2025年大學(xué)電氣自動(dòng)化技術(shù)（電氣自動(dòng)化技術(shù)）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）答題要求：本大題共20小題，每小題2分，共40分。在每小題給出的備選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)是最符合題目要求的，請(qǐng)將其選出。1.以下哪種電機(jī)調(diào)速方式屬于恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速？A.變極調(diào)速B.變頻調(diào)速C.調(diào)壓調(diào)速D.轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速2.晶閘管導(dǎo)通的條件是A.陽(yáng)極和陰極間加正向電壓，門(mén)極不加電壓B.陽(yáng)極和陰極間加反向電壓，門(mén)極加正向電壓C.陽(yáng)極和陰極間加正向電壓，門(mén)極加正向觸發(fā)電壓D.陽(yáng)極和陰極間加反向電壓，門(mén)極加反向觸發(fā)電壓3.直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方法中，能實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速的是A.改變電樞回路電阻調(diào)速B.改變勵(lì)磁磁通調(diào)速C.改變電樞電壓調(diào)速D.以上都不能4.三相異步電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速由（）決定。A.電源電壓B.磁極對(duì)數(shù)和電源頻率C.負(fù)載大小D.電機(jī)的效率5.對(duì)于PLC的編程語(yǔ)言，以下哪種語(yǔ)言類(lèi)似于繼電器控制電路的梯形圖？A.指令表語(yǔ)言B.功能塊圖語(yǔ)言C.結(jié)構(gòu)化文本語(yǔ)言D.梯形圖語(yǔ)言6.自動(dòng)控制系統(tǒng)中反饋檢測(cè)元件的作用是將被控量轉(zhuǎn)換為（）。A.控制信號(hào)B.反饋信號(hào)C.偏差信號(hào)D.給定信號(hào)7.電力系統(tǒng)中，將交流電轉(zhuǎn)換為直流電的裝置是A.變壓器B.整流器C.逆變器D.電動(dòng)機(jī)8.異步電動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩與（）有關(guān)。A.電源電壓B.轉(zhuǎn)子電阻C.定子電阻D.氣隙大小9.以下哪種傳感器可用于檢測(cè)物體的位置？A.溫度傳感器B.壓力傳感器C.光電傳感器D.濕度傳感器10.交流接觸器的主要作用是A.頻繁通斷主電路B.控制電路的通斷C.保護(hù)電路D.測(cè)量電路參數(shù)11.變壓器的主要作用是A.變換電壓B.變換電流C.變換阻抗D.以上都是12.閉環(huán)控制系統(tǒng)與開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)相比，具有的優(yōu)點(diǎn)是A.抗干擾能力強(qiáng)B.結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單C.成本低D.調(diào)試方便13.可編程控制器（PLC）的核心部件是A.中央處理器（CPU）B.存儲(chǔ)器C.輸入輸出接口D.電源模塊14.三相異步電動(dòng)機(jī)在額定負(fù)載下運(yùn)行時(shí)，其轉(zhuǎn)差率一般在（）范圍內(nèi)。A.0.01-0.06B.0.1-0.6C.1-6D.10-6015.以下哪種電路可實(shí)現(xiàn)過(guò)流保護(hù)？A.熔斷器B.熱繼電器C.空氣開(kāi)關(guān)D.以上都可以16.直流電動(dòng)機(jī)的電樞電動(dòng)勢(shì)與（）成正比。A.電樞電流B.磁通C.轉(zhuǎn)速D.磁極對(duì)數(shù)17.自動(dòng)控制系統(tǒng)中，控制器的作用是根據(jù)（）產(chǎn)生控制信號(hào)。A.給定信號(hào)B.反饋信號(hào)C.偏差信號(hào)D.被控量18.對(duì)于三相四線制供電系統(tǒng)，線電壓與相電壓的關(guān)系是A.線電壓等于相電壓B.線電壓是相電壓的√3倍C.相電壓是線電壓的√3倍D.線電壓與相電壓無(wú)關(guān)19.變頻器的作用是A.改變電壓B.改變頻率C.改變功率D.改變相數(shù)20.電力拖動(dòng)系統(tǒng)中，負(fù)載轉(zhuǎn)矩的性質(zhì)可分為A.恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載、恒功率負(fù)載、通風(fēng)機(jī)負(fù)載B.感性負(fù)載、容性負(fù)載、阻性負(fù)載C.大轉(zhuǎn)矩負(fù)載、小轉(zhuǎn)矩負(fù)載、中等轉(zhuǎn)矩負(fù)載D.以上都不對(duì)第II卷（非選擇題，共60分）21.（10分）簡(jiǎn)述三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理。22.（10分）說(shuō)明PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般步驟。23.（10分）分析直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速方法中，改變電樞電壓調(diào)速和改變勵(lì)磁磁通調(diào)速的特點(diǎn)。24.（15分）材料：某工廠有一臺(tái)三相異步電動(dòng)機(jī)，額定功率為10kW，額定電壓為380V，額定電流為20A，額定轉(zhuǎn)速為1450r/min?，F(xiàn)需要對(duì)其進(jìn)行節(jié)能改造，采用變頻調(diào)速技術(shù)。已知電動(dòng)機(jī)在額定負(fù)載下運(yùn)行時(shí)，功率因數(shù)為0.85，效率為0.9。改造后，通過(guò)變頻器調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，使其在80%額定負(fù)載下運(yùn)行，轉(zhuǎn)速降至1100r/min。問(wèn)題：計(jì)算改造前后電動(dòng)機(jī)的輸入功率和節(jié)能效果。25.（15分）材料：某自動(dòng)控制系統(tǒng)采用PID控制器，其傳遞函數(shù)為G(s)=Kp(1+1/Tis+Tds)，其中Kp為比例系數(shù)，Ti為積分時(shí)間常數(shù)，Td為微分時(shí)間常數(shù)。已知該系統(tǒng)的被控對(duì)象傳遞函數(shù)為G0(s)=1/(s(0.1s+1))，系統(tǒng)的給定值為r(t)=1(t)（單位階躍信號(hào)）。當(dāng)Kp=2，Ti=0.5，Td=0.1時(shí)，求系統(tǒng)的輸出響應(yīng)y(t)。答案：1.D2.C3.C4.B5.D6.B7.B8.A9.C10.A11.D12.A13.A14.A15.D16.C17.C18.B19.B20.A21.三相異步電動(dòng)機(jī)定子繞組通入三相交流電后，會(huì)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)切割轉(zhuǎn)子繞組，在轉(zhuǎn)子繞組中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流。根據(jù)電磁力定律，轉(zhuǎn)子電流與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)相互作用，產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)。由于轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速不同步，存在轉(zhuǎn)差率，所以稱(chēng)為異步電動(dòng)機(jī)。22.一般步驟如下：首先明確控制要求，確定被控對(duì)象及控制目標(biāo)；然后進(jìn)行I/O點(diǎn)數(shù)統(tǒng)計(jì)，選擇合適的PLC型號(hào)；接著進(jìn)行硬件設(shè)計(jì)，包括電源、輸入輸出電路等；再進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)，編寫(xiě)梯形圖或其他編程語(yǔ)言程序；之后進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)試，檢查程序邏輯和硬件連接是否正確；最后進(jìn)行系統(tǒng)優(yōu)化和完善。23.改變電樞電壓調(diào)速：可實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速，調(diào)速范圍寬，調(diào)速過(guò)程中機(jī)械特性硬度不變，穩(wěn)定性好，但需要專(zhuān)用的可調(diào)壓電源。改變勵(lì)磁磁通調(diào)速：調(diào)速范圍有限，只能在額定轉(zhuǎn)速以上調(diào)速，調(diào)速時(shí)機(jī)械特性變軟，穩(wěn)定性變差，適用于恒功率負(fù)載調(diào)速。24.改造前：輸入功率P1=10kW/(0.85×0.9)≈12.96kW。改造后：負(fù)載功率P2=10kW×80%=8kW，轉(zhuǎn)速降至1100r/min時(shí)，功率因數(shù)和效率假設(shè)不變，輸入功率P3=8kW/(0.85×0.9)≈10.37kW。節(jié)能效果：節(jié)能△P=P1-P3=12.96kW-10.37kW=2.59kW。25.首先求系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)G(s)=G(s)G0(s)=2(1+2/s+0.1s)/(s(0.1s+1))。然后根據(jù)二階系統(tǒng)的響應(yīng)公式求解。設(shè)系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)為Φ(s)，通過(guò)計(jì)算得到Φ(s)。再利用拉普拉斯變換的性質(zhì)，對(duì)單位階躍輸入求拉普拉斯變換，然后與Φ(s)相乘，最后進(jìn)行拉普拉斯反變換得到輸出響應(yīng)y(t)。具體計(jì)算過(guò)程：G(s)=2(1+2/s+0