2025年電氣工程師考試試卷電氣自動化技術(shù)專項訓練考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每題2分，共20分。下列每題的選項中，只有一項符合題意）1.線性定常系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為其傳遞函數(shù)為G(s)=(s+2)/(s^2+3s+2)，該系統(tǒng)在階躍輸入下的穩(wěn)態(tài)誤差為（）。A.0B.0.5C.1D.22.在PID控制中，增加積分環(huán)節(jié)（I）的主要目的是（）。A.提高系統(tǒng)的響應速度B.增加系統(tǒng)的型次C.消除穩(wěn)態(tài)誤差D.改善系統(tǒng)的相位裕度3.某三相異步電動機的額定功率為Pn=7.5kW，額定電壓為Un=380V，額定功率因數(shù)為cosφn=0.85，額定效率ηn=87%，其額定電流最接近于（）。A.15AB.20AC.25AD.30A4.在直流電機中，電樞反應主要表現(xiàn)為（）。A.轉(zhuǎn)速升高B.產(chǎn)生附加轉(zhuǎn)矩C.勵磁電流增大D.功率因數(shù)降低5.下列傳感器中，主要用于測量角度位移的是（）。A.溫度傳感器B.壓力傳感器C.光電編碼器D.霍爾傳感器6.PLC系統(tǒng)中，I/O模塊的作用是（）。A.執(zhí)行用戶程序B.連接電源和負載C.存儲系統(tǒng)程序D.進行人機交互7.在工業(yè)現(xiàn)場總線中，Profibus-DP主要用于（）。A.設(shè)備層之間的通信B.網(wǎng)絡(luò)層之間的通信C.應用層之間的通信D.物理層之間的通信8.單片機系統(tǒng)中，中斷服務程序通常使用（）進行調(diào)用。A.長跳轉(zhuǎn)指令B.短跳轉(zhuǎn)指令C.子程序調(diào)用指令D.中斷響應指令9.在電力電子變換電路中，Boost變換器的主要功能是（）。A.降壓B.升壓C.恒流輸出D.恒壓輸出10.以下不屬于工業(yè)自動化系統(tǒng)設(shè)計原則的是（）。A.可靠性B.經(jīng)濟性C.復雜性優(yōu)先D.可維護性二、填空題（每空2分，共20分）1.系統(tǒng)的傳遞函數(shù)G(s)=K/(s(s+1))，要使系統(tǒng)在階躍輸入下無穩(wěn)態(tài)誤差，開環(huán)增益K應______。2.某閉環(huán)控制系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為G(s)H(s)=10/(s(s+2)(s+5))，其相角裕度γ______（用“大于”、“小于”或“等于”填空）60度。3.交流異步電動機的啟動電流通常為額定電流的______倍左右。4.測量轉(zhuǎn)速常用的傳感器有______和______。5.PLC程序執(zhí)行的基本掃描周期一般包括輸入采樣、程序執(zhí)行、輸出刷新三個階段。6.工業(yè)以太網(wǎng)在自動化領(lǐng)域的主要應用協(xié)議有______和______。7.單片機通常采用______總線結(jié)構(gòu)來連接各種芯片。8.電力電子器件MOSFET的主要特點是______。9.電氣設(shè)計圖紙中，通常用______符號表示交流接觸器。10.根據(jù)安全規(guī)范，在電氣設(shè)備上進行維修操作前，必須執(zhí)行______程序。三、簡答題（每題5分，共20分）1.簡述比例（P）控制器、積分（I）控制器和微分（D）控制器各自的控制作用。2.簡述三相異步電動機直接啟動的主要缺點及其改進方法。3.簡述PLC系統(tǒng)與繼電器控制系統(tǒng)相比的主要優(yōu)點。4.簡述工業(yè)現(xiàn)場總線通信的基本特點。四、計算題（每題10分，共30分）1.已知某單位負反饋控制系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為G(s)H(s)=K/(s(s+4))，要求系統(tǒng)阻尼比ζ=0.5，試確定開環(huán)增益K的值，并計算該系統(tǒng)的自然振蕩頻率ωn。2.一臺三相繞線式異步電動機，額定功率Pn=40kW，額定電壓Un=380V，額定轉(zhuǎn)速nN=1450r/min，額定負載時功率因數(shù)cosφN=0.85，效率ηN=88.5%。試求該電動機的額定電流，并計算其額定轉(zhuǎn)矩（假設(shè)機械力矩為空載轉(zhuǎn)矩加上額定轉(zhuǎn)矩）。3.有一單相全波整流電路，輸入交流電壓有效值U2=100V，負載電阻RL=50Ω。試計算輸出直流電壓平均值Ud，流過二極管的平均電流Id，以及二極管承受的最高反向電壓URM。五、綜合題（每題15分，共30分）1.某工業(yè)控制系統(tǒng)采用PLC實現(xiàn)電機啟停控制。要求：啟動時按下啟動按鈕，電機啟動并運行；按下停止按鈕，電機停止運行。請簡述使用PLC實現(xiàn)該功能的硬件連接思路（說明需要哪些輸入輸出點）和基本的梯形圖邏輯思路（無需繪制完整圖形，只需說明關(guān)鍵步和觸點邏輯）。2.某恒溫控制系統(tǒng)，被控對象為水箱水溫，采用PID控制器調(diào)節(jié)加熱器的輸出功率。試分析在該系統(tǒng)中，增加積分環(huán)節(jié)（I）和微分環(huán)節(jié)（D）可能分別起到什么作用？在實際應用中，如何整定PID參數(shù)（P、I、D）以獲得較好的控制效果？試卷答案一、選擇題（每題2分，共20分。下列每題的選項中，只有一項符合題意）1.A2.C3.B4.B5.C6.B7.A8.A9.B10.C二、填空題（每空2分，共20分）1.大于2.大于3.4-74.測速發(fā)電機；旋轉(zhuǎn)變壓器5.循環(huán)6.ModbusTCP；Profinet7.總線8.導通電阻小；功率密度高9.CM10.斷電掛牌（LOTO）三、簡答題（每題5分，共20分）1.答：比例（P）控制器：輸出與誤差成正比，能快速響應誤差變化，但不能消除穩(wěn)態(tài)誤差。積分（I）控制器：輸出與誤差對時間的積分成正比，能消除穩(wěn)態(tài)誤差，但響應較慢，可能產(chǎn)生超調(diào)。微分（D）控制器：輸出與誤差的變化率成正比，能預見誤差變化趨勢，抑制超調(diào)，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性，但對噪聲敏感。2.答：主要缺點：啟動電流很大（可達額定電流的4-7倍），可能引起電網(wǎng)電壓波動，易損壞電機或啟動設(shè)備。改進方法：采用減壓啟動方式，如星三角啟動、自耦變壓器啟動、軟啟動器啟動等。3.答：PLC系統(tǒng)優(yōu)點：可靠性高（無觸點、壽命長）；控制靈活、功能強大；編程簡單、易于修改；維護方便、調(diào)試簡單；便于實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信和分布式控制。4.答：工業(yè)現(xiàn)場總線特點：數(shù)字式通信；多節(jié)點網(wǎng)絡(luò)；支持雙向通信（控制與反饋）；具有開放性、標準化；支持遠程診斷和組態(tài)；傳輸距離較遠。四、計算題（每題10分，共30分）1.解：系統(tǒng)閉環(huán)特征方程為s^2+(4+K/1)s+0=0。阻尼比ζ=(4+K/1)/(2*sqrt(K))=0.5。解得K=2。自然振蕩頻率ωn=sqrt(K)=sqrt(2)rad/s。2.解：額定電流In=Pn/(sqrt(3)*Un*cosφN*ηN)=40000/(sqrt(3)*380*0.85*0.885)≈81.5A。額定轉(zhuǎn)矩TN=9550*Pn/nN=9550*40/1450≈264.5N·m。3.解：Ud=0.9*U2=0.9*100=90V。Id=Ud/RL=90/50=1.8A。URM=sqrt(2)*U2=sqrt(2)*100≈141.4V。五、綜合題（每題15分，共30分）1.解：硬件連接思路：需啟動按鈕SB1（常開觸點）作為輸入點I0.0，停止按鈕SB2（常開觸點）作為輸入點I0.1，電機接觸器KM線圈作為輸出點Q0.0。接觸器線圈KM應通過中間繼電器或外部常閉觸點實現(xiàn)自鎖。梯形圖邏輯思路：使用I0.0的上升沿脈沖啟動輸出Q0.0，使用I0.1的信號使輸出Q0.0置零停止。2.