工業(yè)自動(dòng)化控制理論練習(xí)題集姓名_________________________地址_______________________________學(xué)號______________________-------------------------------密-------------------------封----------------------------線--------------------------1.請首先在試卷的標(biāo)封處填寫您的姓名，身份證號和地址名稱。2.請仔細(xì)閱讀各種題目，在規(guī)定的位置填寫您的答案。一、選擇題1.工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的基本組成包括哪些部分？

A.傳感器、執(zhí)行器、控制器、計(jì)算機(jī)

B.傳感器、執(zhí)行器、控制器、人機(jī)界面

C.傳感器、執(zhí)行器、控制器、電力系統(tǒng)

D.傳感器、執(zhí)行器、控制器、安全系統(tǒng)

2.下列哪項(xiàng)不屬于工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的基本控制方式？

A.PID控制

B.模糊控制

C.遙控控制

D.神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制

3.PID控制器的三個(gè)參數(shù)分別代表什么？

A.預(yù)設(shè)值、誤差、輸出

B.比例、積分、微分

C.速度、加速度、位移

D.預(yù)設(shè)值、速度、加速度

4.下列哪種傳感器屬于模擬量傳感器？

A.紅外傳感器

B.光電傳感器

C.溫度傳感器（熱電偶）

D.磁感應(yīng)傳感器

5.PLC編程語言中，用于表示邏輯與操作的符號是？

A.AND

B.OR

C.NOT

D.XOR

6.下列哪種控制策略適用于快速變化的系統(tǒng)？

A.模糊控制

B.線性控制

C.PID控制

D.模型預(yù)測控制

7.下列哪種控制器適用于具有非線性特性的系統(tǒng)？

A.PID控制器

B.線性控制器

C.模糊控制器

D.數(shù)字控制器

8.工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)中，閉環(huán)控制系統(tǒng)與開環(huán)控制系統(tǒng)的主要區(qū)別是什么？

A.閉環(huán)控制系統(tǒng)有反饋機(jī)制，開環(huán)控制系統(tǒng)沒有

B.閉環(huán)控制系統(tǒng)更復(fù)雜，開環(huán)控制系統(tǒng)更簡單

C.閉環(huán)控制系統(tǒng)使用模擬信號，開環(huán)控制系統(tǒng)使用數(shù)字信號

D.閉環(huán)控制系統(tǒng)適用于靜態(tài)系統(tǒng)，開環(huán)控制系統(tǒng)適用于動(dòng)態(tài)系統(tǒng)

答案及解題思路：

1.答案：B

解題思路：工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的基本組成通常包括傳感器、執(zhí)行器、控制器和人機(jī)界面，用于檢測、執(zhí)行控制指令以及與操作人員交互。

2.答案：C

解題思路：遙控控制不屬于工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的基本控制方式，而是指通過遠(yuǎn)程手段對設(shè)備進(jìn)行控制。

3.答案：B

解題思路：PID控制器中的P代表比例，I代表積分，D代表微分，這三個(gè)參數(shù)共同決定控制器的響應(yīng)特性。

4.答案：C

解題思路：模擬量傳感器是指輸出信號為連續(xù)變化的物理量的傳感器，如熱電偶可以輸出連續(xù)的溫度值。

5.答案：A

解題思路：在PLC編程語言中，邏輯與操作通常用AND符號表示。

6.答案：D

解題思路：模型預(yù)測控制（ModelPredictiveControl,MPC）適用于快速變化的系統(tǒng)，因?yàn)樗梢灶A(yù)測未來的系統(tǒng)狀態(tài)并做出最優(yōu)控制決策。

7.答案：C

解題思路：模糊控制器適用于具有非線性特性的系統(tǒng)，因?yàn)樗梢酝ㄟ^模糊邏輯處理不確定性。

8.答案：A

解題思路：閉環(huán)控制系統(tǒng)通過反饋機(jī)制不斷調(diào)整控制作用，以減少偏差，而開環(huán)控制系統(tǒng)沒有反饋，控制作用不隨系統(tǒng)狀態(tài)變化而調(diào)整。二、填空題1.工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)中的反饋環(huán)節(jié)，其作用是將系統(tǒng)的輸出與期望值進(jìn)行比較，以調(diào)整輸入，使系統(tǒng)輸出趨于穩(wěn)定或達(dá)到期望值。

2.PLC編程中，定時(shí)器指令的格式為T（定時(shí)器編號）X（定時(shí)器類型）Y（定時(shí)器時(shí)基）N（定時(shí)器預(yù)設(shè)時(shí)間）。

3.在PID控制器中，比例增益Kp的作用是根據(jù)偏差的大小成比例地調(diào)整控制作用，使系統(tǒng)能夠快速響應(yīng)偏差，減少超調(diào)量。

4.下列哪種傳感器屬于數(shù)字量傳感器？

光電開關(guān)

5.下列哪種控制器適用于具有滯后特性的系統(tǒng)？

Smith預(yù)估控制器

6.工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)中，閉環(huán)控制系統(tǒng)與開環(huán)控制系統(tǒng)的主要區(qū)別在于閉環(huán)控制系統(tǒng)具有反饋環(huán)節(jié)，能夠根據(jù)系統(tǒng)的實(shí)際輸出與期望值之間的差異進(jìn)行調(diào)節(jié)，而開環(huán)控制系統(tǒng)沒有反饋環(huán)節(jié)，無法根據(jù)輸出進(jìn)行調(diào)整。

7.在工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)中，常見的執(zhí)行器有電動(dòng)執(zhí)行器、氣動(dòng)執(zhí)行器、液壓執(zhí)行器等。

8.下列哪種控制策略適用于具有穩(wěn)定性的系統(tǒng)？

PID控制策略

答案及解題思路：

答案：

1.將系統(tǒng)的輸出與期望值進(jìn)行比較，以調(diào)整輸入，使系統(tǒng)輸出趨于穩(wěn)定或達(dá)到期望值。

2.T（定時(shí)器編號）X（定時(shí)器類型）Y（定時(shí)器時(shí)基）N（定時(shí)器預(yù)設(shè)時(shí)間）。

3.根據(jù)偏差的大小成比例地調(diào)整控制作用，使系統(tǒng)能夠快速響應(yīng)偏差，減少超調(diào)量。

4.光電開關(guān)。

5.Smith預(yù)估控制器。

6.閉環(huán)控制系統(tǒng)具有反饋環(huán)節(jié)，能夠根據(jù)系統(tǒng)的實(shí)際輸出與期望值之間的差異進(jìn)行調(diào)節(jié)，而開環(huán)控制系統(tǒng)沒有反饋環(huán)節(jié)，無法根據(jù)輸出進(jìn)行調(diào)整。

7.電動(dòng)執(zhí)行器、氣動(dòng)執(zhí)行器、液壓執(zhí)行器。

8.PID控制策略。

解題思路：

1.反饋環(huán)節(jié)在控制系統(tǒng)中起到關(guān)鍵作用，通過比較實(shí)際輸出與期望值，調(diào)整系統(tǒng)輸入，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定控制。

2.PLC編程中的定時(shí)器指令格式遵循一定的編碼規(guī)則，保證編程的準(zhǔn)確性和可讀性。

3.比例增益Kp在PID控制器中負(fù)責(zé)根據(jù)偏差大小調(diào)整控制作用，是PID控制的核心參數(shù)之一。

4.數(shù)字量傳感器輸出的是數(shù)字信號，光電開關(guān)是常見的數(shù)字量傳感器。

5.具有滯后特性的系統(tǒng)需要特殊的控制器來補(bǔ)償滯后，Smith預(yù)估控制器是適用于此類系統(tǒng)的常用控制器。

6.閉環(huán)控制系統(tǒng)通過反饋環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)調(diào)整，而開環(huán)控制系統(tǒng)缺乏這種調(diào)整能力。

7.執(zhí)行器是控制系統(tǒng)中的執(zhí)行部件，根據(jù)不同的工作原理，有電動(dòng)、氣動(dòng)、液壓等多種類型。

8.PID控制策略適用于多種控制系統(tǒng)，尤其適用于要求穩(wěn)定性的系統(tǒng)。三、判斷題1.工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)中的反饋環(huán)節(jié)，其作用是提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。（√）

解題思路：反饋環(huán)節(jié)在自動(dòng)控制系統(tǒng)中起到監(jiān)督和調(diào)整的作用，通過將系統(tǒng)的輸出與期望值進(jìn)行比較，能夠調(diào)整系統(tǒng)的輸入，從而提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

2.PLC編程中，定時(shí)器指令的格式為TIMERT0,1000ms。（×）

解題思路：PLC編程中定時(shí)器指令的格式通常為TIMERT0TON1000，其中TON代表定時(shí)器為上升沿觸發(fā)，1000ms代表定時(shí)器的定時(shí)時(shí)間為1000毫秒。

3.在PID控制器中，比例增益Kp的作用是減小系統(tǒng)的超調(diào)量。（×）

解題思路：比例增益Kp的作用是提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度，但過大的Kp可能導(dǎo)致系統(tǒng)超調(diào)量增加。減小超調(diào)量通常需要調(diào)整積分和微分參數(shù)。

4.下列哪種傳感器屬于模擬量傳感器？（）

答案：（）（此處應(yīng)有具體選項(xiàng)，以下）

解題思路：模擬量傳感器是指輸出信號連續(xù)變化的傳感器，常見的模擬量傳感器有溫度傳感器、壓力傳感器等。

5.下列哪種控制器適用于具有滯后特性的系統(tǒng)？（）

答案：（）（此處應(yīng)有具體選項(xiàng)，以下）

解題思路：具有滯后特性的系統(tǒng)響應(yīng)緩慢，需要一定的延遲時(shí)間才能從輸入變化到輸出。適用于這種系統(tǒng)的控制器通常有滯后控制器等。

6.工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)中，閉環(huán)控制系統(tǒng)與開環(huán)控制系統(tǒng)的主要區(qū)別在于反饋環(huán)節(jié)的存在。（√）

解題思路：閉環(huán)控制系統(tǒng)通過反饋環(huán)節(jié)將輸出信號與輸入信號進(jìn)行比較，進(jìn)行修正，而開環(huán)控制系統(tǒng)則沒有反饋環(huán)節(jié)。

7.在工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)中，常見的執(zhí)行器有電機(jī)、氣缸、液壓缸等。（√）

解題思路：執(zhí)行器是自動(dòng)控制系統(tǒng)中的驅(qū)動(dòng)部件，用于將控制信號轉(zhuǎn)化為實(shí)際的動(dòng)作，常見的執(zhí)行器有電機(jī)、氣缸、液壓缸等。

8.下列哪種控制策略適用于具有穩(wěn)定性的系統(tǒng)？（）

答案：（）（此處應(yīng)有具體選項(xiàng)，以下）

解題思路：適用于穩(wěn)定性系統(tǒng)的控制策略有多種，如PID控制、模糊控制等。根據(jù)具體系統(tǒng)的特性選擇合適的控制策略。四、簡答題1.簡述工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的基本組成。

答案：

工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)通常由以下基本組成部分構(gòu)成：

輸入單元：包括傳感器，用于檢測生產(chǎn)過程中的各種參數(shù)，如溫度、壓力、流量等。

控制器：根據(jù)預(yù)設(shè)的參數(shù)和檢測到的實(shí)際參數(shù)，進(jìn)行計(jì)算和決策，控制執(zhí)行器的動(dòng)作。

執(zhí)行單元：包括執(zhí)行器，如電動(dòng)機(jī)、閥門、液壓系統(tǒng)等，用于執(zhí)行控制器的指令。

輸出單元：將控制器的決策結(jié)果反饋給操作人員或監(jiān)控系統(tǒng)。

人機(jī)界面：允許操作人員監(jiān)控和控制系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)。

通信網(wǎng)絡(luò)：連接各個(gè)組成部分，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換和通信。

解題思路：

回顧工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的基本概念和組成部分，結(jié)合實(shí)際應(yīng)用案例，詳細(xì)闡述每個(gè)組成部分的功能和作用。

2.簡述PID控制器的原理及作用。

答案：

PID控制器是一種常用的工業(yè)控制算法，其原理基于比例（P）、積分（I）和微分（D）三個(gè)控制作用。

比例作用：根據(jù)當(dāng)前誤差與設(shè)定值的比例關(guān)系來調(diào)整控制量。

積分作用：對誤差進(jìn)行積分，消除穩(wěn)態(tài)誤差。

微分作用：預(yù)測誤差的變化趨勢，提前調(diào)整控制量。

PID控制器的作用是使系統(tǒng)輸出能夠快速、準(zhǔn)確地跟蹤設(shè)定值，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和響應(yīng)速度。

解題思路：

解釋PID控制器的三個(gè)基本控制作用，并結(jié)合實(shí)際應(yīng)用，說明其在控制系統(tǒng)中的作用和重要性。

3.簡述PLC編程的基本步驟。

答案：

PLC編程的基本步驟包括：

需求分析：了解控制任務(wù)的需求，確定控制邏輯。

硬件配置：選擇合適的PLC型號和外圍設(shè)備。

軟件安裝：安裝PLC編程軟件。

編程：根據(jù)控制邏輯編寫程序。

調(diào)試：在PLC上運(yùn)行程序，測試和修正錯(cuò)誤。

：將程序到PLC，到計(jì)算機(jī)進(jìn)行備份或修改。

現(xiàn)場調(diào)試：在真實(shí)環(huán)境中運(yùn)行程序，保證系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。

解題思路：

按照PLC編程的一般流程，逐一闡述每個(gè)步驟的具體內(nèi)容和注意事項(xiàng)。

4.簡述工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)中傳感器的作用。

答案：

傳感器在工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)中的作用包括：

信息采集：實(shí)時(shí)檢測和采集生產(chǎn)過程中的各種物理量。

狀態(tài)監(jiān)測：監(jiān)測設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，預(yù)防故障。

參數(shù)控制：為控制器提供輸入信號，實(shí)現(xiàn)精確控制。

數(shù)據(jù)反饋：將檢測到的數(shù)據(jù)反饋給控制系統(tǒng)，用于監(jiān)控和調(diào)整。

解題思路：

結(jié)合傳感器的基本功能，說明其在工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)中的具體應(yīng)用和重要性。

5.簡述工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)中執(zhí)行器的作用。

答案：

執(zhí)行器在工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)中的作用包括：

動(dòng)作執(zhí)行：根據(jù)控制器的指令，執(zhí)行具體的動(dòng)作，如開關(guān)閥門、啟動(dòng)電機(jī)等。

信號轉(zhuǎn)換：將控制信號轉(zhuǎn)換為機(jī)械動(dòng)作或電氣信號。

系統(tǒng)響應(yīng)：對控制信號做出快速響應(yīng)，保證系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。

解題思路：

解釋執(zhí)行器的基本功能，并說明其在控制系統(tǒng)中的作用和重要性。

6.簡述工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)中閉環(huán)控制系統(tǒng)與開環(huán)控制系統(tǒng)的區(qū)別。

答案：

閉環(huán)控制系統(tǒng)與開環(huán)控制系統(tǒng)的區(qū)別主要體現(xiàn)在以下方面：

反饋機(jī)制：閉環(huán)系統(tǒng)有反饋機(jī)制，能夠根據(jù)輸出調(diào)整輸入；開環(huán)系統(tǒng)沒有反饋機(jī)制。

穩(wěn)定性：閉環(huán)系統(tǒng)通常比開環(huán)系統(tǒng)更穩(wěn)定，能夠抵抗外部干擾。

控制精度：閉環(huán)系統(tǒng)控制精度更高，能夠?qū)崿F(xiàn)精確控制。

應(yīng)用場景：閉環(huán)系統(tǒng)適用于對控制精度要求高的場合，開環(huán)系統(tǒng)適用于對控制精度要求不高的場合。

解題思路：

比較閉環(huán)和開環(huán)控制系統(tǒng)的基本特點(diǎn)，分析其優(yōu)缺點(diǎn)和應(yīng)用場景。

7.簡述工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)中常見的控制策略。

答案：

工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)中常見的控制策略包括：

PID控制：比例積分微分控制。

模糊控制：基于模糊邏輯的控制方法。

自適應(yīng)控制：根據(jù)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)變化自動(dòng)調(diào)整控制參數(shù)。

預(yù)測控制：根據(jù)預(yù)測的模型進(jìn)行控制。

解題思路：

列舉常見的控制策略，并簡要介紹每種策略的基本原理和應(yīng)用。

8.簡述工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)中常見的執(zhí)行器類型。

答案：

工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)中常見的執(zhí)行器類型包括：

電動(dòng)執(zhí)行器：如電動(dòng)閥、電動(dòng)執(zhí)行器等。

氣動(dòng)執(zhí)行器：如氣動(dòng)閥、氣動(dòng)執(zhí)行器等。

液壓執(zhí)行器：如液壓閥、液壓缸等。

解題思路：

列舉常見的執(zhí)行器類型，并簡要介紹每種執(zhí)行器的工作原理和應(yīng)用。

：五、論述題1.論述工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的特點(diǎn)及其在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用。

特點(diǎn)：實(shí)時(shí)性、高精度、高可靠性、智能化、網(wǎng)絡(luò)化。

應(yīng)用：過程控制、順序控制、運(yùn)動(dòng)控制等。

2.論述PID控制器在工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)中的應(yīng)用及其優(yōu)缺點(diǎn)。

應(yīng)用：廣泛用于各種工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)。

優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單、調(diào)整方便、應(yīng)用廣泛。

缺點(diǎn)：對系統(tǒng)模型的精確性要求高，魯棒性較差。

3.論述PLC編程在工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)中的應(yīng)用及其優(yōu)勢。

應(yīng)用：控制設(shè)備、控制工藝、數(shù)據(jù)采集與處理等。

優(yōu)勢：編程簡單、易于維護(hù)、功能強(qiáng)大。

4.論述傳感器在工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)中的作用及其分類。

作用：檢測各種物理量，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的實(shí)時(shí)監(jiān)控。

分類：溫度傳感器、壓力傳感器、流量傳感器、位置傳感器等。

5.論述執(zhí)行器在工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)中的作用及其分類。

作用：根據(jù)控制器輸出，執(zhí)行相應(yīng)動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)控制要求。

分類：電執(zhí)行器、氣執(zhí)行器、液執(zhí)行器等。

6.論述閉環(huán)控制系統(tǒng)與開環(huán)控制系統(tǒng)在工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)中的應(yīng)用及其優(yōu)缺點(diǎn)。

應(yīng)用：閉環(huán)控制系統(tǒng)在需要高精度、穩(wěn)定性、可靠性的場合，開環(huán)控制系統(tǒng)適用于精度要求不高、環(huán)境干擾小的場合。

優(yōu)點(diǎn)：

閉環(huán)控制系統(tǒng)：穩(wěn)定性好、響應(yīng)速度快、魯棒性強(qiáng)。

開環(huán)控制系統(tǒng)：結(jié)構(gòu)簡單、成本較低。

缺點(diǎn)：

閉環(huán)控制系統(tǒng)：抗干擾能力較差，設(shè)計(jì)復(fù)雜。

開環(huán)控制系統(tǒng)：控制精度較