2025年大學自動化（過程控制）期末測試卷

（考試時間：90分鐘滿分100分）班級______姓名______一、選擇題（總共10題，每題3分，每題只有一個正確答案，請將正確答案填在括號內）1.過程控制的核心任務是（）A.實現生產過程的自動化B.提高產品質量C.降低生產成本D.提高生產效率2.以下哪種控制方式不屬于過程控制的基本控制方式（）A.反饋控制B.前饋控制C.順序控制D.自適應控制3.在過程控制系統(tǒng)中，被控對象的輸出量是（）A.控制變量B.被控變量C.干擾變量D.設定值4.對于一個一階慣性環(huán)節(jié)，其時間常數T越大，系統(tǒng)的響應速度（）A.越快B.越慢C.不變D.不確定5.PID控制器中，積分作用的主要目的是（）A.加快系統(tǒng)的響應速度B.消除系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差C.提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性D.抑制系統(tǒng)的干擾6.過程控制系統(tǒng)的性能指標中，反映系統(tǒng)快速性的指標是（）A.穩(wěn)態(tài)誤差B.超調量C.調節(jié)時間D.最大偏差7.在串級控制系統(tǒng)中，主控制器的輸出作為（）A.主變量B.副變量C.主控制信號D.副控制信號8.前饋控制系統(tǒng)的特點是（）A.基于偏差進行控制B.能夠及時克服干擾C.控制精度高D.結構簡單9.自適應控制系統(tǒng)能夠根據系統(tǒng)的運行狀態(tài)自動調整（）A.控制參數B.被控對象C.控制算法D.以上都是10.過程控制系統(tǒng)中，測量變送環(huán)節(jié)的作用是（）A.將被控變量轉換為標準信號B.將控制信號轉換為執(zhí)行機構的動作C.對被控對象進行控制D.檢測干擾信號二、多項選擇題（總共5題，每題4分，每題至少有兩個正確答案，請將正確答案填在括號內）1.過程控制的特點包括（）A.對象的多樣性B.控制方案的多樣性C.控制過程的連續(xù)性D.系統(tǒng)的復雜性2.以下哪些屬于過程控制系統(tǒng)的性能指標（）A.穩(wěn)定性B.準確性C.快速性D.可靠性3.反饋控制系統(tǒng)的組成部分有（）A.被控對象B.測量變送環(huán)節(jié)C.控制器D.執(zhí)行機構4.PID控制器中，比例作用的特點是（）A.反應快B.能迅速克服干擾C.存在穩(wěn)態(tài)誤差D.能消除穩(wěn)態(tài)誤差5.串級控制系統(tǒng)的優(yōu)點有（）A.改善了被控過程的動態(tài)特性B.提高了系統(tǒng)的工作頻率C.對二次干擾有很強的克服能力D.對一次干擾有很強的克服能力三、判斷題（總共10題，每題2分，正確的打“√”，錯誤的打“×”）1.過程控制主要應用于工業(yè)生產過程。（）2.被控對象的特性對過程控制系統(tǒng)的性能沒有影響。（）3.反饋控制是根據被控變量的偏差進行控制的。（）4.積分時間越長，積分作用越強。（）5.系統(tǒng)的穩(wěn)定性與系統(tǒng)的結構和參數有關。（）6.超調量越大，系統(tǒng)的快速性越好。（）7.串級控制系統(tǒng)中，主副控制器的控制規(guī)律可以不同。（）8.前饋控制可以完全消除干擾對系統(tǒng)的影響。（）9.自適應控制系統(tǒng)能夠適應各種不同的工況。（）10.測量變送環(huán)節(jié)的精度對過程控制系統(tǒng)的性能沒有影響。（）四、簡答題（總共3題，每題10分）1.簡述過程控制的基本概念和主要任務。2.說明PID控制器中比例、積分、微分作用的原理及特點。3.分析串級控制系統(tǒng)的工作原理和優(yōu)勢。五、綜合題（總共1題，20分）某溫度控制系統(tǒng)，被控對象為一個加熱爐（可視為一階慣性環(huán)節(jié)），其傳遞函數為Gp(s)=1/(5s+1)，采用PID控制器進行控制。已知系統(tǒng)要求的穩(wěn)態(tài)誤差ess≤0.05，調節(jié)時間ts≤5s，超調量σ%≤10%。請設計合適的PID控制器參數，并說明設計過程。答案：一、選擇題1.A2.D3.B4.B5.B6.C7.D8.B9.A10.A二、多項選擇題1.ABCD2.ABC3.ABCD4.ABC5.ABC三、判斷題1.√2.×3.√4.×5.√6.×7.√8.×9.√10.×四、簡答題1.過程控制是指對工業(yè)生產過程中的各種物理量、化學量等進行自動控制，使其達到預期的目標。主要任務包括實現生產過程的自動化，保證產品質量，提高生產效率，降低生產成本等。2.比例作用：根據偏差的大小成比例地輸出控制信號，反應快，能迅速克服干擾，但存在穩(wěn)態(tài)誤差。積分作用：對偏差進行積分，消除穩(wěn)態(tài)誤差，但積分作用過強會使系統(tǒng)穩(wěn)定性變差。微分作用：根據偏差的變化率輸出控制信號，能加快系統(tǒng)的響應速度，改善系統(tǒng)的動態(tài)性能。3.串級控制系統(tǒng)中，主控制器根據主變量與設定值的偏差進行控制，其輸出作為副控制器的設定值；副控制器根據副變量與主控制器輸出的偏差進行控制，以克服二次干擾。優(yōu)勢在于改善了被控過程的動態(tài)特性，提高了系統(tǒng)的工作頻率，對二次干擾有很強的克服能力。五、綜合題1.首先根據穩(wěn)態(tài)誤差要求確定比例系數Kp：由ess=1/(KpK)≤0.05，K=1，可得Kp≥20。2.然后根據調節(jié)時間要求確定積分時間Ti：對于一階慣性環(huán)節(jié)，調節(jié)時間ts≈3T（T為時間常數），已知ts≤5s，