2025 年高职机器人技术（自动化控制进阶）下学期期中卷

2025年高职机器人技术（自动化控制进阶）下学期期中卷

（考试时间：90分钟满分100分）班级______姓名______一、单项选择题（总共10题，每题3分，每题只有一个正确答案，请将正确答案填入括号内）1.在自动化控制系统中，反馈环节的主要作用是（）A.对输入信号进行预处理B.消除系统的稳态误差C.将输出信号送回到输入端与输入信号进行比较D.提高系统的响应速度2.以下哪种控制算法不属于PID控制的衍生算法（）A.模糊PID控制B.自适应PID控制C.神经网络PID控制D.比例控制3.对于二阶系统，当阻尼比ζ=0时，系统的阶跃响应为（）A.等幅振荡B.单调上升C.衰减振荡D.快速上升4.自动化控制系统的稳定性是指系统在受到外界干扰后（）A.能迅速恢复到原来的平衡状态B.能保持在新的平衡状态C.输出信号的幅值不超过某一范围D.输出信号能跟踪输入信号5.在PLC编程中，用于实现循环控制的指令是（）A.FOR指令B.WHILE指令C.DO指令D.IF指令6.机器人运动控制中，常用的插补算法不包括（）A.直线插补B.圆弧插补C.抛物线插补D.样条插补7.自动化控制系统中，传感器的作用是（）A.实现信号的转换和传递B.对系统进行控制C.执行系统的指令D.提供系统的动力8.以下关于模糊控制的说法，错误的是（）A.不需要精确的数学模型B.适用于复杂系统的控制C.控制规则简单易懂D.具有很强的鲁棒性9.在自动控制系统中，开环控制系统的特点是（）A.系统的输出对输入有直接影响B.系统的输出对输入没有影响C.系统的输出通过反馈作用于输入D.系统的输出与输入之间存在反馈回路10.机器人视觉系统中，用于图像采集的设备是（）A.光源B.镜头C.相机D.图像处理软件二、多项选择题（总共5题，每题4分，每题有两个或两个以上正确答案，请将正确答案填入括号内，多选、少选、错选均不得分）1.自动化控制系统按控制方式可分为（）A.开环控制系统B.闭环控制系统C.复合控制系统D.智能控制系统2.PID控制器的参数包括（）A.比例系数KpB.积分时间常数TiC.微分时间常数TdD.采样周期Ts3.以下属于机器人运动学范畴的内容有（）A.机器人的位姿描述B.机器人的运动方程C.机器人的轨迹规划D.机器人的动力学分析4.自动化控制系统中常用的抗干扰措施有（）A.屏蔽技术B.接地技术C.滤波技术D.隔离技术5.在PLC编程中，常用的编程语言有（）A.梯形图B.指令表C.功能块图D.顺序功能图三、判断题（总共10题，每题2分，判断下列说法的正误，正确的打“√”，错误的打“×”）1.闭环控制系统一定比开环控制系统性能好。（）2.PID控制器的积分作用可以消除系统的稳态误差。（）3.机器人的自由度越多，其运动灵活性就越高。（）4.自动化控制系统中的干扰只来自于外界环境。（）5.PLC编程中，定时器的定时时间与扫描周期无关。（）6.模糊控制是一种基于精确数学模型的控制方法。（）7.机器人运动控制中，速度控制和位置控制是相互独立的。（）8.传感器的精度越高，其测量结果就一定越准确。（）9.开环控制系统结构简单，成本低，适用于对控制精度要求不高的场合。（）10.在自动化控制系统中，反馈信号只能是负反馈。（）四、简答题（总共3题，每题10分，请简要回答以下问题）1.简述自动化控制系统中PID控制器的工作原理及各参数对系统性能的影响。2.请说明机器人运动学中关节空间和笛卡尔空间的概念，并举例说明它们在机器人运动控制中的应用。3.阐述自动化控制系统中干扰的来源及常用的抑制干扰的方法。五、综合应用题（总共2题，每题15分，请根据题目要求进行详细解答）1.已知某二阶系统的传递函数为G(s)=4/(s²+2s+4)，试求该系统的阻尼比ζ、自然频率ωn，并分析其阶跃响应特性。2.设计一个基于PLC的电机正反转控制系统，要求按下启动按钮电机正转，按下停止按钮电机停止，按下反转按钮电机反转，并且具有过载保护功能。请画出控制系统的电气原理图，并编写PLC梯形图程序。答案：一、单项选择题1.C2.D3.A4.A5.A6.C7.A8.C9.B10.C二、多项选择题1.ABC2.ABC3.ABC4.ABCD5.ABCD三、判断题1.×2.√3.√4.×5.√6.×7.×8.×9.√10.×四、简答题1.PID控制器由比例、积分、微分三个环节组成。比例环节根据偏差的大小成比例地输出控制信号，能快速响应偏差，但不能消除稳态误差；积分环节对偏差进行积分，可消除稳态误差，但会使系统响应变慢；微分环节根据偏差的变化率输出控制信号，能改善系统的动态性能。比例系数Kp增大，系统响应加快，但可能产生超调；积分时间常数Ti增大，积分作用减弱，消除稳态误差时间变长；微分时间常数Td增大，微分作用增强，可抑制超调。2.关节空间是指以机器人的关节变量来描述机器人的运动空间，每个关节的运动独立控制。笛卡尔空间是以机器人末端执行器在笛卡尔坐标系中的位置、姿态来描述运动空间。在机器人运动控制中，关节空间控制常用于精确控制机器人关节的运动角度，如机器人手臂的各个关节运动；笛卡尔空间控制常用于使机器人末端执行器准确到达指定的笛卡尔坐标位置，如机器人在工作台上抓取特定位置的物体。3.干扰来源包括外部环境干扰，如电磁干扰、噪声干扰等；内部干扰，如电源波动、元件老化等。抑制干扰方法有屏蔽技术，如用金属屏蔽罩减少电磁干扰；接地技术，正确接地可消除静电和电磁干扰；滤波技术，用滤波器滤除高频干扰信号；隔离技术，如光电隔离可防止信号干扰。五、综合应用题1.传递函数G(s)=4/(s²+2s+4)，与标准二阶系统传递函数G(s)=ωn²/(s²+2ζωns+ωn²)对比，可得ωn²=4，ωn=2；2ζωn=2，ζ=0.5。该系统为欠阻尼系统，阶跃响应为衰减振荡，有超调，调节时间和上升时间适中，动态性能