2025年大学大四（自动化）运动控制系统基础测试题及答案

2025年大学大四（自动化）运动控制系统基础测试题及答案

（考试时间：90分钟满分100分）班级______姓名______第I卷（选择题共30分）答题要求：本大题共10小题，每小题3分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。1.以下哪种调速方法不属于直流电动机的调速方法？（）A.改变电枢电压调速B.改变励磁磁通调速C.改变转差率调速D.电枢回路串电阻调速2.交流异步电动机的调速方法中，最节能的是（）。A.变极调速B.变频调速C.调压调速D.转子串电阻调速3.直流脉宽调速系统中，当电动机停止不动时，电枢两端的平均电压为（）。A.电源电压B.0C.电源电压的一半D.不确定4.位置随动系统的主要任务是（）。A.实现转速的精确控制B.实现转角的精确控制C.实现速度的精确控制D.实现转矩的精确控制5.矢量控制的基本思想是通过（），将交流电动机等效为直流电动机进行控制。A.坐标变换B.磁场定向C.变频调速D.以上都是6.转速、电流双闭环调速系统中，转速调节器ASR的作用不包括（）。A.使转速跟随给定电压变化B.对负载变化起抗扰作用C.限制电枢电流的最大值D.实现转速无静差7.交流伺服电动机的控制方式不包括（）。A.幅值控制B.相位控制C.幅相控制D.频率控制8.步进电动机的步距角误差是指（）。A.实际步距角与理论步距角之差B.最大步距角与最小步距角之差C.不同相之间步距角的差异D.步距角随时间的变化量9.直流电动机的调速范围是指（）。A.电动机能够达到的最高转速与最低转速之比B.电动机额定转速与最低转速之比C.电动机最高转速与额定转速之比D.电动机能够达到的最高转速与负载转速之比10.以下哪种控制方式不属于智能控制？（）A.模糊控制B.神经网络控制C.比例积分控制D.专家控制第II卷（非选择题共70分）11.（10分）简述直流电动机调速的三种方法及其特点。12.（15分）画出转速、电流双闭环调速系统的原理图，并说明各环节的作用。13.（15分）简述交流异步电动机变频调速的基本原理。14.（15分）阅读材料：在某工业生产线上，需要对一台三相异步电动机进行调速控制，以满足不同生产工艺的要求。已知该电动机额定功率为10kW，额定转速为1460r/min，电源频率为50Hz。问题：请设计一种合适的调速方案，并说明理由。15.（15分）阅读材料：某位置随动系统采用直流电动机作为执行元件，系统要求能够快速准确地跟踪输入信号的变化。已知系统的开环传递函数为G(s)=K/s(s+1)(s+5)。问题：分析该系统的稳定性，并提出改进措施。答案：1.C2.B3.B4.B5.D6.C7.D8.A9.A10.C11.直流电动机调速的三种方法及其特点：-改变电枢电压调速：通过改变电枢两端的电压来实现调速，调速范围宽，平滑性好，效率高，但需要专用的可调压电源。-改变励磁磁通调速：通过改变励磁电流来改变磁通，从而实现调速，调速范围较窄，常用于恒功率调速场合，调速时机械特性较软。-电枢回路串电阻调速：在电枢回路中串入电阻来改变电枢电压，实现调速，调速方法简单，但效率低，调速范围窄且机械特性软。12.转速、电流双闭环调速系统原理图：由给定电压Un、转速调节器ASR、电流调节器ACR、触发器、晶闸管整流装置、电动机M等组成。-给定电压Un：给出调速系统转速的给定值。-转速调节器ASR：使转速跟随给定电压变化，对负载变化起抗扰作用，实现转速无静差。-电流调节器ACR：限制电枢电流的最大值，加快动态过程的恢复，对电网电压波动起及时抗扰作用。-触发器：将控制信号转换为触发脉冲。-晶闸管整流装置：将交流电转换为直流电供给电动机。-电动机M：执行机构。13.交流异步电动机变频调速的基本原理：根据异步电动机的转速公式n=(l-s)60f/p，通过改变电源频率f来改变电动机的同步转速n0，从而实现调速。同时，为了保持电动机的磁通不变，需要在改变频率的同时，相应地改变电压，即采用恒压频比控制方式。当频率降低时，电压也降低，以避免磁通过大导致铁心饱和；当频率升高时，电压也升高，但受电动机绝缘等限制，电压不能无限制升高。14.对于该三相异步电动机的调速控制，可以采用变频调速方案。理由如下：变频调速具有调速范围宽、调速精度高、效率高、能实现无级调速等优点。该电动机额定功率为10kW，对调速性能要求较高，变频调速能够很好地满足不同生产工艺对转速的要求，并且能提高系统的运行效率和稳定性，相比其他调速方法更适合该工业生产线的应用。15.系统的开环传递函数为G(s)=K/s(s+1)(s+5)，其特征方程为s(s+1)(s+5)+K=0，即s³+6s²+5s+K=0。根据劳斯判据，系统的稳定性取决于K值。当K较小时，