2025年大學（機械電子工程）機電控制工程綜合試題及解析

（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。在每題給出的四個選項中，只有一項是符合題目要求的。請將正確答案的序號填在括號內(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.傳遞動力B.改變運動形式C.提高系統(tǒng)穩(wěn)定性D.存儲能量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.直流伺服電動機的調(diào)速方法不包括（）A.改變電樞電壓B.改變勵磁電流C.改變電樞回路電阻D.改變磁極對數(shù)4.以下關于PLC編程語言的說法，錯誤的是（）A.梯形圖是最常用的編程語言B.指令表編程簡潔，適合復雜邏輯C.功能塊圖適合描述數(shù)字電路邏輯D.順序功能圖用于實現(xiàn)順序控制5.在機電一體化系統(tǒng)設計中，考慮系統(tǒng)可靠性的主要措施不包括（）A.冗余設計B.容錯設計C.降額設計D.優(yōu)化外觀設計6.以下哪種控制算法不屬于智能控制算法（）A.模糊控制B.神經(jīng)網(wǎng)絡控制C.PID控制D.遺傳算法控制第II卷（非選擇題共70分）7.（10分）簡述機電一體化系統(tǒng)的組成部分及其相互關系。8.（15分）分析光電編碼器的工作原理，并說明其在機電一體化系統(tǒng)中的應用。9.（15分）闡述直流伺服電動機的調(diào)速特性及調(diào)速方法的優(yōu)缺點。10.（15分）材料：某機電一體化設備在運行過程中出現(xiàn)故障，經(jīng)檢測發(fā)現(xiàn)是控制系統(tǒng)中的一個關鍵環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題。該環(huán)節(jié)采用了PLC進行控制，輸入信號正常，但輸出信號異常。已知該PLC程序采用梯形圖編寫，包含多個邏輯塊。問題：請分析可能導致輸出信號異常的原因，并提出解決方法。11.（15分）材料：在設計一個機電一體化的自動化生產(chǎn)線時，需要考慮多個因素。例如，生產(chǎn)線上有多個工位，每個工位需要完成不同的加工任務，并且要保證整個生產(chǎn)線的高效、穩(wěn)定運行。已知該生產(chǎn)線采用了多種傳感器進行檢測，包括位置傳感器、速度傳感器等，同時使用了PLC進行集中控制。問題：請設計一個簡單的控制方案，說明如何根據(jù)傳感器檢測信號實現(xiàn)各工位的協(xié)同工作，以提高生產(chǎn)線的整體性能。答案：1.D2.D3.D4.B5.D6.C7.機電一體化系統(tǒng)由機械本體、動力與驅(qū)動部分、執(zhí)行機構(gòu)、傳感器部分、控制及信息處理單元等組成。機械本體為系統(tǒng)提供支撐和基礎；動力與驅(qū)動部分提供動力；執(zhí)行機構(gòu)完成具體工作任務；傳感器檢測各種物理量并反饋給控制單元；控制及信息處理單元根據(jù)傳感器信號和設定要求進行運算處理，發(fā)出控制指令，協(xié)調(diào)各部分工作，使系統(tǒng)實現(xiàn)預期功能。8.光電編碼器由光源、碼盤、檢測光柵、光電檢測元件和轉(zhuǎn)換電路組成。其工作原理是通過光電轉(zhuǎn)換，將碼盤上的角位移或直線位移信息轉(zhuǎn)化為電信號。在機電一體化系統(tǒng)中，常用于測量轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)角、位置等，如在數(shù)控機床的坐標軸定位控制、工業(yè)機器人的關節(jié)運動控制等方面，為系統(tǒng)提供精確的位置和速度反饋信號，以實現(xiàn)精確控制。9.直流伺服電動機的調(diào)速特性：改變電樞電壓調(diào)速范圍寬、調(diào)速平滑性好；改變電樞回路電阻調(diào)速方法簡單但效率低、調(diào)速范圍?。桓淖儎畲烹娏髡{(diào)速可實現(xiàn)恒功率調(diào)速，但調(diào)速范圍有限。改變電樞電壓調(diào)速優(yōu)點是調(diào)速性能好，缺點是需要專門的調(diào)壓裝置；改變電樞回路電阻調(diào)速優(yōu)點是簡單，缺點是能耗大、調(diào)速范圍窄；改變勵磁電流調(diào)速優(yōu)點是可實現(xiàn)恒功率調(diào)速，缺點是調(diào)速范圍受限。10.可能原因：梯形圖邏輯錯誤，如觸點或線圈狀態(tài)設置錯誤；PLC硬件故障，如輸出模塊損壞；輸入信號干擾導致程序誤判。解決方法：仔細檢查梯形圖邏輯，逐一排查每個邏輯塊；更換故障的輸出模塊；檢查輸入信號線路，采取抗干擾措施，如濾波、屏蔽等，必要時修改程序邏輯以增強抗干擾能力。11.首先，位置傳感器實時檢測各工位的位置信息并反饋給PLC。當一個工位完成加工任務后，位置傳感器檢測到該工位到達指定位置，將信號傳至PLC。PLC根據(jù)預設程序，判斷當前工位任務完成且