2025年高職電氣自動化技術(shù)（運動控制）技能測試卷

（考試時間：90分鐘滿分100分）班級______姓名______一、單項選擇題（總共10題，每題4分，每題只有一個正確答案，請將正確答案填寫在括號內(nèi)）1.運動控制系統(tǒng)中，實現(xiàn)位置控制的關(guān)鍵環(huán)節(jié)是（）A.速度控制B.電流控制C.位置檢測與反饋D.功率放大2.以下哪種電機常用于運動控制系統(tǒng)中的高精度位置控制（）A.直流電動機B.步進電動機C.異步電動機D.同步電動機3.運動控制系統(tǒng)中，用于調(diào)節(jié)電機轉(zhuǎn)速的主要方法是（）A.改變電源電壓B.改變電機磁極對數(shù)C.改變轉(zhuǎn)差率D.以上都是4.在運動控制系統(tǒng)中，PID控制器的作用是（）A.比例控制B.積分控制C.微分控制D.以上都是5.運動控制系統(tǒng)中，位置傳感器的作用是（）A.檢測電機位置B.檢測電機速度C.檢測電機電流D.檢測電機電壓6.以下哪種調(diào)速方法屬于轉(zhuǎn)差功率不變型調(diào)速系統(tǒng)（）A.變極調(diào)速B.變頻調(diào)速C.調(diào)壓調(diào)速D.串級調(diào)速7.運動控制系統(tǒng)中，功率放大器的作用是（）A.放大控制信號B.放大電機功率C.提高系統(tǒng)效率D.以上都是8.在運動控制系統(tǒng)中，速度控制環(huán)的主要作用是（）A.調(diào)節(jié)電機速度B.調(diào)節(jié)電機位置C.調(diào)節(jié)電機電流D.調(diào)節(jié)電機電壓9.運動控制系統(tǒng)中，常用的位置控制算法有（）A.比例控制算法B.積分控制算法C.微分控制算法D.以上都是10.以下哪種電機調(diào)速方法適用于恒轉(zhuǎn)矩負載（）A.變極調(diào)速B.變頻調(diào)速C.調(diào)壓調(diào)速D.串級調(diào)速二、多項選擇題（總共5題，每題6分，每題有兩個或兩個以上正確答案，請將正確答案填寫在括號內(nèi)，多選、少選、錯選均不得分）1.運動控制系統(tǒng)的組成部分包括（）A.控制器B.功率放大器C.電機D.傳感器E.負載2.以下哪些是運動控制系統(tǒng)中常用的控制策略（）A.PID控制B.模糊控制C.神經(jīng)網(wǎng)絡控制D.滑?？刂艵.自適應控制3.運動控制系統(tǒng)中，電機的調(diào)速方法有（）A.變極調(diào)速B.變頻調(diào)速C.調(diào)壓調(diào)速D.串級調(diào)速E.電磁調(diào)速4.位置傳感器在運動控制系統(tǒng)中的作用有（）A.檢測電機位置B.實現(xiàn)位置反饋控制C.提高系統(tǒng)精度D.保護電機E.調(diào)節(jié)電機速度5.運動控制系統(tǒng)中，功率放大器的類型有（）A.線性功率放大器B.開關(guān)功率放大器C.晶閘管功率放大器D.晶體管功率放大器E.集成運算放大器三、判斷題（總共10題，每題3分，請判斷下列說法是否正確，正確的打“√”，錯誤的打“×”）1.運動控制系統(tǒng)中，電機的轉(zhuǎn)速與電源頻率成正比。（）2.PID控制器中，比例系數(shù)越大，系統(tǒng)響應越快，但可能會產(chǎn)生超調(diào)。（）3.步進電動機的步距角越小，其控制精度越高。（）4.運動控制系統(tǒng)中，位置檢測與反饋環(huán)節(jié)可以提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。（）5.變頻調(diào)速系統(tǒng)中，基頻以下調(diào)速屬于恒功率調(diào)速。（）6.功率放大器的效率越高，系統(tǒng)的能耗越低。（）7.運動控制系統(tǒng)中，速度控制環(huán)的帶寬越大，系統(tǒng)的響應速度越快。（）8.位置控制算法中，積分控制可以消除系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差。（）9.直流電動機調(diào)速時，弱磁調(diào)速適用于恒轉(zhuǎn)矩負載。（）10.運動控制系統(tǒng)中，傳感器的精度越高，系統(tǒng)的性能越好。（）四、簡答題（總共3題，每題10分，請簡要回答下列問題）1.簡述運動控制系統(tǒng)中位置控制的基本原理。2.請說明PID控制器在運動控制系統(tǒng)中的作用及參數(shù)調(diào)整方法。3.分析變頻調(diào)速系統(tǒng)的工作原理及優(yōu)點。五、綜合應用題（總共1題，請根據(jù)題目要求進行詳細解答，20分）某運動控制系統(tǒng)采用直流電動機作為執(zhí)行元件，要求實現(xiàn)位置和速度的精確控制。已知系統(tǒng)參數(shù)如下：直流電動機額定功率$P_n=1kW$，額定電壓$U_n=220V$，額定電流$I_n=5A$，額定轉(zhuǎn)速$n_n=1500r/min$，電樞電阻$R_a=2\Omega$，轉(zhuǎn)動慣量$J=0.01kg\cdotm^2$。位置傳感器采用光電編碼器，每轉(zhuǎn)輸出脈沖數(shù)為1脈沖/度。速度傳感器采用測速發(fā)電機，其輸出電壓與轉(zhuǎn)速成正比，比例系數(shù)為$K_t=0.1V/(r/min)$?？刂破鞑捎肞ID控制器，位置環(huán)增益$K_p=10$，速度環(huán)增益$K_v=2$。試設計該運動控制系統(tǒng)的位置和速度控制方案，并計算系統(tǒng)的響應性能指標。答案：一、單項選擇題1.C2.B3.D4.D5.A6.B7.A8.A9.D10.C二、多項選擇題1.ABCDE2.ABCDE3.ABCDE4.ABC5.ABCD三、判斷題1.√2.√3.√4.√5.×6.√7.√8.√9.×10.√四、簡答題1.位置控制基本原理：通過位置傳感器檢測電機實際位置，與給定位置信號比較得到位置偏差，經(jīng)控制器運算處理后輸出控制信號，調(diào)節(jié)電機運動，使電機位置跟蹤給定值，實現(xiàn)精確位置控制。2.PID控制器作用：比例環(huán)節(jié)快速響應偏差，積分環(huán)節(jié)消除穩(wěn)態(tài)誤差，微分環(huán)節(jié)預測偏差變化趨勢，改善系統(tǒng)動態(tài)性能。參數(shù)調(diào)整方法：根據(jù)系統(tǒng)響應特性，先調(diào)比例系數(shù)觀察響應，再調(diào)積分系數(shù)消除穩(wěn)態(tài)誤差，最后微調(diào)微分系數(shù)改善動態(tài)特性。3.變頻調(diào)速工作原理：通過改變電源頻率來改變電機同步轉(zhuǎn)速，從而實現(xiàn)調(diào)速。優(yōu)點：調(diào)速范圍寬、效率高、調(diào)速平滑、可實現(xiàn)精確調(diào)速、能適應不同負載特性等。五、綜合應用題位置控制方案：以光電編碼器檢測位置反饋，與給定位置比較得偏差，經(jīng)PID控制器調(diào)節(jié)輸出控制信號給功率放大器驅(qū)動直流電動機，實現(xiàn)位置精確控制。速度控制方案：由測速發(fā)電機檢測速度反饋，與給定速度比較偏差，經(jīng)速度環(huán)PID控制器調(diào)節(jié)，與位置環(huán)輸出合成控制信號驅(qū)動電機，實現(xiàn)速度精確控制。響應性能指標計算：位置環(huán)固有頻率$\omega_{n1}=\sqrt{K_p/K_i}$（假設$K_i$已知），速度環(huán)固有頻率$\omega_{n2}=\s