2025年電氣自動化技術(shù)專業(yè)學(xué)生復(fù)習(xí)試題及答案一、單項(xiàng)選擇題（每題2分，共40分）1.在RLC串聯(lián)電路中，當(dāng)電源頻率等于電路固有頻率時，電路呈現(xiàn)的性質(zhì)為（）。A.感性B.容性C.阻性D.無法確定答案：C2.三相異步電動機(jī)的同步轉(zhuǎn)速n?=60f/p，其中p表示（）。A.電源頻率B.磁極對數(shù)C.額定轉(zhuǎn)速D.轉(zhuǎn)差率答案：B3.自動控制系統(tǒng)中，比例控制（P控制）的主要作用是（）。A.消除穩(wěn)態(tài)誤差B.加快響應(yīng)速度C.抑制超調(diào)D.提高抗干擾能力答案：B4.S7-1200PLC的輸入模塊（DI）常用的電壓等級是（）。A.AC220VB.DC24VC.AC380VD.DC110V答案：B5.晶閘管的導(dǎo)通條件是（）。A.陽極加正向電壓，門極加反向電壓B.陽極加反向電壓，門極加正向電壓C.陽極加正向電壓，門極加正向電壓D.陽極和門極均加反向電壓答案：C6.測量電機(jī)繞組絕緣電阻時，應(yīng)選用（）。A.萬用表B.兆歐表C.示波器D.鉗形電流表答案：B7.在PID控制中，積分控制（I控制）的主要作用是（）。A.減少穩(wěn)態(tài)誤差B.提高響應(yīng)速度C.抑制震蕩D.增強(qiáng)魯棒性答案：A8.三相變壓器的聯(lián)結(jié)組標(biāo)號“Yd11”中，“11”表示（）。A.高壓側(cè)線電壓超前低壓側(cè)線電壓30°×11B.低壓側(cè)線電壓超前高壓側(cè)線電壓30°×11C.高壓側(cè)相電壓滯后低壓側(cè)相電壓30°×11D.低壓側(cè)相電壓滯后高壓側(cè)相電壓30°×11答案：B9.工業(yè)現(xiàn)場中，為避免信號傳輸干擾，常采用的電纜是（）。A.單芯電纜B.多芯電纜C.屏蔽電纜D.鎧裝電纜答案：C10.異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)差率s=（n?-n）/n?，當(dāng)電動機(jī)啟動瞬間，s的值為（）。A.0B.0.02~0.06C.1D.0.5答案：C11.PLC程序的執(zhí)行方式是（）。A.并行執(zhí)行B.循環(huán)掃描C.中斷觸發(fā)D.順序執(zhí)行答案：B12.電力電子變換器中，將直流電能轉(zhuǎn)換為交流電能的裝置是（）。A.整流器B.逆變器C.斬波器D.交流調(diào)壓器答案：B13.熱電偶傳感器的工作原理基于（）。A.壓電效應(yīng)B.熱電效應(yīng)C.光電效應(yīng)D.霍爾效應(yīng)答案：B14.繞線式異步電動機(jī)常用的調(diào)速方法是（）。A.變極調(diào)速B.變頻調(diào)速C.轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速D.調(diào)壓調(diào)速答案：C15.在自動控制系統(tǒng)的時域性能指標(biāo)中，“超調(diào)量”反映的是（）。A.快速性B.穩(wěn)定性C.準(zhǔn)確性D.魯棒性答案：B16.步進(jìn)電動機(jī)的步距角θ=360°/(mzk)，其中m表示（）。A.轉(zhuǎn)子齒數(shù)B.運(yùn)行拍數(shù)C.相數(shù)D.通電方式系數(shù)答案：C17.低壓斷路器的主要功能是（）。A.通斷正常負(fù)載電流B.隔離電源C.短路和過載保護(hù)D.調(diào)節(jié)電壓答案：C18.工業(yè)機(jī)器人中，用于檢測關(guān)節(jié)位置的傳感器是（）。A.溫度傳感器B.壓力傳感器C.編碼器D.視覺傳感器答案：C19.直流電動機(jī)的電樞反應(yīng)會導(dǎo)致（）。A.主磁場增強(qiáng)B.主磁場減弱且發(fā)生畸變C.電樞電流減小D.轉(zhuǎn)速升高答案：B20.在DCS（分布式控制系統(tǒng)）中，“現(xiàn)場控制站”的主要功能是（）。A.人機(jī)交互B.數(shù)據(jù)通信C.實(shí)時控制D.系統(tǒng)組態(tài)答案：C二、填空題（每題2分，共20分）1.基爾霍夫電流定律（KCL）的內(nèi)容是：在任意時刻，流入某一節(jié)點(diǎn)的電流之和______流出該節(jié)點(diǎn)的電流之和。答案：等于2.三相異步電動機(jī)的調(diào)速方法包括變頻調(diào)速、變極調(diào)速和______。答案：變轉(zhuǎn)差率調(diào)速3.PLC的硬件組成主要包括CPU模塊、______、輸出模塊、電源模塊和通信模塊。答案：輸入模塊4.電力電子器件的驅(qū)動電路分為電壓驅(qū)動型和______驅(qū)動型，其中IGBT屬于前者。答案：電流5.自動控制系統(tǒng)按給定信號的形式可分為恒值控制系統(tǒng)、隨動控制系統(tǒng)和______。答案：程序控制系統(tǒng)6.變壓器的主要功能包括電壓變換、電流變換、______和阻抗變換。答案：電氣隔離7.傳感器的靜態(tài)特性指標(biāo)主要有靈敏度、線性度、______和重復(fù)性等。答案：遲滯8.直流電動機(jī)的調(diào)速方法有改變電樞電壓調(diào)速、改變勵磁磁通調(diào)速和______。答案：電樞回路串電阻調(diào)速9.工業(yè)網(wǎng)絡(luò)中，ModbusRTU協(xié)議采用______傳輸方式，數(shù)據(jù)格式為8位數(shù)據(jù)位、1位停止位、無校驗(yàn)或奇/偶校驗(yàn)。答案：串行10.異步電動機(jī)的啟動方式包括直接啟動和______，其中后者適用于大容量電機(jī)。答案：降壓啟動三、判斷題（每題1分，共10分）1.純電容電路中，電流相位滯后電壓90°。（）答案：×（純電容電路中電流超前電壓90°）2.異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)速永遠(yuǎn)小于同步轉(zhuǎn)速。（）答案：√3.PLC的輸入映像寄存器（I區(qū)）在掃描周期開始時讀取外部信號，掃描過程中其值保持不變。（）答案：√4.晶閘管一旦導(dǎo)通，門極失去控制作用，僅當(dāng)陽極電流小于維持電流時才會關(guān)斷。（）答案：√5.積分控制（I控制）可以消除穩(wěn)態(tài)誤差，但會降低系統(tǒng)的穩(wěn)定性。（）答案：√6.三相四線制系統(tǒng)中，中性線的作用是保證負(fù)載相電壓對稱，因此中性線可以安裝熔斷器。（）答案：×（中性線不能安裝熔斷器，否則可能導(dǎo)致負(fù)載相電壓失衡）7.步進(jìn)電動機(jī)的步距角越小，定位精度越高。（）答案：√8.熱電偶需要冷端補(bǔ)償?shù)脑蚴瞧漭敵鰺犭妱輧H與兩端溫度差有關(guān)，而儀表通常以冷端為0℃標(biāo)定。（）答案：√9.變壓器的空載損耗主要是銅損，負(fù)載損耗主要是鐵損。（）答案：×（空載損耗主要是鐵損，負(fù)載損耗主要是銅損）10.工業(yè)機(jī)器人的自由度越多，靈活性越高，但控制復(fù)雜度也越高。（）答案：√四、簡答題（每題6分，共30分）1.簡述PID控制器中比例（P）、積分（I）、微分（D）環(huán)節(jié)的作用及各自的優(yōu)缺點(diǎn)。答案：比例環(huán)節(jié)（P）：根據(jù)偏差的大小輸出控制量，作用是加快系統(tǒng)響應(yīng)速度，減小穩(wěn)態(tài)誤差。缺點(diǎn)是過大的比例系數(shù)會導(dǎo)致系統(tǒng)超調(diào)增大，甚至不穩(wěn)定。積分環(huán)節(jié)（I）：對偏差的積分進(jìn)行控制，作用是消除穩(wěn)態(tài)誤差。缺點(diǎn)是積分作用會引入滯后，降低系統(tǒng)的響應(yīng)速度，過大的積分時間常數(shù)可能導(dǎo)致系統(tǒng)震蕩。微分環(huán)節(jié)（D）：根據(jù)偏差的變化率輸出控制量，作用是預(yù)測偏差變化趨勢，抑制超調(diào)，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。缺點(diǎn)是對噪聲敏感，可能放大高頻干擾。2.說明三相異步電動機(jī)的工作原理，并解釋“異步”的含義。答案：工作原理：三相定子繞組通入三相交流電后，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場；轉(zhuǎn)子繞組因切割旋轉(zhuǎn)磁場的磁感線而感應(yīng)電動勢和電流；轉(zhuǎn)子電流與旋轉(zhuǎn)磁場相互作用產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，驅(qū)動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)?！爱惒健钡暮x：轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n始終小于旋轉(zhuǎn)磁場的同步轉(zhuǎn)速n?（n<n?），否則轉(zhuǎn)子繞組無法切割磁感線，無法產(chǎn)生感應(yīng)電流和電磁轉(zhuǎn)矩，因此稱為“異步”電動機(jī)。3.列舉PLC的三種編程語言，并簡要說明各自的特點(diǎn)。答案：（1）梯形圖（LAD）：圖形化語言，類似繼電器控制電路，直觀易懂，適合電氣工程師使用。（2）結(jié)構(gòu)化文本（ST）：文本化語言，類似高級編程語言（如C語言），適合復(fù)雜邏輯和數(shù)學(xué)運(yùn)算的編程。（3）功能塊圖（FBD）：圖形化語言，以功能塊（如加法器、比較器）連接表示邏輯關(guān)系，適合模塊化設(shè)計(jì)。4.簡述晶閘管整流電路中“觸發(fā)角”的定義及其對輸出電壓的影響。答案：觸發(fā)角（α）：晶閘管在承受正向電壓的情況下，從陽極電壓過零開始到觸發(fā)脈沖到來的電角度。影響：觸發(fā)角越?。é猎叫。?，晶閘管導(dǎo)通時間越長，整流電路的輸出平均電壓越高；觸發(fā)角越大（α越大），導(dǎo)通時間越短，輸出平均電壓越低。當(dāng)α=0°時，輸出電壓最大；當(dāng)α=180°（單相）或120°（三相）時，輸出電壓為0。5.說明工業(yè)現(xiàn)場中電磁干擾的主要來源及常用的抗干擾措施。答案：主要來源：（1）電源干擾（如電網(wǎng)電壓波動、諧波）；（2）感性負(fù)載（如電機(jī)、繼電器通斷時產(chǎn)生的浪涌電壓）；（3）空間電磁輻射（如無線電信號、高頻設(shè)備）；（4）接地系統(tǒng)不良導(dǎo)致的地電位差?？垢蓴_措施：（1）電源側(cè)加濾波器、隔離變壓器；（2）感性負(fù)載并聯(lián)續(xù)流二極管或阻容吸收回路；（3）信號電纜采用屏蔽線并單端接地；（4）設(shè)備獨(dú)立接地，避免共地干擾；（5）PLC輸入/輸出端加光電隔離模塊；（6）軟件上采用數(shù)字濾波（如均值濾波、限幅濾波）。五、計(jì)算題（每題10分，共30分）1.某三相異步電動機(jī)的額定數(shù)據(jù)為：P?=15kW，U?=380V（Y接法），η?=0.88，cosφ?=0.85，n?=1440r/min。求：（1）額定電流I?；（2）額定轉(zhuǎn)差率s?（電源頻率f=50Hz）。答案：（1）額定電流計(jì)算：三相有功功率P?=√3U?I?η?cosφ?解得I?=P?/(√3U?η?cosφ?)=15×103/(1.732×380×0.88×0.85)≈31.6A（2）額定轉(zhuǎn)差率計(jì)算：同步轉(zhuǎn)速n?=60f/p，由n?=1440r/min接近1500r/min（p=2時n?=1500r/min），故p=2。s?=(n?-n?)/n?=(1500-1440)/1500=0.042.如圖所示（注：假設(shè)為單管共射放大電路，Vcc=12V，Rb=300kΩ，Rc=3kΩ，β=50，UBE=0.7V），求：（1）靜態(tài)工作點(diǎn)IBQ、ICQ、UCEQ；（2）電壓放大倍數(shù)Au（忽略rbe的影響，rbe≈200Ω+(1+β)26mV/IEQ）。答案：（1）靜態(tài)工作點(diǎn)計(jì)算：IBQ=(Vcc-UBE)/Rb=(12-0.7)/300kΩ≈0.0377mAICQ=βIBQ=50×0.0377≈1.885mAUCEQ=Vcc-ICQRc=12-1.885×3≈6.345V（2）電壓放大倍數(shù)計(jì)算：IEQ≈ICQ=1.885mArbe=200Ω+(1+50)×26mV/1.885mA≈200+51×13.8≈200+703.8≈903.8ΩAu=-βRc/rbe=-50×3000/903.8≈-1663.某恒壓供水系統(tǒng)采用PID控制，已知系統(tǒng)的設(shè)定壓力為0.5MPa，當(dāng)前壓力反饋為0.45MPa，偏差e(k)=0.05MPa。PID參數(shù)為Kp=2，Ti=0.5s，Td=0.1s。假設(shè)前一時刻的積分項(xiàng)輸出為0.08，微分項(xiàng)輸出為0.02，求當(dāng)前時刻的PID輸出u(k)（采用位置式PID公式：u(k)=Kp[e(k)+(1/Ti)∫e(t)dt+Td(de/dt)]）。答案：位置式PID輸出計(jì)算：比例項(xiàng)：Kpe(k)=2×0.05=0.1積分項(xiàng)：(Kp/Ti)∫e(t)dt=(2/0.5)×(前一積分項(xiàng)+e(k)×Δt)，假設(shè)Δt=1s（采樣周期），則積分項(xiàng)=4×(0.08+0.05×1)=4×0.13=0.52微分項(xiàng)：KpTd(e(k)-e(k-1))/Δt=2×0.1×(0.05-0)/1=0.01（假設(shè)e(k-1)=0）總輸出u(k)=0.1+0.52+0.01=0.63六、綜合應(yīng)用題（每題15分，共30分）1.設(shè)計(jì)一個基于PLC的自動分揀系統(tǒng)，要求分揀三種不同材質(zhì)的工件（鐵、鋁、塑料），并將它們分別推送到A、B、C三個料槽。請說明：（1）需要哪些傳感器及作用；（2）PLC的I/O分配（列出輸入/輸出點(diǎn)及功能）；（3）控制邏輯的主要步驟。答案：（1）傳感器選擇及作用：①光電傳感器（安裝在傳送帶上方）：檢測工件是否到達(dá)分揀位置，輸出信號作為觸發(fā)信號。②電感式接近開關(guān)（檢測鐵）：利用電磁感應(yīng)原理，僅對金屬（鐵）敏感，輸出信號區(qū)分鐵工件。③電容式接近開關(guān)（檢測鋁）：對金屬（鋁）和非金屬均敏感，但通過設(shè)定閾值可區(qū)分鋁（介電常數(shù)與塑料不同），輸出信號區(qū)分鋁工件。④塑料通過排除法確定（未觸發(fā)電感和電容傳感器時為塑料）。（2）PLC的I/O分配（以S7-1200為例）：輸入（I）：I0.0：光電傳感器信號（工件到位）I0.1：電感式接近開關(guān)信號（鐵工件）I0.2：電容式接近開關(guān)信號（鋁工件）I0.3：啟動按鈕I0.4：停止按鈕輸出（Q）：Q0.0：A料槽推料氣缸電磁閥（鐵工件）Q0.1：B料槽推料氣缸電磁閥（鋁工件）Q0.2：C料槽推料氣缸電磁閥（塑料工件）Q0.3：系統(tǒng)運(yùn)行指示燈（3）控制邏輯主要步驟：①啟動后，系統(tǒng)初始化，運(yùn)行指示燈亮。②光電傳感器檢測到工件到位（I0.0=1），觸發(fā)分揀程序。③讀取電感式接近開關(guān)（I0.1）和電容式接近開關(guān)（I0.2）信號：-若I0.1=1（鐵），Q0.0=1，推料氣缸動作將工件推入A料槽，延時0.5s后Q0.0=0。-若I0.1=0且I0.2=1（鋁），Q0.1=1，推入B料槽，延時0.5s后Q0.1=0。-若I0.1=0且I0.2=0（塑料），Q0.2=1，推入C料槽，延時0.5s后Q0.2=0。④重復(fù)上述過程，直到停止按鈕（I0.4=1）被按下，系統(tǒng)停止，運(yùn)行指示燈滅。2.某工廠需設(shè)計(jì)一套10kW光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)，包含光伏組件、逆變器、匯流箱、配電柜等設(shè)備。請回答：（1）光伏組件的串并聯(lián)設(shè)計(jì)（假設(shè)單塊組件參數(shù)：Pmax=400W，Voc=45V，Isc=10A，Vmp=40V，Imp=10A）；（2）逆變器的選型要求；（3）并網(wǎng)時需要注意的電氣安全措施。答案：（1）光伏組件串并聯(lián)設(shè)計(jì)：系統(tǒng)總功率10kW=10000W，單塊組件400W，需組件數(shù)量=10000/400=2