2026年大学大二（自动化）运动控制技术阶段测试试题及答案

2025年大学大二（自动化）运动控制技术阶段测试试题及答案

（考试时间：90分钟满分100分）班级______姓名______第I卷（选择题共40分）本卷共20小题，每小题2分，共40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.运动控制技术中，以下哪种控制方式能够实现高精度的位置控制？（）A.开环控制B.闭环控制C.半闭环控制D.复合控制答案：B2.直流电动机调速方法中，通过改变电枢电压来调速的是（）。A.电枢回路串电阻调速B.弱磁调速C.降压调速D.以上都不是答案：C3.步进电动机的步距角取决于（）。A.电机的相数和通电方式B.电机的转速C.负载大小D.电源电压答案：A4.交流伺服电动机的调速方法主要有（）。A.改变电源频率调速B.改变磁极对数调速C.改变转差率调速D.以上都是答案：D5.位置控制系统中，用于检测位置的传感器是（）。A.速度传感器B.加速度传感器C.位移传感器D.温度传感器答案：C6.运动控制系统中，PID控制器的作用是（）。A.比例控制B.积分控制C.微分控制D.以上都是答案：D7.以下哪种电机适用于高速运行？（）A.直流电动机B.步进电动机C.交流异步电动机D.交流同步电动机答案：D8.运动控制中，实现电机正反转控制的方法是（）。A.改变电源相序B.改变电枢电压极性C.改变励磁电流方向D.以上都可以答案：A9.开环控制系统的特点是（）。A.结构简单，成本低B.控制精度高C.抗干扰能力强D.适用于高精度控制场合答案：A10.闭环控制系统中，反馈环节的作用是（）。A.检测输出信号并反馈给输入端B.对输入信号进行放大C.对干扰信号进行抑制D.以上都不是答案：A11.步进电动机的转速与（）有关。A.脉冲频率B.步距角大小C.负载转矩D.以上都有关答案：A12.交流异步电动机的调速性能不如直流电动机的原因是（）。A.异步电动机的调速方法有限B.异步电动机的效率较低C.异步电动机结构复杂D.异步电动机的功率因数较低答案：A13.运动控制技术在工业自动化中的应用主要包括（）。A.机器人控制B.数控机床控制C.自动化生产线控制D.以上都是答案：D14.以下哪种控制算法能够有效抑制系统的超调？（）A.PID控制B.模糊控制C.神经网络控制D.滑模控制答案：D15.直流电动机的调速范围是指（）。A.最高转速与最低转速之比B.额定转速与最高转速之比C.最低转速与额定转速之比D.最高转速与额定转速之比答案：A16.交流伺服电动机的优点不包括（）。A.调速范围宽B.控制精度高C.响应速度快D.价格便宜答案：D17.位置控制中，常用的位置检测装置有（）。A.光栅尺B.编码器C.旋转变压器D.以上都是答案：D18.运动控制系统中，负载转矩的变化会影响（）。A.电机的转速B.电机的转矩C.系统的稳定性D.以上都有答案：D19.以下哪种电机的过载能力较强？（）A.直流电动机B.步进电动机C.交流异步电动机D.交流同步电动机答案：A20.运动控制技术的发展趋势不包括（）。A.智能化B.网络化C.小型化D.复杂化答案：D第II卷（非选择题共60分）（总共3题，每题20分，答题要求：请详细阐述各题所涉及的运动控制技术原理及应用场景）21.简述直流电动机调速系统的原理及常见调速方法。直流电动机调速系统主要通过改变电动机的电枢电压、电枢回路电阻或励磁电流来实现调速。常见的调速方法有：电枢回路串电阻调速，通过在电枢回路中串入电阻来改变电枢电压，从而实现调速，但这种方法效率较低；降压调速，通过改变电枢电压来调速，调速范围较宽，效率较高；弱磁调速，通过减弱励磁电流来提高电动机转速，但调速范围有限。22.说明交流伺服电动机的工作原理及在工业自动化中的应用。交流伺服电动机的工作原理是基于电磁感应定律。当定子绕组通入三相交流电时，会产生旋转磁场，转子绕组在旋转磁场的作用下产生感应电流，进而产生电磁转矩，使转子转动。在工业自动化中，交流伺服电动机广泛应用于机器人控制、数控机床控制、自动化生产线控制等领域，能够实现高精度的位置控制和速度控制。23.阐述PID控制器在运动控制系统中的作用及参数整定方法。PID控制器在运动控制系统中用于对系统的偏差进行比例、积分和微分控制。比例控制作用于偏差信号，使系统快速响应；积分控制用于消除系统的稳态误差；微分控制则对偏差的变化率进行控制，提高系统的稳定性。参数整定方法通常有经验法和基于模型的整定方法。经验法是根据实际经验调整参数；基于模型整定方法则通过建立系统模型来优化参数。（总共2题，每题问题及材料各占10分，答题要求：根据所给材料，分析其中的运动控制技术应用，并回答相关问题）24.材料：在某自动化生产线上，采用了步进电动机来驱动输送带，以实现产品的输送。步进电动机通过控制器发出的脉冲信号来控制其转动角度和速度。已知步进电动机的步距角为1.8°，控制器发出的脉冲频率为500Hz。问题：（1）计算步进电动机的转速。（2）若要使输送带的速度提高一倍，应如何调整控制器的参数？（1）步进电动机的转速计算公式为：转速=脉冲频率×360°÷步距角。将已知数据代入可得：转速=500×360°÷1.8°=100000r/min。（2）要使输送带速度提高一倍，即转速提高一倍。根据转速计算公式，应将脉冲频率提高一倍，即调整为1000Hz。25.材料：某数控机床的X轴采用交流伺服电动机驱动，通过位置传感器检测X轴的位置，并将位置信号反馈给控制器。控制器根据反馈信号与给定位置信号的偏差，采用PID控制算法来调整交流伺服电动机的转速和转向，以实现X轴的精确位置控制。问题：（1）简述PID控制算法在该系统中的具体作用。（2）若X轴出现位置超调现象，应如何调整PID控制器的参数？（1）在该系统中，PID控制算法的比例控制作用于偏差信号，使系统快速响应，减小偏差；积分控制用于消除系统的稳态误差，确保X轴能准确到达给定位置；微分控制对偏差的变化率进行控制，提高系统的稳定性，防止位置波动过大。（2）若X轴出现位置超调现象，说明系统的稳定性不足。应适当增大微分系数，增强微分控制作用，抑制偏差的变化率；同时可适当减小比例系数，降低系统的响应速度，以减小超调量。答案：1.B2.C3.A4.D5.C6.D7.D8.A9.A10.A11.A12.A13.D14.D15.A16.D17.D18.D19.A20.D21.直流电动机调速系统主要通过改变电动机的电枢电压、电枢回路电阻或励磁电流来实现调速。常见的调速方法有：电枢回路串电阻调速，通过在电枢回路中串入电阻来改变电枢电压，从而实现调速，但这种方法效率较低；降压调速，通过改变电枢电压来调速，调速范围较宽，效率较高；弱磁调速，通过减弱励磁电流来提高电动机转速，但调速范围有限。22.交流伺服电动机的工作原理是基于电磁感应定律。当定子绕组通入三相交流电时，会产生旋转磁场，转子绕组在旋转磁场的作用下产生感应电流，进而产生电磁转矩，使转子转动。在工业自动化中，交流伺服电动机广泛应用于机器人控制、数控机床控制、自动化生产线控制等领域，能够实现高精度的位置控制和速度控制。23.PID控制器在运动控制系统中用于对系统的偏差进行比例、积分和微分控制。比例控制作用于偏差信号，使系统快速响应；积分控制用于消除系统的稳态误差；微分控制则对偏差的变化率进行控制，提高系统的稳定性。参数整定方法通常有经验法和基于模型的整定方法。经验法是根据实际经验调整参数；基于模型整定方法则通过建立系统模型来优化参数。24.（1）步进电动机的转速计算公式为：转速=脉冲频率×360°÷步距角。将已知数据代入可得：转速=500×360°÷1.8°=100000r/min。（2）要使输送带速度提高一倍，即转速提高一倍。根据转速计算公式，应将脉冲频率提高一倍，即调整为1000Hz。25.（