2025年大學(xué)（機(jī)電一體化技術(shù)）嵌入式系統(tǒng)與機(jī)電控制階段試題及答案

（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：本卷共6題，每題5分。每題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)是符合題目要求的。1.以下關(guān)于嵌入式系統(tǒng)的說法，錯(cuò)誤的是（）A.嵌入式系統(tǒng)通常是專用的，針對(duì)特定應(yīng)用設(shè)計(jì)B.它一般具有低功耗、高可靠性等特點(diǎn)C.嵌入式系統(tǒng)不包含操作系統(tǒng)D.常見于智能家居、工業(yè)控制等領(lǐng)域2.機(jī)電控制中，反饋控制的核心是（）A.檢測偏差并糾正偏差B.直接控制被控對(duì)象C.按照預(yù)設(shè)程序運(yùn)行D.對(duì)干擾進(jìn)行補(bǔ)償3.嵌入式系統(tǒng)的硬件組成不包括（）A.微處理器B.存儲(chǔ)器C.操作系統(tǒng)內(nèi)核D.輸入輸出接口4.以下哪種機(jī)電控制算法常用于位置控制（）A.PID控制B.模糊控制C.神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制D.自適應(yīng)控制5.嵌入式系統(tǒng)開發(fā)中，交叉編譯是指（）A.在目標(biāo)硬件上編譯程序B.在宿主機(jī)上編譯生成目標(biāo)硬件可執(zhí)行的代碼C.同時(shí)在宿主機(jī)和目標(biāo)硬件上編譯D.先在宿主機(jī)上編譯，再在目標(biāo)硬件上編譯6.機(jī)電一體化系統(tǒng)中，傳感器的作用是（）A.接收控制指令B.執(zhí)行控制動(dòng)作C.檢測被控對(duì)象的狀態(tài)信息D.提供動(dòng)力第II卷（非選擇題共70分）7.（10分）簡述嵌入式系統(tǒng)的特點(diǎn)以及與通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的區(qū)別。8.（15分）在機(jī)電控制中，簡述開環(huán)控制和閉環(huán)控制的原理及優(yōu)缺點(diǎn)。9.（15分）假設(shè)你要設(shè)計(jì)一個(gè)簡單的嵌入式溫度控制系統(tǒng)，畫出系統(tǒng)框圖并簡要說明各部分的功能。10.（15分）閱讀材料：在某機(jī)電一體化生產(chǎn)線上，發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量出現(xiàn)波動(dòng)。經(jīng)過分析，發(fā)現(xiàn)是由于電機(jī)轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定導(dǎo)致的。已知電機(jī)轉(zhuǎn)速與控制系統(tǒng)的輸入電壓有關(guān)，且存在一定的干擾因素。問題：請(qǐng)?zhí)岢鲆环N可能的解決方案來穩(wěn)定電機(jī)轉(zhuǎn)速，并說明采用該方案的理由。11.（15分）閱讀材料：某嵌入式系統(tǒng)用于智能門鎖控制。用戶通過指紋識(shí)別模塊輸入指紋信息，系統(tǒng)進(jìn)行識(shí)別驗(yàn)證。若驗(yàn)證成功，門鎖電機(jī)動(dòng)作打開門鎖；若驗(yàn)證失敗，系統(tǒng)發(fā)出警報(bào)。同時(shí)，該系統(tǒng)還具備遠(yuǎn)程控制功能，可通過手機(jī)APP進(jìn)行操作。問題：請(qǐng)描述該嵌入式智能門鎖控制系統(tǒng)的工作流程，并說明各部分之間是如何協(xié)同工作的。答案：1.C2.A3.C4.A5.B6.C7.嵌入式系統(tǒng)特點(diǎn)：專用性強(qiáng)，針對(duì)特定應(yīng)用設(shè)計(jì)；資源受限，對(duì)成本、功耗、體積等要求高；可靠性高，通常24小時(shí)不間斷運(yùn)行；實(shí)時(shí)性好，能快速響應(yīng)外部事件。與通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)區(qū)別：通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)功能通用，可運(yùn)行多種軟件；嵌入式系統(tǒng)功能固定，軟件和硬件緊密結(jié)合，更注重效率和穩(wěn)定性。8.開環(huán)控制原理：控制器根據(jù)給定值直接控制被控對(duì)象，不考慮被控對(duì)象的輸出。優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單、成本低、易于實(shí)現(xiàn)；缺點(diǎn)是控制精度低，對(duì)干擾無補(bǔ)償能力。閉環(huán)控制原理：通過檢測被控對(duì)象的輸出，與給定值比較得到偏差，控制器根據(jù)偏差進(jìn)行控制。優(yōu)點(diǎn)是控制精度高，能有效克服干擾；缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高、調(diào)試?yán)щy。9.系統(tǒng)框圖：溫度傳感器-信號(hào)調(diào)理電路-微處理器-控制算法模塊-功率驅(qū)動(dòng)電路-加熱或制冷設(shè)備。溫度傳感器檢測環(huán)境溫度并轉(zhuǎn)換為電信號(hào)；信號(hào)調(diào)理電路對(duì)傳感器信號(hào)進(jìn)行放大、濾波等處理；微處理器運(yùn)行控制算法，根據(jù)溫度偏差計(jì)算控制量；控制算法模塊實(shí)現(xiàn)如PID等控制算法；功率驅(qū)動(dòng)電路將控制信號(hào)放大，驅(qū)動(dòng)加熱或制冷設(shè)備調(diào)節(jié)溫度。10.解決方案：采用PID控制算法來穩(wěn)定電機(jī)轉(zhuǎn)速。理由：PID控制算法能夠根據(jù)電機(jī)轉(zhuǎn)速的偏差，及時(shí)調(diào)整輸入電壓，具有良好的控制精度和抗干擾能力。通過比例、積分、微分三個(gè)環(huán)節(jié)的協(xié)同作用，可以快速響應(yīng)轉(zhuǎn)速變化，消除偏差，使電機(jī)轉(zhuǎn)速穩(wěn)定在設(shè)定值附近，從而提高產(chǎn)品質(zhì)量。11.工作流程：用戶輸入指紋信息，指紋識(shí)別模塊進(jìn)行識(shí)別并將結(jié)果反饋給系統(tǒng)；系統(tǒng)判斷識(shí)別結(jié)果，若成功則發(fā)送指令給門鎖電機(jī)打開門鎖，若失敗則發(fā)出警報(bào)；同時(shí)，手機(jī)APP可遠(yuǎn)程發(fā)送控制指令，系統(tǒng)接收并執(zhí)行相應(yīng)操作。協(xié)同工作方式：指紋