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2025年大学自动化基础技术（自动化基础）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）
（总共10题，每题3分，每题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的，请将正确答案填在题后的括号内）
w1. 以下关于自动化系统的基本组成部分，说法错误的是（ ）
A. 控制器是自动化系统的核心，负责指挥和协调各个部件的工作
B. 传感器用于检测系统的输入信号，将物理量转换为电信号
C. 执行器接收控制器的指令，直接对被控对象进行操作
D. 被控对象只能是物理实体，不能是抽象的过程或系统
w2. 反馈控制原理的关键在于（ ）
A. 对被控对象的输出进行测量并反馈到输入端
B. 根据给定值直接控制被控对象
C. 只关注控制器的输出
D. 忽略干扰因素对系统的影响
w3. 下列哪种控制算法不属于传统的PID控制范畴（ ）
A. 比例控制
B. 积分控制
C. 微分控制
D. 模糊控制
w4. 自动化系统中，开环控制系统的特点是（ ）
A. 系统有反馈回路，能自动纠正偏差
B. 结构简单，成本低，但控制精度相对较低
C. 对干扰具有很强的抑制能力
D. 适用于对控制精度要求很高的场合
w5. 关于传感器的精度，以下说法正确的是（ ）
A. 精度越高，测量结果越准确，误差越小
B. 精度只与传感器的制造工艺有关
C. 精度与测量环境无关
D. 高精度传感器价格一定很低
w6. 自动化生产线中，实现物料自动搬运的设备通常是（ ）
A. 工业机器人
B. 传感器
C. 控制器
D. 执行器
w7. 数字控制系统与模拟控制系统相比，优势在于（ ）
A. 抗干扰能力强，控制精度高
B. 结构复杂，成本高
C. 对信号的处理速度慢
D. 只能处理模拟信号
w8. 以下哪种编程语言常用于自动化控制系统的编程（ ）
A. C++
B. Java
C. PLC编程语言
D. Python
w9. 在自动化控制系统中，用于实现人机交互的设备是（ ）
A. 显示器和键盘
B. 传感器
C. 控制器
D. 执行器
w10. 自动化系统的可靠性主要取决于（ ）
A. 设备的数量
B. 设备的质量和系统的冗余设计
C. 系统的复杂度
D. 操作人员的技能水平

第II卷（非选择题 共70分）
w11. （10分）简述自动化系统中闭环控制的工作原理，并举例说明闭环控制在日常生活中的应用。
w12. （15分）比较比例控制、积分控制和微分控制三种控制作用的特点及对系统性能的影响。
w13. （15分）材料：某自动化生产线上，需要对产品的尺寸进行精确控制。已知该尺寸的标准值为50mm，实际测量值与标准值的偏差会影响产品质量。现采用PID控制器进行控制，比例系数Kp = 2，积分时间常数Ti = 0.5，微分时间常数Td = 0.1。当测量值为48mm时，计算PID控制器的输出值。
w14. （15分）材料：在一个自动化仓储系统中，货物的存储和取出需要精确的控制。该系统采用工业机器人进行货物搬运，传感器用于检测货物的位置和状态。请描述该自动化仓储系统中，工业机器人与传感器之间是如何协同工作以实现货物的准确搬运的。
w15. （15分）材料：随着工业4.0的发展，自动化技术在制造业中的应用越来越广泛。某工厂计划引入一套新的自动化生产线，提高生产效率和产品质量。请阐述在引入新的自动化生产线过程中，需要考虑哪些方面的因素，以及如何确保生产线的顺利运行和维护。

答案：
w1. D
w2. A
w3. D
w4.B
w5. A
w6. A
w7. A
w8. C
w9. A
w10. B
w11. 闭环控制的工作原理是将系统的输出信号反馈到输入端，与给定值进行比较，产生偏差信号，控制器根据偏差信号进行控制，使输出趋近于给定值。例如，家用空调的温度控制系统，通过温度传感器检测室内温度并反馈给控制器，控制器根据设定温度与实际温度的偏差调整压缩机的工作状态，从而实现室内温度的稳定控制。
w12. 比例控制作用的特点是反应迅速，能快速减小偏差，但不能消除稳态误差。积分控制作用能消除稳态误差，但控制动作相对迟缓。微分控制作用能根据偏差的变化趋势提前进行控制，改善系统的动态性能。比例控制使系统快速响应，积分控制消除稳态误差，微分控制提高系统稳定性和快速性，三者合理结合可优化系统性能。
w13. 首先计算偏差e = 50 - 48 = 2mm。比例作用输出uP = Kp×e = 2×2 = 4。积分作用输出uI = Kp/Ti×e×t（假设t = 1）= 2/0.5×2×1 = 8。微分作用输出uD = Kp×Td×(e - e')/t（假设上一时刻偏差e' = e）= 2×0.1×(2 - 0)/1 = 0.4。则PID控制器输出值u = uP + uI + uD = 4 + 8 + 0.4 = 12.4。
w14. 工业机器人根据传感器检测到的货物位置信息，规划搬运路径。当传感器检测到货物处于合适位置时，机器人抓取货物。在搬运过程中，传感器持续监测货物状态，如是否抓取牢固等。到达目标位置后，传感器再次检测以确保准确放置货物，实现货物在自动化仓储系统中的准确搬运。
w15. 引入新自动化生产线需考虑生产工艺适配性、设备与现有系统兼容性、人员操作技能培训、维护成本及备件供应等因素。确保生产线顺利运行和维护要做好设备安装调试，制定完善操作规程和维护计划，定期巡检保养，及时处理故障，对操作人员和维护人员进行持续培训提升技能水平。