工業(yè)自動化控制理論練習題集姓名_________________________地址_______________________________學號______________________-------------------------------密-------------------------封----------------------------線--------------------------1.請首先在試卷的標封處填寫您的姓名，身份證號和地址名稱。2.請仔細閱讀各種題目，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、計算機

B.傳感器、執(zhí)行器、控制器、人機界面

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.下列哪項不屬于工業(yè)自動化控制系統(tǒng)的基本控制方式？

A.PID控制

B.模糊控制

C.遙控控制

D.神經網(wǎng)絡控制

3.PID控制器的三個參數(shù)分別代表什么？

A.預設值、誤差、輸出

B.比例、積分、微分

C.速度、加速度、位移

D.預設值、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)有反饋機制，開環(huán)控制系統(tǒng)沒有

B.閉環(huán)控制系統(tǒng)更復雜，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)自動化控制系統(tǒng)的基本控制方式，而是指通過遠程手段對設備進行控制。

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，這三個參數(shù)共同決定控制器的響應特性。

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：模型預測控制（ModelPredictiveControl,MPC）適用于快速變化的系統(tǒng)，因為它可以預測未來的系統(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)，因為它可以通過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)通過反饋機制不斷調整控制作用，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)變化而調整。二、填空題1.工業(yè)自動化控制系統(tǒng)中的反饋環(huán)節(jié)，其作用是將系統(tǒng)的輸出與期望值進行比較，以調整輸入，使系統(tǒng)輸出趨于穩(wěn)定或達到期望值。

2.PLC編程中，定時器指令的格式為T（定時器編號）X（定時器類型）Y（定時器時基）N（定時器預設時間）。

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整控制作用，使系統(tǒng)能夠快速響應偏差，減少超調量。

4.下列哪種傳感器屬于數(shù)字量傳感器？

光電開關

5.下列哪種控制器適用于具有滯后特性的系統(tǒng)？

Smith預估控制器

6.工業(yè)自動化控制系統(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)的實際輸出與期望值之間的差異進行調節(jié)，而開環(huán)控制系統(tǒng)沒有反饋環(huán)節(jié)，無法根據(jù)輸出進行調整。

7.在工業(yè)自動化控制系統(tǒng)中，常見的執(zhí)行器有電動執(zhí)行器、氣動執(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)的輸出與期望值進行比較，以調整輸入，使系統(tǒng)輸出趨于穩(wěn)定或達到期望值。

2.T（定時器編號）X（定時器類型）Y（定時器時基）N（定時器預設時間）。

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

4.光電開關。

5.Smith預估控制器。

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)的實際輸出與期望值之間的差異進行調節(jié)，而開環(huán)控制系統(tǒng)沒有反饋環(huán)節(jié)，無法根據(jù)輸出進行調整。

7.電動執(zhí)行器、氣動執(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)中起到關鍵作用，通過比較實際輸出與期望值，調整系統(tǒng)輸入，實現(xiàn)穩(wěn)定控制。

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

3.比例增益Kp在PID控制器中負責根據(jù)偏差大小調整控制作用，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償滯后，Smith預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)實現(xiàn)動態(tài)調整，而開環(huán)控制系統(tǒng)缺乏這種調整能力。

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、氣動、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)在自動控制系統(tǒng)中起到監(jiān)督和調整的作用，通過將系統(tǒng)的輸出與期望值進行比較，能夠調整系統(tǒng)的輸入，從而提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

2.PLC編程中，定時器指令的格式為TIMERT0,1000ms。（×）

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

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

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

4.下列哪種傳感器屬于模擬量傳感器？（）

答案：（）（此處應有具體選項，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：（）（此處應有具體選項，以下）

解題思路：具有滯后特性的系統(tǒng)響應緩慢，需要一定的延遲時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行比較，進行修正，而開環(huán)控制系統(tǒng)則沒有反饋環(huán)節(jié)。

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

解題思路：執(zhí)行器是自動控制系統(tǒng)中的驅動部件，用于將控制信號轉化為實際的動作，常見的執(zhí)行器有電機、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：（）（此處應有具體選項，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)自動化控制系統(tǒng)的基本組成。

答案：

工業(yè)自動化控制系統(tǒng)通常由以下基本組成部分構成：

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

控制器：根據(jù)預設的參數(shù)和檢測到的實際參數(shù)，進行計算和決策，控制執(zhí)行器的動作。

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

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

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

通信網(wǎng)絡：連接各個組成部分，實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換和通信。

解題思路：

回顧工業(yè)自動化控制系統(tǒng)的基本概念和組成部分，結合實際應用案例，詳細闡述每個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）三個控制作用。

比例作用：根據(jù)當前誤差與設定值的比例關系來調整控制量。

積分作用：對誤差進行積分，消除穩(wěn)態(tài)誤差。

微分作用：預測誤差的變化趨勢，提前調整控制量。

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

解題思路：

解釋PID控制器的三個基本控制作用，并結合實際應用，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。

調試：在PLC上運行程序，測試和修正錯誤。

：將程序到PLC，到計算機進行備份或修改。

現(xiàn)場調試：在真實環(huán)境中運行程序，保證系統(tǒng)穩(wěn)定運行。

解題思路：

按照PLC編程的一般流程，逐一闡述每個步驟的具體內容和注意事項。

4.簡述工業(yè)自動化控制系統(tǒng)中傳感器的作用。

答案：

傳感器在工業(yè)自動化控制系統(tǒng)中的作用包括：

信息采集：實時檢測和采集生產過程中的各種物理量。

狀態(tài)監(jiān)測：監(jiān)測設備運行狀態(tài)，預防故障。

參數(shù)控制：為控制器提供輸入信號，實現(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)控和調整。

解題思路：

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

5.簡述工業(yè)自動化控制系統(tǒng)中執(zhí)行器的作用。

答案：

執(zhí)行器在工業(yè)自動化控制系統(tǒng)中的作用包括：

動作執(zhí)行：根據(jù)控制器的指令，執(zhí)行具體的動作，如開關閥門、啟動電機等。

信號轉換：將控制信號轉換為機械動作或電氣信號。

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

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：

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

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，能夠實現(xiàn)精確控制。

應用場景：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，分析其優(yōu)缺點和應用場景。

7.簡述工業(yè)自動化控制系統(tǒng)中常見的控制策略。

答案：

工業(yè)自動化控制系統(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。

自適應控制：根據(jù)系統(tǒng)動態(tài)變化自動調整控制參數(shù)。

預測控制：根據(jù)預測的模型進行控制。

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用。

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

答案：

工業(yè)自動化控制系統(tǒng)中常見的執(zhí)行器類型包括：

電動執(zhí)行器：如電動閥、電動執(zhí)行器等。

氣動執(zhí)行器：如氣動閥、氣動執(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用。

：五、論述題1.論述工業(yè)自動化控制系統(tǒng)的特點及其在工業(yè)生產中的應用。

特點：實時性、高精度、高可靠性、智能化、網(wǎng)絡化。

應用：過程控制、順序控制、運動控制等。

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

應用：廣泛用于各種工業(yè)自動化控制系統(tǒng)。

優(yōu)點：結構簡單、調整方便、應用廣泛。

缺點：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)自動化控制系統(tǒng)中的應用及其優(yōu)勢。

應用：控制設備、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、功能強大。

4.論述傳感器在工業(yè)自動化控制系統(tǒng)中的作用及其分類。

作用：檢測各種物理量，實現(xiàn)生產過程的實時監(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)行相應動作，實現(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)自動化控制系統(tǒng)中的應用及其優(yōu)缺點。

應用：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：

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

開環(huán)控制系統(tǒng)：結構簡單、成本較低。

缺點：

閉環(huán)控制系統(tǒng)：抗干擾能力較差，設計復雜。

開環(huán)控制系統(tǒng)：控制精度較