2025年大學(xué)第三學(xué)年（船舶電氣與自動(dòng)化）控制系統(tǒng)開(kāi)發(fā)階段測(cè)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30分）答題要求：本大題共10小題，每小題3分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)是符合題目要求的。請(qǐng)將正確答案的序號(hào)填在括號(hào)內(nèi)。1.船舶自動(dòng)化控制系統(tǒng)中，反饋控制的核心是（）A.測(cè)量元件B.控制器C.執(zhí)行機(jī)構(gòu)D.被控對(duì)象2.以下哪種傳感器常用于船舶液位測(cè)量（）A.壓力傳感器B.溫度傳感器C.超聲波傳感器D.加速度傳感器3.船舶電力推進(jìn)系統(tǒng)中，變頻器的作用是（）A.改變電源頻率B.改變電機(jī)轉(zhuǎn)速C.提高功率因數(shù)D.以上都是4.自動(dòng)舵控制系統(tǒng)中，為了提高船舶的航向穩(wěn)定性，通常采用（）A.比例控制B.積分控制C.微分控制D.比例積分控制5.船舶機(jī)艙監(jiān)測(cè)報(bào)警系統(tǒng)中，傳感器的信號(hào)傳輸方式主要有（）A.有線傳輸B.無(wú)線傳輸C.光纖傳輸D.以上都有6.在船舶自動(dòng)化系統(tǒng)中，PLC的編程語(yǔ)言不包括（）A.梯形圖B.指令表C.功能塊圖D.C語(yǔ)言7.船舶動(dòng)力定位系統(tǒng)中，用于測(cè)量船舶位置的設(shè)備是（）A.GPSB.陀螺儀C.測(cè)深儀D.計(jì)程儀8.以下哪種控制算法適用于船舶非線性系統(tǒng)的控制（）A.傳統(tǒng)PID控制B.模糊控制C.神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制D.以上都可以9.船舶自動(dòng)化系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)采集與處理模塊的主要功能是（）A.采集傳感器數(shù)據(jù)B.對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理C.存儲(chǔ)和傳輸數(shù)據(jù)D.以上都是10.船舶燃油控制系統(tǒng)中，為了保證燃油的穩(wěn)定供應(yīng)，通常采用（）A.流量控制B.壓力控制C.溫度控制D.液位控制第II卷（非選擇題，共70分）11.（10分）簡(jiǎn)述船舶自動(dòng)化控制系統(tǒng)的組成及各部分的作用。12.（15分）在船舶電力推進(jìn)系統(tǒng)中，如何實(shí)現(xiàn)電機(jī)的調(diào)速控制？13.（15分）分析自動(dòng)舵控制系統(tǒng)中比例、積分、微分控制的作用及相互關(guān)系。14.（15分）材料：某船舶機(jī)艙監(jiān)測(cè)報(bào)警系統(tǒng)出現(xiàn)故障，部分傳感器數(shù)據(jù)異常。請(qǐng)分析可能的原因，并提出相應(yīng)的解決措施。15.（15分）材料：隨著船舶自動(dòng)化程度的不斷提高，對(duì)控制系統(tǒng)的可靠性和安全性提出了更高的要求。請(qǐng)闡述如何提高船舶自動(dòng)化控制系統(tǒng)的可靠性和安全性。答案：1.B2.C3.D4.C5.D6.D7.A8.C9.D10.A11.船舶自動(dòng)化控制系統(tǒng)主要由傳感器、控制器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)和被控對(duì)象組成。傳感器用于測(cè)量被控對(duì)象的各種參數(shù)，如溫度、壓力、液位等，并將其轉(zhuǎn)換為電信號(hào)傳輸給控制器?？刂破鞲鶕?jù)傳感器傳來(lái)的信號(hào)，按照預(yù)定控制策略進(jìn)行運(yùn)算處理，發(fā)出控制信號(hào)。執(zhí)行機(jī)構(gòu)接收控制器的控制信號(hào)，對(duì)被控對(duì)象進(jìn)行控制操作。被控對(duì)象是被控制的設(shè)備或過(guò)程，如船舶的主機(jī)、輔機(jī)、舵機(jī)等。12.在船舶電力推進(jìn)系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)電機(jī)調(diào)速控制的方法有多種。常見(jiàn)的有通過(guò)變頻器改變電源頻率來(lái)實(shí)現(xiàn)調(diào)速（變頻調(diào)速），這種方式可以實(shí)現(xiàn)平滑調(diào)速，效率較高。還可以通過(guò)調(diào)節(jié)電機(jī)的電壓來(lái)調(diào)速，但這種方式調(diào)速范圍相對(duì)較窄。另外，采用直流調(diào)速系統(tǒng)，通過(guò)改變直流電機(jī)的電樞電壓或勵(lì)磁電流來(lái)實(shí)現(xiàn)調(diào)速，不過(guò)直流調(diào)速系統(tǒng)相對(duì)復(fù)雜，維護(hù)成本較高。13.自動(dòng)舵控制系統(tǒng)中，比例控制的作用是根據(jù)船舶的偏航角度產(chǎn)生相應(yīng)的控制力矩，使船舶盡快回到設(shè)定航向。比例系數(shù)越大，控制作用越強(qiáng)，但可能會(huì)導(dǎo)致超調(diào)。積分控制用于消除船舶的穩(wěn)態(tài)誤差，使船舶最終能準(zhǔn)確穩(wěn)定在設(shè)定航向上。積分作用會(huì)使控制作用逐漸增強(qiáng)，直到消除誤差。微分控制則是根據(jù)船舶偏航角度的變化率來(lái)提前施加控制作用，可有效減少超調(diào)量，提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度。比例、積分、微分控制相互配合，比例提供基本控制作用，積分消除穩(wěn)態(tài)誤差，微分改善動(dòng)態(tài)性能，共同實(shí)現(xiàn)自動(dòng)舵對(duì)船舶航向的精確控制。14.可能原因：傳感器本身故障，如損壞、老化等；傳感器線路連接松動(dòng)、斷路或短路；數(shù)據(jù)采集模塊故障；干擾信號(hào)影響傳感器數(shù)據(jù)傳輸。解決措施：檢查傳感器外觀是否有損壞，使用專業(yè)儀器檢測(cè)傳感器性能，如有問(wèn)題及時(shí)更換；檢查線路連接情況，緊固松動(dòng)部位，修復(fù)斷路或短路；對(duì)數(shù)據(jù)采集模塊進(jìn)行故障排查，可通過(guò)替換法確定是否模塊損壞，如有問(wèn)題進(jìn)行維修或更換；排查干擾源，如電磁干擾、射頻干擾等，采取屏蔽、濾波等措施消除干擾。15.提高船舶自動(dòng)化控制系統(tǒng)可靠性和安全性可采取多種措施。從硬件方面，選用質(zhì)量可靠、性能穩(wěn)定的設(shè)備和部件，并進(jìn)行冗余設(shè)計(jì)，如關(guān)鍵傳感器和控制器采用備份設(shè)備，當(dāng)主設(shè)備故障時(shí)能自動(dòng)切換到備份設(shè)備工作。軟件方面，采用可靠的操作系統(tǒng)和控制算法，進(jìn)行嚴(yán)格的軟件測(cè)試和驗(yàn)證