2025年大學(xué)無(wú)人機(jī)應(yīng)用（無(wú)人機(jī)控制系統(tǒng)）試題及答案

（考試時(shí)間：90分鐘滿分100分）班級(jí)______姓名______第I卷（選擇題共40分）（總共8題，每題5分，每題只有一個(gè)正確答案，請(qǐng)將正確答案填寫(xiě)在括號(hào)內(nèi)）1.無(wú)人機(jī)控制系統(tǒng)中，姿態(tài)控制主要是調(diào)整無(wú)人機(jī)的（）。A.高度、速度和航向B.橫滾、俯仰和偏航C.位置和姿態(tài)D.飛行模式2.以下哪種傳感器常用于測(cè)量無(wú)人機(jī)的高度（）。A.加速度計(jì)B.陀螺儀C.氣壓計(jì)D.磁力計(jì)3.無(wú)人機(jī)控制系統(tǒng)中的PID控制器，其中I代表的是（）。A.比例B.積分C.微分D.增益4.當(dāng)無(wú)人機(jī)受到干擾發(fā)生姿態(tài)偏移時(shí)，控制系統(tǒng)會(huì)通過(guò)（）來(lái)調(diào)整姿態(tài)回到平衡。A.反饋控制B.開(kāi)環(huán)控制C.手動(dòng)控制D.程序控制5.無(wú)人機(jī)的飛行模式中，能夠自動(dòng)保持高度和航向的是（）。A.手動(dòng)模式B.姿態(tài)模式C.GPS模式D.定點(diǎn)模式6.用于檢測(cè)無(wú)人機(jī)角速度的傳感器是（）。A.加速度計(jì)B.陀螺儀C.氣壓計(jì)D.超聲波傳感器7.無(wú)人機(jī)控制系統(tǒng)中，航點(diǎn)飛行是通過(guò)設(shè)定一系列（）來(lái)實(shí)現(xiàn)的。A.速度點(diǎn)B.高度點(diǎn)C.位置點(diǎn)D.姿態(tài)點(diǎn)8.以下關(guān)于無(wú)人機(jī)控制系統(tǒng)通信鏈路的說(shuō)法，正確的是（）。A.只支持無(wú)線通信B.有線通信更穩(wěn)定C.常用的有2.4G、5.8G無(wú)線通信等D.通信鏈路與飛行控制無(wú)關(guān)第II卷（非選擇題共60分）（總共3題，每題10分，簡(jiǎn)答題，請(qǐng)簡(jiǎn)要回答問(wèn)題）1.簡(jiǎn)述無(wú)人機(jī)姿態(tài)控制的基本原理。2.說(shuō)明PID控制器在無(wú)人機(jī)控制系統(tǒng)中的作用及工作方式。3.無(wú)人機(jī)飛行過(guò)程中，如何利用傳感器數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)精確的位置控制？（總共2題，每題15分，分析題，請(qǐng)結(jié)合所學(xué)知識(shí)分析問(wèn)題）1.當(dāng)無(wú)人機(jī)在GPS模式下飛行時(shí)，突然GPS信號(hào)丟失，分析無(wú)人機(jī)控制系統(tǒng)會(huì)出現(xiàn)什么情況以及可能采取的應(yīng)對(duì)措施。2.分析無(wú)人機(jī)在強(qiáng)風(fēng)環(huán)境下，姿態(tài)控制系統(tǒng)是如何保持穩(wěn)定飛行的。（總共1題，20分，綜合題，請(qǐng)綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解答問(wèn)題）材料：某無(wú)人機(jī)在執(zhí)行任務(wù)過(guò)程中，出現(xiàn)了飛行姿態(tài)不穩(wěn)定的情況。已知該無(wú)人機(jī)采用了常見(jiàn)的多傳感器融合的控制系統(tǒng)，包括加速度計(jì)、陀螺儀、氣壓計(jì)等。在檢查過(guò)程中發(fā)現(xiàn)氣壓計(jì)數(shù)據(jù)異常波動(dòng)。問(wèn)題：請(qǐng)分析可能導(dǎo)致氣壓計(jì)數(shù)據(jù)異常波動(dòng)的原因，并提出解決該無(wú)人機(jī)飛行姿態(tài)不穩(wěn)定問(wèn)題的具體方案。答案：第I卷答案1.B2.C3.B4.A5.C6.B7.C8.C第II卷答案1.無(wú)人機(jī)姿態(tài)控制基本原理：通過(guò)傳感器（如加速度計(jì)、陀螺儀）獲取無(wú)人機(jī)當(dāng)前姿態(tài)信息，與設(shè)定的目標(biāo)姿態(tài)對(duì)比得到偏差，控制系統(tǒng)根據(jù)偏差計(jì)算控制量，驅(qū)動(dòng)無(wú)人機(jī)的動(dòng)力系統(tǒng)（如電機(jī)）調(diào)整姿態(tài)，使偏差減小直至達(dá)到目標(biāo)姿態(tài)。2.PID控制器作用：通過(guò)比例、積分、微分三個(gè)環(huán)節(jié)對(duì)誤差進(jìn)行調(diào)整，使系統(tǒng)快速、穩(wěn)定地達(dá)到目標(biāo)值。工作方式：比例環(huán)節(jié)根據(jù)誤差大小成比例輸出控制量；積分環(huán)節(jié)對(duì)誤差積分，消除穩(wěn)態(tài)誤差；微分環(huán)節(jié)根據(jù)誤差變化率提前調(diào)整控制量，加快系統(tǒng)響應(yīng)速度。3.利用加速度計(jì)測(cè)量重力分量確定姿態(tài)，結(jié)合陀螺儀修正姿態(tài)變化；氣壓計(jì)測(cè)量高度輔助定位；GPS獲取位置信息并結(jié)合姿態(tài)數(shù)據(jù)計(jì)算精確位置，通過(guò)控制算法調(diào)整動(dòng)力實(shí)現(xiàn)位置精確控制。1.GPS信號(hào)丟失后，無(wú)人機(jī)可能失去精確位置信息，控制系統(tǒng)可能切換到姿態(tài)模式。應(yīng)對(duì)措施：可根據(jù)慣導(dǎo)數(shù)據(jù)估算位置，嘗試通過(guò)手動(dòng)操作或預(yù)設(shè)的應(yīng)急模式保持一定飛行安全，如降低高度、尋找開(kāi)闊安全區(qū)域懸停等。2.在強(qiáng)風(fēng)環(huán)境下，姿態(tài)控制系統(tǒng)利用加速度計(jì)和陀螺儀實(shí)時(shí)感知姿態(tài)變化，通過(guò)PID等控制算法調(diào)整電機(jī)轉(zhuǎn)速，產(chǎn)生與風(fēng)力相反的作用力矩，抵消風(fēng)力影響，保持姿態(tài)穩(wěn)定，同時(shí)結(jié)合氣壓計(jì)等傳感器輔助調(diào)整高度等參數(shù)，確保穩(wěn)定飛行。綜合題答案：氣壓計(jì)數(shù)據(jù)異常波動(dòng)原因可能是氣壓計(jì)受干擾、