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2025年大学无人机应用（无人机控制系统）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）
答题要求：本卷共6题，每题5分。每题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。

1. 无人机飞行控制系统中，用于测量无人机姿态角的传感器是（ ）
A. 加速度计 B. 陀螺仪 C. 气压计 D. GPS模块
2. 以下哪种控制算法常用于无人机的姿态稳定控制（ ）
A. PID控制 B. 模糊控制 C. 神经网络控制 D. 遗传算法
3. 无人机的飞行高度主要由（ ）传感器来确定。
A. 加速度计 B. 陀螺仪 C. 气压计 D. 磁力计
4. 无人机控制系统中，负责处理传感器数据并输出控制指令的部分是（ ）
A. 传感器模块 B. 控制器 C. 执行机构 D. 电源模块
5. 当无人机受到外界干扰导致姿态发生变化时，能够快速调整姿态使其恢复稳定的系统是（ ）
A. 导航系统 B. 飞控系统 C. 动力系统 D. 通信系统
6. 无人机的航向控制主要依靠（ ）传感器。
A. 加速度计 B. 陀螺仪 C. 磁力计 D. 气压计

第II卷（非选择题 共70分）

（一）填空题（共15分）
答题要求：本大题共3空，每空5分。请将答案填写在题中的横线上。

1. 无人机飞行控制系统主要由______、______和______三部分组成。
2. 无人机姿态控制中，______用于检测无人机的角速率，______用于检测无人机的角度。
3. 无人机导航系统主要包括______、______和______等功能。

（二）简答题（共20分）
答题要求：请简要回答以下问题，每题10分。

1. 简述PID控制算法在无人机姿态控制中的原理。
2. 说明无人机飞行控制系统中传感器融合的作用。

（三）分析题（共15分）
答题要求：分析以下情况并回答问题，共15分。
材料：在一次无人机飞行测试中，发现无人机在悬停时出现轻微的晃动，姿态不稳定。
问题：请分析可能导致这种情况的原因，并提出相应的解决措施。

（四）设计题（共20分）
答题要求：根据以下要求设计一个简单的无人机控制系统，共20分。
材料：设计一个用于室内小型无人机的控制系统，要求具备基本的姿态稳定控制和简单的位置控制功能。
问题：请描述你设计的控制系统的主要组成部分及其功能。

答案：
第I卷：1. B 2. A 3. C 4. B 5. B 6. C
第II卷：（一）1. 传感器模块、控制器、执行机构 2. 陀螺仪、加速度计 3. 定位、测速、姿态测量 （二）1. PID控制算法通过比例、积分、微分三个环节对误差进行处理，比例环节快速响应误差，积分环节消除稳态误差，微分环节预测误差变化趋势，综合调整控制量，使无人机姿态稳定。2. 传感器融合可提高数据准确性和可靠性，弥补单一传感器不足，增强系统对复杂环境适应性，提升无人机飞行性能和安全性。 （三）原因可能有传感器精度不够、PID参数设置不合理、外界气流干扰等。解决措施：校准传感器，调整PID参数，选择合适飞行环境等。 （四）主要组成部分：传感器模块（包括加速度计、陀螺仪、气压计等测量姿态和高度）、控制器（处理传感器数据并输出控制指令）、执行机构（如电机控制无人机动作）。通过传感器获取数据，控制器分析处理后控制执行机构实现姿态稳定和位置控制。