傳遞函數(shù)為G(s)=1/(s+1),控制器采用比例+積分+微分控制器,比例系數(shù)為Kp,積分系數(shù)為Ki,微分系數(shù)為Kd。系統(tǒng)在單位階躍輸入下,求以下內(nèi)容：(1)系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù);(2）系統(tǒng)閉環(huán)傳遞函數(shù);（3)系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差;(4）系統(tǒng)調(diào)