2025年高职（化工自动化技术）化工自动化系统设计基础试题及答案.doc

2025年高职（化工自动化技术）化工自动化系统设计基础试题及答案

（考试时间：90分钟 满分100分）
班级______ 姓名______

第I卷（选择题 共40分）
（总共20题，每题2分，每题只有一个选项符合题意，请将正确答案填在括号内）

1. 化工自动化系统中，能够检测生产过程中的各种参数，并将其转换为电信号的装置是（ ）
A. 控制器 B. 执行器 C. 检测元件 D. 被控对象
2. 以下哪种控制规律能使系统的输出快速跟随输入的变化，且具有较强的抗干扰能力（ ）
A. P控制 B. PI控制 C. PD控制 D. PID控制
3. 在化工自动化系统中，被控变量通常是（ ）
A. 温度、压力、流量等工艺参数 B. 控制器的输出信号
C. 执行器的动作 D. 检测元件的输入信号
4. 自动化系统中，用于将控制器的输出信号转换为执行机构动作的装置是（ ）
A. 检测元件 B. 放大器 C. 执行器 D. 转换器
5. 当系统的给定值发生变化时，能使被控变量迅速、准确地回到给定值的控制方式是（ ）
A. 定值控制 B. 程序控制 C. 随动控制 D. 前馈控制
6. 化工自动化系统设计中，首先需要确定的是（ ）
A. 控制方案 B. 检测元件 C. 执行器 D. 被控对象
7. 以下哪种控制方式属于开环控制（ ）
A. 定值控制 B. 程序控制 C. 前馈控制 D. 反馈控制
8. 在PID控制中，积分作用的主要目的是（ ）
A. 加快系统响应速度 B. 消除稳态误差
C. 提高系统稳定性 D. 增强系统抗干扰能力
9. 化工自动化系统中，被控对象的特性不包括（ ）
A. 放大系数 B. 时间常数 C. 滞后时间 D. 控制精度
10. 自动化系统设计时，要考虑系统的安全性，以下措施中不属于安全措施的是（ ）
A. 冗余设计 B. 故障报警 C. 优化控制算法 D. 紧急停车装置
11. 对于具有较大滞后的被控对象，采用哪种控制方式效果较好（ )
A. 简单P控制 B. 串级控制 C. 前馈控制 D. 比值控制
12. 在化工自动化系统中，检测元件的精度会直接影响（ ）
A. 控制质量 B. 系统稳定性 C. 执行器动作 D控制器参数
13. 自动化系统中，执行器的气开、气关形式选择主要取决于（ ）
A. 工艺要求 B. 安全要求 C. 控制方案 D. 被控对象特性
14. 当系统受到干扰作用后，被控变量在控制器的作用下，经过一段时间逐渐稳定在新的数值上这一过程称为（ ）
A. 静态 B. 动态 C. 稳态 D. 过渡过程
15. 化工自动化系统设计中，需要对系统进行调试，调试的主要内容不包括（ ）
A. 控制器参数整定 B. 检测元件校验 C. 工艺流程优化 D. 执行器性能测试
16. 以下哪种控制算法不属于智能控制算法（ ）
A. 模糊控制 B. 神经网络控制 C. PID控制 D. 专家控制
l7. 在化工自动化系统中，若要实现两个流量的比值保持恒定，应采用（ ）
A. 比值控制 B. 串级控制 C. 均匀控制 D. 分程控制
18. 自动化系统设计中，考虑系统的经济性，以下做法不正确的是（ ）
A. 选用性价比高的设备 B. 优化控制方案降低能耗
C. 增加不必要的控制环节 D. 合理利用现有设备
19. 对于非线性被控对象，哪种控制方法更适合（ ）
A. 传统PID控制 B. 自适应控制 C. 简单P控制 D. 位式控制
20. 化工自动化系统中，信号传输线路的敷设要考虑（ ）
A. 信号强度衰减 B. 电磁干扰 C. 线路长度 D. 以上都是

第II卷（非选择题 共60分）

（总共5题，每题12分，请根据题目要求作答）

21. 简述化工自动化系统的组成部分及其作用。
22. 说明PID控制中比例、积分、微分控制作用的特点及相互关系。
23. 举例说明化工生产中常见的被控对象及其特性，以及如何根据其特性选择合适的控制方案。
24. 材料：在某化工生产过程中，反应釜的温度控制要求较高，现采用了PID控制系统，但在运行过程中发现温度波动较大，超调量也较大。
问题：请分析可能导致这些问题的原因，并提出改进措施。
25. 材料：某化工装置需要控制进料流量和出料流量的比值，以保证产品质量稳定。
问题：设计一个比值控制系统，说明系统的组成部分、工作原理及如何实现比值的稳定控制。

答案：1.C 2.D 3.A 4.C 5.C 6.A 7.C 8.B 9.D 10.C 11.B 12.A 13.B 14.D 15.C 16.C 17.A 18.C 19.B 20.D

21. 化工自动化系统主要由检测元件、控制器、执行器和被控对象组成。检测元件用于检测生产过程中的各种参数并转换为电信号；控制器接收检测信号，按照预定控制规律计算输出控制信号；执行器将控制器输出信号转换为执行机构动作，以改变被控变量；被控对象是生产过程中需要控制的工艺设备或生产环节。
22. 比例控制作用能快速响应偏差，偏差越大控制作用越强，但存在稳态误差；积分控制作用能消除稳态误差，通过对偏差的积分积累控制作用，但响应速度慢，可能使系统超调；微分控制作用能根据偏差变化率提前给出控制作用，增强系统稳定性，减小超调量。比例、积分、微分相互配合，比例提供基本控制，积分消除稳态误差，微分改善动态性能。
23. 例如反应釜温度控制，反应釜作为被控对象，具有较大的滞后和惯性。对于这种对象，单纯P控制难以消除稳态误差，可采用PID控制或串级控制。PID控制能较好地兼顾系统的快速性、稳定性和准确性；串级控制通过主副回路协同工作，可有效克服滞后，提高控制质量。
24. 原因可能是比例系数设置过大，导致系统响应过激，超调量增大；积分时间过长，使积分作用不及时，无法有效抑制偏差；微分时间设置不合理，未能充分利用偏差变化率提前控制等。改进措施：适当减小比例系数，缩短积分时间，调整微分时间，重新整定控制器参数，通过实际测试优化控制效果。
25. 比值控制系统由流量检测元件、比值器、控制器、执行器等组成。工作原理：通过检测主、副流量，将主流量信号作为基准信号，副流量信号与主流量信号经比值器运算得到设定的比值信号，控制器根据比值偏差进行控制，调节副流量使其与主流量保持设定比值。实现稳定控制：精确测量流量，合理设置比值系数，选择合适控制规律，定期校准检测元件和控制器参数，确保系统可靠运行。