2025年大學(xué)第一學(xué)年（控制科學(xué)與工程）過程控制階段測試題及答案

（考試時間：90分鐘滿分100分）班級______姓名______第I卷（選擇題共30分）答題要求：本卷共6題，每題5分。在每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題后的括號內(nèi)。1.過程控制系統(tǒng)中，被控對象的輸出變量是（）A.操縱變量B.被控變量C.干擾變量D.設(shè)定值答案：B2.以下哪種控制規(guī)律能消除余差（）A.P控制B.PI控制C.PD控制D.PID控制答案：D3.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.衰減比B.最大偏差C.余差D.過渡時間答案：D4.對于一階慣性環(huán)節(jié)，其時間常數(shù)T越大，系統(tǒng)響應(yīng)（）A.越快B.越慢C.不變D.先快后慢答案：B5.串級控制系統(tǒng)中，主控制器一般采用（）控制規(guī)律A.PB.PIC.PDD.PID答案：B6.前饋控制系統(tǒng)的特點是（）A.按偏差控制B.按干擾控制C.開環(huán)控制D.閉環(huán)控制答案：B第II卷（非選擇題共70分）二、填空題（每題5分，共20分）答題要求：請在每題的空格中填上正確答案。錯填、不填均無分。1.過程控制系統(tǒng)由被控對象、測量元件與變送器、______、執(zhí)行器組成。答案：控制器2.比例控制的比例度越大，控制作用越______。答案：弱3.控制系統(tǒng)的過渡過程有非周期衰減、______、等幅振蕩、發(fā)散振蕩四種形式。答案：衰減振蕩4.均勻控制系統(tǒng)的目的是使______和______之間的變化均勻協(xié)調(diào)。答案：兩個相互聯(lián)系的變量物料的流量三、簡答題（每題10分，共20分）答題要求：簡要回答問題，條理清晰，要點明確。1.簡述過程控制系統(tǒng)的分類方式及各類的特點。答案：過程控制系統(tǒng)可按給定值信號的特點分為定值控制系統(tǒng)、隨動控制系統(tǒng)和程序控制系統(tǒng)。定值控制系統(tǒng)給定值恒定不變，克服干擾對被控變量的影響，使被控變量穩(wěn)定在給定值上；隨動控制系統(tǒng)給定值隨時間任意變化，要求被控變量快速、準(zhǔn)確地跟隨給定值變化；程序控制系統(tǒng)給定值按預(yù)定程序變化，被控變量按程序要求變化。2.說明PI控制規(guī)律的特點及適用場合。答案：PI控制規(guī)律的特點是既有比例控制作用及時克服干擾影響，又有積分控制作用能消除余差。適用場合為對象控制通道時間常數(shù)較大、負(fù)荷變化較大且不允許有余差的系統(tǒng)。四、分析題（每題15分，共30分）答題要求：結(jié)合給定材料，運用所學(xué)知識進(jìn)行分析解答，分析合理，邏輯清晰。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(xiàn)系統(tǒng)響應(yīng)速度較慢，且存在一定的余差。1.請分析可能導(dǎo)致系統(tǒng)響應(yīng)速度慢和存在余差的原因。答案：系統(tǒng)響應(yīng)速度慢可能是因為比例度太大、積分時間太長、控制通道時間常數(shù)太大等。存在余差可能是積分作用不夠強(qiáng)，或者比例度不合適等。比如比例度大，控制作用弱，對干擾克服能力不足，導(dǎo)致響應(yīng)慢且有偏差；積分時間長，積分作用不及時，不能有效消除余差。2.提出改進(jìn)該系統(tǒng)性能的措施。答案：可適當(dāng)減小比例度，增強(qiáng)比例控制作用，提高系統(tǒng)響應(yīng)速度；縮短積分時間，增強(qiáng)積分作用，消除余差。同時檢查被控對象特性，看是否存在其他影響因素，如有可進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整，比如改善被控對象的滯后特性等。五、設(shè)計題（10分）答題要求：根據(jù)題目要求，設(shè)計一個過程控制系統(tǒng)。設(shè)計一個液位控制系統(tǒng)，要求采用PI控制器，畫出系統(tǒng)原理圖，并簡述工作原理。答案：系統(tǒng)原理圖：液位被控對象連接測量元件與變送器，變送器輸出信號傳至PI控制器，PI控制器根據(jù)偏差輸出控制信號到執(zhí)行器，執(zhí)行器調(diào)節(jié)液位。工作原理：測量元件檢測液位并轉(zhuǎn)換為信號傳至變送器，變送器將信號送至PI控制器。PI控制器根據(jù)液位測量值與設(shè)定值的偏差，按PI控制規(guī)律輸出控制信號，控制執(zhí)行