2025年大學(xué)（測控技術(shù)與儀器）過程控制工程真題及答案

（考試時間：90分鐘滿分100分）班級______姓名______第I卷（選擇題共30分）答題要求：本大題共10小題，每小題3分。在每小題給出的四個選項中，只有一項是符合題目要求的。1.過程控制中，被控對象的數(shù)學(xué)模型是描述（）。A.輸入與輸出之間的關(guān)系B.干擾與輸出之間的關(guān)系C.輸入與干擾之間的關(guān)系D.被控變量與操縱變量之間的關(guān)系2.以下哪種控制規(guī)律能有效消除余差（）。A.P控制B.PI控制C.PD控制D.PID控制3.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(zhuǎn)換為標準信號B.將操縱變量轉(zhuǎn)換為標準信號C.將干擾信號轉(zhuǎn)換為標準信號D.將設(shè)定值轉(zhuǎn)換為標準信號4.對于一階慣性環(huán)節(jié)，其時間常數(shù)T越大，則（）。A.響應(yīng)速度越快B.響應(yīng)速度越慢C.穩(wěn)態(tài)精度越高D.穩(wěn)態(tài)精度越低5.串級控制系統(tǒng)中，主控制器的作用是（）。A.克服主要干擾B.克服次要干擾C.快速響應(yīng)D.精確控制6.前饋控制系統(tǒng)的特點是（）。A.按干擾進行控制B.按被控變量進行控制C.開環(huán)控制系統(tǒng)D.閉環(huán)控制系統(tǒng)7.比值控制系統(tǒng)中，實現(xiàn)流量比值控制的方法有（）。A.相乘方案和相除方案B.相加方案和相減方案C.相乘方案和相加方案D.相除方案和相減方案8.均勻控制系統(tǒng)的目的是（）。A.使兩個相互聯(lián)系的變量緩慢變化B.使兩個相互聯(lián)系的變量快速變化C.使兩個相互聯(lián)系的變量保持恒定D.使兩個相互聯(lián)系的變量無關(guān)聯(lián)9.自適應(yīng)控制系統(tǒng)能自動適應(yīng)（）的變化。A.被控對象特性B.干擾C.設(shè)定值D.以上都是10.數(shù)字控制器的控制算法是基于（）實現(xiàn)的。A.模擬電路B.數(shù)字電路C.微處理器D.傳感器第II卷（非選擇題共70分）11.（10分）簡述過程控制系統(tǒng)的組成及各部分的作用。12.（15分）已知某一階慣性環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)為G(s)=1/(Ts+1)，當(dāng)輸入為單位階躍信號時，求其輸出響應(yīng)表達式，并分析時間常數(shù)T對響應(yīng)特性的影響。13.（15分）某溫度控制系統(tǒng)采用PI控制規(guī)律，已知比例系數(shù)Kp=2，積分時間常數(shù)Ti=10s，系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差要求為0.05，當(dāng)系統(tǒng)輸入為單位階躍信號時，求控制器的輸出表達式。14.（15分）材料：某化學(xué)反應(yīng)過程中，反應(yīng)釜溫度對產(chǎn)品質(zhì)量有重要影響。現(xiàn)采用溫度控制系統(tǒng)進行控制，被控對象為反應(yīng)釜，干擾主要來自進料溫度的變化。問題：設(shè)計一個簡單的反饋控制系統(tǒng)，說明其工作原理，并分析該系統(tǒng)的優(yōu)缺點。15.（15分）材料：在一個生產(chǎn)線上，有兩臺設(shè)備A和B，設(shè)備A的出料流量為Q1，設(shè)備B的進料流量為Q2，要求Q2/Q1=2。問題：設(shè)計一個比值控制系統(tǒng)，畫出系統(tǒng)原理圖，并說明比值系數(shù)的計算方法及如何實現(xiàn)流量比值控制。答案：1.A2.D3.A4.B5.A6.A7.A8.A9.D10.C11.過程控制系統(tǒng)主要由被控對象、測量變送環(huán)節(jié)、控制器、執(zhí)行器組成。被控對象是被控制的生產(chǎn)過程或設(shè)備；測量變送環(huán)節(jié)將被控變量轉(zhuǎn)換為標準信號傳送給控制器；控制器根據(jù)測量信號與設(shè)定值比較后的偏差，按控制規(guī)律產(chǎn)生控制信號；執(zhí)行器接收控制信號，改變操縱變量，以實現(xiàn)對被控對象的控制。12.輸入為單位階躍信號u(t)=1(t)，則輸出響應(yīng)y(t)=1-e^(-t/T)。時間常數(shù)T越大，響應(yīng)速度越慢，達到穩(wěn)態(tài)的時間越長，但穩(wěn)態(tài)精度越高。因為T大時，指數(shù)項衰減慢，所以上升和達到穩(wěn)態(tài)所需時間長，且最終能更接近穩(wěn)態(tài)值。13.首先，PI控制器的輸出u(t)=Kp(e(t)+1/Ti∫e(t)dt)，對于單位階躍輸入，e(t)=1-y(t)，設(shè)y(0)=0，由穩(wěn)態(tài)誤差ess=1/(Kp(1+Ti/T))=0.05，已知Kp=2，Ti=10s，可得T=0。則u(t)=2((1-y(t))+1/10∫(1-y(t))dt)。對其進一步求解，先求積分項，設(shè)∫(1-y(t))dt=t-∫y(t)dt，再代入u(t)表達式進行整理可得u(t)=2(1-y(t)+1/10(t-∫y(t)dt))。14.反饋控制系統(tǒng)工作原理：通過溫度傳感器測量反應(yīng)釜溫度并轉(zhuǎn)換為電信號，與設(shè)定值比較得到偏差信號，控制器根據(jù)偏差按控制規(guī)律輸出控制信號，調(diào)節(jié)加熱或冷卻裝置，改變反應(yīng)釜溫度。優(yōu)點是能有效克服干擾對溫度的影響，控制精度較高。缺點是存在滯后，對快速變化的干擾響應(yīng)不夠及時。15.系統(tǒng)原理圖：設(shè)備A出料流量Q1經(jīng)測量變送后作為主流量信號，設(shè)備B進料流量Q2經(jīng)測量變送后作為副流量信號，主副流量信號送入比值器，比值器輸出控制信號調(diào)節(jié)設(shè)