2025年大學(xué)（機(jī)械電子工程）機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)真題及答案

（考試時(shí)間：90分鐘滿分100分）班級(jí)______姓名______一、單項(xiàng)選擇題（總共10題，每題3分，每題只有一個(gè)正確答案，請(qǐng)將正確答案填寫在題后的括號(hào)內(nèi)）1.機(jī)電一體化系統(tǒng)中，機(jī)械傳動(dòng)部件的作用不包括以下哪一項(xiàng)（）A.傳遞轉(zhuǎn)矩B.改變運(yùn)動(dòng)速度C.提高系統(tǒng)穩(wěn)定性D.改變運(yùn)動(dòng)方向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.編碼器D.超聲波傳感器3.機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，被控對(duì)象的數(shù)學(xué)模型建立主要是為了（）A.了解系統(tǒng)結(jié)構(gòu)B.分析系統(tǒng)性能C.設(shè)計(jì)控制器D.以上都是4.步進(jìn)電機(jī)的步距角精度主要取決于（）A.電機(jī)的制造工藝B.控制脈沖的頻率C.負(fù)載大小D.電源電壓5.機(jī)電一體化系統(tǒng)的核心是（）A.機(jī)械本體B.控制器C.動(dòng)力源D.執(zhí)行機(jī)構(gòu)6.以下關(guān)于PID控制器的說(shuō)法，錯(cuò)誤的是（）A.由比例、積分、微分環(huán)節(jié)組成B.能快速消除系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差C.微分環(huán)節(jié)可改善系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能D.積分環(huán)節(jié)能提高系統(tǒng)響應(yīng)速度7.工業(yè)機(jī)器人的手部通常采用哪種傳動(dòng)方式（）A.齒輪傳動(dòng)B.鏈傳動(dòng)C.帶傳動(dòng)D.連桿機(jī)構(gòu)8.機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，考慮系統(tǒng)的可靠性主要是為了（）A.降低成本B.提高系統(tǒng)穩(wěn)定性C.增加系統(tǒng)功能D.便于維護(hù)9.傳感器的靜態(tài)特性不包括（）A.線性度B.靈敏度C.響應(yīng)時(shí)間D.重復(fù)性10.機(jī)電一體化系統(tǒng)的接口技術(shù)主要包括（）A.機(jī)械接口B.電氣接口C.人機(jī)接口D.以上都是二、多項(xiàng)選擇題（總共5題，每題4分，每題有兩個(gè)或兩個(gè)以上正確答案，請(qǐng)將正確答案填寫在題后的括號(hào)內(nèi)，多選、少選、錯(cuò)選均不得分）1.機(jī)電一體化系統(tǒng)中常用的驅(qū)動(dòng)元件有（）A.電機(jī)B.液壓缸C.氣缸D.電磁鐵2.以下哪些屬于機(jī)電一體化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則（）A.機(jī)電互補(bǔ)原則B.功能優(yōu)化原則C.自動(dòng)化、省力化原則D.效益最大原則3.傳感器的動(dòng)態(tài)特性指標(biāo)有（）A.上升時(shí)間B.響應(yīng)時(shí)間C.超調(diào)量D.固有頻率E.阻尼比4.機(jī)電一體化系統(tǒng)中的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)通常由（）組成。A.計(jì)算機(jī)B.輸入輸出接口C.被控對(duì)象D.傳感器5.工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)線中常用的控制系統(tǒng)有（）A.可編程邏輯控制器（PLC）B.集散控制系統(tǒng)（DCS）C.現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)（FCS）D.工業(yè)以太網(wǎng)控制系統(tǒng)三、判斷題（總共10題，每題2分，請(qǐng)判斷下列說(shuō)法的對(duì)錯(cuò)，正確的打“√”，錯(cuò)誤的打“×”）1.機(jī)電一體化系統(tǒng)就是將機(jī)械技術(shù)和電子技術(shù)簡(jiǎn)單組合在一起。（）2.開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)沒(méi)有反饋環(huán)節(jié)，系統(tǒng)精度較低。（）3.直流伺服電機(jī)具有良好的調(diào)速性能，可實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速。（）4.傳感器的分辨率越高，測(cè)量精度就一定越高。（）5.機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，只需考慮系統(tǒng)的性能指標(biāo)，無(wú)需考慮成本因素。（）6.步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速與控制脈沖的頻率成正比。（）7.閉環(huán)控制系統(tǒng)能夠自動(dòng)補(bǔ)償干擾對(duì)系統(tǒng)輸出的影響。（）8.工業(yè)機(jī)器人的自由度越多，其靈活性越高。（）9.機(jī)電一體化系統(tǒng)中的軟件設(shè)計(jì)主要是為了實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的控制算法。（）10.傳感器的遲滯現(xiàn)象是指?jìng)鞲衅髟谡葱谐讨休敵鎏匦郧€不重合的現(xiàn)象。（）四、簡(jiǎn)答題（總共3題，每題10分，請(qǐng)簡(jiǎn)要回答以下問(wèn)題）1.簡(jiǎn)述機(jī)電一體化系統(tǒng)的組成部分及其功能。2.說(shuō)明PID控制器在機(jī)電一體化系統(tǒng)中的作用及原理。3.舉例說(shuō)明傳感器在機(jī)電一體化系統(tǒng)中的應(yīng)用，并闡述其工作原理。五、綜合應(yīng)用題（總共1題，每題20分，請(qǐng)根據(jù)以下材料，完成相應(yīng)的問(wèn)題）材料：設(shè)計(jì)一個(gè)基于PLC控制的自動(dòng)送料系統(tǒng)，要求能夠?qū)崿F(xiàn)物料的自動(dòng)搬運(yùn)和定位。系統(tǒng)包括送料小車、物料輸送帶、傳感器、電機(jī)等設(shè)備。送料小車由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，物料輸送帶由交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)。傳感器用于檢測(cè)物料的位置和有無(wú)。PLC根據(jù)傳感器的信號(hào)控制電機(jī)的運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)送料。問(wèn)題：1.請(qǐng)畫出該自動(dòng)送料系統(tǒng)的控制原理圖。2.簡(jiǎn)述PLC程序設(shè)計(jì)的主要步驟和思路。3.說(shuō)明如何根據(jù)系統(tǒng)要求選擇合適的傳感器和電機(jī)。答案：一、單項(xiàng)選擇題1.C2.D3.D4.A5.B6.D7.D8.B9.C10.D二、多項(xiàng)選擇題1.ABCD2.ABCD3.ABCDE4.ABC5.ABCD三、判斷題1.×2.√3.√4.×5.×6.√7.√8.√9.×10.√四、簡(jiǎn)答題1.機(jī)電一體化系統(tǒng)由機(jī)械本體、動(dòng)力源、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、控制器、傳感器和接口等部分組成。機(jī)械本體是系統(tǒng)的支撐結(jié)構(gòu)；動(dòng)力源提供能量；執(zhí)行機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)各種運(yùn)動(dòng)；控制器對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行控制和協(xié)調(diào)；傳感器檢測(cè)各種物理量；接口用于各部分之間的連接和信息交換。2.PID控制器由比例、積分、微分環(huán)節(jié)組成。比例環(huán)節(jié)能快速響應(yīng)偏差，積分環(huán)節(jié)可消除穩(wěn)態(tài)誤差，微分環(huán)節(jié)能改善系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能。其原理是根據(jù)系統(tǒng)輸出與給定值的偏差，通過(guò)比例、積分、微分運(yùn)算，調(diào)整控制器輸出，使系統(tǒng)輸出盡快跟蹤給定值。3.例如，在自動(dòng)送料系統(tǒng)中使用光電傳感器檢測(cè)物料位置。工作原理是：當(dāng)光線照射到物料上，光電傳感器接收反射光或穿透光的變化，將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，從而檢測(cè)到物料的位置。五、綜合應(yīng)用題1.控制原理圖：PLC輸出信號(hào)控制步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器和交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)送料小車，交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)物料輸送帶。傳感器信號(hào)反饋給PLC，PLC根據(jù)反饋信號(hào)進(jìn)行控制。2.主要步驟：確定輸入輸出信號(hào)，編寫初始化程序，根據(jù)控制要求編寫邏輯控制程序，進(jìn)行程序調(diào)試和優(yōu)化。思路：根據(jù)傳感器信號(hào)判斷物料狀態(tài)和位置