2025年大學(xué)大二（自動(dòng)化）農(nóng)業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)綜合測(cè)試題及答案

（考試時(shí)間：90分鐘滿(mǎn)分100分）班級(jí)______姓名______第I卷（選擇題共30分）答題要求：本卷共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。1.以下哪種傳感器常用于農(nóng)業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)中測(cè)量土壤濕度？A.溫度傳感器B.濕度傳感器C.光照傳感器D.壓力傳感器2.農(nóng)業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)中，PID控制器的三個(gè)參數(shù)分別是？A.比例、積分、微分B.比例、積分、增益C.積分、微分、增益D.比例、微分、增益3.對(duì)于溫室環(huán)境控制，以下哪個(gè)因素不是重點(diǎn)控制對(duì)象？A.溫度B.濕度C.土壤肥力D.光照4.以下哪種執(zhí)行機(jī)構(gòu)可用于控制灌溉系統(tǒng)的閥門(mén)開(kāi)關(guān)？A.電機(jī)B.電磁閥C.繼電器D.傳感器5.在農(nóng)業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)采集模塊的主要作用是？A.控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)B.處理傳感器數(shù)據(jù)C.存儲(chǔ)系統(tǒng)參數(shù)D.顯示系統(tǒng)狀態(tài)6.農(nóng)業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)中，通信協(xié)議的作用是？A.實(shí)現(xiàn)傳感器與執(zhí)行機(jī)構(gòu)的連接B.傳輸數(shù)據(jù)和指令C.控制系統(tǒng)的運(yùn)行邏輯D.顯示系統(tǒng)的工作狀態(tài)7.以下哪種算法常用于農(nóng)業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)中的路徑規(guī)劃？A.Dijkstra算法B.遺傳算法C.模糊算法D.神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法8.對(duì)于農(nóng)業(yè)機(jī)器人的導(dǎo)航系統(tǒng)，以下哪種技術(shù)可用于確定其位置？A.GPS定位B.激光雷達(dá)C.視覺(jué)傳感器D.以上都是9.農(nóng)業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)庫(kù)的作用不包括以下哪項(xiàng)？A.存儲(chǔ)歷史數(shù)據(jù)B.分析系統(tǒng)性能C.控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作D.為決策提供依據(jù)10.以下哪種設(shè)備可作為農(nóng)業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的人機(jī)交互界面？A.觸摸屏B.鍵盤(pán)C.鼠標(biāo)D.以上都可以第II卷（非選擇題共70分）二、填空題（共10分）答題要求：本大題共5小題，每小題2分。請(qǐng)將答案填寫(xiě)在題中的橫線(xiàn)上。1.農(nóng)業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)一般由傳感器、控制器、______和執(zhí)行機(jī)構(gòu)等部分組成。2.常用的土壤養(yǎng)分傳感器可測(cè)量土壤中的______、磷、鉀等元素含量。3.農(nóng)業(yè)機(jī)器人的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)考慮______、靈活性和穩(wěn)定性等因素。4.自動(dòng)化灌溉系統(tǒng)的控制方式可分為定時(shí)灌溉、______和基于土壤濕度的灌溉。5.在溫室環(huán)境控制中，通風(fēng)系統(tǒng)的作用是調(diào)節(jié)室內(nèi)的______。三、簡(jiǎn)答題（共20分）答題要求：本大題共4小題，每小題5分。簡(jiǎn)要回答問(wèn)題。1.簡(jiǎn)述農(nóng)業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)中傳感器的作用。2.說(shuō)明PID控制器在農(nóng)業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)中的工作原理。3.農(nóng)業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)中通信網(wǎng)絡(luò)的選擇需要考慮哪些因素？4.舉例說(shuō)明農(nóng)業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)在提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率方面的應(yīng)用。四、分析題（共20分）答題要求：本大題共2小題，每小題10分。閱讀材料，回答問(wèn)題。材料：某溫室種植基地采用了一套農(nóng)業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)，通過(guò)傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)溫室內(nèi)的溫度、濕度、光照等環(huán)境參數(shù)，并將數(shù)據(jù)傳輸給控制器?？刂破鞲鶕?jù)預(yù)設(shè)的值對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行控制，如調(diào)節(jié)通風(fēng)設(shè)備、灌溉系統(tǒng)等，以保持溫室內(nèi)環(huán)境適宜作物生長(zhǎng)。1.分析該自動(dòng)化控制系統(tǒng)中傳感器、控制器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)之間的關(guān)系。2.若溫室內(nèi)溫度過(guò)高，簡(jiǎn)述該控制系統(tǒng)可能采取的調(diào)節(jié)措施及原理。五、設(shè)計(jì)題（共20分）答題要求：本大題共1小題，20分。請(qǐng)根據(jù)以下要求設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的農(nóng)業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)。設(shè)計(jì)一個(gè)用于果園灌溉的自動(dòng)化控制系統(tǒng)，要求能夠根據(jù)土壤濕度傳感器的數(shù)據(jù)自動(dòng)控制灌溉閥門(mén)的開(kāi)關(guān)，當(dāng)土壤濕度低于設(shè)定值時(shí)，打開(kāi)灌溉閥門(mén)進(jìn)行灌溉，當(dāng)土壤濕度達(dá)到設(shè)定值時(shí)，關(guān)閉灌溉閥門(mén)。請(qǐng)畫(huà)出系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖，并簡(jiǎn)要說(shuō)明各部分的功能。答案：一、選擇題1.B2.A3.C4.B5.B6.B7.A8.D9.C10.D二、填空題1.通信網(wǎng)絡(luò)2.氮3.承載能力4.按需灌溉5.溫度和濕度三、簡(jiǎn)答題1.傳感器用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境中的各種參數(shù)，如溫度、濕度、光照、土壤濕度、土壤養(yǎng)分等，為控制器提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，以便控制器根據(jù)預(yù)設(shè)值對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的自動(dòng)化調(diào)節(jié)。2.PID控制器通過(guò)比例、積分、微分三個(gè)參數(shù)對(duì)系統(tǒng)偏差進(jìn)行調(diào)節(jié)。比例環(huán)節(jié)根據(jù)偏差大小成比例地輸出控制量；積分環(huán)節(jié)對(duì)偏差進(jìn)行積分，消除系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差；微分環(huán)節(jié)根據(jù)偏差變化率提前給出控制作用，使系統(tǒng)響應(yīng)速度加快，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的精確控制。3.通信網(wǎng)絡(luò)選擇需考慮傳輸距離、傳輸速率、可靠性、抗干擾能力、成本、可擴(kuò)展性等因素。不同的農(nóng)業(yè)應(yīng)用場(chǎng)景對(duì)這些因素的側(cè)重點(diǎn)不同，例如溫室環(huán)境控制可能更注重可靠性和抗干擾能力，大面積農(nóng)場(chǎng)的灌溉控制可能更關(guān)注傳輸距離和成本。4.例如自動(dòng)化灌溉系統(tǒng)，根據(jù)土壤濕度傳感器數(shù)據(jù)自動(dòng)灌溉，避免人工灌溉的不及時(shí)和過(guò)度灌溉，提高水資源利用效率，保證作物生長(zhǎng)；溫室環(huán)境控制系統(tǒng)可精確控制溫度、濕度、光照等，為作物提供適宜生長(zhǎng)環(huán)境，促進(jìn)作物生長(zhǎng)，縮短生長(zhǎng)周期，增加產(chǎn)量。四、分析題1.傳感器實(shí)時(shí)采集溫室內(nèi)環(huán)境參數(shù)并傳輸給控制器，控制器對(duì)傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，與預(yù)設(shè)值比較，根據(jù)偏差情況發(fā)出控制指令給執(zhí)行機(jī)構(gòu)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)根據(jù)指令調(diào)節(jié)通風(fēng)設(shè)備、灌溉系統(tǒng)等，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)溫室內(nèi)環(huán)境的自動(dòng)控制，三者相互協(xié)作，形成一個(gè)閉環(huán)控制系統(tǒng)。2.當(dāng)溫室內(nèi)溫度過(guò)高時(shí)，控制系統(tǒng)可能采取以下措施：打開(kāi)通風(fēng)設(shè)備，通過(guò)空氣對(duì)流帶走熱量，降低室內(nèi)溫度；啟動(dòng)遮陽(yáng)設(shè)備，減少光照進(jìn)入溫室，降低熱量吸收；增加灌溉次數(shù)，利用水分蒸發(fā)吸熱降低溫度。原理是通過(guò)改變室內(nèi)熱量的傳遞和吸收方式，使室內(nèi)溫度保持在適宜作物生長(zhǎng)的范圍內(nèi)。五、設(shè)計(jì)題結(jié)構(gòu)框圖：土壤濕度傳感器→控制器