2025年大學(xué)機(jī)械電子工程（機(jī)電一體化設(shè)計(jì)）試題及答案

（考試時(shí)間：90分鐘滿分100分）班級(jí)______姓名______第I卷（選擇題共30分）答題要求：本大題共10小題，每小題3分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)是符合題目要求的。1.機(jī)電一體化系統(tǒng)中，機(jī)械本體的主要功能不包括以下哪一項(xiàng)？A.支撐功能B.傳遞功能C.執(zhí)行功能D.控制功能2.以下哪種傳感器不屬于機(jī)電一體化系統(tǒng)中常用的位移傳感器？A.光柵尺B.應(yīng)變片C.磁電式傳感器D.超聲波傳感器3.機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，優(yōu)化系統(tǒng)性能的常用方法不包括：A.動(dòng)態(tài)特性優(yōu)化B.靜態(tài)特性優(yōu)化C.結(jié)構(gòu)優(yōu)化D.材料優(yōu)化4.工業(yè)機(jī)器人的編程方式不包括：A.示教編程B.離線編程C.在線編程D.智能編程5.以下關(guān)于機(jī)電一體化系統(tǒng)中微處理器的說法，錯(cuò)誤的是：A.負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)處理和控制B.是系統(tǒng)的核心部件C.只能處理數(shù)字信號(hào)D.具有一定的運(yùn)算能力6.機(jī)電一體化系統(tǒng)的接口不包括：A.人機(jī)接口B.機(jī)械接口C.電氣接口D.環(huán)境接口7.步進(jìn)電機(jī)的步距角精度主要取決于：A.電機(jī)的制造精度B.控制系統(tǒng)的精度C.負(fù)載的大小D.運(yùn)行速度8.以下哪種控制算法不屬于機(jī)電一體化系統(tǒng)常用的控制算法？A.比例控制B.積分控制C.微分控制D.模糊控制9.機(jī)電一體化系統(tǒng)中，檢測與轉(zhuǎn)換技術(shù)的作用不包括：A.獲取信息B.轉(zhuǎn)換信息C.傳輸信息D.處理信息10.以下關(guān)于機(jī)電一體化系統(tǒng)中驅(qū)動(dòng)裝置的說法，正確的是：A.為系統(tǒng)提供動(dòng)力B.只包括電動(dòng)驅(qū)動(dòng)C.與執(zhí)行機(jī)構(gòu)無關(guān)D.不需要控制第II卷（非選擇題共70分）二、填空題（每空2分，共20分）1.機(jī)電一體化系統(tǒng)的五大組成要素是機(jī)械本體、______、______、______和______。2.傳感器的靜態(tài)特性指標(biāo)主要有______、______、______和______。3.工業(yè)機(jī)器人的主要技術(shù)參數(shù)包括______、______、______和______等。三、簡答題（每題10分，共20分）1.簡述機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般步驟。2.說明PID控制算法中比例、積分、微分控制作用的原理。四、分析題（每題15分，共30分）材料：某機(jī)電一體化系統(tǒng)采用直流電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)裝置，通過齒輪減速器帶動(dòng)負(fù)載。在運(yùn)行過程中，發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)的速度波動(dòng)較大。問題：請(qǐng)分析可能導(dǎo)致速度波動(dòng)的原因，并提出相應(yīng)的解決措施。材料：現(xiàn)有一個(gè)基于PLC控制的機(jī)電一體化生產(chǎn)線，包括物料搬運(yùn)、加工和裝配等環(huán)節(jié)。在運(yùn)行過程中，出現(xiàn)了某個(gè)加工環(huán)節(jié)的加工精度不達(dá)標(biāo)。問題：請(qǐng)分析可能影響加工精度的因素，并說明如何提高加工精度。五、設(shè)計(jì)題（20分）設(shè)計(jì)一個(gè)簡單的機(jī)電一體化控制系統(tǒng)，用于控制一個(gè)水箱的水位。要求：1.說明系統(tǒng)的組成部分及功能。2.畫出系統(tǒng)的控制原理圖。3.簡述控制過程。答案：一、選擇題1.D2.B3.D4.D5.C6.D7.A8.D9.D10.A二、填空題1.檢測與傳感器技術(shù)、信息處理及控制技術(shù)、驅(qū)動(dòng)技術(shù)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)2.精度、重復(fù)性、線性度滿量程輸出3.自由度、工作范圍、額定負(fù)載、運(yùn)動(dòng)速度三、簡答題1.機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)一般步驟：需求分析確定功能要求性能指標(biāo)等；總體方案設(shè)計(jì)包括機(jī)械結(jié)構(gòu)、控制策略、驅(qū)動(dòng)方式等；詳細(xì)設(shè)計(jì)對(duì)各部分進(jìn)行具體設(shè)計(jì)計(jì)算選型；制造與裝配完成系統(tǒng)制造裝配調(diào)試；測試與優(yōu)化對(duì)系統(tǒng)測試根據(jù)結(jié)果優(yōu)化改進(jìn)。2.比例控制作用原理：根據(jù)偏差大小成比例輸出控制信號(hào)，偏差大控制作用強(qiáng)，能快速響應(yīng)偏差但存在穩(wěn)態(tài)誤差；積分控制作用原理：對(duì)偏差積分，消除穩(wěn)態(tài)誤差，偏差持續(xù)存在積分作用增強(qiáng)，直到消除穩(wěn)態(tài)誤差；微分控制作用原理：根據(jù)偏差變化率輸出控制信號(hào)，抑制系統(tǒng)超調(diào)，加快系統(tǒng)響應(yīng)速度。四、分析題1.速度波動(dòng)原因可能有：電機(jī)轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定，如電源電壓波動(dòng)電機(jī)自身特性問題；齒輪減速器傳動(dòng)比不準(zhǔn)確或存在間隙；負(fù)載變化不均勻。解決措施：采用穩(wěn)壓電源穩(wěn)定電機(jī)供電電壓；檢查齒輪減速器精度調(diào)整間隙；優(yōu)化負(fù)載特性或增加緩沖裝置。2.影響加工精度因素：PLC程序控制精度不夠，如控制算法不合理、采樣周期不當(dāng)；加工設(shè)備機(jī)械精度問題，如導(dǎo)軌磨損、主軸精度下降；傳感器檢測精度影響反饋控制。提高加工精度措施：優(yōu)化PLC控制程序，采用更精確控制算法調(diào)整采樣周期；定期維護(hù)加工設(shè)備，修復(fù)或更換磨損部件；選用高精度傳感器提高檢測精度。五、設(shè)計(jì)題系統(tǒng)組成部分及功能：水箱用于儲(chǔ)存水；液位傳感器檢測水位；控