2025年高職工業(yè)過程自動化技術（過程控制工程）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）答題要求：本大題共20小題，每小題2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。請將正確答案的序號填在括號內。1.過程控制工程中，被控對象的數學模型是描述（）之間關系的數學表達式。A.輸入變量與輸出變量B.操縱變量與被控變量C.干擾變量與被控變量D.輸入變量與操縱變量2.在PID控制中，積分作用主要用于消除（）。A.系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差B.系統(tǒng)的動態(tài)誤差C.系統(tǒng)的超調量D.系統(tǒng)的振蕩3.以下哪種控制算法不屬于常規(guī)控制算法（）。A.比例控制B.模糊控制C.積分控制D.微分控制4.過程控制系統(tǒng)中，檢測變送環(huán)節(jié)的作用是（）。A.測量被控變量并將其轉換為標準信號B.接收控制信號并對被控對象進行操作C.對被控變量進行控制D.產生控制信號5.被控對象的特性不包括以下哪一項（）。A.放大系數B.時間常數C.滯后時間D.控制精度6.當系統(tǒng)的放大系數增大時，系統(tǒng)的（）。A.穩(wěn)定性增強B.響應速度加快C.穩(wěn)態(tài)誤差增大D.振蕩加劇7.在過程控制中，常用的傳感器不包括（）。A.溫度傳感器B.壓力傳感器C.流量傳感器D.圖像傳感器8.自動控制系統(tǒng)按給定值信號的特點可分為（）。A.定值控制系統(tǒng)、隨動控制系統(tǒng)和程序控制系統(tǒng)B.開環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)C.線性控制系統(tǒng)和非線性控制系統(tǒng)D.連續(xù)控制系統(tǒng)和離散控制系統(tǒng)9.比例控制的特點是（）。A.有滯后，無超前B.有超前，無滯后C.既有超前又有滯后D.既無超前也無滯后10.積分時間常數Ti越小，積分作用（）。A.越強B.越弱C.不變D.先強后弱11.微分控制的作用是（）。A.抑制振蕩，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性B.消除穩(wěn)態(tài)誤差C.加快系統(tǒng)的響應速度D.減小系統(tǒng)的超調量12.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.前饋控制D.串級控制13.過程控制系統(tǒng)中，執(zhí)行器的作用是（）。A.接收控制信號并對被控對象進行操作B.測量被控變量并將其轉換為標準信號C.對被控變量進行控制D.產生控制信號14.調節(jié)閥的流量系數Kv值越大，調節(jié)閥的（）。A.流量調節(jié)能力越強B.流量調節(jié)能力越弱C.調節(jié)精度越高D.調節(jié)范圍越小15.以下哪種干擾屬于外部干擾（）。A.被控對象內部參數變化B.傳感器測量誤差C.環(huán)境溫度變化D.控制器參數設置不當16.控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性是指系統(tǒng)在受到干擾作用后，（）。A.能夠迅速恢復到原來的平衡狀態(tài)B.能夠保持在新的平衡狀態(tài)C.輸出量能夠在一定范圍內波動D.輸出量能夠持續(xù)增大17.對于一階慣性環(huán)節(jié)，其時間常數T越大，環(huán)節(jié)的響應速度（）。A.越快B.越慢C.不變D.先快后慢18.串級控制系統(tǒng)中，主控制器的作用是（）。A.克服主干擾B.克服副干擾C.對主被控變量進行控制D.對副被控變量進行控制19.前饋控制系統(tǒng)的特點是（）。A.基于干擾進行控制，能及時克服干擾B.基于被控變量進行控制，能消除穩(wěn)態(tài)誤差C.控制精度高，能完全消除干擾影響D.結構簡單，易于實現20.在過程控制中，常用的控制器不包括（）。A.可編程邏輯控制器（PLC）B.集散控制系統(tǒng)（DCS）C.現場總線控制系統(tǒng)（FCS）D.工業(yè)以太網交換機第II卷（非選擇題，共60分）二、填空題（每題2分，共10分）答題要求：請在每題的空格中填上正確答案。1.過程控制系統(tǒng)的性能指標主要有穩(wěn)定性、快速性和______。2.被控對象的數學模型有兩種形式，分別是______和傳遞函數。3.PID控制器中，比例系數Kp越大，系統(tǒng)的響應速度越______。4.調節(jié)閥的流量特性主要有直線流量特性和______。5.自動控制系統(tǒng)按結構可分為開環(huán)控制系統(tǒng)和______。三、簡答題（每題5分，共20分）答題要求：簡要回答問題，語言要簡潔明了。1.簡述過程控制系統(tǒng)中檢測變送環(huán)節(jié)的作用。2.什么是比例積分微分控制（PID控制）？3.說明被控對象特性中的放大系數、時間常數和滯后時間的含義。4.簡述串級控制系統(tǒng)的工作原理。四、分析題（每題15分，共30分）答題要求：根據所給材料進行分析，回答問題，并給出相應的理由。材料：某溫度控制系統(tǒng)，采用PID控制器。在運行過程中，發(fā)現系統(tǒng)的響應速度較慢，超調量較大。1.請分析可能導致這些問題的原因。2.針對這些問題，應如何調整PID控制器的參數？五、設計題（10分）答題要求：設計一個簡單的液位控制系統(tǒng)，要求畫出控制系統(tǒng)原理圖，并說明各組成部分的作用。答案：1.A2.A3.B4.A5.D6.B7.D8.A9.A10.A11.C12.C13.A14.A15.C16.A17.B18.C19.A20.D二、1.準確性2.微分方程3.快4.對數流量特性5.閉環(huán)控制系統(tǒng)三、1.檢測變送環(huán)節(jié)的作用是測量被控變量，并將其轉換為標準信號，如4-20mA電流信號或1-5V電壓信號等，以便后續(xù)的控制器進行處理。2.PID控制是一種常用的控制算法，它由比例控制（P）、積分控制（I）和微分控制（D）組成。比例控制用于快速響應偏差，積分控制用于消除穩(wěn)態(tài)誤差，微分控制用于抑制振蕩，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和響應速度。3.放大系數表示被控對象對輸入信號的放大能力；時間常數反映了被控對象受到輸入作用后達到新穩(wěn)態(tài)值的快慢；滯后時間包括純滯后時間和容量滯后時間，純滯后時間是指輸入變化后輸出不立即變化的時間，容量滯后時間是指由于被控對象存在容量而導致輸出變化滯后于輸入變化的時間。4.串級控制系統(tǒng)有主、副兩個控制器，主控制器的輸出作為副控制器的給定值。副控制器根據主控制器的給定值和副被控變量的測量值進行控制，以克服副干擾。主控制器則根據主被控變量的測量值與設定值的偏差進行控制，克服主干擾，從而提高系統(tǒng)的控制精度和穩(wěn)定性。四、1.可能原因：比例系數Kp過小，導致系統(tǒng)響應速度慢；積分時間常數Ti過大，積分作用弱，不能有效消除穩(wěn)態(tài)誤差，使超調量增大；微分時間常數Td過小，微分作用弱，不能及時抑制振蕩。2.調整方法：適當增大比例系數Kp，加快系統(tǒng)響應速度；減小積分時間常數Ti，增強積分作用，減小穩(wěn)態(tài)誤差；適當增大微分時間常數Td，增強微分作用，抑制振蕩，減小超調量。五、液位控制系統(tǒng)原理圖：水箱為