2025年高職化工自動化技術(shù)（化工自動化）期末綜合卷

（考試時間：90分鐘滿分100分）班級______姓名______一、單項選擇題（總共10題，每題3分，每題只有一個正確答案，請將正確答案填寫在括號內(nèi)）1.化工自動化主要解決的問題不包括以下哪一項（）A.實現(xiàn)化工生產(chǎn)過程的優(yōu)化控制B.提高化工生產(chǎn)的安全性C.降低化工產(chǎn)品的質(zhì)量D.提高化工生產(chǎn)的經(jīng)濟效益2.以下哪種控制系統(tǒng)不屬于按給定值信號分類的（）A.定值控制系統(tǒng)B.隨動控制系統(tǒng)C.程序控制系統(tǒng)D.反饋控制系統(tǒng)3.被控對象的特性不包括（）A.放大系數(shù)B.時間常數(shù)C.滯后時間D.控制精度4.測量誤差按其性質(zhì)可分為（）A.絕對誤差和相對誤差B.系統(tǒng)誤差、隨機誤差和粗大誤差C.動態(tài)誤差和靜態(tài)誤差D.基本誤差和附加誤差5.以下哪種儀表不屬于壓力測量儀表（）A.彈簧管壓力表B.差壓變送器C.熱電偶溫度計D.壓力傳感器6.電動執(zhí)行器的輸出方式不包括（）A.直行程B.角行程C.多轉(zhuǎn)式D.圓周行程7.PID控制器中積分作用的主要作用是（）A.加快系統(tǒng)的響應(yīng)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8.以下哪種控制規(guī)律不屬于常規(guī)控制規(guī)律（）A.PB.PIC.PDD.DDS9.自動控制系統(tǒng)的方塊圖中，信號線表示（）A.輸入信號B.輸出信號C.被控變量D.各個環(huán)節(jié)間信號的傳遞關(guān)系10.化工自動化中常用的控制算法不包括（）A.模糊控制B.神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制C.遺傳算法D.牛頓迭代法二、多項選擇題（總共5題，每題5分，每題有兩個或兩個以上正確答案，請將正確答案填寫在括號內(nèi)）1.化工自動化的意義包括（）A.提高生產(chǎn)效率B.保證產(chǎn)品質(zhì)量C.降低生產(chǎn)成本D.保障生產(chǎn)安全2.以下屬于被控對象的是（）A.反應(yīng)釜B.精餾塔C.泵D.調(diào)節(jié)閥3.測量儀表的性能指標(biāo)有（）A.精度B.變差C.靈敏度D.重復(fù)性4.電動調(diào)節(jié)閥的組成部分包括（）A.執(zhí)行機構(gòu)B.閥體C.閥芯D.控制器5.以下哪些是自動控制系統(tǒng)的品質(zhì)指標(biāo)（）A.穩(wěn)定性B.準(zhǔn)確性C.快速性D.可靠性三、判斷題（總共10題，每題2分，判斷下列說法是否正確，正確的打√，錯誤的打×）1.化工自動化就是實現(xiàn)化工生產(chǎn)過程的完全自動化，不需要人工干預(yù)。（）2.定值控制系統(tǒng)中，被控變量的給定值是固定不變的。（）3.時間常數(shù)越大，被控對象受到干擾后，被控變量變化越慢。（）4.測量誤差就是測量結(jié)果與真實值之間的差值。（）5.壓力傳感器只能測量壓力，不能測量其他物理量。（）6.電動執(zhí)行器只能接受電動信號，不能接受氣動信號。（）7.PID控制器中比例作用的強弱取決于比例系數(shù)的大小。（）8.自動控制系統(tǒng)中，干擾作用是破壞系統(tǒng)平衡的因素，而控制作用是恢復(fù)系統(tǒng)平衡的因素。（）9.方塊圖中，環(huán)節(jié)的輸入信號和輸出信號的關(guān)系可以用數(shù)學(xué)表達式表示。（）10.先進控制算法在化工自動化中已經(jīng)完全取代了常規(guī)控制算法。（）四、簡答題（總共3題，每題10分，請簡要回答下列問題）1.簡述化工自動化的主要內(nèi)容。2.說明被控對象特性對自動控制系統(tǒng)的影響。3.簡述PID控制器的工作原理及各參數(shù)的作用。五、綜合題（總共2題，每題15分，請根據(jù)題目要求進行詳細(xì)解答）1.已知某控制系統(tǒng)的方塊圖如下，其中G1=2，G2=3，G3=1，H=0.5，輸入信號X=5，干擾信號F=2，求輸出信號Y的值。2.某化學(xué)反應(yīng)釜溫度控制系統(tǒng)，要求溫度保持在80℃。已知該反應(yīng)釜的放大系數(shù)K=1.5，時間常數(shù)T=5min，滯后時間τ=1min。采用PID控制器進行控制，比例系數(shù)Kp=0.5，積分時間Ti=10min，微分時間Td=2min。當(dāng)溫度出現(xiàn)階躍干擾，變化量為5℃時，計算PID控制器的輸出變化量。答案：一、單項選擇題1.C2.D3.D4.B5.C6.D7.B8.D9.D10.D二、多項選擇題1.ABCD2.AB3.ABCD4.ABC5.ABC三、判斷題1.×2.√3.√4.√5.×6.×7.√8.√9.√10.×四、簡答題1.化工自動化主要包括自動檢測、自動保護、自動操縱和自動控制等方面。自動檢測是對化工生產(chǎn)過程中的各種參數(shù)進行自動測量和顯示；自動保護是當(dāng)生產(chǎn)過程出現(xiàn)異常情況時，自動采取保護措施，防止事故發(fā)生；自動操縱是根據(jù)預(yù)先規(guī)定的步驟自動地對生產(chǎn)設(shè)備進行操作；自動控制是通過控制器使生產(chǎn)過程中的被控變量保持在設(shè)定值附近。2.被控對象特性對自動控制系統(tǒng)的影響主要體現(xiàn)在以下幾個方面：放大系數(shù)影響控制作用的強弱，放大系數(shù)越大，控制作用越強；時間常數(shù)影響系統(tǒng)的響應(yīng)速度，時間常數(shù)越大，系統(tǒng)響應(yīng)越慢；滯后時間包括傳遞滯后和容量滯后，會使系統(tǒng)的控制品質(zhì)下降，控制難度增加。3.PID控制器的工作原理是將比例、積分、微分三種控制作用組合在一起，對被控對象進行控制。比例作用是根據(jù)偏差的大小成比例地輸出控制信號，以盡快消除偏差；積分作用是對偏差進行積分，消除系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差；微分作用是根據(jù)偏差變化的速度輸出控制信號，以提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度和穩(wěn)定性。五、綜合題1.首先計算總的傳遞函數(shù)：\[G=\frac{G_1G_2G_3}{1+G_2G_3H}=\frac{2\times3\times1}{1+3\times1\times0.5}=\frac{6}{2.5}=2.4\]然后根據(jù)輸入信號和干擾信號計算輸出信號：\[Y=G(X-F)=2.4\times(5-2)=7.2\]2.首先計算溫度的變化率：\[\frac{\DeltaT}{\Deltat}=\frac{5}{5}=1℃/min\]然后計算比例作用的輸出變化量：\[\Deltau_p=K_p\DeltaT=0.5\times5=2.5\]積分作用的輸出變化量：\[\Deltau_i=K_p\frac{\DeltaT}{Ti}\int_0^tdt=0.5\times\frac{5}{10}\times5=1.25\]微分作用的輸出變化量：\[\Deltau