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2026年自动化（运动控制）考题及答案

（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。
1. 以下哪种运动控制算法常用于直流电机的调速控制？（ ）
A. PID控制算法 B. 模糊控制算法 C. 神经网络控制算法 D. 遗传算法
2. 运动控制系统中，反馈环节的主要作用是（ ）
A. 提供给定信号 B. 对系统输出进行测量并反馈给输入端 C. 执行控制指令 D. 放大控制信号
3. 步进电机的步距角取决于（ ）
A. 电机的相数和转子齿数 B. 电机的功率 C. 电机的转速 D. 控制方式
4. 在位置控制中，通常采用的传感器是（ ）
A. 速度传感器 B. 电流传感器 C. 位置传感器 D. 温度传感器
5. 交流伺服电机的调速方法主要有（ ）
A. 改变磁极对数 B. 改变转差率 C. 变频调速 D. 以上都是
6. 运动控制系统的性能指标不包括（ ）
A. 稳定性 B. 快速性 C. 准确性 D. 功率因数
7. 以下哪种控制方式可以实现高精度的运动控制？（ ）
A. 开环控制 B. 闭环控制 C. 半闭环控制 D. 复合控制
8. 直流伺服电机的调速范围通常通过（ ）来扩大。
A. 增加电枢电压 B. 减小电枢电阻 C. 采用调速装置 D. 提高电机效率
9. 运动控制中，常用的编程语言有（ ）
A. C语言 B. BASIC语言 C. PLC编程语言 D. 以上都是
10. 以下哪种电机适用于高速、高精度的运动控制？（ ）
A. 直流电机 B. 步进电机 C. 交流伺服电机 D. 开关磁阻电机

第II卷（非选择题 共70分）
11. （10分）简述运动控制系统的组成部分及其作用。
12. （15分）分析PID控制算法的原理，并说明其在运动控制中的应用场景。
13. （15分）说明步进电机的工作原理，并阐述其优缺点。
14. （15分）阅读以下材料：
在某自动化生产线中，需要对一台工业机器人进行运动控制，以实现精确的零件抓取和放置操作。该机器人采用交流伺服电机驱动，控制系统采用PLC进行编程控制。
请根据上述材料，回答以下问题：
（1）简述该运动控制系统的控制流程。
（2）如何保证机器人在抓取和放置零件时的精度？
15. （15分）阅读以下材料：
某数控机床在加工过程中出现位置偏差，导致加工精度下降。经过检查，发现是位置传感器出现故障。
请根据上述材料，回答以下问题：
（1）位置传感器故障可能会对运动控制系统产生哪些影响？
（2）如何解决位置传感器故障问题，以恢复机床的加工精度？

答案：1. A 2. B 3. A 4. C 5. D 6. D 7. B 8. C 9. D 10. C
11. 运动控制系统主要由控制器、功率驱动装置、执行机构、传感器和电源组成。控制器产生控制信号；功率驱动装置将控制信号放大，驱动执行机构运动；执行机构实现具体的运动；传感器检测运动状态并反馈给控制器；电源为系统提供能量。
12. PID控制算法由比例、积分、微分三个环节组成。比例环节根据偏差大小成比例输出控制信号，加快系统响应；积分环节消除稳态误差；微分环节根据偏差变化率提前作用，改善系统动态性能。在运动控制中，常用于速度、位置等控制，如电机调速、机器人轨迹跟踪等。
13. 步进电机工作原理是定子绕组通电后产生磁场，吸引转子转动一定角度。优点是控制简单、定位精度高；缺点是转速低、带负载能力有限。
14. （1）控制流程：PLC接收外部指令，计算出机器人运动轨迹和参数，发送控制信号给伺服驱动器，驱动器驱动电机带动机器人运动，传感器检测机器人实际位置并反馈给PLC，实现闭环控制。（2）通过高精度的位置传感器实时反馈位置信息，调整控制信号，同时优化伺服电机的控制算法，提高电机的响应速度和精度。
15. （1）位置传感器故障可能导致控制器无法准确获取运动部件的位置信息，使控制系统无法精确控制运动，出现位置偏差、速度不稳定等问题，严重影响加工精度和产品质量。（2）更换故障的位置传感器，对新传感器进行校准和调试，重新设置运动控制系统的参数，进行试加工并检测精度，根据结果进一步调整优化。