2025年大學(xué)機械電子工程（機電控制技術(shù)）試題及答案

（考試時間：90分鐘滿分100分）班級______姓名______第I卷（選擇題共30分）答題要求：本卷共6題，每題5分。每題給出的四個選項中，只有一項是符合題目要求的。請將正確答案填寫在題后的括號內(nèi)。1.機電一體化系統(tǒng)中，機械傳動部件的作用不包括以下哪一項？（）A.傳遞能量B.傳遞運動C.轉(zhuǎn)換能量形式D.提高系統(tǒng)穩(wěn)定性2.以下哪種傳感器不屬于位置傳感器？（）A.光柵尺B.磁電式傳感器C.光電編碼器D.超聲波傳感器3.步進電機的步距角精度主要取決于（）A.電機的制造工藝B.控制脈沖的頻率C.負載大小D.驅(qū)動電源的穩(wěn)定性4.在機電控制系統(tǒng)中，PID控制器的積分環(huán)節(jié)主要用于（）A.消除系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差B.加快系統(tǒng)響應(yīng)速度C.抑制系統(tǒng)超調(diào)量D.提高系統(tǒng)抗干擾能力5.直流伺服電動機的調(diào)速方法不包括（）A.改變電樞電壓調(diào)速B.改變勵磁磁通調(diào)速C.改變電樞回路電阻調(diào)速D.改變磁極對數(shù)調(diào)速6.以下哪種總線常用于工業(yè)控制領(lǐng)域，具有高速、可靠等特點？（）A.USB總線B.RS-232總線C.CAN總線D.IEEE1394總線第II卷（非選擇題共70分）一、填空題（共10分）答題要求：請在每題的橫線上填寫正確答案。1.機電一體化系統(tǒng)的核心技術(shù)包括機械技術(shù)、______、______、自動控制技術(shù)、______和接口技術(shù)。（3分）2.傳感器的靜態(tài)特性指標(biāo)主要有______、______、______、重復(fù)性和零點輸出。（3分）3.交流異步電動機的調(diào)速方法主要有______調(diào)速、______調(diào)速和______調(diào)速。（4分）二、簡答題（共20分）答題要求：簡要回答問題，條理清晰，語言簡潔。1.簡述機電一體化系統(tǒng)的組成部分及其相互關(guān)系。（10分）2.說明PID控制器中比例、積分、微分環(huán)節(jié)的作用及特點。（10分）三、分析題（共20分）答題要求：結(jié)合所學(xué)知識，對給定的問題進行分析解答。1.分析一個簡單的機電控制系統(tǒng)中，可能存在的干擾因素及其對系統(tǒng)性能的影響，并提出相應(yīng)的抗干擾措施。（10分）2.現(xiàn)有一個采用直流伺服電動機的位置控制系統(tǒng)，分析當(dāng)負載增大時，系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速和位置控制精度會受到怎樣的影響，如何進行調(diào)整？（10分）四、綜合應(yīng)用題（共15分）答題要求：根據(jù)題目所提供的材料，運用所學(xué)知識進行綜合分析和解答。材料：某自動化生產(chǎn)線需要對產(chǎn)品進行加工和裝配，其中涉及到多個運動部件的協(xié)同控制。例如，有一個機械手臂負責(zé)抓取和放置零件，其運動由步進電機驅(qū)動；還有一個工作臺用于產(chǎn)品的定位和加工，由直流伺服電動機帶動絲桿傳動。同時，生產(chǎn)線配備了多種傳感器用于檢測零件的位置、狀態(tài)等信息。問題：1.請設(shè)計一個簡單的控制系統(tǒng)，實現(xiàn)機械手臂和工作臺的協(xié)調(diào)運動，確保產(chǎn)品加工和裝配的準(zhǔn)確性。（8分）2.針對生產(chǎn)線中可能出現(xiàn)的零件位置檢測不準(zhǔn)確的問題，分析可能的原因，并提出改進措施。（7分）五、設(shè)計題（共5分）答題要求：根據(jù)題目要求，設(shè)計一個滿足條件的機電控制系統(tǒng)。設(shè)計一個基于PLC的電機正反轉(zhuǎn)控制系統(tǒng)，要求能夠?qū)崿F(xiàn)電機的正反轉(zhuǎn)控制，并具有過載保護和急停功能。請簡要說明設(shè)計思路和主要組成部分。答案：第I卷：1.D2.D3.A4.A5.D6.C第II卷：一、1.計算機與信息處理技術(shù)、傳感檢測技術(shù)、伺服驅(qū)動技術(shù)2.線性度、靈敏度、遲滯3.變頻、變極、轉(zhuǎn)子串電阻二、1.機電一體化系統(tǒng)由機械本體、動力系統(tǒng)、檢測傳感系統(tǒng)、執(zhí)行部件、信息處理及控制系統(tǒng)等部分組成。機械本體為系統(tǒng)提供支撐和基礎(chǔ)；動力系統(tǒng)提供能量；檢測傳感系統(tǒng)獲取信息；執(zhí)行部件完成動作；信息處理及控制系統(tǒng)協(xié)調(diào)各部分工作，實現(xiàn)系統(tǒng)功能。各部分相互關(guān)聯(lián)、相互作用，共同構(gòu)成一個有機整體。2.比例環(huán)節(jié)能迅速反映偏差信號，偏差一旦產(chǎn)生，控制器立即產(chǎn)生控制作用，使系統(tǒng)輸出快速跟隨輸入變化，但不能消除穩(wěn)態(tài)誤差。積分環(huán)節(jié)主要用于消除系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差，只要有偏差存在，積分作用就不斷積累，輸出控制量以消除誤差。微分環(huán)節(jié)反映偏差信號的變化趨勢，能在偏差信號變化較快時提前給出較大的控制作用，有助于減小超調(diào)量，加快系統(tǒng)響應(yīng)速度。三、1.干擾因素可能有電磁干擾、機械振動、溫度變化等。電磁干擾會影響傳感器信號傳輸和控制器正常工作；機械振動可能導(dǎo)致部件松動、位置偏差；溫度變化會影響電子元件性能。抗干擾措施包括屏蔽、濾波、接地、增加減震裝置、采用溫度補償?shù)取?.負載增大時，直流伺服電動機轉(zhuǎn)速會下降，位置控制精度會降低?？赏ㄟ^增大驅(qū)動電壓、提高電機額定功率、優(yōu)化控制系統(tǒng)參數(shù)如增大比例系數(shù)、適當(dāng)調(diào)整積分時間等進行調(diào)整。四、1.可采用PLC作為控制器，通過程序控制步進電機和直流伺服電動機的運動。利用傳感器檢測零件位置信息反饋給PLC，PLC根據(jù)預(yù)設(shè)程序控制電機動作，實現(xiàn)機械手臂和工作臺的協(xié)調(diào)運動。2.可能原因有傳感器安裝位置不當(dāng)、傳感器精度不夠、外界干擾等。改進措施包括調(diào)整傳感器安裝位置、更換高精度傳感器、采取抗干