2025年高職化工儀表及自動(dòng)化（控制系統(tǒng)應(yīng)用）試題及答案

（考試時(shí)間：90分鐘滿分100分）班級(jí)______姓名______第I卷（選擇題共40分）答題要求：本卷共20小題，每小題2分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)是符合題目要求的。1.化工自動(dòng)化儀表中，能夠?qū)y(cè)量信號(hào)轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)輸出的是（）A.傳感器B.變送器C.調(diào)節(jié)器D.執(zhí)行器答案：B2.以下哪種控制系統(tǒng)能夠使被控變量迅速、準(zhǔn)確地跟蹤給定值的變化（）A.定值控制系統(tǒng)B.隨動(dòng)控制系統(tǒng)C.程序控制系統(tǒng)D.前饋控制系統(tǒng)答案：B3.被控對(duì)象的數(shù)學(xué)模型是指（）A.被控對(duì)象的輸入與輸出之間的關(guān)系B.被控對(duì)象的干擾與輸出之間的關(guān)系C.被控對(duì)象的輸入與干擾之間的關(guān)系D.被控對(duì)象的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與特性答案：A4.對(duì)于比例控制規(guī)律，比例度越大，控制作用（）A.越強(qiáng)B.越弱C.不變D.先強(qiáng)后弱答案：B5.積分控制規(guī)律的特點(diǎn)是（）A.消除余差B.反應(yīng)迅速C.控制及時(shí)D.具有超前控制作用答案：A6.微分控制規(guī)律的作用是（）A.消除余差B.提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性C.提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度D.減小系統(tǒng)的滯后答案：C7.以下哪種控制系統(tǒng)屬于開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)（）A.定值控制系統(tǒng)B.前饋控制系統(tǒng)C.程序控制系統(tǒng)D.簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)答案：B8.在簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)中，被控變量是指（）A.工藝要求控制的變量B.干擾變量C.操縱變量D.控制器的輸出信號(hào)答案：A9.測(cè)量誤差按其性質(zhì)可分為（）A.絕對(duì)誤差和相對(duì)誤差B.系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差C.粗大誤差和微小誤差D.動(dòng)態(tài)誤差和靜態(tài)誤差答案：B10.儀表的精度等級(jí)是根據(jù)儀表的（）來(lái)劃分的。A.絕對(duì)誤差B.相對(duì)誤差C.引用誤差D.最大誤差答案：C11.以下哪種流量計(jì)屬于速度式流量計(jì)（）A.孔板流量計(jì)B.渦輪流量計(jì)C.橢圓齒輪流量計(jì)D.電磁流量計(jì)答案：B12.壓力測(cè)量?jī)x表中，彈性式壓力計(jì)是利用彈性元件的（）來(lái)測(cè)量壓力的。A.彈性變形B.電信號(hào)變化C.熱效應(yīng)D.磁效應(yīng)答案：A13.溫度測(cè)量?jī)x表中，熱電偶是基于（）原理工作的。A.熱電效應(yīng)B.熱電阻效應(yīng)C.熱膨脹效應(yīng)D.熱輻射效應(yīng)答案：A14.電動(dòng)執(zhí)行器的輸入信號(hào)一般為（）A.0-10mAB.4-20mAC.0-5VD.以上都可以答案：B15.氣動(dòng)執(zhí)行器的氣源壓力一般為（）A.0.1-0.2MPaB.0.2-0.4MPaC.0.4-0.6MPaD.0.6-0.8MPa答案：C16.在控制系統(tǒng)中，控制器的正反作用是根據(jù)（）來(lái)確定的。A.工藝要求B.被控對(duì)象的特性C.安全要求D.操作方便性答案：B17.以下哪種控制規(guī)律適用于對(duì)象滯后較大、負(fù)荷變化較大的場(chǎng)合（）A.比例控制B.比例積分控制C.比例微分控制D.比例積分微分控制答案：D18.前饋控制系統(tǒng)中，前饋控制器的輸出是根據(jù)（）來(lái)確定的。A.被控變量的變化B.干擾變量的變化C.給定值的變化D.操縱變量的變化答案：B19.串級(jí)控制系統(tǒng)中，主控制器的輸出作為（）的給定值。A.副控制器B.調(diào)節(jié)閥C.被控對(duì)象D.檢測(cè)變送裝置答案：A20.均勻控制系統(tǒng)的目的是（）A.使兩個(gè)被控變量都保持不變B.使兩個(gè)被控變量緩慢地變化C.使兩個(gè)被控變量快速地變化D.使兩個(gè)被控變量的變化率相等答案：D第II卷（非選擇題共60分）一、填空題（每題2分，共10分）1.化工自動(dòng)化主要包括自動(dòng)檢測(cè)、自動(dòng)控制、自動(dòng)保護(hù)和（）等方面。答案：自動(dòng)操縱2.控制系統(tǒng)按其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)可分為開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)、閉環(huán)控制系統(tǒng)和（）控制系統(tǒng)。答案：復(fù)合3.控制器的控制規(guī)律有比例控制、積分控制、微分控制和（）控制。答案：比例積分微分4.測(cè)量?jī)x表的基本組成部分包括感受元件、（）和顯示部分。答案：轉(zhuǎn)換元件5.調(diào)節(jié)閥的流量特性主要有直線流量特性、等百分比流量特性、拋物線流量特性和（）流量特性。答案：快開(kāi)二、簡(jiǎn)答題（每題5分，共20分）1.簡(jiǎn)述化工自動(dòng)化的意義。答案：提高生產(chǎn)效率，降低勞動(dòng)強(qiáng)度；保證產(chǎn)品質(zhì)量，提高產(chǎn)品合格率；降低生產(chǎn)成本，提高經(jīng)濟(jì)效益；保證生產(chǎn)安全，減少事故發(fā)生；便于生產(chǎn)管理，實(shí)現(xiàn)優(yōu)化控制。2.簡(jiǎn)述簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)的組成及各部分的作用。答案：簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)由被控對(duì)象、檢測(cè)變送裝置、控制器、執(zhí)行器組成。被控對(duì)象是需要控制的生產(chǎn)過(guò)程或設(shè)備；檢測(cè)變送裝置用于測(cè)量被控變量并將其轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)；控制器根據(jù)檢測(cè)變送裝置的信號(hào)與給定值比較，按控制規(guī)律輸出控制信號(hào)；執(zhí)行器根據(jù)控制器的輸出信號(hào)改變操縱變量，以實(shí)現(xiàn)對(duì)被控變量的控制。3.簡(jiǎn)述比例、積分、微分控制規(guī)律的特點(diǎn)。答案：比例控制作用及時(shí)、快速，但存在余差；積分控制能消除余差，但控制作用緩慢、不及時(shí)；微分控制能提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度，具有超前控制作用，但不能單獨(dú)使用，且對(duì)高頻干擾敏感。4.簡(jiǎn)述調(diào)節(jié)閥的選型原則。答案：根據(jù)工藝要求確定調(diào)節(jié)閥的類(lèi)型；根據(jù)流量、壓力等工藝參數(shù)計(jì)算調(diào)節(jié)閥的口徑；考慮調(diào)節(jié)閥的流量特性，使其與被控對(duì)象的特性相匹配；根據(jù)使用場(chǎng)合選擇調(diào)節(jié)閥的材質(zhì)、結(jié)構(gòu)形式等；保證調(diào)節(jié)閥的可靠性和安全性。三、分析題（15分）有一加熱爐溫度控制系統(tǒng)，工藝要求爐溫保持在800℃恒定。已知該加熱爐對(duì)象具有較大的滯后和慣性。現(xiàn)在采用了比例積分微分控制（PID）系統(tǒng)。請(qǐng)分析：1.該系統(tǒng)中被控對(duì)象、被控變量、給定值、操縱變量分別是什么？答案：被控對(duì)象是加熱爐；被控變量是爐溫；給定值是800℃；操縱變量是燃料流量。2.為什么采用PID控制能較好地滿足該系統(tǒng)的控制要求？答案：加熱爐對(duì)象滯后和慣性大，比例控制能快速響應(yīng)偏差，積分控制可消除余差，微分控制能提高系統(tǒng)響應(yīng)速度，克服滯后，三者結(jié)合可較好地滿足爐溫恒定控制要求。四、綜合題（15分）某化工生產(chǎn)過(guò)程中，需要對(duì)反應(yīng)釜內(nèi)的壓力進(jìn)行控制。已知反應(yīng)釜內(nèi)壓力范圍為0-1.6MPa，工藝要求壓力穩(wěn)定在0.8MPa左右?，F(xiàn)采用如下控制系統(tǒng)：壓力傳感器將壓力信號(hào)轉(zhuǎn)換為4-20mA電流信號(hào)，傳輸至控制器；控制器采用比例積分控制規(guī)律，輸出4-20mA電流信號(hào)至電動(dòng)執(zhí)行器；電動(dòng)執(zhí)行器根據(jù)控制器輸出信號(hào)調(diào)節(jié)進(jìn)氣閥門(mén)開(kāi)度，從而控制反應(yīng)釜內(nèi)壓力。1.請(qǐng)畫(huà)出該控制系統(tǒng)的原理框圖。答案：壓力傳感器→控制器→電動(dòng)執(zhí)行器→進(jìn)氣閥門(mén)→反應(yīng)釜（壓力被控對(duì)象），壓力傳感器與控制器之間、控制器與電動(dòng)執(zhí)行器之間用信號(hào)線連接，電動(dòng)執(zhí)行器與進(jìn)氣閥門(mén)之間、進(jìn)氣閥門(mén)與反應(yīng)釜之間用控制線路連接，并標(biāo)注各部分名稱(chēng)及信號(hào)流向。2.若反應(yīng)釜內(nèi)壓力突然升高，分析該控制系統(tǒng)是如何工作的。答案：壓力傳感器檢測(cè)到壓力升高，輸出的4-20mA電流信號(hào)增大，傳輸至控制器。控制器根據(jù)比例積分控制規(guī)律，輸出信號(hào)增大，電動(dòng)執(zhí)行器接收信號(hào)后，調(diào)節(jié)進(jìn)氣閥門(mén)開(kāi)度減小，使進(jìn)入反應(yīng)釜的氣體量減少，從而降低反應(yīng)釜內(nèi)壓力，直至壓力穩(wěn)定在0.8MPa左右。五、設(shè)計(jì)題（10分）某化工生產(chǎn)過(guò)程中，需要對(duì)某一管道內(nèi)的流量進(jìn)行精確控制。已知管道內(nèi)液體流量范圍為0-100m3/h，工藝要求流量穩(wěn)定在50m3/h。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的流量