2025年大學無人機工程（無人機系統(tǒng)設計）試題及答案

（考試時間：90分鐘滿分100分）班級______姓名______第I卷（選擇題共30分）（總共6題，每題5分，每題只有一個選項符合題意）1.無人機系統(tǒng)設計中，關于飛行控制算法，以下說法正確的是（）A.傳統(tǒng)PID算法響應速度快但抗干擾能力弱B.自適應控制算法能根據無人機狀態(tài)實時調整控制參數C.滑?？刂扑惴ㄓ嬎愫唵危瑢底兓幻舾蠨.模糊控制算法完全依賴精確的數學模型2.無人機動力系統(tǒng)設計時，考慮電池容量與續(xù)航時間的關系，以下哪種說法正確（）A.電池容量越大，續(xù)航時間一定越長B.相同電池容量下，飛行負載越大續(xù)航時間越長C.合理優(yōu)化飛行姿態(tài)可提高電池續(xù)航效率D.采用大功率電機能顯著增加續(xù)航時間3.在無人機結構設計中，對于減輕重量同時保證強度，以下方法可行的是（）A.選用高強度鋼材，增加結構厚度B.采用鋁合金材料，優(yōu)化結構形狀C.增加碳纖維使用比例，減少其他材料D.用塑料替代金屬材料，簡化結構4.無人機通信系統(tǒng)設計中，關于數據傳輸速率和傳輸距離，以下正確的是（）A.提高發(fā)射功率可無限增加傳輸距離B.采用高頻段通信能提高傳輸速率但降低傳輸距離C.優(yōu)化天線設計對傳輸速率和距離沒有影響D.數據傳輸速率與傳輸距離成正比5.無人機導航系統(tǒng)設計時，關于慣性導航，說法錯誤的是（）A.能實時提供無人機位置、速度等信息B.長時間使用會產生累計誤差C.對外部干擾不敏感D.可與其他導航系統(tǒng)組合提高精度6.無人機任務設備搭載設計中，對于掛載相機的穩(wěn)定性，以下措施有效的是（）A.增加相機重量B.采用剛性連接方式C.降低飛行速度D.減少掛載點數量第II卷（非選擇題共70分）（總共4題，每題10分，簡答題）1.簡述無人機系統(tǒng)設計中，如何優(yōu)化動力系統(tǒng)以提高效率和續(xù)航能力。2.說明無人機飛行控制算法中，姿態(tài)控制和位置控制的主要區(qū)別與聯(lián)系。3.闡述無人機結構設計時，如何考慮空氣動力學因素以減少飛行阻力。4.分析無人機通信系統(tǒng)設計中，影響信號傳輸質量的主要因素及解決方法。（總共2題，每題15分，材料分析題）材料：在無人機系統(tǒng)設計中，某團隊設計的一款無人機在試飛過程中出現(xiàn)飛行姿態(tài)不穩(wěn)定的情況。經過檢查發(fā)現(xiàn)，飛行控制算法在處理復雜飛行環(huán)境時存在不足，比如遇到氣流干擾時不能及時調整姿態(tài)。同時，動力系統(tǒng)的電機與螺旋槳匹配不夠精準，導致動力輸出不均勻。另外，機身結構設計也存在一些問題，影響了空氣動力學性能，增加了飛行阻力。1.根據材料，分析該無人機飛行姿態(tài)不穩(wěn)定的原因，并提出改進措施。2.從無人機系統(tǒng)設計的整體角度，談談如何避免類似問題在未來設計中出現(xiàn)。答案：第I卷：1.B2.C3.B4.B5.C6.B第II卷：簡答題：1.優(yōu)化動力系統(tǒng)可從多方面入手。選用高效能電池，提升能量密度。合理匹配電機與螺旋槳，確保動力輸出穩(wěn)定高效。優(yōu)化動力系統(tǒng)的散熱設計，防止因過熱降低效率。采用智能功率管理系統(tǒng)，根據飛行狀態(tài)調整功率消耗。2.姿態(tài)控制主要關注無人機自身的俯仰、滾轉和偏航角度的穩(wěn)定，通過控制舵面或電機轉速等實現(xiàn)。位置控制則是在姿態(tài)穩(wěn)定基礎上，控制無人機在空間中的位置，如高度、水平位置等，常借助導航系統(tǒng)與姿態(tài)控制協(xié)同。兩者聯(lián)系緊密，姿態(tài)穩(wěn)定是位置精確控制的前提，位置控制指令會影響姿態(tài)控制調整。3.無人機結構設計考慮空氣動力學因素時，機身外形應設計為流線型，減少氣流分離。機翼采用合適的翼型，提高升力系數。合理布置機身突起物，避免產生額外阻力。優(yōu)化起落架設計，使其收起時對氣流影響最小。4.影響無人機通信系統(tǒng)信號傳輸質量的因素有發(fā)射功率、頻段選擇、天線性能、環(huán)境干擾等。解決方法包括適當提高發(fā)射功率，根據需求選擇合適頻段，優(yōu)化天線設計提高增益和方向性，采用抗干擾技術如擴頻通信、跳頻通信等。材料分析題：1.原因：飛行控制算法處理復雜環(huán)境能力不足；動力系統(tǒng)電機與螺旋槳匹配不準；機身結構影響空氣動力學性能。改進措施：優(yōu)化飛行控制算法，增強對復雜環(huán)境適應性；精準匹配電機與螺旋槳；改進機身結構，降低飛行阻力。