2025年大學(xué)大二（自動(dòng)化）運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)階段測試試題及答案

（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）本卷共20小題，每小題2分，共40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.運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)中，以下哪種控制方式能夠?qū)崿F(xiàn)高精度的位置控制？（）A.開環(huán)控制B.閉環(huán)控制C.半閉環(huán)控制D.復(fù)合控制答案：B2.直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速方法中，通過改變電樞電壓來調(diào)速的是（）。A.電樞回路串電阻調(diào)速B.弱磁調(diào)速C.降壓調(diào)速D.以上都不是答案：C3.步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的步距角取決于（）。A.電機(jī)的相數(shù)和通電方式B.電機(jī)的轉(zhuǎn)速C.負(fù)載大小D.電源電壓答案：A4.交流伺服電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方法主要有（）。A.改變電源頻率調(diào)速B.改變磁極對(duì)數(shù)調(diào)速C.改變轉(zhuǎn)差率調(diào)速D.以上都是答案：D5.位置控制系統(tǒng)中，用于檢測位置的傳感器是（）。A.速度傳感器B.加速度傳感器C.位移傳感器D.溫度傳感器答案：C6.運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)中，PID控制器的作用是（）。A.比例控制B.積分控制C.微分控制D.以上都是答案：D7.以下哪種電機(jī)適用于高速運(yùn)行？（）A.直流電動(dòng)機(jī)B.步進(jìn)電動(dòng)機(jī)C.交流異步電動(dòng)機(jī)D.交流同步電動(dòng)機(jī)答案：D8.運(yùn)動(dòng)控制中，實(shí)現(xiàn)電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制的方法是（）。A.改變電源相序B.改變電樞電壓極性C.改變勵(lì)磁電流方向D.以上都可以答案：A9.開環(huán)控制系統(tǒng)的特點(diǎn)是（）。A.結(jié)構(gòu)簡單，成本低B.控制精度高C.抗干擾能力強(qiáng)D.適用于高精度控制場合答案：A10.閉環(huán)控制系統(tǒng)中，反饋環(huán)節(jié)的作用是（）。A.檢測輸出信號(hào)并反饋給輸入端B.對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行放大C.對(duì)干擾信號(hào)進(jìn)行抑制D.以上都不是答案：A11.步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速與（）有關(guān)。A.脈沖頻率B.步距角大小C.負(fù)載轉(zhuǎn)矩D.以上都有關(guān)答案：A12.交流異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速性能不如直流電動(dòng)機(jī)的原因是（）。A.異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方法有限B.異步電動(dòng)機(jī)的效率較低C.異步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜D.異步電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)較低答案：A13.運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)在工業(yè)自動(dòng)化中的應(yīng)用主要包括（）。A.機(jī)器人控制B.數(shù)控機(jī)床控制C.自動(dòng)化生產(chǎn)線控制D.以上都是答案：D14.以下哪種控制算法能夠有效抑制系統(tǒng)的超調(diào)？（）A.PID控制B.模糊控制C.神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制D.滑?？刂拼鸢福篋15.直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速范圍是指（）。A.最高轉(zhuǎn)速與最低轉(zhuǎn)速之比B.額定轉(zhuǎn)速與最高轉(zhuǎn)速之比C.最低轉(zhuǎn)速與額定轉(zhuǎn)速之比D.最高轉(zhuǎn)速與額定轉(zhuǎn)速之比答案：A16.交流伺服電動(dòng)機(jī)的優(yōu)點(diǎn)不包括（）。A.調(diào)速范圍寬B.控制精度高C.響應(yīng)速度快D.價(jià)格便宜答案：D17.位置控制中，常用的位置檢測裝置有（）。A.光柵尺B.編碼器C.旋轉(zhuǎn)變壓器D.以上都是答案：D18.運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)中，負(fù)載轉(zhuǎn)矩的變化會(huì)影響（）。A.電機(jī)的轉(zhuǎn)速B.電機(jī)的轉(zhuǎn)矩C.系統(tǒng)的穩(wěn)定性D.以上都有答案：D19.以下哪種電機(jī)的過載能力較強(qiáng)？（）A.直流電動(dòng)機(jī)B.步進(jìn)電動(dòng)機(jī)C.交流異步電動(dòng)機(jī)D.交流同步電動(dòng)機(jī)答案：A20.運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)的發(fā)展趨勢不包括（）。A.智能化B.網(wǎng)絡(luò)化C.小型化D.復(fù)雜化答案：D第II卷（非選擇題共60分）（總共3題，每題20分，答題要求：請(qǐng)?jiān)敿?xì)闡述各題所涉及的運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)原理及應(yīng)用場景）21.簡述直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的原理及常見調(diào)速方法。直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)主要通過改變電動(dòng)機(jī)的電樞電壓、電樞回路電阻或勵(lì)磁電流來實(shí)現(xiàn)調(diào)速。常見的調(diào)速方法有：電樞回路串電阻調(diào)速，通過在電樞回路中串入電阻來改變電樞電壓，從而實(shí)現(xiàn)調(diào)速，但這種方法效率較低；降壓調(diào)速，通過改變電樞電壓來調(diào)速，調(diào)速范圍較寬，效率較高；弱磁調(diào)速，通過減弱勵(lì)磁電流來提高電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，但調(diào)速范圍有限。22.說明交流伺服電動(dòng)機(jī)的工作原理及在工業(yè)自動(dòng)化中的應(yīng)用。交流伺服電動(dòng)機(jī)的工作原理是基于電磁感應(yīng)定律。當(dāng)定子繞組通入三相交流電時(shí)，會(huì)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，轉(zhuǎn)子繞組在旋轉(zhuǎn)磁場的作用下產(chǎn)生感應(yīng)電流，進(jìn)而產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)。在工業(yè)自動(dòng)化中，交流伺服電動(dòng)機(jī)廣泛應(yīng)用于機(jī)器人控制、數(shù)控機(jī)床控制、自動(dòng)化生產(chǎn)線控制等領(lǐng)域，能夠?qū)崿F(xiàn)高精度的位置控制和速度控制。23.闡述PID控制器在運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)中的作用及參數(shù)整定方法。PID控制器在運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)中用于對(duì)系統(tǒng)的偏差進(jìn)行比例、積分和微分控制。比例控制作用于偏差信號(hào)，使系統(tǒng)快速響應(yīng)；積分控制用于消除系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差；微分控制則對(duì)偏差的變化率進(jìn)行控制，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。參數(shù)整定方法通常有經(jīng)驗(yàn)法和基于模型的整定方法。經(jīng)驗(yàn)法是根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)調(diào)整參數(shù)；基于模型整定方法則通過建立系統(tǒng)模型來優(yōu)化參數(shù)。（總共2題，每題問題及材料各占10分，答題要求：根據(jù)所給材料，分析其中的運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)應(yīng)用，并回答相關(guān)問題）24.材料：在某自動(dòng)化生產(chǎn)線上，采用了步進(jìn)電動(dòng)機(jī)來驅(qū)動(dòng)輸送帶，以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的輸送。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)通過控制器發(fā)出的脈沖信號(hào)來控制其轉(zhuǎn)動(dòng)角度和速度。已知步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的步距角為1.8°，控制器發(fā)出的脈沖頻率為500Hz。問題：（1）計(jì)算步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。（2）若要使輸送帶的速度提高一倍，應(yīng)如何調(diào)整控制器的參數(shù)？（1）步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速計(jì)算公式為：轉(zhuǎn)速=脈沖頻率×360°÷步距角。將已知數(shù)據(jù)代入可得：轉(zhuǎn)速=500×360°÷1.8°=100000r/min。（2）要使輸送帶速度提高一倍，即轉(zhuǎn)速提高一倍。根據(jù)轉(zhuǎn)速計(jì)算公式，應(yīng)將脈沖頻率提高一倍，即調(diào)整為1000Hz。25.材料：某數(shù)控機(jī)床的X軸采用交流伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，通過位置傳感器檢測X軸的位置，并將位置信號(hào)反饋給控制器?？刂破鞲鶕?jù)反饋信號(hào)與給定位置信號(hào)的偏差，采用PID控制算法來調(diào)整交流伺服電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向，以實(shí)現(xiàn)X軸的精確位置控制。問題：（1）簡述PID控制算法在該系統(tǒng)中的具體作用。（2）若X軸出現(xiàn)位置超調(diào)現(xiàn)象，應(yīng)如何調(diào)整PID控制器的參數(shù)？（1）在該系統(tǒng)中，PID控制算法的比例控制作用于偏差信號(hào)，使系統(tǒng)快速響應(yīng)，減小偏差；積分控制用于消除系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差，確保X軸能準(zhǔn)確到達(dá)給定位置；微分控制對(duì)偏差的變化率進(jìn)行控制，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，防止位置波動(dòng)過大。（2）若X軸出現(xiàn)位置超調(diào)現(xiàn)象，說明系統(tǒng)的穩(wěn)定性不足。應(yīng)適當(dāng)增大微分系數(shù)，增強(qiáng)微分控制作用，抑制偏差的變化率；同時(shí)可適當(dāng)減小比例系數(shù)，降低系統(tǒng)的響應(yīng)速度，以減小超調(diào)量。答案：1.B2.C3.A4.D5.C6.D7.D8.A9.A10.A11.A12.A13.D14.D15.A16.D17.D18.D19.A20.D21.直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)主要通過改變電動(dòng)機(jī)的電樞電壓、電樞回路電阻或勵(lì)磁電流來實(shí)現(xiàn)調(diào)速。常見的調(diào)速方法有：電樞回路串電阻調(diào)速，通過在電樞回路中串入電阻來改變電樞電壓，從而實(shí)現(xiàn)調(diào)速，但這種方法效率較低；降壓調(diào)速，通過改變電樞電壓來調(diào)速，調(diào)速范圍較寬，效率較高；弱磁調(diào)速，通過減弱勵(lì)磁電流來提高電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，但調(diào)速范圍有限。22.交流伺服電動(dòng)機(jī)的工作原理是基于電磁感應(yīng)定律。當(dāng)定子繞組通入三相交流電時(shí)，會(huì)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，轉(zhuǎn)子繞組在旋轉(zhuǎn)磁場的作用下產(chǎn)生感應(yīng)電流，進(jìn)而產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)。在工業(yè)自動(dòng)化中，交流伺服電動(dòng)機(jī)廣泛應(yīng)用于機(jī)器人控制、數(shù)控機(jī)床控制、自動(dòng)化生產(chǎn)線控制等領(lǐng)域，能夠?qū)崿F(xiàn)高精度的位置控制和速度控制。23.PID控制器在運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)中用于對(duì)系統(tǒng)的偏差進(jìn)行比例、積分和微分控制。比例控制作用于偏差信號(hào)，使系統(tǒng)快速響應(yīng)；積分控制用于消除系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差；微分控制則對(duì)偏差的變化率進(jìn)行控制，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。參數(shù)整定方法通常有經(jīng)驗(yàn)法和基于模型的整定方法。經(jīng)驗(yàn)法是根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)調(diào)整參數(shù)；基于模型整定方法則通過建立系統(tǒng)模型來優(yōu)化參數(shù)。24.（1）步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速計(jì)算公式為：轉(zhuǎn)速=脈沖頻率×360°÷步距角。將已知數(shù)據(jù)代入可得：轉(zhuǎn)速=500×360°÷1.8°=100000r/min。（2）要使輸送帶速度提高一倍，即轉(zhuǎn)速提高一倍。根據(jù)轉(zhuǎn)速計(jì)算公式，應(yīng)將脈沖頻率提高一倍，即調(diào)整為1000Hz。25.（