2026年大学大二(自动化)电气控制综合测试试题及答案

2026年大学大二(自动化)电气控制综合测试试题及答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1.三相异步电动机采用Y-Δ降压起动时，起动电流与全压起动电流之比约为A.1/√3  B.1/3  C.√3  D.3答案：B2.在PLC梯形图中，常闭触点与常开触点并联后，其逻辑关系为A.与  B.或  C.非  D.异或答案：B3.下列关于PID控制器微分作用的描述，正确的是A.消除稳态误差  B.提高系统响应速度  C.抑制超调  D.增大相位滞后答案：C4.一台他励直流电动机带恒转矩负载运行，若励磁电流突然减小，则电枢电流将A.减小  B.增大  C.不变  D.先增后减答案：B5.在电气原理图中，文字符号“KM”通常表示A.熔断器  B.接触器  C.热继电器  D.按钮答案：B6.采用测速发电机进行速度反馈时，为抑制换向纹波干扰，常在反馈通道串入A.微分环节  B.积分环节  C.低通滤波器  D.高通滤波器答案：C7.对于星形连接的三相平衡负载，线电压与相电压的相位关系为A.线电压超前相电压30°  B.线电压滞后相电压30°  C.同相  D.相差60°答案：A8.在变频器V/f控制模式下，低频时转矩下降的主要原因是A.定子电阻压降占比增大  B.转子漏抗增大  C.气隙磁通饱和  D.开关频率降低答案：A9.热继电器的整定电流应等于电动机额定电流的A.0.5~0.7倍  B.0.9~1.1倍  C.1.2~1.5倍  D.1.5~2.0倍答案：B10.在自动控制系统中，若开环传递函数为G(s)H(s)=K/[s(s+2)]，则系统型别为A.0型  B.I型  C.II型  D.III型答案：B二、多项选择题（每题3分，共15分；每题至少有两个正确答案，多选、少选、错选均不得分）11.下列属于PLC常用编程语言的有A.梯形图（LD）  B.功能块图（FBD）  C.结构化文本（ST）  D.顺序功能图（SFC）答案：ABCD12.关于伺服电机与步进电机的比较，正确的有A.伺服电机需位置反馈  B.步进电机存在失步风险  C.伺服电机过载能力强  D.步进电机低速振动小答案：ABC13.下列措施可提高继电器-接触器控制系统抗干扰能力的有A.控制电源加装隔离变压器  B.线圈并联续流二极管  C.采用屏蔽电缆  D.增加接触器辅助触点数量答案：ABC14.在直流调速系统中，采用电枢电压负反馈可A.提高机械特性硬度  B.扩大调速范围  C.抑制电枢电阻扰动  D.降低起动电流答案：ABC15.关于三相半波可控整流电路，正确的有A.最大移相范围150°  B.输出电压脉动频率150Hz（50Hz电源）  C.晶闸管承受最大反向电压为√6U₂  D.负载电流连续时，每个晶闸管导通120°答案：ABD三、填空题（每空2分，共20分）16.三相异步电动机同步转速公式为n₀=\_\_\_\_\_\_\_\_；当f=50Hz、p=2时，n₀=\_\_\_\_\_\_\_\_r/min。答案：；150017.在PLC中，一个扫描周期包括输入采样、\_\_\_\_\_\_\_\_、输出刷新三个阶段。答案：程序执行18.他励直流电动机调速方法中，属于恒功率调速的是\_\_\_\_\_\_\_\_调速。答案：弱磁19.晶闸管触发脉冲宽度必须大于晶闸管的\_\_\_\_\_\_\_\_时间。答案：擎住20.热继电器双金属片受热弯曲利用的是金属的\_\_\_\_\_\_\_\_效应。答案：热膨胀21.在自动控制系统中，超调量σ%仅与\_\_\_\_\_\_\_\_有关。答案：阻尼比ζ22.变频器制动电阻的作用是消耗电动机\_\_\_\_\_\_\_\_时回馈的能量。答案：再生制动23.对一台4极50Hz异步电动机，转子实际转速1440r/min，则转差率为\_\_\_\_\_\_\_\_。答案：0.0424.在电气互锁控制中，常将正转接触器的\_\_\_\_\_\_\_\_触点串入反转接触器线圈回路。答案：常闭辅助25.当PLC的I/O响应出现“抖动”时，可在软件中采用\_\_\_\_\_\_\_\_指令消除。答案：滤波或延时四、简答题（每题8分，共24分）26.说明采用“能耗制动”实现三相异步电动机快速停车的原理，并画出主电路示意图（文字描述即可）。答案：（1）原理：断开三相交流电源后，立即向定子绕组通入直流电流，产生静止磁场；旋转的转子切割磁场感应电流，与磁场作用产生制动转矩，将动能转化为转子电路的铜耗，实现快速停车。（2）主电路描述：三相电源经接触器KM1供电；制动时KM1断开，KM2闭合，将定子两相经整流桥接入直流电源，限流电阻R串入直流回路；KM2由时间继电器控制，延时断开，切除直流。27.简述PLC“扫描周期”对高速计数器的影响，并给出两种提高计数精度的工程措施。答案：（1）影响：扫描周期一般在毫秒级，若高速脉冲频率接近或超过1/(2Tₛ)，则出现漏计，导致计数误差。（2）措施：①选用带硬件高速计数模块（HSC），其计数与CPU扫描异步，最高可达200kHz；②使用中断方式，脉冲输入触发中断服务程序立即刷新计数器，减少延迟。28.解释“电流截止负反馈”在直流调速系统中的作用，并给出其典型电路实现思路。答案：（1）作用：当电枢电流超过截止值Iₖ时，反馈环节投入，迅速减小整流输出电压，限制电流不超过允许最大值，实现“挖土机特性”，既保证起动快速，又防止过流。（2）实现：在主电路串入小电阻Rₛ取样电流，经比较器与设定电压Uₖ比较；当IₐRₛ>Uₖ时，比较器翻转，输出高电平，通过二极管钳位将速度调节器输出拉低，从而关闭整流触发角。五、计算题（共3题，共30分）29.（10分）一台他励直流电动机额定数据：P_N=10kW，U_N=220V，I_N=52A，n_N=1000r/min，Rₐ=0.3Ω。带额定转矩负载，采用电枢串电阻调速，要求将转速降至600r/min，求：（1）电枢回路总电阻R_total；（2）外串电阻R_Ω；（3）调速方式属于恒转矩还是恒功率，并说明理由。答案：（1）CₑΦ=(U_N-I_NRₐ)/n_N=(220-52×0.3)/1000=0.2044V·min/rn=600r/min时，E=CₑΦn=0.2044×600=122.6VIₐ=I_N=52A（恒转矩）R_total=(U_N-E)/Iₐ=(220-122.6)/52=1.873Ω（2）R_Ω=R_total-Rₐ=1.873-0.3=1.573Ω（3）恒转矩调速，因负载转矩不变，电枢电流保持额定值，输出功率P∝n下降，故为恒转矩方式。30.（10分）三相半波可控整流电路，电源相电压U₂=220V，负载为R-L，电流连续且平直，触发角α=60°。求：（1）直流输出电压平均值U_d；（2）晶闸管电流有效值I_T；（3）晶闸管承受的最大正反向电压。答案：（1）U_d=1.17U₂cosα=1.17×220×cos60°=128.7V（2）设负载电流平均值为I_d，则每个晶闸管导通120°，电流波形为方波，幅值I_d，I_T=I_d√(120°/360°)=I_d/√3=0.577I_d（3）最大反向电压为线电压峰值：√6U₂=√6×220=539V最大正向电压为相电压峰值：√2U₂=311V31.（10分）某闭环直流调速系统结构如图（略），已知：电动机：Kₑ=0.2V·s/rad，K_t=0.2N·m/A，Rₐ=1Ω，J=0.1kg·m²；整流装置：K_s=40，T_s=1.67ms；测速反馈：K_fn=0.01V·s/rad，T_fn=0；速度调节器ASR：PI型，K_p、τ_i待定。要求：系统剪切频率ω_c=200rad/s，相角裕度γ≥45°。试用“二阶最佳”法设计ASR参数K_p、τ_i，并验算相角裕度。答案：（1）被控对象传递函数G₀(s)=K_s/(T_ss+1)·1/(Rₐ+KₑK_ts/J)近似为G₀(s)=K_s/(RₐT_ss)=40/(1×0.00167s)=2.4×10⁴/s（2）按二阶最佳：ω_c=200rad/s，则开环增益K=ω_c=200又K=K_pK_fnK_s/Rₐ=K_p×0.01×40/1=0.4K_p得K_p=200/0.4=500τ_i=4T_s=4×0.00167=0.00668s（3）相角裕度γ=180°-90°-arctan(ω_cT_s)=90°-arctan(200×0.00167)=90°-18.5°=71.5°>45°，满足。六、综合设计题（共1题，21分）32.某包装机送膜系统采用“变频器+三相异步电动机+增量式编码器”构成速度闭环，工艺要求：①速度范围30~1500r/min，稳态误差<0.5%；②加减速时间3s内完成，最大超调<3%；③电网波动±10%，负载波动±50%，速度变化<1%。设计任务：（1）选择变频器控制模式并说明理由；（2）设计速度闭环调节器（结构、参数整定步骤）；（3）给出PLC与变频器通讯方案（硬件接口、协议、关键程序段）；（4）绘制系统抗负载扰动的仿真曲线（文字描述即可），并说明满足指标的理由。答案：（1）选择带速度传感器矢量控制（VC）模式。理由：全速范围保持额定转矩输出，稳速精度可达0.02%，完全满足0.5%误差；动态响应快，3s加减速易实现；对电网及负载波动鲁棒性强。（2）调节器设计：结构：电流内环+速度外环双闭环，电流环采用PI，速度环采用IP（避免微分噪声）。步骤：①电流环按典型I型设计，取τ_i=T_d=0.5ms，K_pi=0.5；②速度环按典型II型设计，h=5，ω_cn=100rad/s，得K_ps=2.4，τ_is=0.05s；③加入转矩前馈补偿，提高抗扰能力。（3）通讯方案：硬件：PLC带RS-485口，变频器内置Modbus-RTU从站；协议：9600bps，8E1，站号1，寄存器40001为速度给定（0~20000对应0~50Hz），40002为速度反馈，40003为运行命令；PLC程序（ST语言）：```NETWORKLDSM0.0MOVW10000,AQW0//D/A输出0~10V备用MOVD&VB100,VD10//CRC