2025年大學(xué)《應(yīng)用化學(xué)》專業(yè)題庫——化學(xué)過程控制方法在制藥工藝中的應(yīng)用考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每小題2分，共20分。請將正確選項的字母填在題后的括號內(nèi)）1.在制藥過程中，對反應(yīng)溫度進(jìn)行精確控制的主要目的是（）。A.提高反應(yīng)速率B.減少副產(chǎn)物生成C.節(jié)約能源消耗D.以上都是2.反饋控制系統(tǒng)中，測量實際過程參數(shù)并將其與設(shè)定值進(jìn)行比較的環(huán)節(jié)稱為（）。A.執(zhí)行器B.控制器C.傳感器（或變送器）D.被控對象3.當(dāng)被控對象的滯后時間較大時，采用比例-積分（PI）控制比純比例（P）控制能更好地（）。A.減小超調(diào)量B.提高響應(yīng)速度C.減少穩(wěn)態(tài)誤差D.提高系統(tǒng)穩(wěn)定性4.在制藥生產(chǎn)中，若兩種反應(yīng)物需要按精確的摩爾比進(jìn)入反應(yīng)器，通常應(yīng)采用（）控制方案。A.單回路溫度控制B.比值控制C.前饋控制D.串級控制5.用于連續(xù)監(jiān)測反應(yīng)器內(nèi)產(chǎn)品濃度或雜質(zhì)含量的技術(shù)，在過程控制中屬于（）。A.前饋控制B.反饋控制中的測量環(huán)節(jié)C.開環(huán)控制D.預(yù)測控制6.在制藥工藝中，控制進(jìn)料流量的主要目的是（）。A.維持反應(yīng)器壓力穩(wěn)定B.保證反應(yīng)物濃度恒定C.滿足stoichiometric比例要求D.以上都是7.以下哪種儀表通常用于測量液體或氣體的流量？（）A.溫度計B.壓力表C.流量計D.氣體分析儀8.在過程控制系統(tǒng)中，設(shè)定值（Setpoint）是指（）。A.過程參數(shù)的當(dāng)前值B.過程參數(shù)的希望值或目標(biāo)值C.干擾作用的強(qiáng)度D.系統(tǒng)的輸出值9.當(dāng)過程受到一個緩慢變化的擾動時，一個好的控制系統(tǒng)應(yīng)該能夠（）。A.快速響應(yīng)并消除擾動的影響，使輸出回到設(shè)定值附近B.忽略緩慢變化的擾動C.使輸出產(chǎn)生較大的波動D.增加擾動的影響10.在制藥設(shè)備（如精餾塔、干燥器）的操作中，控制液位通常是為了（）。A.防止設(shè)備超壓B.確保物料供應(yīng)穩(wěn)定C.維持產(chǎn)品質(zhì)量D.節(jié)約能源二、填空題（每空1分，共15分。請將答案填在題中的橫線上）1.過程控制系統(tǒng)的基本組成通常包括__________、__________、__________和__________四個部分。2.在制藥工藝中，確保產(chǎn)品純度通常需要對__________、__________和__________等關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行控制。3.比值控制系統(tǒng)主要用于需要精確控制兩種或多種物料進(jìn)料比例的場合，其核心思想是使一個物料的流量按一定比例跟蹤另一個物料的流量。4.在使用在線分析儀進(jìn)行過程參數(shù)測量時，需要考慮其測量范圍、__________、__________和響應(yīng)時間等性能指標(biāo)。5.滯后時間（DeadTime）是指從擾動發(fā)生到被控參數(shù)開始出現(xiàn)響應(yīng)之間的時間間隔，它的大小直接影響控制系統(tǒng)的__________和__________。6.對于具有較大滯后時間的被控對象，單純采用__________控制往往難以獲得滿意的控制效果，常需加入積分作用。7.在制藥生產(chǎn)中，實施有效的過程控制可以顯著降低__________，提高_(dá)_________，并確保__________。三、簡答題（每題5分，共20分）1.簡述反饋控制系統(tǒng)中，當(dāng)設(shè)定值發(fā)生改變時，系統(tǒng)是如何工作的以達(dá)到新的穩(wěn)定狀態(tài)。2.解釋什么是過程控制的滯后時間，并簡述它對控制性能的主要影響。3.在制藥工藝中，為什么精確控制反應(yīng)溫度如此重要？請列舉至少兩個原因。4.簡述前饋控制與反饋控制的主要區(qū)別，并說明前饋控制適用于什么類型的場合。四、計算題（共25分）1.某制藥過程的一個關(guān)鍵控制回路，其被控變量為反應(yīng)溫度（T），設(shè)定值為150°C。當(dāng)進(jìn)料溫度突然升高10°C（視為擾動），導(dǎo)致反應(yīng)溫度偏離設(shè)定值。系統(tǒng)采用比例控制器（P控制），其比例帶（Gain/Kp）為5°C/°C。計算此時控制器的輸出變化量。（假設(shè)此時無設(shè)定值變化，且忽略其他擾動）（10分）2.在一個連續(xù)精餾塔中，為控制塔頂產(chǎn)品的純度，采用回流比作為控制參數(shù)。已知當(dāng)前塔頂產(chǎn)品純度偏低，需要提高純度。請簡述采用回流比控制系統(tǒng)來提高塔頂產(chǎn)品純度的具體操作步驟，并解釋其控制原理。（15分）五、論述題（共30分）結(jié)合制藥工藝的特點，論述實施過程控制對于保證藥品質(zhì)量、提高生產(chǎn)效率和確保生產(chǎn)安全的重要性。請結(jié)合具體的應(yīng)用實例或控制策略進(jìn)行說明。（30分）試卷答案一、選擇題1.D2.C3.C4.B5.B6.D7.C8.B9.A10.B二、填空題1.傳感器（或變送器）、控制器、執(zhí)行器、被控對象2.反應(yīng)溫度、反應(yīng)壓力、產(chǎn)品純度（或成分）3.比例4.精度、選擇性5.穩(wěn)定性、快速性6.比例（P）7.成本、效率、質(zhì)量三、簡答題1.解析思路：設(shè)定值改變，系統(tǒng)存在偏差，控制器根據(jù)偏差大小和方向計算輸出，執(zhí)行器接收控制器輸出改變操作，進(jìn)而改變被控變量，縮小偏差，直至偏差為零或達(dá)到新的穩(wěn)定狀態(tài)。2.解析思路：滯后時間是指擾動作用于系統(tǒng)后，被控變量的測量值開始變化到穩(wěn)定在新的或回到原平衡點所需的時間。主要影響：增加系統(tǒng)響應(yīng)時間，導(dǎo)致動態(tài)過程延長，容易引起超調(diào)，降低控制精度和穩(wěn)定性。3.解析思路：精確控溫可確?；瘜W(xué)反應(yīng)按預(yù)期速率和路徑進(jìn)行，最大化目標(biāo)產(chǎn)物的收率，最小化有害副產(chǎn)物的生成，保證最終藥品的化學(xué)結(jié)構(gòu)和純度符合標(biāo)準(zhǔn)，滿足安全性和有效性要求。4.解析思路：前饋控制是利用擾動信號直接作用于控制器，其輸出與被控變量反饋回路無關(guān)，目的是補(bǔ)償可測量的擾動。反饋控制是利用被控變量的偏差來糾正。前饋適用于對可測量擾動補(bǔ)償效果要求高、滯后時間短或希望快速響應(yīng)擾動的場合。四、計算題1.解析思路：根據(jù)比例控制規(guī)律，控制器輸出變化量與被控變量（或其偏差）成正比。輸出變化量=Kp*偏差。此處偏差為擾動引起的溫度變化量，即10°C。因此，輸出變化量=5(°C/°C)*10(°C)=50。答案為50（單位根據(jù)題目設(shè)定，如%或具體工程單位）。2.解析思路：提高塔頂產(chǎn)品純度，需要增加塔頂餾出液中的目標(biāo)組分。采用回流比控制，應(yīng)增加塔頂餾出液回流到塔底的數(shù)量。操作步驟：增大回流液閥門開度，減少或關(guān)閉塔底采出液閥門（或等量增加）。控制原理：增加回流，提高了塔內(nèi)上升蒸氣量和下降液體量，增強(qiáng)了傳質(zhì)傳熱效果，使得塔板效率提高，從而有能力將更多輕組分（目標(biāo)產(chǎn)物）從上升蒸氣中分離并返回塔內(nèi)，最終提高塔頂產(chǎn)品的純度。五、論述題