2025年大学自动化基础技术（自动化基础）试题及答案

2025年大学自动化基础技术（自动化基础）试题及答案

（考试时间：90分钟满分100分）班级______姓名______第I卷（选择题共30分）（总共10题，每题3分，每题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的，请将正确答案填在题后的括号内）w1.以下关于自动化系统的基本组成部分，说法错误的是（）A.控制器是自动化系统的核心，负责指挥和协调各个部件的工作B.传感器用于检测系统的输入信号，将物理量转换为电信号C.执行器接收控制器的指令，直接对被控对象进行操作D.被控对象只能是物理实体，不能是抽象的过程或系统w2.反馈控制原理的关键在于（）A.对被控对象的输出进行测量并反馈到输入端B.根据给定值直接控制被控对象C.只关注控制器的输出D.忽略干扰因素对系统的影响w3.下列哪种控制算法不属于传统的PID控制范畴（）A.比例控制B.积分控制C.微分控制D.模糊控制w4.自动化系统中，开环控制系统的特点是（）A.系统有反馈回路，能自动纠正偏差B.结构简单，成本低，但控制精度相对较低C.对干扰具有很强的抑制能力D.适用于对控制精度要求很高的场合w5.关于传感器的精度，以下说法正确的是（）A.精度越高，测量结果越准确，误差越小B.精度只与传感器的制造工艺有关C.精度与测量环境无关D.高精度传感器价格一定很低w6.自动化生产线中，实现物料自动搬运的设备通常是（）A.工业机器人B.传感器C.控制器D.执行器w7.数字控制系统与模拟控制系统相比，优势在于（）A.抗干扰能力强，控制精度高B.结构复杂，成本高C.对信号的处理速度慢D.只能处理模拟信号w8.以下哪种编程语言常用于自动化控制系统的编程（）A.C++B.JavaC.PLC编程语言D.Pythonw9.在自动化控制系统中，用于实现人机交互的设备是（）A.显示器和键盘B.传感器C.控制器D.执行器w10.自动化系统的可靠性主要取决于（）A.设备的数量B.设备的质量和系统的冗余设计C.系统的复杂度D.操作人员的技能水平第II卷（非选择题共70分）w11.（10分）简述自动化系统中闭环控制的工作原理，并举例说明闭环控制在日常生活中的应用。w12.（15分）比较比例控制、积分控制和微分控制三种控制作用的特点及对系统性能的影响。w13.（15分）材料：某自动化生产线上，需要对产品的尺寸进行精确控制。已知该尺寸的标准值为50mm，实际测量值与标准值的偏差会影响产品质量。现采用PID控制器进行控制，比例系数Kp=2，积分时间常数Ti=0.5，微分时间常数Td=0.1。当测量值为48mm时，计算PID控制器的输出值。w14.（15分）材料：在一个自动化仓储系统中，货物的存储和取出需要精确的控制。该系统采用工业机器人进行货物搬运，传感器用于检测货物的位置和状态。请描述该自动化仓储系统中，工业机器人与传感器之间是如何协同工作以实现货物的准确搬运的。w15.（15分）材料：随着工业4.0的发展，自动化技术在制造业中的应用越来越广泛。某工厂计划引入一套新的自动化生产线，提高生产效率和产品质量。请阐述在引入新的自动化生产线过程中，需要考虑哪些方面的因素，以及如何确保生产线的顺利运行和维护。答案：w1.Dw2.Aw3.Dw4.Bw5.Aw6.Aw7.Aw8.Cw9.Aw10.Bw11.闭环控制的工作原理是将系统的输出信号反馈到输入端，与给定值进行比较，产生偏差信号，控制器根据偏差信号进行控制，使输出趋近于给定值。例如，家用空调的温度控制系统，通过温度传感器检测室内温度并反馈给控制器，控制器根据设定温度与实际温度的偏差调整压缩机的工作状态，从而实现室内温度的稳定控制。w12.比例控制作用的特点是反应迅速，能快速减小偏差，但不能消除稳态误差。积分控制作用能消除稳态误差，但控制动作相对迟缓。微分控制作用能根据偏差的变化趋势提前进行控制，改善系统的动态性能。比例控制使系统快速响应，积分控制消除稳态误差，微分控制提高系统稳定性和快速性，三者合理结合可优化系统性能。w13.首先计算偏差e=50-48=2mm。比例作用输出uP=Kp×e=2×2=4。积分作用输出uI=Kp/Ti×e×t（假设t=1）=2/0.5×2×1=8。微分作用输出uD=Kp×Td×(e-e')/t（假设上一时刻偏差e'=e）=2×0.1×(2-0)/1=0.4。则PID控制器输出值u=uP+uI+uD=4+8+0.4=12.4。w14.工业机器人根据传感器检测到的货物位置信息，规划搬运路径。当传感器检测到货物处于合适位置时，机器人抓取货物。在搬运过程中，传感器持续监测货物状态，如是否抓取牢固等。到达目标位置后，传感器再次检测以确保准确放置货物，实现货物在自动化仓储系统中的准确搬运。w15.引入新自动化生产线需考虑生产工