2025年大学（自动化）过程控制工程基础综合测试卷及解析.doc

2025年大学（自动化）过程控制工程基础综合测试卷及解析

（考试时间：90分钟 满分100分）
班级______ 姓名______

第I卷（选择题 共30分）
答题要求：每题只有一个正确答案，请将正确答案的序号填在括号内。(总共10题，每题3分)
1. 过程控制的核心任务是（ ）
A. 实现生产过程自动化
B. 提高产品质量
C. 降低生产成本
D. 提高生产效率
2. 以下哪种控制方式不属于过程控制的基本控制方式（ ）
A. 反馈控制
B. 前馈控制
C. 程序控制
D. 智能控制
3. 过程控制系统的性能指标中，反映系统快速性的是（ ）
A. 稳态误差
B. 超调量
C. 调节时间
D. 振荡次数
4. 被控对象的特性不包括以下哪一项（ ）
A. 放大系数
B. 时间常数
C. 滞后时间
D. 控制规律
5. 对于一阶惯性环节，其传递函数为（ ）
A. G(s)=K/(Ts+1)
B. G(s)=K/s
C. G(s)=Ke^(-Ts)
D. G(s)=K/Ts
6. 以下哪种传感器不属于过程控制中常用的传感器（ ）
A. 温度传感器
B. 压力传感器
C. 位移传感器
D. 流量传感器
7. 过程控制中，执行器的作用是（ ）
A. 检测被控变量
B. 将控制信号转换为相应的动作
C. 实现控制算法
D. 提供控制能量
8. PID控制器中，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. 抑制干扰
9. 串级控制系统中，主控制器的输出作为（ ）
A. 主变量
B. 副变量
C. 主控制器的给定值
D. 副控制器的给定值
10. 自适应控制系统能够根据（ ）自动调整控制参数。
A. 系统偏差
B. 控制算法
C. 被控对象特性变化
D. 给定值变化

第II卷（非选择题 共70分）
11. （10分）简述过程控制的定义和主要内容。

12. （15分）分析一阶惯性环节的动态特性，并说明其对过程控制系统的影响。

13. （15分）阐述PID控制器的工作原理，并说明比例、积分、微分作用分别对系统性能的影响。

14. （15分）材料：某化学反应过程中，需要控制反应温度稳定在一定范围内。目前采用了简单的反馈控制系统，但效果不理想，温度波动较大。已知反应过程具有一定滞后性，且外界环境温度变化也会对反应温度产生影响。
问题：请分析该控制系统存在的问题，并提出改进方案。

15. （15分）材料：在一个液位控制系统中，被控对象为一个水箱，通过调节进水阀门来控制水箱液位。已知液位传感器测量液位，控制器根据液位偏差输出控制信号，执行器为电动调节阀控制进水流量。
问题：画出该液位控制系统的原理图，并简述其工作过程及各环节的作用。

答案：
1. A
2. D
3. C
4. D
5. A
6. C
7. B
8. B
9. D
10. C

11. 过程控制是指对工业生产过程中的各种物理量（如温度、压力、流量、液位等）进行自动控制，以确保生产过程的稳定性、可靠性和高效性。主要内容包括被控对象特性分析、检测变送环节、控制器设计、执行器选择以及控制系统的综合设计与调试等。

12. 一阶惯性环节的动态特性表现为对输入信号的变化具有惯性延迟。当输入信号突然变化时，输出不能立即跟随变化，而是逐渐上升或下降。在过程控制系统中，它会使系统响应速度变慢，对快速变化的信号跟踪能力不足，容易导致系统出现较大的超调量，影响系统的稳定性和控制精度。

13. PID控制器的工作原理是根据系统偏差，比例环节输出与偏差成正比的控制作用，快速响应偏差；积分环节对偏差进行积分，消除稳态误差；微分环节根据偏差变化率提前给出控制作用，加快系统响应速度。比例作用增强系统响应，积分作用消除稳态误差，微分作用改善系统动态性能。

14. 该控制系统存在的问题：简单反馈控制对具有滞后性的被控对象响应不及时，无法有效抑制外界环境温度变化的干扰，导致温度波动大。改进方案：采用串级控制系统，主回路控制反应温度，副回路控制影响反应温度的主要干扰（如外界环境温度），利用副回路的快速调节作用改善系统的动态特性，提高控制精度。

15. 原理图：液位传感器→控制器→电动调节阀。工作过程：液位传感器实时测量水箱液位并将信号传至控制器，控制器根据液位偏差输出控制信号给电动调节阀，电动调节阀根据控制信号调节进水流量，从而控制水箱液位。液位传感器作用是检测液位；控制器作用是根据偏差进行控制决策；电动调节阀作用是执行控制信号调节进水流量。