自动控制系统模拟试题与答案汇编ABC卷.docx

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自动控制系统模拟试题与答案汇编ABC卷

自动控制系统

一、判断下面结论或言论是否正确，如果正确在该结论或言论的后面的括号内标上（√）；反之标上（╳）。

1、反馈定理告诉我们：

要想维持一个物理量不变或基本不变，就应该引入这个物理量的负反馈与给定相比较，形成闭环系统。

（）

2、逻辑代数等式的左端是运动控制线路的线圈符号，逻辑代数等式的右端是运动控制线路的触点符号。

（）

3、在一个连通图内，如果物体的运动轨迹的结点有N（>2）个奇数结点，那么被控物体需要使用N/2次才能不重复的走完每一条轨迹。

（）

4、带电流正反馈的电压负反馈调速系统能完全取代转速负反馈调速系统。

（）

5、控制系统计算机仿真的目的是：

缩短控制系统的设计周期。

（）

6、在Simulink仿真模型中，使用M文件S函数会增加实际用时的时间。

（）

7、封装技术可以使子系统参数在修改时变的快速、隐蔽。

（）

8、在双闭环调速系统中，如果在突加给定起动时电动机的电枢电流超过最大允许值，应增大电流反馈系数

，可以降低电动机的电枢电流。

（）

9、在双闭环调速系统中，当系统的固有参数一定时，电流调节器的输出Uct主要取决于转速给定Un*和负载IdL的大小。

（）

10、可逆PWM变换器的电压输出波形在每个周期内一定有两种极性。

（）

11、晶闸管—电动机系统需要快速回馈制动时，最佳方案是采用反并联可逆线路。

（）

12、在PWM调速控制系统中，失控时间TS的大小与电网频率的高低有关。

（）

13、在PWM直流调速控制系统中，大功率开关的频率越高，电枢电流也就越容易连续。

（）

14、在PWM直流调速控制系统中，双极式控制方法下的电枢电流不会产生电流断续现象。

（）

15、在带电流截止环节的转速负反馈调速系统中，如果截止比较电压发生变化，对该系统运行段的静特性没有影响。

（）

16、在双闭环可逆调速系统中，任何实现无转速超调的方法，都会出现速度调节器ASR超调的现象。

（）

17、在主电路中，只要没有抑制环流的电抗器，就是逻辑无环流可逆调速系统。

（）

18、人能读懂，机器也能认识的这个界面称为“人机界面”。

（）

19、在HMI设计中控制件与其相应的显示应尽可能的靠近，控制件在显示的下方或者右方。

（）

20、对于有控制规律的被控对象一般不使用模糊控制技术进行控制。

（）

21、PROFIBUS-DP是一种经过优化过的高速通讯连接，适用于对时间要求苛刻的执行器级和传感器的高速数据传输，主要应用于过程自动化。

（）

二、填空题

在括号内或待画图内填写适当的词语或绘制曲线使下面的结论或波形正确。

图2-2

1、当一组的平均整流电压不大于另一组的平均逆变电压时，所产生的环流称为（）环流。

2、某可逆调速系统的转速、电流起动与制动波形如图2-3所示，如果Idm=2Ie；Idl=Ie（反抗性恒转矩负载）；tf=2s,那么tr≈（）s。

3、如果直流调速器通电后无任何显示，此类故障一般是直流调速器（）的开关电源不工作，影响开关电源工作状态的可能原因是：

开关电源的（）条件损失；在开关电源内起开关作用的（）损坏。

4、没有链接到PLC或网络上的文本块和图形称为（）显示元素。

它们的特点是运行时这些元素与外界（）关系。

三、选择题

（每一小题由四种结论或实验结果组成，至少有一种结论或实验结果是正确的，但是不可能四种结论或实验结果都是正确的。

请选择你认为是正确的结论或实验结果并在括号内用“√”注明））

1、某PROFIBUS-DP网络如图3-1所示，此网络共有四个触摸屏，如果每次开机运行时总有一个触摸屏与网络无法通讯，可能的原因是：

图3-1

A）四个触摸屏的网络连线都接触不良。

（）

B）四个触摸屏的地址设置有误。

（）

C）同一个触摸屏程序分别下载到了两个触摸屏内。

（）

D）在主站中设置选择触摸屏数量参数不正确。

（）

2、在HMI、PLC和调速器之间使用PROFIBUS-DP网络进行通信，有如下特点:

A）能取代24V及4～20mA并行信号线，但不能降低PLC的I/O点数。

（）

B）能取代PLC和调速器之间的并行信号线，但不能降低PLC的I/O点数。

（）

C）能取代PLC和调速器之间的并行信号线，还能降低PLC的I/O点数。

（）

D）HMI和PLC之间使用PROFIBUS-DP网络才能实现高速传输的通信任务。

（）

3、某PWM调速控制系统的主电路如图3-3所示，如果电流①的流经路径是：

US+→VT1→电机M→VT4→US-，那么电流②的流经路径是：

图3-3

A）US+→VT3→电机M→VT2→US-。

（）

B）US-→VD2→电机M→VD3→US+。

（）

C）US-→VD2→电机M→VT3→US+。

（）

D）US-→VT2→电机M→VD3→US+。

（）

4、PROFIBUS由三种互相兼容的模块构成，其特点如下：

A）PROFIBUS-FMS是用以完成高速传输速度的通信任务。

（）

B）PROFIBUS-DP是一种优化过的模块，适用于对时间要求苛刻的场合。

（）

C）PROFIBUS-PA用于对安全性要求不高的过程自动化场合。

（）

D）PROFIBUS用以取代价格昂贵的动力电源线。

（）

5、图3-5是两种全状态反馈调速系统的主电路原理框图。

对此有如下结论：

图3-5

A）图3-5（A）所示控制系统主电路的结构合理。

（）

B）图3-5（B）所示控制系统主电路的结构合理。

（）

C）图3-5所示两种控制系统的控制主电路结构都合理。

（）

D）图3-5所示两种控制系统的控制主电路结构都不合理。

（）

6、某生产工艺要求对机器人小车的运动轨迹如图3-6所示。

假设按动启动按钮1Q时小车的运行轨迹如图3-6（A）所示；按动启动按钮2Q时小车的运行轨迹如图3-6（B）所示；按动启动按钮3Q时小车的运行轨迹如图3-6（C）所示。

对于此控制系统的程序步可以分为：

图3-6

A）6步。

（）B）11步。

（）C）16步。

（）D）27步。

（）

7、控制柜外壳的基本设计原则之一是：

A）发热量最大并且最重的器件放在控制柜的下部。

（）

B）发热量较小并且最重的器件放在控制柜的下部。

（）

C）易损部件的上方不能放置控制器件。

（）

D）多个发热量较大的器件不能并排放置。

（）

图3-8

8、某可逆调速系统的逻辑切换装置的原理图如图3-8所示，对于VD2、C2和VD1、C1的作用有如下结论：

A）VD2、C2的作用是延迟开放非工作组立即封锁工作组。

（）

B）VD2、C2的作用是延迟封锁工作组延迟开放非工作组。

（）

C）VD1、C1的作用是延迟开放非工作组延迟封锁工作组。

（）

D）VD1、C1的作用是立即开放非工作组立即封锁工作组。

（）

9、某速度调速器的给定通过MT500触摸屏进行设定如图3-9所示，当手触摸速度给定表的右半部时给定增大同时指针顺时针旋转；当手触摸速度给定表的左半部时给定减少同时指针反时针旋转。

能实现此功能的关键元件是：

图3-9

A）1个表针元件和2个多状态设定元件。

（）

B）1个表针元件和2个数值输入元件。

（）

C）1个表针元件、2个多状态设定元件和1个数值显示元件。

（）

D）1个表针元件、2个数值输入元件和1个数值显示元件。

（）

图3-10

10、图3-10是控制系统的两种接地方法，根据此接地，选出你认为可能是正确的结论。

A）图3-10（A）所示控制系统的接地方法是正确的。

（）

B）图3-10（B）所示控制系统的接地方法是正确的。

（）

C）图3-10中，两种接地方法都是正确的。

（）

D）图3-10中，两种接地方法都是错误的。

（）

五、设计题

图5-1氧化-染色自动化流水线工艺流程

某氧化-染色自动化流水线有一套挂具，当挂具装上料之后，按起动按钮S1或S2时，该挂具自动上升进入流水线，运行轨迹如图5-1A）或图5-1B）所示上；当下料时，该挂具压动行程开关ST5而停止下降。

当按急停按钮“S4”时，挂具就地停止。

已知条件：

1）该挂具的三个运动方向用一个电动机M1驱动，接触器线圈KM1得电，电动机M1正转，挂具上升、左行和向后运动；线圈KM2得电，电动机M1反转，挂具下降、右行和向前运动。

其运动方向由换向器控制，控制换向器分向的三个接触器是：

KC1得电，挂具作垂直运动；KC2得电，挂具作水平运动；KC3得电，挂具作前后运动。

2）ST1、ST2、ST3、ST4为挂具到达各槽口的行程开关，ST5、ST6、ST7、ST8为挂具到达各槽底时的行程开关，ST9、ST10为挂具在各槽内作涮水运动时的上限位行程开关，ST11、ST12为挂具水平左行的起点与终点的行程开关，挂具在氧化槽内的氧化时间为t（t≠0）。

1、试设计满足此生产工艺要求的控制线路的输出方程组和控制方程组。

2、在上述已知条件基础上，假设电动机Ｍ1是交流异步电动机并且由带能耗制动单元的变频调速器驱动，如图5-2所示，生产工艺要求垂直运动速度可调，水平运动速度固定为30Hz，前后运动速度固定为40Hz。

该调速器的部分控制端子的功能说明参见表5-1，图5-2已经完成了部分原理图的绘制，试补充绘制完成变频调速器的控制原理图的设计。

（10分）

表5-1富士系列变频器部分控制端子功能

端子号

功能

FWD

正转控制端。

当FWD与COM接通时，电动机正转；当FWD悬空时，电动机停止正向运行。

REV

反转控制端。

当REV与COM接通时，电动机反转；当REV悬空时，电动机停止反向运行。

X1

固定频率控制端，默认频率为30Hz。

当X1与COM接通时，电动机以给定30Hz的频率转动，旋转方向取决于FWD和REV，其它给定频率失效。

X2

固定频率控制端。

默认频率为40Hz。

当X2与COM接通时，电动机以给定40Hz的频率转动，旋转方向取决于FWD和REV，其它给定频率失效。

图5-2变频器的控制电路接线原理图

参考答案：

解：

1、1）定义程序步及转步信号：

根据程序步的定义可知此运行轨迹的可分为如下18步如图5-1所示。

2）写出逻辑代数方程组：

根据运动轨迹可以直接写出该控制系统的输出方程组：

那么满足图5-1所示运行轨迹的控制方程组为：

图5-1

其中，KMU1、KMU2是辅助继电器。

2、如图5-2所示

图5-2

自动控制系统

一、判断题（请判断下述论述的正误，在正确论述后的括号内划“√”，在错误论述后的括号内划“×”。

）

1.在两个控制系统中，如果执行机构的动作状态和驱动目标没有发生变化，那么这两个控制系统的控制方程组就完全相同。

（）

2.在一个连通图内，如果物体的运动轨迹的结点有N（>2）个奇数结点，那么被控物体需要使用N/2次才能不重复的走完每一条轨迹。

（）

3.智能控制系统的三要素是：

智能信息、智能反馈和智能控制决策。

（）

4.带电流正反馈的电压负反馈调速系统能完全取代转速负反馈调速系统。

（）

5.封装技术可以使子系统参数在修改时变的快速、隐蔽。

（）

6.在双闭环调速系统中，当系统的固有参数一定时，电流调节器的输出Uct主要取决于转速给定Un*和负载IdL的大小。

（）

7.在转速电流双闭环调速系统中，当电动机过载甚至堵转时，由于电流调节器能限制电枢电流的最大值，起到快速的自动保护作用，所以可以不用专门加限流保护装置。

（）

8.晶闸管—电动机系统需要快速回馈制动时，最佳方案是采用反并联可逆线路。

（）

9.可逆调速系统一定用于生产工艺要求电动机可逆运行的场合。

（）

10.在PWM直流调速控制系统中，双极式控制方法下的电枢电流不会产生电流断续现象。

（）

11.在带电流截止环节的转速负反馈调速系统中，如果截止比较电压发生变化，对该系统运行段的静特性没有影响。

（）

12.在主电路中，只要没有抑制环流的电抗器，就是逻辑无环流可逆调速系统。

（）

13.当逻辑无环流可逆调速控制系统处于正向运行状态时，反组三相全控桥一直处于不工作状态。

（）

14.人能读懂，机器也能认识的这个界面称为“人机界面”。

（）

15.矢量图主要是以点阵保存的各种图形；位图主要是指用线条绘制的各种图形。

（）

二、

填空题（请在每个括号中填入正确的内容）

1.PI调节器的控制规律是：

（）部分能迅速产生输出响应，（）部分最终能消除被反馈物理量的稳态误差。

2.在Simulink仿真模型中，改变示波器的（）可以控制实际用时的快慢。

3.多闭环调节器参数设计的基本原则是：

先设计（），后设计（）。

图2-1

4.在既有恒功率又有恒转矩的控制场合，为了使电动机得到充分利用，解决的基本原则是：

在基速以下用（）调速，在基速以上用（）调速。

5.如果用CPU315-2DP当某PROFIBUS-DP网站的主站，它使用功能块SFC14读从站的参数，其命令为（）；使用功能块SFC15设置从站的参数，其命令为（）。

6.当一组的平均整流电压不大于另一组的平均逆变电压时，所产生的环流称为（）环流。

7.参数自动优化的基本原则是：

在保证控制系统（）的条件下，使系统的输出跟随给定的速度（）并且动态误差最小。

8.

某可逆调速系统的转速、电流起动与制动波形如图2-1所示，如果Idm=2Ie；Idl=Ie（反抗性恒转矩负载）；tr=6s,那么tf≈（）s。

9.在HMI设计中，用手动操作的器件文字说明在器件的（）；不用手动操作的器件，文字说明在器件的（）。

10.ProTool中的显示元素分为（）显示元素和（）显示元素两种，其中后者可以通过（）链接到PLC或网络上。

11.图7是某化工反应罐触摸屏显示画面，当手触摸反应罐中上部时液体上升；当手触摸反应罐中下部时液体下降。

实现此功能的组态元件是（）和（）。

三、

选择题（请在每个题目给出的四个选项中选择一个正确的答案填到括号中）

1.某生产工艺要求对机器人小车的运动轨迹如图3-1所示。

假设按动启动按钮1Q时小车的运行轨迹如图3-1a）所示；按动启动按钮2Q时小车的运行轨迹如图3-1b）所示；按动启动按钮3Q时小车能以最简运行轨迹返回原点a）点。

此控制系统的程序步可以分为（）。

图3-1

A）6步B）7步C）12步D）14步

2.在转速负反馈单闭环有静差调速系统中，突加负载后又进入稳定运行状态，此时晶闸管整流装置的输出电压Ud与负载变化之前相比（）。

A）增加B）减少C）不变D）不定

3.某PROFIBUS-DP网络如图3-2所示，此网络共有四个触摸屏，如果每次开机运行时总有一个触摸屏与网络无法通讯，可能的原因是：

（）

图3-2

A）四个触摸屏的网络连线都接触不良。

B）四个触摸屏的地址设置有误。

C）同一个触摸屏程序分别下载到了两个触摸屏内。

D）在主站中设置选择触摸屏数量参数不正确。

4.图3-3是两种用电压负反馈近似代替转速负反馈控制的电路，下面哪个结论是正确的（）。

图3-3

A）图3-3（A）所示控制系统的结构合理B）图3-3（B）所示控制系统的结构合理

C）两种控制系统的结构都合理D）两种控制系统的结构都不合理

5.已知某双闭环可逆调速系统的仿真实验电路的仿真结果如图3-4（A）所示，将该仿真实验电路中的一个模块参数修改后，出现的仿真结果如图3-4（B）所示。

下面哪个结论是正确的（）。

图3-3

A）图3-4（B）是仿真电网电压波动，出现的仿真结果。

B）图3-4（B）是仿真转速给定电压突然增大，出现的仿真结果。

C）图3-4（B）是仿真负载电流突然增大，出现的仿真结果。

D）图3-4（B）是仿真负载电流突然减少，出现的仿真结果。

6.在无环流可逆调速控制系统中，主电路是由两个三相全控桥构成的正组桥和反组桥。

已知在系统制动过程中，只要在0.02/6/秒内电流没有出现，逻辑控制装置就认为本桥逆变已经结束。

如果正组桥（或反组桥）中有一个晶闸管烧断，在系统制动时，造成本桥逆变颠覆的原因是（）：

A）此时逻辑控制装置误认为本桥逆变已经结束，提前封锁了本桥

B）此时逻辑控制装置误认为本桥逆变已经结束，延时封锁了本桥

C）此时逻辑控制装置误认为反组桥制动已经开始，提前开放了反组桥

D）此时逻辑控制装置误认为反组桥制动已经开始，延时开放了反组桥

7.某调速系统的仿真模型电路如图3-4所示。

避免同一桥臂上下两个开关管同时导通现象发生的模块是什么模块？

（）

A.Switch和Switch1B.Relay和Relay1

C.Switch和Relay1D.Relay和Switch1

图3-4

8.当直流调速器发生故障时，有故障显示，但实际上并没有发生故障。

一般情况下此类故障的原因可能是（）：

A）故障检测元件或故障信息处理系统出问题

B）控制电路开关电源不工作

C）电位器内部滑动端磨损造成接触不良

D）测速发电机或旋转编码器的机械安装松动或接触不良

9.某可逆调速系统的逻辑切换装置的原理图如图3-5所示，对于VD2、C2和VD1、C1的作用，如下结论（）是正确的。

图3-5

A）VD2、C2的作用是延迟开放非工作组立即封锁工作组。

B）VD2、C2的作用是延迟封锁工作组延迟开放非工作组。

C）VD1、C1的作用是延迟电枢电流真正过零的时间。

D）VD1、C1的作用是当电枢电流瞬间过零时能立即进行正反两组间的逻辑切换。

10.图3-6是控制系统的三种控制柜的安装方法，你认为下面哪个结论是正确的？

（）

图3-6

A）图3-6所示控制柜的安装方法都是错误的。

B）图3-6所示控制柜的安装方法都是正确的。

C）图3-6（B）和图3-6（C）所示控制柜的安装方法是正确的。

D）只有图3-6（C）所示控制柜的安装方法是正确的。

五、设计题

图5-1氧化-染色自动化流水线工艺流程

某氧化-染色自动化流水线有一套挂具，当挂具装上料之后，按起动按钮S1或S2时，该挂具自动上升进入流水线，运行轨迹如图5-1A）或图5-1B）所示上；当下料时，该挂具压动行程开关ST5而停止下降。

当按急停按钮“S3”时，挂具就地停止。

已知条件：

1）该挂具的三个运动方向用一个电动机M1驱动，接触器线圈KM1得电，电动机M1正转，挂具上升、左行和向后运动；线圈KM2得电，电动机M1反转，挂具下降、右行和向前运动。

其运动方向由换向器控制，控制换向器分向的三个接触器是：

KC1得电，挂具作垂直运动；KC2得电，挂具作水平运动；KC3得电，挂具作前后运动。

2）ST1、ST2、ST3、ST4为挂具到达各槽口的行程开关，ST5、ST6、ST7、ST8为挂具到达各槽底时的行程开关，ST9、ST10为挂具在各槽内作涮水运动时的上限位行程开关，ST11、ST12为挂具水平左行的起点与终点的行程开关，挂具在氧化槽内的氧化时间为t（t≠0）。

1、试设计满足此生产工艺要求的控制线路的输出方程组和控制方程组。

2、在上述已知条件基础上，假设电动机Ｍ1是交流异步电动机并且由带能耗制动单元的变频调速器驱动，如图5-2所示，生产工艺要求垂直运动速度可调，水平运动速度固定为30Hz，前后运动速度固定为40Hz。

该调速器的部分控制端子的功能说明参见表5-1，图5-2已经完成了部分原理图的绘制，试补充绘制完成变频调速器的控制原理图的设计。

表5-1富士系列变频器部分控制端子功能

端子号

功能

FWD

正转控制端。

当FWD与COM接通时，电动机正转；当FWD悬空时，电动机停止正向运行。

REV

反转控制端。

当REV与COM接通时，电动机反转；当REV悬空时，电动机停止反向运行。

X1

固定频率控制端，默认频率为30Hz。

当X1与COM接通时，电动机以给定30Hz的频率转动，旋转方向取决于FWD和REV，其它给定频率失效。

X2

固定频率控制端。

默认频率为40Hz。

当X2与COM接通时，电动机以给定40Hz的频率转动，旋转方向取决于FWD和REV，其它给定频率失效。

图5-2变频器的控制电路接线原理图

参考答案：

1、解：

1）定义程序步及转步信号：

根据程序步的定义可知此运行轨迹的可分为如下18步如图5-1所示。

2）写出逻辑代数方程组：

根据运动轨迹可以直接写出该控制系统的输出方程组：

那么满足图5-1所示运行轨迹的控制方程组为：

其中，KMU1、KMU2是辅助继电器。

2、如图5-2所示

图5-2

自动控制系统

一、判断下面结论或言论是否正确，如果正确在该结论或言论的后面的括号内标上（√）；反之标上（╳）。

1、抑制定理告诉我们：

对于反馈环内的元件参数发生变化时，闭环系统有抑制能力。

对于反馈环外的元件参数发生变化时，闭环系统无抑制能力（）

2、如果两个控制系统的控制方程组完全相同，那么这两个控制系统的运行轨迹和转步信号就完全相同。

（）

3、在一个至少有6个偶数结点的联通域内，如果结点总数有9个，那么机器人就能不重复的走遍该联通域内的每一条支路。

（）

4、纯电压负反馈调速系统是一个自然稳定性系统。

（）

5、在Simulink仿真模型中，无论何种组合都应该有输出显示模块。

（）

6、在Simulink仿真模型中，改变示波器的采样时间可以控制实际用时的快慢。

（）

7、使用封装技术可以将子系统“包装”成有自己的图标和参数设置对话窗口的一个单独的模块。

（）

8、无静差调速系统的稳态精度还受给定电源和测速发电机精度的影响。

（）

9、如果PWM变换器的电压输出波形只有一种极性，那么该PWM直流调速系统一定是由不可逆PWM变换器构成。

（）

10、可逆调速系统一定用于生产工艺要求电动机可逆运行的场合。

（）

11、对新购调速器需要先进行参数自动优化然后才能进行调速器的软件组态。

（）

12、自动控制系统中环的个数会受到状态变量的多少、生产工艺要求的限制。

（）

13、在PWM直流调速控制系统中，大功率开关的频率越高，控制系统的失控时间也就越

短。

（）

14、反并联可逆转速、电流双闭环调速系统能解决最优时间起、制动的问题。

（）

15、带电压内环的三环调速系统性能与带电流微分负反馈的三环调速系统性能作用基本相

同。

（）

16、在双闭环不可逆调速系统中，如果实现无转速超调只能采用增加转速微分负反馈的方案来解决。

（）

17、在不可逆调速系统中不会发生本桥逆变现象。

（）

18、如何准确、迅速的显示与控制系统的状态变量是HMI研究的主要问题。

（）

19、在HMI设计中用手动操作的器件文字说明，应在器件的上方。

（）

20、模糊数学是一门用定量的、精确的方法来研究和处理模糊性事物的学科。

（）

21、PROFIBUS的通讯传输距离与传输速率成反比。

（）

二、填空题

图2-1某可逆调速系统的制动过程波形

在括号内或待画图内填写适当的词语或绘制曲线使下面的结论或波形正确。

1、某可逆调速系统的制