2025年大学三年级（过程装备与控制工程）装备控制技术试题及答案.doc

2025年大学三年级（过程装备与控制工程）装备控制技术试题及答案

（考试时间：90分钟 满分100分）
班级______ 姓名______

第 I 卷（选择题 共30分）
答题要求：本大题共10小题，每小题3分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。请将正确答案的序号填在题后的括号内。

1. 过程装备控制技术中，反馈控制系统的核心是（ ）
A. 被控对象 B. 测量元件 C. 控制器 D. 执行器
2. 以下哪种控制规律能有效消除系统的稳态误差（ ）
A. P控制 B. PI控制 C. PD控制 D. PID控制
3. 对于一阶系统，其时间常数T越小，系统响应速度（ ）
A. 越慢 B. 越快 C. 不变 D. 不确定
4. 二阶系统的阻尼比ζ取值在（ ）时，系统响应呈现欠阻尼状态。
A. ζ<0 B. 0<ζ<1 C. ζ=1 D. ζ>1
5. 当系统的输入为单位阶跃信号时，一阶系统的稳态输出值为（ ）
A. 0 B. 1 C. 无穷大 D. 输入信号幅值
6. 在过程装备控制中，被控变量选择的原则不包括（ ）
A. 反映工艺过程的关键变量 B. 可测量性好
C. 与其他变量相关性低 D. 控制成本低
7. 以下哪种传感器不属于压力传感器（ ）
A. 应变片式压力传感器 B. 压电式压力传感器
C. 热电偶 D. 压阻式压力传感器
8. 执行器的气开、气关形式选择主要依据（ ）
A. 工艺要求 B. 安全要求 C. 成本要求 D. 控制精度要求
9. 控制系统的稳定性与（ ）有关。
A. 增益 B. 时间常数 C. 阻尼比 D. 以上都是
10. 前馈控制系统主要用于（ ）
A. 克服可测不可控的干扰 B. 提高系统的稳态精度
C. 改善系统的动态性能 D. 以上都不对

第 II 卷（非选择题 共70分）
11. （10分）简述过程装备控制技术的主要任务。
12. （15分）分析PI控制规律的特点及适用场合。
13. （15分）已知某一阶系统传递函数为G(s)=1/(Ts + 1)，当输入为单位阶跃信号r(t)=1(t)时，求系统的响应y(t)。
14. （15分）材料：某化学反应过程中，反应釜内温度对产品质量有重要影响。目前采用简单的温度控制系统，但效果不理想，产品质量波动较大。
问题：请分析可能存在的问题，并提出改进建议。
15. （15分）材料：在一个精馏塔控制系统中，进料流量的变化会影响塔内的物料平衡和产品质量。
问题：设计一个前馈 - 反馈控制系统来解决进料流量变化对精馏塔的影响。

答案：
1. C
2. B
3. B
4. B
5. B
6. D
7. C
8. B
9. D
10. A
11. 过程装备控制技术的主要任务包括：保证生产过程的稳定性，使被控变量在规定的范围内保持稳定；克服各种干扰因素对生产过程的影响，确保产品质量；提高生产效率，降低能耗；实现生产过程的自动化操作与优化控制等。
12. PI控制规律的特点是比例控制作用能快速响应偏差，积分控制作用能消除稳态误差。适用场合为对象滞后较小、负荷变化不大、控制要求不高，主要用于要求无稳态误差的场合，如流量、压力等控制系统。
13. 首先对传递函数进行拉氏反变换，得到系统的单位阶跃响应为y(t)=1 - e^(-t/T)。
14. 可能存在的问题：温度传感器精度不够，导致测量不准确；控制器参数设置不合理，无法有效控制温度；执行器动作不灵敏等。改进建议：更换高精度温度传感器；重新整定控制器参数；检查并维修执行器。
15. 前馈 - 反馈控制系统设计：首先通过前馈控制器根据进料流量的变化提前调整控制量，以抵消进料流量变化对精馏塔的影响。然后利用反馈控制器对精馏塔的实际输出（如产品质量等）进行监测和调整，进一步提高控制精度。通过两者结合，实现对进料流量变化的有效控制，保证精馏塔的稳定运行和产品质量。