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2025年中职化工仪表及自动化（自动控制入门）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）
答题要求：本卷共20小题，每小题2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。

1. 自动控制系统中，被控对象的输出变量是（ ）
A. 操纵变量 B. 被控变量 C. 给定值 D. 干扰变量
答案：B

2. 反馈控制系统是指系统中有（ ）
A. 反馈回路 B. 惯性环节 C. 积分环节 D. 微分环节
答案：A

3. 自动控制系统的基本性能要求是（ ）
A. 稳定性、准确性和快速性 B. 稳定性、准确性和动态性
C. 稳定性、动态性和快速性 D. 动态性、准确性和快速性
答案：A

4. 比例控制规律中，比例系数Kp增大时，系统的（ ）
A. 稳定性增强 B. 稳定性减弱 C. 准确性提高 D. 快速性降低
答案：B

5. 积分控制规律的特点是（ ）
A. 能消除余差 B. 控制作用及时 C. 控制作用快速 D. 控制作用超前
答案：A

6. 微分控制规律的特点是（ ）
A. 能消除余差 B. 控制作用及时 C. 控制作用快速 D. 控制作用超前
答案：D

7. 比例积分控制规律中，积分时间Ti减小，系统的（ ）
A. 积分作用增强 B. 积分作用减弱 C. 比例作用增强 D. 比例作用减弱
答案：A

8. 比例微分控制规律中，微分时间Td增大，系统的（ ）
A. 微分作用增强 B. 微分作用减弱 C. 比例作用增强 D. 比例作用减弱
答案：A

9. 自动控制系统中，控制器的输出信号与输入信号之间的关系称为（ ）
A. 控制规律 B. 反馈规律 C. 传递函数 D. 频率特性
答案：A

10. 一阶惯性环节的传递函数为（ ）
A. G(s)=K/(Ts+1) B. G(s)=K/s C. G(s)=Ts+1 D. G(s)=K/Ts
答案：A

11. 二阶振荡环节的传递函数为（ ）
A. G(s)=K/(Ts+1) B. G(s)=K/s C. G(s)=K/(s^2+2ζωns+ωn^2) D. G(s)=K/Ts
答案：C

12. 自动控制系统的方块图中，信号线表示（ ）
A. 输入信号 B. 输出信号 C. 信号的传递方向 D. 反馈信号
答案：C

13. 自动控制系统的方块图中，比较点表示（ ）
A. 输入信号 B. 输出信号 C. 信号的比较 D. 反馈信号
答案：C

14. 自动控制系统的方块图中，引出点表示（ ）
A. 输入信号 B. 输出信号 C. 信号的引出 D. 反馈信号
答案：C

15. 自动控制系统的传递函数是在（ ）条件下定义的。
A. 零初始条件 B. 非零初始条件 C. 稳态条件 D. 动态条件
答案：A

16. 自动控制系统的频率特性是指系统在（ ）作用下，输出与输入的复数比。
A. 正弦信号 B. 阶跃信号 C. 脉冲信号 D. 斜坡信号
答案：A

17. 自动控制系统的稳定性是指系统在（ ）作用下，能够恢复到原来平衡状态的能力。
A. 干扰 B. 输入信号 C. 输出信号 D. 反馈信号
答案：A

18. 自动控制系统的稳态误差是指系统在（ ）作用下，输出与输入的差值。
A. 干扰 B. 输入信号 C. 输出信号 D. 反馈信号
答案：B

19. 自动控制系统的动态性能指标包括（ ）
A. 上升时间、峰值时间、调节时间和超调量
B. 稳定性、准确性和快速性
C. 比例系数、积分时间和微分时间
D. 传递函数、频率特性和稳态误差
答案：A

20. 自动控制系统的静态性能指标包括（ ）
A. 上升时间、峰值时间、调节时间和超调量
B. 稳定性、准确性和快速性
C. 比例系数、积分时间和微分时间
D. 稳态误差
答案：D

第II卷（非选择题，共60分）

一、填空题（共10分，每空1分）
答题要求：请在每题的空格中填上正确答案。

1. 自动控制系统主要由被控对象、测量元件与变送器、控制器和__________组成。
答案：执行器

2. 自动控制系统中，被控变量是指需要控制的__________。
答案：工艺参数

3. 比例控制规律中，比例系数Kp越大，系统的控制作用越__________。
答案：强

4. 积分控制规律能消除系统的__________。
答案：余差

5. 微分控制规律能反映输入信号的__________变化。
答案：变化速度

6. 自动控制系统的方块图中，信号线用__________表示。
答案：箭头

7. 自动控制系统的传递函数是在__________条件下定义的。
答案：零初始条件

8. 自动控制系统的频率特性是指系统在__________作用下，输出与输入的复数比。
答案：正弦信号

9. 自动控制系统的稳定性是指系统在__________作用下，能够恢复到原来平衡状态的能力。
答案：干扰

二、简答题（共20分，每题5分）
答题要求：简要回答问题，答案要简洁明了。

1. 简述自动控制系统的基本组成部分及其作用。
答案：自动控制系统主要由被控对象、测量元件与变送器、控制器及执行器组成。被控对象是被控制的生产过程或设备；测量元件与变送器将被控变量测量并转换为标准信号；控制器根据测量信号与给定值比较产生控制信号；执行器接受控制信号改变操纵变量，以实现对被控变量的控制。

2. 比例控制规律有什么特点？
答案：比例控制规律的特点是控制作用及时、快速。比例系数Kp越大，控制作用越强，但系统稳定性会减弱，且不能消除余差。

3. 简述积分控制规律的特点及适用场合。
答案：积分控制规律能消除余差。其特点是控制作用缓慢、滞后。适用于控制通道时间常数较大、负荷变化较小、工艺要求无余差的场合。

4. 简述微分控制规律的特点及适用场合。
答案：微分控制规律能反映输入信号的变化速度，控制作用超前。适用于控制通道时间常数较小、负荷变化较大、控制要求高、不允许有余差的场合。

三（共10分，每题5分）
答题要求：根据题目要求，画出相应的自动控制系统方块图。

1. 画出一个简单的液位控制系统方块图，说明各环节的作用。
答案：液位控制系统方块图：给定值与测量液位信号在比较点比较，偏差信号进入控制器，控制器输出控制信号到执行器（如调节阀），调节阀控制进水流量，从而控制液位高度。被控对象为液位槽。测量元件与变送器测量液位并转换信号给控制器。控制器根据偏差调节输出。执行器改变进水流量影响液位。

2. 画出一个温度控制系统方块图，说明各环节的作用。
答案：温度控制系统方块图：给定温度值与测量温度信号在比较点比较，偏差信号进入控制器。控制器输出控制信号到执行器（如加热或冷却设备），执行器调节加热或冷却量，控制温度。被控对象为被加热或冷却的物体。测量元件与变送器测量温度并转换信号给控制器。控制器依据偏差调整输出，执行器执行控制动作改变温度。

四、分析题（共15分）
答题要求：阅读材料，回答问题，分析要合理。

材料：某化学反应器的温度控制系统，采用比例积分控制规律。在运行过程中，发现温度波动较大，超调量也较大。

1. 请分析可能导致温度波动大、超调量也大的原因。
答案：可能是比例系数Kp过大，导致控制作用过强，稳定性减弱，从而使温度波动大、超调量也大；也可能是积分时间Ti设置不当，积分作用过强或过弱，影响了系统对偏差的消除能力和稳定性，进而出现上述问题。

2. 如何调整比例积分控制参数来改善系统性能？
答案：适当减小比例系数Kp，降低控制作用强度，增强系统稳定性；合理调整积分时间Ti，若积分作用过强，增大Ti，若积分作用过弱，减小Ti，使积分作用适中，既能消除余差又能保证系统稳定，从而改善系统性能使温度波动减小，超调量降低。

五、设计题（共5分）
答题要求：根据题目要求，设计一个简单的自动控制系统。

设计一个水箱水位自动控制系统，要求画出系统方块图，并说明各环节的作用。
答案：水箱水位自动控制系统方块图：给定水位值与测量水位信号在比较点比较，偏差信号进入控制器。控制器输出控制信号到执行器（如电动阀门），电动阀门控制进水流量，从而控制水箱水位。被控对象是水箱。测量元件与变送器测量水位并转换信号给控制器。控制器根据偏差调节输出。执行器改变进水流量影响水位。