2025年大学第三学年（船舶电气与自动化）控制系统开发阶段测试题及答案

2025年大学第三学年（船舶电气与自动化）控制系统开发阶段测试题及答案

（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。请将正确答案的序号填在括号内。1.船舶自动化控制系统中，反馈控制的核心是（）A.测量元件B.控制器C.执行机构D.被控对象2.以下哪种传感器常用于船舶液位测量（）A.压力传感器B.温度传感器C.超声波传感器D.加速度传感器3.船舶电力推进系统中，变频器的作用是（）A.改变电源频率B.改变电机转速C.提高功率因数D.以上都是4.自动舵控制系统中，为了提高船舶的航向稳定性，通常采用（）A.比例控制B.积分控制C.微分控制D.比例积分控制5.船舶机舱监测报警系统中，传感器的信号传输方式主要有（）A.有线传输B.无线传输C.光纤传输D.以上都有6.在船舶自动化系统中，PLC的编程语言不包括（）A.梯形图B.指令表C.功能块图D.C语言7.船舶动力定位系统中，用于测量船舶位置的设备是（）A.GPSB.陀螺仪C.测深仪D.计程仪8.以下哪种控制算法适用于船舶非线性系统的控制（）A.传统PID控制B.模糊控制C.神经网络控制D.以上都可以9.船舶自动化系统中，数据采集与处理模块的主要功能是（）A.采集传感器数据B.对数据进行预处理C.存储和传输数据D.以上都是10.船舶燃油控制系统中，为了保证燃油的稳定供应，通常采用（）A.流量控制B.压力控制C.温度控制D.液位控制第II卷（非选择题，共70分）11.（10分）简述船舶自动化控制系统的组成及各部分的作用。12.（15分）在船舶电力推进系统中，如何实现电机的调速控制？13.（15分）分析自动舵控制系统中比例、积分、微分控制的作用及相互关系。14.（15分）材料：某船舶机舱监测报警系统出现故障，部分传感器数据异常。请分析可能的原因，并提出相应的解决措施。15.（15分）材料：随着船舶自动化程度的不断提高，对控制系统的可靠性和安全性提出了更高的要求。请阐述如何提高船舶自动化控制系统的可靠性和安全性。答案：1.B2.C3.D4.C5.D6.D7.A8.C9.D10.A11.船舶自动化控制系统主要由传感器、控制器、执行机构和被控对象组成。传感器用于测量被控对象的各种参数，如温度、压力、液位等，并将其转换为电信号传输给控制器。控制器根据传感器传来的信号，按照预定控制策略进行运算处理，发出控制信号。执行机构接收控制器的控制信号，对被控对象进行控制操作。被控对象是被控制的设备或过程，如船舶的主机、辅机、舵机等。12.在船舶电力推进系统中，实现电机调速控制的方法有多种。常见的有通过变频器改变电源频率来实现调速（变频调速），这种方式可以实现平滑调速，效率较高。还可以通过调节电机的电压来调速，但这种方式调速范围相对较窄。另外，采用直流调速系统，通过改变直流电机的电枢电压或励磁电流来实现调速，不过直流调速系统相对复杂，维护成本较高。13.自动舵控制系统中，比例控制的作用是根据船舶的偏航角度产生相应的控制力矩，使船舶尽快回到设定航向。比例系数越大，控制作用越强，但可能会导致超调。积分控制用于消除船舶的稳态误差，使船舶最终能准确稳定在设定航向上。积分作用会使控制作用逐渐增强，直到消除误差。微分控制则是根据船舶偏航角度的变化率来提前施加控制作用，可有效减少超调量，提高系统的响应速度。比例、积分、微分控制相互配合，比例提供基本控制作用，积分消除稳态误差，微分改善动态性能，共同实现自动舵对船舶航向的精确控制。14.可能原因：传感器本身故障，如损坏、老化等；传感器线路连接松动、断路或短路；数据采集模块故障；干扰信号影响传感器数据传输。解决措施：检查传感器外观是否有损坏，使用专业仪器检测传感器性能，如有问题及时更换；检查线路连接情况，紧固松动部位，修复断路或短路；对数据采集模块进行故障排查，可通过替换法确定是否模块损坏，如有问题进行维修或更换；排查干扰源，如电磁干扰、射频干扰等，采取屏蔽、滤波等措施消除干扰。15.提高船舶自动化控制系统可靠性和安全性可采取多种措施。从硬件方面，选用质量可靠、性能稳定的设备和部件，并进行冗余设计，如关键传感器和控制器采用备份设备，当主设备故障时能自动切换到备份设备工作。软件方面，采用可靠的操作系统和控制算法，进行严格的软件测试和验证