2025年大学第一学年（控制科学与工程）过程控制阶段测试题及答案.doc

2025年大学第一学年（控制科学与工程）过程控制阶段测试题及答案

（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：本卷共6题，每题5分。在每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. 干扰变量 D. 设定值
答案：B

2. 以下哪种控制规律能消除余差（ ）
A. P控制 B. PI控制 C. PD控制 D. PID控制
答案：D

3. 过程控制系统的性能指标中，反映系统快速性的是（ ）
A. 衰减比 B. 最大偏差 C. 余差 D. 过渡时间
答案：D

4. 对于一阶惯性环节，其时间常数T越大，系统响应（ ）
A. 越快 B. 越慢 C. 不变 D. 先快后慢
答案：B

5. 串级控制系统中，主控制器一般采用（ ）控制规律
A. P B. PI C. PD D. PID
答案：B

6. 前馈控制系统的特点是（ ）
A. 按偏差控制 B. 按干扰控制 C. 开环控制 D. 闭环控制
答案：B

第II卷（非选择题 共70分）

二、填空题（每题5分，共20分）

答题要求：请在每题的空格中填上正确答案。错填、不填均无分。

1. 过程控制系统由被控对象、测量元件与变送器、______、执行器组成。
答案：控制器

2. 比例控制的比例度越大，控制作用越______。
答案：弱

3. 控制系统的过渡过程有非周期衰减、______、等幅振荡、发散振荡四种形式。
答案：衰减振荡

4. 均匀控制系统的目的是使______和______之间的变化均匀协调。
答案：两个相互联系的变量 物料的流量

三、简答题（每题10分，共20分）

答题要求：简要回答问题，条理清晰，要点明确。

1. 简述过程控制系统的分类方式及各类的特点。
答案：过程控制系统可按给定值信号的特点分为定值控制系统、随动控制系统和程序控制系统。定值控制系统给定值恒定不变，克服干扰对被控变量的影响，使被控变量稳定在给定值上；随动控制系统给定值随时间任意变化，要求被控变量快速、准确地跟随给定值变化；程序控制系统给定值按预定程序变化，被控变量按程序要求变化。

2. 说明PI控制规律的特点及适用场合。
答案：PI控制规律的特点是既有比例控制作用及时克服干扰影响，又有积分控制作用能消除余差。适用场合为对象控制通道时间常数较大、负荷变化较大且不允许有余差的系统。

四、分析题（每题15分，共30分）

答题要求：结合给定材料，运用所学知识进行分析解答，分析合理，逻辑清晰。

材料：某温度控制系统，采用PID控制器。在运行过程中，发现系统响应速度较慢，且存在一定的余差。

1. 请分析可能导致系统响应速度慢和存在余差的原因。
答案：系统响应速度慢可能是因为比例度太大、积分时间太长、控制通道时间常数太大等。存在余差可能是积分作用不够强，或者比例度不合适等。比如比例度大，控制作用弱，对干扰克服能力不足，导致响应慢且有偏差；积分时间长，积分作用不及时，不能有效消除余差。

2. 提出改进该系统性能的措施。
答案：可适当减小比例度，增强比例控制作用，提高系统响应速度；缩短积分时间，增强积分作用，消除余差。同时检查被控对象特性，看是否存在其他影响因素，如有可进行相应调整，比如改善被控对象的滞后特性等。

五、设计题（10分）

答题要求：根据题目要求，设计一个过程控制系统。

设计一个液位控制系统，要求采用PI控制器，画出系统原理图，并简述工作原理。
答案：系统原理图：液位被控对象连接测量元件与变送器，变送器输出信号传至PI控制器，PI控制器根据偏差输出控制信号到执行器，执行器调节液位。工作原理：测量元件检测液位并转换为信号传至变送器，变送器将信号送至PI控制器。PI控制器根据液位测量值与设定值的偏差，按PI控制规律输出控制信号，控制执行器动作，改变液位，使液位稳定在设定值。当液位偏离设定值时，PI控制器通过比例和积分作用调整控制信号，使执行器动作，克服干扰对液位的影响，最终消除余差，实现液位稳定控制。