2025年大學機械設計制造及其自動化（機電控制系統(tǒng)）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40分）答題要求：本卷共20小題，每小題2分。在每小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。1.機電控制系統(tǒng)中，反饋環(huán)節(jié)的主要作用是（）A.對系統(tǒng)的輸入信號進行處理B.將系統(tǒng)的輸出信號送回輸入端與輸入信號進行比較C.對系統(tǒng)的干擾信號進行抑制D.對系統(tǒng)的執(zhí)行機構進行控制2.以下哪種控制方式不屬于機電控制系統(tǒng)的基本控制方式（）A.開環(huán)控制B.閉環(huán)控制C.復合控制D.智能控制3.在機電控制系統(tǒng)中，傳感器的作用是（）A.接收控制信號并執(zhí)行相應動作B.將被控對象的被控量轉換為電信號C.對系統(tǒng)的控制算法進行運算D.對系統(tǒng)的能量進行轉換4.直流電動機調速方法中，通過改變電樞電壓來調速的方式屬于（）A.恒轉矩調速B.恒功率調速C.弱磁調速D.串電阻調速5.步進電動機的步距角與以下哪個因素無關（）A.電機的相數(shù)B.通電方式C.電源電壓D.轉子齒數(shù)6.機電控制系統(tǒng)中，常用的控制器不包括（）A.單片機B.PLCC.傳感器D.DSP7.PID控制器中，積分環(huán)節(jié)的作用是（）A.加快系統(tǒng)的響應速度B.消除系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差C.提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性D.抑制系統(tǒng)的干擾8.以下哪種編程語言常用于PLC編程（）A.C語言B.Java語言C.梯形圖語言D.Python語言9.機電一體化系統(tǒng)中，機械傳動部件的作用不包括（）A.傳遞動力B.改變運動形式C.提高系統(tǒng)的精度D.存儲能量10.滾珠絲杠副的傳動效率一般在（）A.50%-60%B.60%-70%C.70%-80%D.85%-95%11.機電控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性是指系統(tǒng)在受到干擾后（）A.能夠迅速恢復到原來的狀態(tài)B.能夠保持輸出信號不變C.能夠在一定范圍內恢復到原來的狀態(tài)D.能夠不斷增大輸出信號12.開環(huán)控制系統(tǒng)的特點是（）A.系統(tǒng)結構簡單，成本低B.控制精度高C.抗干擾能力強D.能夠自動補償誤差13.閉環(huán)控制系統(tǒng)的反饋信號是（）A.系統(tǒng)的輸入信號B.系統(tǒng)的干擾信號C.系統(tǒng)的輸出信號D.系統(tǒng)的控制信號14.機電一體化系統(tǒng)設計中，總體設計的步驟不包括（）A.確定系統(tǒng)的功能要求B.選擇系統(tǒng)的組成部件C.進行系統(tǒng)的詳細設計D.制定系統(tǒng)的性能指標15.以下哪種傳感器屬于數(shù)字式傳感器（）A.電阻應變片B.熱電偶C.光柵尺D.霍爾傳感器16.機電控制系統(tǒng)中，執(zhí)行元件的作用是（）A.接收控制信號并執(zhí)行相應動作B.將被控對象的被控量轉換為電信號C.對系統(tǒng)的控制算法進行運算D.對系統(tǒng)的能量進行轉換17.直流伺服電動機的調速范圍一般可達（）A.1:10B.1:100C.1:1000`D.1:1000018.步進電動機的轉速與以下哪個因素有關（）A.電機的相數(shù)B.通電頻率C.電源電壓D.轉子齒數(shù)19.機電控制系統(tǒng)中，干擾的來源不包括（）A.電源干擾B.信號干擾C.機械振動干擾D.系統(tǒng)自身的噪聲20.提高機電控制系統(tǒng)可靠性的方法不包括（）A.采用冗余設計B.提高系統(tǒng)的復雜性C.進行故障診斷與容錯設計D.選用高可靠性的元器件第II卷（非選擇題，共60分）21.（10分）簡述機電控制系統(tǒng)的組成部分及其作用。22.（10分）說明直流電動機調速的三種方法及其特點。23.（10分）分析PID控制器中比例、積分、微分環(huán)節(jié)的作用及相互關系。24.（15分）材料：某機電一體化系統(tǒng)要求實現(xiàn)對溫度的精確控制，采用溫度傳感器采集溫度信號，通過控制器進行處理后控制加熱裝置。已知溫度傳感器的輸出信號為0-5V模擬信號，控制器為單片機。請設計一個溫度控制系統(tǒng)的方案，包括系統(tǒng)的組成、控制算法的選擇及簡要說明控制過程。25.（15分）材料：在一個機電控制系統(tǒng)中，采用步進電動機作為執(zhí)行元件，要求步進電動機能夠快速準確地定位。已知步進電動機的步距角為1.8°，脈沖當量為0.01mm。請計算當步進電動機轉動500步時，其轉過的角度和移動距離，并說明如何通過控制脈沖數(shù)量來實現(xiàn)精確的定位。答案：1.B2.D3.B4.A5.C6.C7.B8.C9.D10.D11.C12.A13.C14.C15.C16.A17.C18.B19.D20.B21.機電控制系統(tǒng)主要由控制器、傳感器、執(zhí)行元件和被控對象組成。控制器接收傳感器反饋的信號，按照預定的控制算法進行處理后，向執(zhí)行元件發(fā)出控制信號。傳感器將被控對象的被控量轉換為電信號，反饋給控制器。執(zhí)行元件接收控制信號并執(zhí)行相應動作，驅動被控對象。被控對象是系統(tǒng)的控制對象，接受執(zhí)行元件的作用，實現(xiàn)預期的運動或工作。22.直流電動機調速方法有：改變電樞電壓調速，屬于恒轉矩調速，調速范圍較寬，穩(wěn)定性好；改變電樞回路電阻調速，調速范圍小，能耗大；弱磁調速，屬于恒功率調速，可實現(xiàn)高速運行，但調速范圍有限。23.比例環(huán)節(jié)能快速響應偏差，使系統(tǒng)輸出快速跟隨輸入變化；積分環(huán)節(jié)可消除穩(wěn)態(tài)誤差；微分環(huán)節(jié)能反映偏差變化率，改善系統(tǒng)動態(tài)性能。比例、積分、微分環(huán)節(jié)相互配合，比例環(huán)節(jié)提供快速響應，積分環(huán)節(jié)消除穩(wěn)態(tài)誤差，微分環(huán)節(jié)改善動態(tài)特性，共同使系統(tǒng)達到較好的控制效果。24.系統(tǒng)組成：溫度傳感器采集溫度信號，經(jīng)放大電路處理后送入單片機。單片機采用PID控制算法計算控制量，通過驅動電路控制加熱裝置?？刂扑惴ㄟx擇PID算法，能根據(jù)溫度偏差及其變化率進行精確控制。控制過程：單片機實時讀取溫度傳感器信號，與設定值比較得到偏差，經(jīng)PID算法計算控制量，控制加熱裝置的功率，使溫度穩(wěn)定在設定值。25.