2025年大學(xué)工業(yè)自動(dòng)化控制（自動(dòng)化控制實(shí)操）試題及答案

（考試時(shí)間：90分鐘滿(mǎn)分100分）班級(jí)______姓名______第I卷（選擇題共30分）答題要求：以下每題有四個(gè)選項(xiàng)，其中只有一個(gè)選項(xiàng)是正確的，請(qǐng)將正確選項(xiàng)的序號(hào)填在括號(hào)內(nèi)。(總共10題，每題3分)1.工業(yè)自動(dòng)化控制中，反饋控制系統(tǒng)的核心是（）A.控制器B.傳感器C.執(zhí)行器D.被控對(duì)象2.以下哪種控制算法常用于消除系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差（）A.比例控制B.積分控制C.微分控制D.比例積分控制3.在PID控制中，積分時(shí)間常數(shù)Ti增大時(shí)，積分作用（）A.增強(qiáng)B.減弱C.不變D.先增強(qiáng)后減弱4.工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)中，模擬量輸入模塊主要用于采集（）A.數(shù)字信號(hào)B.模擬信號(hào)C.開(kāi)關(guān)量信號(hào)D.脈沖信號(hào)5.對(duì)于一個(gè)二階系統(tǒng)，其阻尼比ζ=0.5時(shí)，系統(tǒng)的響應(yīng)特性為（）A.過(guò)阻尼B.欠阻尼C.臨界阻尼D.無(wú)阻尼6.工業(yè)自動(dòng)化控制中，常用的編程語(yǔ)言是（）A.C語(yǔ)言B.PythonC.PLC編程語(yǔ)言D.Java7.以下哪種傳感器可用于檢測(cè)物體的位置（）A.溫度傳感器B.壓力傳感器C.光電傳感器D.濕度傳感器8.在自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)中，用于實(shí)現(xiàn)物料搬運(yùn)的設(shè)備是（）A.機(jī)器人B.輸送帶C.氣缸D.電機(jī)9.工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的抗干擾措施不包括（）A.屏蔽B.接地C.濾波D.增加信號(hào)強(qiáng)度10.對(duì)于一個(gè)控制系統(tǒng)，其傳遞函數(shù)為G(s)=1/(s2+2s+1)，該系統(tǒng)為（）A.一階系統(tǒng)B.二階系統(tǒng)C.三階系統(tǒng)D.四階系統(tǒng)第II卷（非選擇題共70分）11.（10分）簡(jiǎn)述工業(yè)自動(dòng)化控制的定義和主要內(nèi)容。12.（15分）畫(huà)出PID控制系統(tǒng)的原理框圖，并簡(jiǎn)要說(shuō)明各部分的作用。13.（15分）在工業(yè)自動(dòng)化控制中，如何選擇合適的傳感器？請(qǐng)舉例說(shuō)明。14.（15分）材料：某工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)出現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定的問(wèn)題。經(jīng)檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)是由于生產(chǎn)過(guò)程中的溫度控制不準(zhǔn)確導(dǎo)致的。已知該生產(chǎn)線(xiàn)采用PID控制器對(duì)溫度進(jìn)行控制，目前比例系數(shù)Kp=2，積分時(shí)間常數(shù)Ti=10，微分時(shí)間常數(shù)Td=0.5。問(wèn)題：請(qǐng)分析可能導(dǎo)致溫度控制不準(zhǔn)確的原因，并提出改進(jìn)措施。15.（15分）材料：某工廠(chǎng)計(jì)劃對(duì)現(xiàn)有自動(dòng)化控制系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)改造，以提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。目前的控制系統(tǒng)存在響應(yīng)速度慢、精度不高等問(wèn)題。問(wèn)題：請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)升級(jí)改造方案，包括選用的設(shè)備和技術(shù)、改進(jìn)的控制算法等，并說(shuō)明預(yù)期的效果。答案：選擇題：1.A2.B3.B4.B5.B6.C7.C8.B9.D10.B11.工業(yè)自動(dòng)化控制是指在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，采用自動(dòng)控制技術(shù)和裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)化運(yùn)行和管理。主要內(nèi)容包括：自動(dòng)檢測(cè)、自動(dòng)調(diào)節(jié)、自動(dòng)控制、自動(dòng)保護(hù)等。通過(guò)自動(dòng)化控制，可以提高生產(chǎn)效率、降低成本、保證產(chǎn)品質(zhì)量、改善勞動(dòng)條件等。12.PID控制系統(tǒng)原理框圖：給定值r(t)與反饋值b(t)比較得到偏差e(t)，e(t)經(jīng)過(guò)比例環(huán)節(jié)Kp、積分環(huán)節(jié)1/Tis、微分環(huán)節(jié)Tds后，輸出控制量u(t)作用于被控對(duì)象。比例環(huán)節(jié)用于快速響應(yīng)偏差；積分環(huán)節(jié)用于消除穩(wěn)態(tài)誤差；微分環(huán)節(jié)用于改善系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能，加快響應(yīng)速度，減少超調(diào)量。13.選擇合適傳感器需考慮：測(cè)量對(duì)象特性，如測(cè)溫度選溫度傳感器；測(cè)量精度要求，高精度選高精度傳感器；工作環(huán)境，如高溫環(huán)境選耐高溫傳感器；響應(yīng)特性，快速變化過(guò)程選響應(yīng)快的傳感器。例如測(cè)量液位，可選超聲波液位傳感器，能非接觸測(cè)量，適應(yīng)不同液體環(huán)境，精度滿(mǎn)足液位控制要求。14.可能原因：比例系數(shù)Kp不合適，可能過(guò)大或過(guò)小導(dǎo)致系統(tǒng)不穩(wěn)定或響應(yīng)慢；積分時(shí)間常數(shù)Ti過(guò)大，積分作用弱，不能有效消除穩(wěn)態(tài)誤差；微分時(shí)間常數(shù)Td可能設(shè)置不當(dāng)，影響系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能。改進(jìn)措施：適當(dāng)調(diào)整比例系數(shù)Kp，根據(jù)系統(tǒng)響應(yīng)情況增大或減小；減小積分時(shí)間常數(shù)Ti，增強(qiáng)積分作用；優(yōu)化微分時(shí)間常數(shù)Td，使其更好地改善系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性。15.升級(jí)改造方案：選用高精度傳感器提高檢測(cè)精度；采用先進(jìn)的PLC控制器，具備更快的運(yùn)算速度和更強(qiáng)大的控制