2025年高職自動(dòng)化（過程控制）試題及答案

（考試時(shí)間：90分鐘滿分100分）班級(jí)______姓名______一、選擇題（總共10題，每題3分，每題只有一個(gè)正確答案，請(qǐng)將正確答案填在括號(hào)內(nèi)）1.過程控制系統(tǒng)中，被控對(duì)象的輸出量是（）A.設(shè)定值B.控制變量C.被控變量D.干擾變量2.以下哪種控制規(guī)律能有效消除系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差（）A.P控制B.PI控制C.PD控制D.PID控制3.某過程控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為G(s)=1/(s+1)，其時(shí)間常數(shù)為（）A.1B.2C.3D.44.測(cè)量變送環(huán)節(jié)的作用是（）A.將被控變量轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)B.將設(shè)定值轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)C.將控制變量轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)D.將干擾變量轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)5.對(duì)于一階系統(tǒng)，當(dāng)輸入為單位階躍信號(hào)時(shí)，其響應(yīng)達(dá)到穩(wěn)態(tài)值的（）所需的時(shí)間為調(diào)整時(shí)間。A.50%B.63.2%C.95%D.98%6.過程控制系統(tǒng)中，反饋控制的依據(jù)是（）A.被控變量與設(shè)定值的偏差B.控制變量與設(shè)定值的偏差C.干擾變量與設(shè)定值的偏差D.被控變量與控制變量的偏差7.以下哪種控制器屬于數(shù)字控制器（）A.比例控制器B.積分控制器C.微分控制器D.PLC8.某控制系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為G(s)H(s)=1/(s(s+1))，其開環(huán)增益為（）A.1B.2C.3D.49.過程控制系統(tǒng)中，執(zhí)行器的作用是（）A.接受控制器輸出信號(hào)，改變控制變量B.接受設(shè)定值信號(hào)，改變控制變量C.接受被控變量信號(hào)，改變控制變量D.接受干擾變量信號(hào)，改變控制變量10.對(duì)于二階系統(tǒng)，當(dāng)阻尼比ζ=（）時(shí)，系統(tǒng)響應(yīng)為等幅振蕩。A.0B.0.5C.1D.∞二、多項(xiàng)選擇題（總共5題，每題4分，每題有兩個(gè)或兩個(gè)以上正確答案，請(qǐng)將正確答案填在括號(hào)內(nèi)，少選、多選、錯(cuò)選均不得分）1.過程控制系統(tǒng)的性能指標(biāo)包括（）A.穩(wěn)定性B.準(zhǔn)確性C.快速性D.可靠性2.以下哪些屬于過程控制系統(tǒng)中的干擾因素（）A.負(fù)載變化B.環(huán)境溫度變化C.電源電壓波動(dòng)D.設(shè)定值變化3.控制器的控制規(guī)律有（）A.P控制B.PI控制C.PD控制D.PID控制4.過程控制系統(tǒng)中，常用的傳感器有（）A.溫度傳感器B.壓力傳感器C.流量傳感器D.液位傳感器5.以下關(guān)于控制系統(tǒng)穩(wěn)定性的說法正確的是（）A.系統(tǒng)穩(wěn)定的充要條件是其特征方程的所有根具有負(fù)實(shí)部B.穩(wěn)定系統(tǒng)對(duì)任意輸入都能產(chǎn)生有界輸出C.不穩(wěn)定系統(tǒng)在受到干擾后，輸出會(huì)無限增大D.臨界穩(wěn)定系統(tǒng)的輸出會(huì)呈現(xiàn)等幅振蕩三、判斷題（總共10題，每題2分，請(qǐng)判斷下列說法的對(duì)錯(cuò)，在括號(hào)內(nèi)打“√”或“×”）1.過程控制系統(tǒng)中，被控對(duì)象的輸入量只有控制變量。（）2.比例控制能加快系統(tǒng)的響應(yīng)速度，但不能消除穩(wěn)態(tài)誤差。（）3.傳遞函數(shù)只與系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和參數(shù)有關(guān)，與輸入輸出信號(hào)無關(guān)。（）4.測(cè)量變送環(huán)節(jié)的精度不會(huì)影響整個(gè)控制系統(tǒng)的性能。（）5.一階系統(tǒng)的時(shí)間常數(shù)越大，系統(tǒng)響應(yīng)越快。（）6.反饋控制系統(tǒng)是根據(jù)被控變量與設(shè)定值的偏差進(jìn)行控制的。（）7.數(shù)字控制器比模擬控制器具有更高的控制精度和靈活性。（）8.開環(huán)控制系統(tǒng)不存在穩(wěn)定性問題。（）9.執(zhí)行器的氣開、氣關(guān)形式選擇只與工藝要求有關(guān)。（）10.二階系統(tǒng)的超調(diào)量只與阻尼比有關(guān)。（）四、簡答題（總共3題，每題10分，請(qǐng)簡要回答下列問題）1.簡述過程控制系統(tǒng)的組成及各部分的作用。2.比較P、PI、PD、PID控制規(guī)律的特點(diǎn)。3.說明如何通過實(shí)驗(yàn)方法確定一階系統(tǒng)的時(shí)間常數(shù)。五、綜合分析題（總共2題，每題15分，請(qǐng)結(jié)合所學(xué)知識(shí)分析下列問題）1.某過程控制系統(tǒng)的被控對(duì)象傳遞函數(shù)為Gp(s)=1/(s(0.5s+1))，采用PI控制器，比例系數(shù)Kp=2，積分時(shí)間常數(shù)Ti=1，輸入為單位階躍信號(hào)，試分析系統(tǒng)的響應(yīng)特性，包括穩(wěn)定性、穩(wěn)態(tài)誤差、動(dòng)態(tài)過程等。2.某流量控制系統(tǒng)，采用孔板流量計(jì)測(cè)量流量，電動(dòng)調(diào)節(jié)閥作為執(zhí)行器，試分析該系統(tǒng)可能存在的干擾因素，并提出相應(yīng)的抗干擾措施。答案1.C2.B（PI控制通過積分作用能消除穩(wěn)態(tài)誤差）3.A（時(shí)間常數(shù)T=1）4.A5.C6.A7.D8.A9.A10.A（ζ=0時(shí)為等幅振蕩）1.ABC（性能指標(biāo)包括穩(wěn)定性、準(zhǔn)確性、快速性）2.ABC（設(shè)定值變化不屬于干擾因素）3.ABCD4.ABCD5.ABCD1.×（被控對(duì)象輸入量還有干擾變量）2.√3.√4.×（會(huì)影響）5.×（時(shí)間常數(shù)越大響應(yīng)越慢）6.√7.√8.×（開環(huán)控制系統(tǒng)可能不穩(wěn)定）9.×（還與安全等因素有關(guān)）10.×（超調(diào)量還與自然頻率有關(guān)）四、簡答題答案1.過程控制系統(tǒng)由被控對(duì)象、測(cè)量變送環(huán)節(jié)、控制器、執(zhí)行器組成。被控對(duì)象是被控制的生產(chǎn)過程；測(cè)量變送環(huán)節(jié)將被控變量轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)；控制器根據(jù)偏差進(jìn)行控制運(yùn)算；執(zhí)行器接受控制器輸出信號(hào)改變控制變量。2.P控制能快速響應(yīng)偏差，但不能消除穩(wěn)態(tài)誤差；PI控制能消除穩(wěn)態(tài)誤差，但響應(yīng)速度不如P控制快；PD控制能改善系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能，加快響應(yīng)速度，但不能消除穩(wěn)態(tài)誤差；PID控制兼具P、I、D控制優(yōu)點(diǎn)，能快速響應(yīng)、消除穩(wěn)態(tài)誤差且改善動(dòng)態(tài)性能。3.給一階系統(tǒng)輸入單位階躍信號(hào)，記錄系統(tǒng)響應(yīng)曲線，測(cè)量響應(yīng)達(dá)到穩(wěn)態(tài)值63.2%所需時(shí)間，此時(shí)間即為時(shí)間常數(shù)；或測(cè)量響應(yīng)曲線上升到穩(wěn)態(tài)值95%所需時(shí)間，近似為3倍時(shí)間常數(shù)，進(jìn)而計(jì)算出時(shí)間常數(shù)。五、綜合分析題答案1.系統(tǒng)閉環(huán)傳遞函數(shù)為G(s)=2(1+1/s)/(s(0.5s+1)+2(1+1/s))。穩(wěn)定性：特征方程根具有負(fù)實(shí)部，系統(tǒng)穩(wěn)定。穩(wěn)態(tài)誤差：輸入單位階躍信號(hào)，穩(wěn)態(tài)誤差為