2025年高職工業(yè)過程自動化技術(shù)（過程控制原理）試題及答案

（考試時間：90分鐘滿分100分）班級______姓名______第I卷（選擇題，共40分）每題給出的四個選項中，只有一項是符合題目要求的。(總共8題，每題5分)1.過程控制系統(tǒng)中，被控對象的特性不包括以下哪一項？A.自衡特性B.無自衡特性C.比例特性D.積分特性2.對于一個一階慣性環(huán)節(jié)，其時間常數(shù)T越大，以下說法正確的是？A.響應(yīng)速度越快B.響應(yīng)速度越慢C.對輸入信號的跟蹤能力越強(qiáng)D.對輸入信號的跟蹤能力不變3.以下哪種控制規(guī)律能消除系統(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4.當(dāng)系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為G(s)H(s)，其奈奎斯特曲線與負(fù)實軸交點的頻率ωc稱為？A.截止頻率B.穿越頻率C.相位裕度頻率D.幅值裕度頻率5.在PID控制中，積分時間常數(shù)Ti增大時，積分作用？A.增強(qiáng)B.減弱C.不變D.先增強(qiáng)后減弱6.過程控制系統(tǒng)的性能指標(biāo)中，反映系統(tǒng)快速性的是？A.穩(wěn)態(tài)誤差B.調(diào)節(jié)時間C.超調(diào)量D.相位裕度7.對于一個二階系統(tǒng)，其阻尼比ζ=0.5時，系統(tǒng)的階躍響應(yīng)為？A.單調(diào)上升B.等幅振蕩C.衰減振蕩D.發(fā)散振蕩8.以下哪種控制方式不屬于反饋控制？A.定值控制B.程序控制C.隨動控制D.前饋控制第II卷（非選擇題，共60分）9.簡答題：簡述過程控制系統(tǒng)的組成及各部分的作用。(10分)10.簡答題：什么是系統(tǒng)的穩(wěn)定性？判斷線性系統(tǒng)穩(wěn)定性的方法有哪些？(10分)11.計算題：已知某一階系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為G(s)=1/(Ts+1)，當(dāng)輸入為單位階躍信號r(t)=1(t)時，求系統(tǒng)的輸出響應(yīng)y(t)。(15分)12.分析題：材料：某溫度控制系統(tǒng)，被控對象為一個加熱爐，其傳遞函數(shù)為Gp(s)=1/(5s+1)，采用比例控制，比例系數(shù)Kp=2。當(dāng)系統(tǒng)受到單位階躍干擾信號d(t)=1(t)時，分析系統(tǒng)的響應(yīng)情況。(15分)13.設(shè)計題：設(shè)計一個液位控制系統(tǒng)，要求被控對象為一個水箱，液位高度h(t)為被控變量，進(jìn)水流量q1(t)為控制變量，干擾為出水流量q2(t)。已知水箱的液位高度與進(jìn)出水流量的關(guān)系為dh/dt=(q1-q2)/A，其中A為水箱的截面積。請設(shè)計一個簡單的控制系統(tǒng)，包括控制方案、控制器類型及參數(shù)整定。(20分)答案：1.D2.B3.B4.B5.B6.B7.C8.D9.過程控制系統(tǒng)由被控對象、測量元件與變送器、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；測量元件與變送器將被控變量的物理量轉(zhuǎn)化為統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)信號；控制器根據(jù)測量信號與給定值比較產(chǎn)生的偏差，按一定控制規(guī)律輸出控制信號；執(zhí)行器接受控制信號，改變操縱變量，使被控變量達(dá)到預(yù)期值。10.系統(tǒng)的穩(wěn)定性是指系統(tǒng)在受到外界干擾作用后，偏離原來的平衡狀態(tài)，當(dāng)干擾消除后，系統(tǒng)能夠自動恢復(fù)到原來平衡狀態(tài)的能力。判斷線性系統(tǒng)穩(wěn)定性的方法有勞斯判據(jù)、奈奎斯特判據(jù)等。勞斯判據(jù)通過系統(tǒng)特征方程的系數(shù)判斷系統(tǒng)穩(wěn)定性；奈奎斯特判據(jù)通過系統(tǒng)開環(huán)頻率特性判斷系統(tǒng)穩(wěn)定性。11.系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為G(s)=1/(Ts+1)，輸入為單位階躍信號r(t)=1(t)，其拉氏變換R(s)=1/s。則輸出響應(yīng)Y(s)=G(s)R(s)=1/(s(Ts+

1))。對其進(jìn)行拉氏反變換，利用部分分式法可得Y(s)=1/T(1/s-1/(s+1/T))，則y(t)=(1-e^(-t/T))/T。12.系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為G(s)=KpGp(s)=2/(5s+1)。當(dāng)受到單位階躍干擾信號d(t)=1(t)時，其拉氏變換D(s)=1/s。系統(tǒng)的輸出響應(yīng)為Y(s)=G(s)D(s)=2/(s(5s+1))。利用部分分式法可得Y(s)=2(1/s-1/(s+1/5))/5，則y(t)=2(1-e^(-t/5))/5。系統(tǒng)會產(chǎn)生一定的響應(yīng)，但由于比例控制作用，最終會趨于一個穩(wěn)定值。13.控制方案可采用定值控制，保持液位高度穩(wěn)定?？刂破黝愋涂蛇x用PI控制器。根據(jù)水箱液位高度與進(jìn)出水流量的關(guān)系，可得到系統(tǒng)的傳遞函數(shù)。通過實驗或經(jīng)驗法整定PI控制器