本帖最后由 电子资讯 于 2023-9-14 20:51 编辑
参赛注意事项
（1）8 月 2 日 8:00 竞赛正式开始。本科组参赛队只能在【本科组】题目中任选一题；高职高专组参赛队在【高职高专组】题目中任选一题，也可以选择【本科组】题目。
（2）参赛队认真填写《登记表》内容，填写好的《登记表》交赛场巡视员暂时保存。
（3）参赛者必须是有正式学籍的全日制在校本、专科学生，应出示能够证明参赛者学生身份的有效证件（如学生证）随时备查。
（4）每队严格限制 3 人，开赛后不得中途更换队员。
（5）竞赛期间，可使用各种图书资料和网络资源，但不得在学校指定竞赛场地外进行设计制作，不得以任何方式与他人交流，包括教师在内的非参赛队员必须迴避，对违纪参赛队取消评审资格。
（6）8 月 5 日 20:00 竞赛结束，上交设计报告、制作实物及《登记表》，由专人封存。
A题：单相逆变器并联运行系统（本科组）
一、任务
设计并制作由 2 个单相逆变器组成的并联系统，系统框图如图 1 所示，逆变器并联后可为电阻负载 $R_L$ 供电，也可通过变压器 T 并入 220V 电网。
单相逆变器并联示意图
二、要求
1. 基本要求
（1）断开 $S_2$，闭合 $S_1$，仅用逆变器 1 向 $R_L$ 供电。输出电压有效值 Uo 为24V±0.2V，频率 fo为 50Hz±0.2Hz 时，输出电流有效值 $I_o$为 2A。
（2）在基本要求（1）的工作条件下，输出交流电压总谐波畸变率（THD）不大于 2%。
（3）在基本要求（1）的工作条件下，逆变器 1 的效率 $ƞ$ 不低于 88%。
（4）断开 $S_2$，闭合 $S_1$，仅用逆变器 1 向负载供电，$Io$ 在 0A~2A 间变化时，负载调整率 $S{I1}$≤0.2%。
2. 发挥部分
（1）断开 $S_2$，闭合 $S_1$，逆变器 1 和逆变器 2 并联，共同向 $R_L$供电，$U_o$=24V，$f_o$=50Hz 时，Io=4A。
（2）断开 $S_1$，闭合 $S_2$，逆变器 1 与逆变器 2 并联且能并网，能在 2A~4A 范围内按数字设定输出电流 $I_o$，其误差绝对值应小于设定值的 6%。
（3）断开$S_1$，闭合$S_2$，逆变器1与逆变器2并联且并网，$Io$在1A~3A间变化时，逆变器1及逆变器2的输出电流比值$K=I{o1}: I_{o2}$可在指定范围（0.5~2）内按数字设定自动分配，其相对误差的绝对值不大于5%。
（4）其他。
三、说明
（1）制作时须考虑测试方便，合理设置测试点，测试过程中不得重新接线。
（2）可使用功率分析仪等测试逆变器的效率、THD 等。
（3）逆变器 1（含直流辅助电源）仅由直流电源 1 供电，逆变器 2（含直流辅助电源）仅由直流电源 2 供电。进行基本要求（3）测试时，直流辅助电源的耗能应计入效率 ƞ 计算中。
（4）本题定义：1）负载调整率 $\mathrm{S}{11}=\left|{\frac{U{02}{-}U{01}}{U{01}}}\right|$，其中 $U_{o1}$ 为 $Io$=0A时的输出电压，$U{o2}$ 为 $I_o$=2A 时的输出电压；2）逆变器 1 的效率 ƞ 为逆变器 1 输出功率除以直流电源 1 的输出功率。
（5）进行基本要求（1）（3）（4）测试时，$I_o$应达到 2A，低于 1.8A 不得分；进行发挥部分（1）测试时，Io应达到 4A，低于 3.8A 时，该电流项目不得分。
（6）发挥部分（3）中的相对误差绝对值 $\delta={\left|\frac{K{设定}-K{实测}}{K_{设定}}\right|}$，其中 K 设定为设定的数值，K 实测为实测出的数值。
（7）逆变器 1 与逆变器 2 各自独立，不得共用一个控制器。
（8）本题的直流电源 1 和直流电源 2 自备。
（9）逆变器并网时，应满足并网条件，确保人员及设备安全。
组委会补充要求：逆变器 1 与逆变器 2 之间不得进行通信（不管是有线还是无线）
四、评分标准
B题：同轴电缆长度与终端负载检测装置（本科组）
一、任务
设计并制作一个同轴电缆长度与终端负载检测装置（以下简称“装置”），如图1所示。待测电缆始端通过电缆连接头与装置连接，电缆终端可开路或接入电阻、电容负载。设置“长度检测”和“负载检测”两个按键，用以选择和启动相应功能。负载电阻值范围：10Ω~30Ω，电容值范围：100pF~300pF。装置由不大于6V的单电源供电。
二、要求
1. 基本要求
（1）装置能够显示工作状态、电缆长度、负载类型、负载参数，显示格式见表 1。
（2）电缆长度 1000cm≤L≤2000cm、终端开路，按“长度检测”键启动检测，装置能够检测并显示电缆长度 L，相对误差的绝对值不大于 5%，一次检测时间不超过 5s。
（3）终端开路条件下完成电缆长度检测后，保持 L 不变，在终端接入电阻、电容中的一种负载，按“负载检测”键启动检测，装置能够正确判断并显示负载类型，一次检测时间不超过 5s。
2. 发挥部分
（1） 提高电缆长度检测精度：电缆长度 1000cm≤L≤2000cm、终端开路，电缆长度检测相对误差的绝对值不大于 1%，一次检测时间不超过 5s。
（2） 终端开路条件下完成长度检测后，保持 L 不变，在终端接入电阻、电容中的一种负载，按“负载检测”键启动检测，装置在正确判断负载类型的基础上检测并显示负载的电阻、电容值，相对误差的绝对值不大于 10%，一次检测时间不超过 5s。
（3） 减小电缆长度检测盲区：终端开路时，在满足电缆长度检测相对误差的绝对值不大于 1%、一次检测时间不超过 5s 的条件下，减小能够检测的电缆长度至 L≤100cm。
（4）其他。
三、说明
（1） 装置应包括信号源和测量处理电路两部分。根据测量方法采用合适的激励信号，在电缆始端测量入射、反射等信号并进行处理，计算所需检测的参数。
（2） 被测同轴电缆由参赛队自备并在参加测试时带入现场，事先需自行测量电缆总长度，至少一根电缆长度不小于2000cm。电缆始端所接插头类型自定，终端可在芯线和屏蔽层间方便地接入负载。电缆应允许盘绕，测试过程中除按指定长度截短电缆和接入指定负载外，不允许再改变电缆的其他状态。
（3） 作品测评过程中，除按“长度检测”、“负载检测”一键启动相应功能外，不允许对装置进行其他任何调整和操作。
（4） 题目中检测相对误差的绝对值$\delta = \left | \frac{测量值-实际值}{实际值} \right | \times 100\%$，电阻、电容的实际值使用 LCR 测试仪测定。
（5） 发挥部分（3）能检测的最小长度 L≤100cm 得满分，L≥1000cm 本项不得分。测试时由参赛队指定测试长度，在此长度附近测量并进行精度验证，电缆长度测量相对误差的绝对值不大于 1%、一次检测时间不超过 5s 认为满足要求，并认定该长度有效。
（6） 作品中不得使用测距传感器及摄像头。
四、评分标准
C题：电感电容测量装置（本科组）
一、任务
基于 TI 公司的 MCU，设计并制作电感及其品质因数 Q、电容及其损耗角正切 D 的测量装置。被测元件接入，一键启动后，在规定时间内自动完成测量。测量装置要提供专用于监测测试频率的信号输出接口，用于实时监测装置的测试频率，如图 1 所示。
二、要求
1. 基本要求
完成电容量及其损耗角正切 D 的测量。
（1）电容量测量范围：1nF～100nF，测量相对误差的绝对值不大于 5%。
（2）电容 D 值测量范围：0.005～1，测量相对误差的绝对值不大于 5%。
（3）在 1kHz～100kHz 范围内，自定某一固定测量频率。
（4）测量时间不大于 1 秒。
2. 发挥部分
完成电感量及其品质因数 Q 的测量。
（1）电感量测量范围：10μH～100μH，测量相对误差的绝对值不大于 5%。
（2）电感 Q 值测量范围：1～200，测量相对误差的绝对值不大于 5%。
（3）装置可分别在不高于 2MHz 和不低于 20MHz 的两个频率范围内测量，测量频率自定。
（4）测量时间不大于 5 秒。
（5）其他。
三、说明
（1） 本测量显示装置的所有处理器必须使用 TI 公司的 MCU（具体型号不限），否则视为违规，不予测试。
（2）参赛队需要自备商用测量仪器，简称自备测量仪器，以便校准自制测量装置。测评时，以自备测量仪器的测量值作为标准值计算测量误差。
（3）建议自制测量装置的测试频率与自备测量仪器的一致。
（4）可用并联或串联电阻的方式构成等效阻抗元件，校准自制测量装置的参数。
四、评分标准
D题：信号调制方式识别与参数估计装置（本科组）
E题：运动目标控制与自动追踪系统（本科组）
一、 任务
设计制作一个运动目标控制与自动追踪系统。系统包括模拟目标运动的红色光斑位置控制系统和指示自动追踪的绿色光斑位置控制系统。系统结构示意及摆放位置见图 1（a）。图中两个激光笔固定在各自独立的二维电控云台上。
运动目标控制与自动追踪系统结构示意及摆放位置图
红色激光笔发射的光斑用来模拟运动目标，光斑落在正前方距离 1m 处的白色屏幕上，光斑直径≤1cm。红色光斑位置控制系统控制光斑能在屏幕范围内任意移动。
绿色激光笔发射的光斑由绿色光斑位置系统控制，用于自动追踪屏幕上的红色光斑，指示目标的自动追踪效果，光斑直径≤1cm。绿色激光笔放置线段如图 1（b）所示，该线段与屏幕平行，位于红色激光笔两侧，距红色激光笔距离大于 0.4m、小于 1m。绿色激光笔在两个放置线段上任意放置。
屏幕为白色，有效面积大于 0.6╳0.6m2。用铅笔在屏幕中心画出一个边长0.5m 的正方形，标识屏幕的边线；所画的正方形的中心为原点，用铅笔画出原点位置，所用铅笔痕迹宽≤1mm。
二、 要求
1. 基本要求
（1）设置运动目标位置复位功能。执行此功能，红色光斑能从屏幕任意位置回到原点。光斑中心距原点误差≤2cm。
（2）启动运动目标控制系统。红色光斑能在 30 秒内沿屏幕四周边线顺时针移动一周，移动时光斑中心距边线距离≤2cm。
（3）用约 1.8cm 宽的黑色电工胶带沿 A4 纸四边贴一个长方形，构成 A4 靶纸。将此 A4 靶纸贴在屏幕自定的位置。启动运动目标控制系统，红色光斑能在30 秒内沿胶带顺时针移动一周。超时不得分，光斑完全脱离胶带一次扣 2 分，连续脱离胶带移动 5cm 以上记为 0 分。
（4）将上述 A4 靶纸以任意旋转角度贴在屏幕任意位置。启动运动目标控制系统，要求同（3）。
2. 发挥部分
（1）运动目标位置复位，一键启动自动追踪系统，控制绿色光斑能在 2 秒内追踪红色光斑，追踪成功发出连续声光提示。此时两个光斑中心距离应≤3cm。
（2）运动目标重复基本要求（3）~（4）的动作。绿色激光笔发射端可以放置在其放置线段的任意位置，同时启动运动目标及自动追踪系统，绿色光斑能自动追踪红色光斑。启动系统 2 秒后，应追踪成功，发出连续声光提示。此后，追踪过程中两个光斑中心距离大于 3cm 时，定义为追踪失败，一次扣 2 分。连续追踪失败 3 秒以上记为 0 分。运动目标控制系统和自动追踪系统均需设置暂停键。同时按下暂停键，红色和绿色光斑应立即制动，以便测量两个光斑中心距离。
（3）其他。
三、 说明
（1）红色、绿色光斑位置控制系统必须相互独立，之间不得有任何方式通信；光斑直径小于 1cm；屏幕上无任何电子元件；控制系统不能采用台式计算机或笔记本电脑。不符合要求不进行测试。
（2）基本要求（3）、（4）未得分不进行发挥部分（2）的测试。
四、 评分标准
F题：基于声传播的智能定位系统（本科组）
一、 任务
基于物体固有频率以及介质中声传播特性，应用模式识别、机器学习等算法，设计并制作一套智能定位系统，实现对特定区域内敲击声源或放置的物件进行探测和定位。
系统包括一块水平放置的正方形平面板，边长为450mm，俯视图及直角坐标系定义如图1所示。特定区域M是边长300mm的正方形，其中心定义为坐标原点O。平面板四个角60mm×60mm的正方形定义为区域Z，在区域Z内安装电声或声电转换部件，用于激发或探测在平面板内部传播的声信号。
二、 要求
1. 基本要求
（1）自制信号发生器，产生步进扫频信号，频率范围为 15kHz~20kHz，步进频率 1kHz，扫频周期为 5 秒。通过电声部件转换为声信号并注入平面板，由不在同一位置的任意声电转换部件接收该声信号，预留测试端口，通过示波器观测接收到的信号。
（2）按图2中红色粗框线将区域M均匀划分为6×6的大方格。一键启动系统后，在指定方格中敲击一次，系统在5秒内完成探测定位并显示对应方格编号。显示格式为横轴编号在前，纵轴编号在后，中间以逗号分割，例如：（EF，0304）、（GH，1112）
2. 发挥部分
（1）按图2将区域M均匀划分为12×12的小方格。将磁铁圆片放置在指定的某一方格内后，一键启动系统，在15秒内完成定位并显示圆片所在的方格编号，显示格式为横轴编号在前，纵轴编号在后，中间以逗号分割，例如：（E，08）、（I，10）。
（2）将磁铁圆片放置在区域 M 中任意指定的位置后，一键启动系统，在 20秒内完成定位并显示其直角坐标数值，单位为 mm，横轴坐标在前，纵轴坐标在后，中间以逗号分割，例如：（-50mm，100mm）。定位误差不大于 10mm。
（3）其他。
三、 说明
（1） 正方形平面板应选用亚克力材质。边长为 450mm10mm；厚度均匀且为 8mm1mm。使用标记笔在表面画格和标注，但不得进行其他加工处理。
（2） 电声/声电部件和必要的支撑固定部件必须都安装在平面板区域 Z 内。
（3） 敲击平面板的端面应足够小，以便能分辨敲击位置。
（4） 采用钕铁硼磁铁圆片（直径 12mm，厚度 2mm），在平面板上、下表面各叠放 5 片，隔平面板相互吸合。磁铁圆片的圆心作为发挥部分（2）定位的基准位置。
（5） 各项任务测试时，均要求先将系统切换到相应工作模式，一键启动后，显示或输出结果。两项测试之间，允许复位系统。
（6） 探测和定位功能仅限于利用在平面板材料内部传播的声波信号，不得使用其他类型传感器。
四、 评分标准
G题：空地协同智能消防系统（本科组）
一、任务
设计一个由四旋翼无人机及消防车构成的空地协同智能消防系统。无人机上安装垂直向下的激光笔，用于指示巡逻航迹。巡防区域为 40dm×48dm。无人机巡逻时可覆盖地面 8dm 宽度区域。以缩短完成全覆盖巡逻时间为原则，无人机按照规划航线巡逻。发现火情后立即采取初步消防措施，并将火源地点位置信息发给消防车，使其前往熄灭火源。空地协同巡逻及消防工作完成时间越短越好。
二、要求
1. 基本要求
（1）参赛队需自制模拟火源。模拟火源是用电池供电的红色光源，如 LED等，用激光笔持续照射可控制开启或关闭：持续照射 2 秒左右开启，再持续照射2 秒左右关闭。
（2）展示规划的巡逻航线图，在消防车上按键启动无人机垂直起飞后，无人机以 18dm 左右高度，在巡防区域按规划的航线完成全覆盖巡逻。
（3）无人机与消防车之间采用无线通信；巡逻期间无人机每秒向消防车发送 1 次位置坐标信息，消防车上显示器实时更新显示无人机位置坐标信息。
（4）巡逻中，消防车显示器显示巡逻航迹曲线，计算并显示累计巡逻航程。
（5）完成巡逻后，无人机返回，准确降落在起飞区域内。
2. 发挥部分
（1）手动操作激光笔点亮一个火源。在消防车上启动无人机巡逻。无人机按规划航线巡逻，发现火情后，前往接近火源（水平距离≤5dm）识别确认，再在无人机上用 LED 指示灯示警。
（2）无人机飞至火源地点上方，降低至 10dm 左右高度，悬停 3s 后抛洒灭火包，灭火包落在以火源点为中心、半径 3dm 圆形区域内；再将火源地点位置坐标发送给消防车，然后继续巡逻，完成后返航回到起飞点。
（3）消防车接收到火情信息，显示火源地点位置坐标后，从消防站出发前往火源地点，途中不得碾压街区及其边界线，在 5dm 距离内以激光笔光束照射模拟火源将其熄灭。
（4）熄灭模拟火源后消防车返回到出发区域内。发挥部分限时 360s 内完成。
（5）其他。
三、说明
1.消防巡防区域说明
（1）参赛队在赛区提供的场地测试，不得擅自改变测试环境条件。
（2）图 1 中消防巡防区域铺设的亚光喷绘布底色为淡灰色（R-240、G-240、B-240）；白色部分是街区，消防车不得驶入；街区以外区域淡灰色地面上画有1dm×1dm 的坐标线，线条颜色为淡蓝色（R-180、G-230、B-255）；左下方为坐标原点（0，0），右上方顶点坐标为（48，40）；左下角黑色区域是无人机起降点，红色区域是消防车停车点。无人机可在整个巡防区域上空飞行，消防车只能在街区以外区域行驶，且不得碾压边界线。
（3）消防车上激光笔照射在地面的光斑直径不得大于 2cm；无人机上的激光笔固定不得转动，光斑直径不得大于 6mm。
（4）参赛队需制作 3 只带电源开关的模拟火源，根据评委指示放置在某些白色街区中。模拟火源可用电池供电的红色 LED 等，需带向上的喇叭形遮光罩，遮光罩角度约 60°左右，见图2，高度不超过 10cm。可用激光笔控制其开启或关闭。竞赛结束一并封入作品箱。
（5）巡防区上方、右侧各有一条 1.8cm 宽黑色标志线，用于无人机辅助定位，也可采用 UWB 等其他定位方式；巡防区域内坐标线仅用于方便观察无人机航迹及消防车位置之用。无人机巡逻飞行时，激光笔扫到 8dm×8dm 粗线框区域内某处，即视为巡逻覆盖了该区域。
（6）灭火包可采用沙袋等软质物品，重量不小于 10g。无人机释放抛洒灭火包的方式不限。
（7）40dm×48dm 巡防区四周及顶部设置安全网，支架在安全网外。若有辅助定位装置，须在巡防区及其上方空间之外。
（8）测试现场避免阳光直射，但不排除顶部照明灯及窗外环境光照射，参赛队应考虑到测试现场会受到外界光照或室内照明不均等影响因素；测试时不得提出光照条件要求。
2.无人机及消防车要求
（1）参赛队使用无人机时应遵守中国民用航空局的相关管理规定。
（2）无人机最大轴间距不大于 45cm。
（3）无人机桨叶必须全防护，否则不予测试。
（4）无人机上的激光笔垂直向下安装，不得移动、转动。
（5）起飞前，无人机可手动放置到起降点；手动一键启动起飞，起飞后整个飞行过程中不得人为干预；若采用无人机以外的启动或急停操作装置，一键启动起飞操作后必须立刻将装置交给工作人员。
（6）调试及测试时必须佩戴防护眼镜，戴防护手套，穿长袖长裤。
（7）消防车要求使用 4 轮电动小车，长宽投影尺寸不大于 20cm×35cm，高度不大于 40cm；不得使用麦克纳姆轮。
3. 测试要求与说明
（1）测试时，自带一只与消防车上相同的激光笔。
（2）题目中火源地点、无人机位置等坐标信息均为在地面的投影坐标；坐标以巡防区域左下角为原点，单位为分米（dm）。
（3）开始测试前，向测试评委展示含尺寸的巡逻规划航线图，方式不限。
（4）基本要求、发挥部分中各项要求在同一按键启动后自动连续完成，期间不得人为干预无人机或消防车工作。中途停止后，记录已完成部分成绩。
（5）发挥部分测试前，根据测试评委指示，用激光笔点亮某个模拟火源。
（6）消防车可在巡防区内有坐标线区域行驶，碾压巡防区域边界及街区黑色边界线将扣分。
（7）每次测试全过程中不得更换电池；两次测试之间允许更换电池，更换电池时间不大于 2 分钟。
四、评分标准
H题：信号分离装置（本科组）
I题：气垫悬浮车（高职高专组）
J题：线路故障自动检测系统（高职高专组）
K题：辨音识键奏乐系统（高职高专组）
发表于 2023-9-14 14:09:44
