9月熱工自動控制試題與參考答案解析一、單選題（共30題，每題1分，共30分）1.二階系統的調節時間越小，說明系統的快速性越(____)。A、好B、差C、穩定D、不確定正確答案：A答案解析：調節時間是衡量系統快速性的一個重要指標，調節時間越小，表明系統能夠越快地達到穩定狀態，也就意味著系統的快速性越好。2.有多個儲能設備的熱工對象稱為(____)熱工對象。A、無自B、單容C、多容D、有自正確答案：C答案解析：多容熱工對象是指有多個儲能設備的熱工對象，其具有多個容量環節，各環節之間存在相互影響和能量傳遞等復雜關系。單容熱工對象只有一個儲能設備；有自和無自并非針對有多個儲能設備這種情況的分類表述。3.兩環節輸入信號相同，輸出信號相加，這兩個環節為(____)連接A、串聯B、并聯C、反饋D、沒有關系正確答案：B答案解析：兩個環節輸入信號相同，輸出信號相加，這種連接方式符合并聯連接的特點，所以是并聯連接。4.副參數的選擇應使副回路（），控制通道短，反應靈敏。A、控制時間長B、控制時間小C、時間常數小D、時間常數大正確答案：C答案解析：副參數的選擇應使副回路時間常數小，這樣控制通道短，反應靈敏。時間常數小意味著系統對輸入信號的響應速度快，能夠更迅速地跟隨主參數的變化，更好地發揮副回路的超前控制作用，有效克服干擾對主參數的影響。而控制時間長、控制時間小的表述不準確；時間常數大則不利于副回路快速響應和控制，不符合要求。5.到達(____)后，被調量與穩態值的偏差不超過2%~5%。A、峰值時間B、調節時間C、上升時間D、超調量正確答案：B答案解析：調節時間是指系統受到階躍輸入作用后，被調量從初始狀態達到穩態值的規定范圍（通常為穩態值的±2%~±5%）所需的時間。當到達調節時間后，被調量與穩態值的偏差不超過規定范圍。峰值時間是指響應曲線達到第一個峰值所需的時間；上升時間是指響應曲線從初始值上升到穩態值的規定百分比（如10%到90%）所需的時間；超調量是指響應曲線的最大偏差與穩態值的比值。所以答案選[B]。6.鍋爐汽包水位控制系統系統屬于(____)控制系統。A、順序B、隨動C、程序D、定值正確答案：D答案解析：汽包水位控制系統的任務是使汽包水位保持在規定的范圍內，屬于定值控制系統。定值控制系統是指系統被控量的給定值保持在規定值不變，或在小范圍附近不變的控制系統。鍋爐汽包水位控制系統就是要保持汽包水位這個被控量為一個固定的值，所以屬于定值控制系統。7.再熱汽溫控制采用煙氣擋板時，需把尾部煙道分成兩個（）煙道。A、并聯B、混聯C、不確定D、串聯正確答案：A答案解析：采用煙氣擋板調節再熱汽溫時，將尾部煙道分成兩個并聯煙道，通過調節擋板開度改變兩煙道的煙氣流量分配，從而實現對再熱汽溫的控制。8.當生產過程中主、副流量擾動頻繁，負荷變化較大，同時要保證主、副物料流量恒定，可選用（）。A、串級比值控制方案B、有邏輯規律的比值控制方案C、雙閉環比值控制方案D、單閉環比值控制方案正確答案：C答案解析：雙閉環比值控制方案適用于主、副流量擾動頻繁，負荷變化較大，同時要保證主、副物料流量恒定的情況。它不僅能實現主、副流量的比值恒定，還能克服主流量和副流量的干擾，使主、副物料流量保持穩定。單閉環比值控制方案主要用于副流量較平穩，僅要求實現主、副流量的比值關系的場合；串級比值控制方案主要用于主流量干擾頻繁且幅值較大的情況；有邏輯規律的比值控制方案適用于一些特殊的工藝要求，根據邏輯關系來控制比值，與本題條件不符。9.單閉環比值控制和雙閉環比值控制是實現（）物料流量間的定比值控制A、多種B、三種C、兩種D、以上都不對正確答案：C答案解析：單閉環比值控制和雙閉環比值控制主要是針對兩種物料流量間實現定比值控制。單閉環比值控制是一種簡單的比值控制方式，通過控制主動量和從動量的流量比值來保證生產過程的穩定性和質量。雙閉環比值控制則在單閉環比值控制的基礎上增加了對主流量的閉環控制，能更好地適應主流量的變化，進一步提高比值控制的精度和可靠性。10.（）的給定值隨主調節器的輸出而變化，能提前反映主信號數值。A、不確定B、主參數C、副參數D、中間參數正確答案：C答案解析：副參數的給定值隨主調節器的輸出而變化，能提前反映主信號數值。在串級控制系統中，主調節器的輸出作為副調節器的給定值，副參數能及時跟隨主參數的變化而變化，起到提前反映主信號數值的作用。11.單位階躍響應最大超出量與穩態值之比稱為(____)。A、超調量B、衰減率C、衰減比D、平穩值正確答案：A答案解析：單位階躍響應最大超出量與穩態值之比稱為超調量。超調量反映了系統響應的快速性和振蕩程度，是控制系統性能的一個重要指標。衰減率是指相鄰兩個波峰之間的衰減程度；衰減比是指前后兩個波峰的幅值之比；平穩值與題目所描述的概念不符。所以答案選A。12.某二階系統傳遞函數G(s)=1/[(S+1)(S+2)]，則此系統為(____)。A、無阻尼B、欠阻尼C、過阻尼D、臨界阻尼正確答案：C答案解析：1.首先將二階系統傳遞函數\(G(s)=\frac{1}{(s+1)(s+2)}\)化為標準形式\(G(s)=\frac{\omega_n^2}{s^2+2\zeta\omega_ns+\omega_n^2}\)。-對\(G(s)=\frac{1}{(s+1)(s+2)}\)進行展開：-\((s+1)(s+2)=s^2+3s+2\)，所以\(G(s)=\frac{1}{s^2+3s+2}\)。-對比標準形式可得\(\omega_n^2=1\)，則\(\omega_n=1\)；\(2\zeta\omega_n=3\)，將\(\omega_n=1\)代入可得\(2\zeta=3\)，即\(\zeta=\frac{3}{2}>1\)。2.然后根據二階系統阻尼比\(\zeta\)的情況判斷系統特性：-當\(\zeta>1\)時，系統為過阻尼系統。所以此系統為過阻尼系統，答案選A。13.單位脈沖函數拉氏變換后的象函數為(____)。A、3B、4C、2D、1正確答案：D14.對于串級控制系統，副控制器控制規律一般選擇（）。A、PB、PIC、PDD、PID正確答案：A15.精度和穩定性之間的矛盾始終是(____)系統存在的主要矛盾。A、開環B、前饋C、閉環D、以上都不對正確答案：C答案解析：閉環控制系統中，反饋環節會引入噪聲等干擾，這可能導致系統對微小變化過于敏感，從而影響精度。同時，為了提高穩定性可能需要對系統參數進行調整，這又可能在一定程度上犧牲精度，所以精度和穩定性之間的矛盾始終是閉環系統存在的主要矛盾。16.采用煙氣擋板控制再熱汽溫的控制系統中，主蒸汽流量作為（）信號。A、前饋B、反饋C、極限值D、給定值正確答案：A答案解析：采用煙氣擋板控制再熱汽溫時，主蒸汽流量一般作為前饋信號。因為主蒸汽流量的變化會影響再熱汽溫，通過引入主蒸汽流量作為前饋信號，可以提前對再熱汽溫的變化趨勢進行預判，及時調整煙氣擋板開度，從而更有效地控制再熱汽溫。17.開環控制系統（）檢查調節效果。A、能夠B、不確定C、不能D、有時能正確答案：C答案解析：開環控制系統沒有反饋環節，無法將輸出量與期望值進行比較，所以不能檢查調節效果。18.控制系統的穩定性是由系統的閉環極點唯一確定的。(____)。A、部分正確B、正確C、不確定D、不正確正確答案：B19.某單位負反饋系統開環傳遞函數為G(s)=1/[S(S+1)]，則閉環系統單位階躍響應的峰值時間為(____)。A、3.6B、2.6C、3D、4.5正確答案：A20.對于串級控制系統，副參數的選擇應使副回路的時間常數（），控制通道（）。A、小、長B、小、短C、長、長D、長、短正確答案：B答案解析：副參數的選擇應使副回路的時間常數小，這樣能快速響應控制作用，使副回路具有較強的克服干擾能力。控制通道短，可減少信號傳輸滯后，提高控制的及時性和有效性。所以副回路時間常數小、控制通道短，答案選[B]21.系統采用反饋構成閉環后，穩定性(____)。A、不變B、變強C、變差D、以上都不對正確答案：C22.單位斜坡函數t的拉氏變換為(____)。A、sB、1/sC、1/s2D、以上都不是正確答案：C答案解析：單位斜坡函數\(f(t)=t\)，根據拉氏變換的定義\(F(s)=\int_{0}^{\infty}f(t)e^{-st}dt\)，可得\(F(s)=\int_{0}^{\infty}te^{-st}dt\)。利用分部積分法\(\intudv=uv-\intvdu\)，令\(u=t\)，\(dv=e^{-st}dt\)，則\(du=dt\)，\(v=-\frac{1}{s}e^{-st}\)，所以\(\int_{0}^{\infty}te^{-st}dt=[-\frac{t}{s}e^{-st}]_{0}^{\infty}+\frac{1}{s}\int_{0}^{\infty}e^{-st}dt=0+\frac{1}{s}[-\frac{1}{s}e^{-st}]_{0}^{\infty}=\frac{1}{s^2}\)，故單位斜坡函數\(t\)的拉氏變換為\(\frac{1}{s^2}\)，答案選C。23.一階系統的單位階躍響應是(____)的。A、單調遞增B、有增有減C、單調遞減D、不確定正確答案：A答案解析：一階系統的單位階躍響應表達式為\(y(t)=1-e^{-\frac{t}{T}}\)，其中\(T\)為時間常數。對其求導得\(y^\prime(t)=\frac{1}{T}e^{-\frac{t}{T}}\)，因為\(T\gt0\)，\(e^{-\frac{t}{T}}\gt0\)，所以\(y^\prime(t)\gt0\)，這表明一階系統的單位階躍響應是單調遞增的。24.下列不屬于自動控制系統的組成部分的是(____)。A、執行器B、被控對象C、微調器D、測量變送器正確答案：C答案解析：自動控制系統主要由被控對象、測量變送器、控制器、執行器等組成。微調器不屬于自動控制系統的典型組成部分。25.輸出信號與輸入信號的積分值成正比的環節叫(____)。A、積分B、慣性C、比例D、微分正確答案：A答案解析：積分環節的輸出信號與輸入信號的積分值成正比。比例環節輸出與輸入成正比；微分環節輸出與輸入的變化率成正比；慣性環節是對變化有延遲和慣性的環節。26.什么是保證系統正常工作的先決條件？(____)。A、魯棒性B、穩定性C、快速性D、準確性正確答案：B答案解析：穩定性是保證系統正常工作的先決條件。如果系統不穩定，就無法正常運行，更談不上快速性、準確性和魯棒性等其他性能。快速性強調系統響應的速度；準確性關注系統輸出與期望輸出的接近程度；魯棒性側重于系統在面對各種干擾時保持性能的能力。但這些都建立在系統穩定工作的基礎之上。27.在生產中較昂貴的物料流量，一般選為（）。A、主流量B、從流量C、副流量D、無法確定正確答案：A答案解析：在生產中，較昂貴的物料流量通常選為“主流量”。因為主流量在生產流程中具有重要地位，將昂貴物料選為其流量便于重點監控、精準控制成本以及保證生產的高效穩定運行等，而副流量、從流量相對來說重要性沒那么高，一般不會選昂貴物料。28.鍋爐調負荷、汽輪機調主汽壓，在控制過程中，汽輪機跟隨鍋爐而動作是（）控制方式。A、爐跟機B、機跟爐C、機爐協調D、以上都不是正確答案：B答案解析：機跟爐控制方式的特點是汽輪機跟隨鍋爐動作。在這種控制方式下，鍋爐調負荷時，汽輪機的調節閥會根據鍋爐產生蒸汽量的變化而動作，以維持主汽壓穩定。即鍋爐側首先發生負荷變化，汽輪機側根據鍋爐側的變化而相應動作來維持主汽壓，符合題目中汽輪機跟隨鍋爐而動作的描述。29.()主要適用于慣性和遲延較小、單輸入單輸出的控制對象。A、單回路控制系統B、雙回路控制系統C、串級控制系統D、以上都不是正確答案：A答案解析：單回路控制系統是一種簡單的控制系統，它主要適用于慣性和遲延較小、單輸入單輸出的控制對象。通過對被控對象的單一變量進行控制，能夠較為有效地應對這類相對簡單的控制需求。雙回路控制系統適用于更為復雜的控制場景，涉及多個變量之間的相互影響。串級控制系統則主要用于克服對象的非線性、時變性、滯后性等復雜特性，對控制精度要求較高的場合。所以本題選單回路控制系統。30.下列概念中錯誤的是(____)。A、閉環控制系統的精度通常比開環系統高B、開環系統不存在穩定性問題C、反饋可能引起系統振蕩D、閉環系統總是穩定的正確答案：D答案解析：閉環控制系統如果設計不當或參數選擇不合理等，是可能出現不穩定情況的，并不是總是穩定的。而選項A，閉環控制系統通過反饋能對誤差進行修正，精度通常比開環系統高；選項B，開環系統沒有反饋環節，不存在穩定性問題；選項C，反饋如果參數不合適等是可能引起系統振蕩的。二、多選題（共10題，每題1分，共10分）1.由于前饋控制系統是直接對干擾的控制，因此（）。A、可以及時消除擾動B、減小被調量的動態偏差C、其調節時間較小D、存在穩定性問題正確答案：ABC2.影響水位變化的主要因素有(____)。A、燃燒工況B、給水壓力C、鍋爐負荷D、汽包水容積正確答案：ABCD答案解析：1.鍋爐負荷：當鍋爐負荷變化時，蒸發量改變，會引起水位變化。負荷增加，蒸發量增大，需更多的水變為蒸汽，若給水不能及時補充，水位會下降；反之，負荷降低，水位可能上升。2.燃燒工況：燃燒工況變化會影響蒸發量。如燃燒加強，產汽量增加，水位變化規律類似負荷增加時的情況；燃燒減弱則相反。3.汽包水容積：汽包水容積的大小直接影響水位的表現。水容積變化時，即使實際存水量不變，水位也可能有波動。4.給水壓力：給水壓力變化會影響給水量。給水壓力升高，給水量可能增加，水位上升；給水壓力降低，給水量減少，水位下降。3.下列不屬于純延遲環節的實例是：(____)。A、給水泵B、高壓加熱器C、皮帶輸煤機D、管道正確答案：AB4.單回路控制系統的兩個主要的組成部分是（）。A、信號線B、控制器C、環節D、控制對象正確答案：BD答案解析：單回路控制系統主要由控制對象和控制器組成。控制對象是控制系統中被控制的對象，控制器則根據控制對象的輸出信號與設定值的偏差進行控制運算，輸出控制信號去調節控制對象，以達到預期的控制目標。環節是構成控制系統的基本單元，信號線用于傳輸信號，它們都不是單回路控制系統的主要組成部分。5.串級三沖量給水控制系統中副調節器的任務是（）。A、消除水位擾動B、消除蒸汽壓力擾動C、消除給水流量的自發性擾動D、蒸汽負荷改變時迅速調節給水流量，以保證給水流量和蒸汽流量平衡正確答案：CD6.按系統結構不同，調節系統可分為(____)調節系統。A、閉環B、復合C、恒值D、開環正確答案：ABD答案解析：按系統結構不同，調節系統可分為開環調節系統、閉環調節系統和復合調節系統。開環調節系統是指系統的輸出量對系統的控制作用沒有影響的系統；閉環調節系統是指系統的輸出量通過反饋環節返回到輸入端，對系統的控制作用產生影響的系統；復合調節系統是指同時包含開環調節和閉環調節的系統。而恒值調節系統是按給定值信號特征分類的，不是按系統結構分類的。7.比值控制有（）等多種方案。A、單閉環比值控制B、雙閉環比值控制C、串級比值控制D、有邏輯規律的比值控制正確答案：ABCD答案解析：比值控制是工業自動化控制中常用的一種控制方式，旨在保持兩個或多個變量之間的固定比例關系。單閉環比值控制通過控制主動量的流量，使得從動量與主動量保持一定的比值；雙閉環比值控制不僅控制了流量的比值，還對主、從動量的流量進行了定值控制；串級比值控制則是將比值控制與串級控制相結合，提高了系統的控制性能；有邏輯規律的比值控制可以根據不同的工藝要求和邏輯關系，實現復雜的比值控制策略。所以比值控制有單閉環比值控制、雙閉環比值控制、串級比值控制、有邏輯規律的比值控制等多種方案。8.下列說法正確的是（）A、前饋調節是開環調節B、反饋調節是閉環調節C、反饋調節是根據偏差調節的D、前饋調節是根據擾動調節的正確答案：ABCD答案解析：前饋調節是按照擾動的變化來進行調節，是開環調節，所以選項A、D正確；反饋調節是將輸出量通過測量裝置返回到輸入端與輸入量進行比較，構成閉合回路，根據偏差進行調節，是閉環調節，所以選項B、C正確。9.單元機組協調控制系統由（）組成。A、主控系統B、子控系統C、負荷控制對象D、以上都不是正確答案：ABC答案解析：協調控制系統通常由主控系統、子控系統和負荷控制對象等部分組成。主控系統根據機組的運行狀態和外部負荷需求等進行總體協調控制決策；子控系統負責具體的控制執行和調節等功能；負荷控制對象則是整個協調控制系統作用的目標，即要對機組的負荷進行有效控制。所以答案是ABC。10.控制系統中最基本的環節有(____)。A、比例B、微分C、積分D、多容正確答案：ABC答案解析：控制系統中最基本的環節包括比例環節、積分環節和微分環節。比例環節對輸入信號進行比例縮放；積分環節可以消除系統的穩態誤差；微分環節能反映輸入信號的變化率，對系統的動態性能有改善作用。而多容環節不是最基本的環節。三、判斷題（共20題，每題1分，共20分）1.爐跟機或機跟爐控制方式都是鍋爐、汽輪機相對獨立運行的方式，只能保證機組負荷響應速度或主汽壓的穩定性有較好的品質。A、正確B、錯誤正確答案：A2.階躍干擾是最有利的干擾形式。A、正確B、錯誤正確答案：B3.在運行過程中給定值恒定