2025年大學第四學年（機械電子工程）機電系統(tǒng)綜合實訓試題及答案

（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.在機電一體化系統(tǒng)設計中，可靠性設計的核心是（）A.提高系統(tǒng)的平均無故障工作時間B.降低系統(tǒng)的成本C.提高系統(tǒng)的性能D.簡化系統(tǒng)結構5.以下哪種控制器不屬于數(shù)字控制器（）A.單片機B.PLCC.模擬集成電路D.DSP6.機電一體化系統(tǒng)的總體設計步驟不包括（）A.需求分析B.方案設計C.詳細設計D.系統(tǒng)測試第II卷（非選擇題共70分）7.（10分）簡述機電一體化系統(tǒng)的組成要素及其相互關系。8.（15分）分析直流伺服電動機的調(diào)速特性，并說明其調(diào)速方法的優(yōu)缺點。9.（15分）在機電一體化系統(tǒng)設計中，如何進行傳感器的選型和應用設計？10.（15分）閱讀以下材料：某機電一體化設備需要實現(xiàn)精確的位置控制。已知該設備的工作行程為1m，要求定位精度達到±0.05mm?，F(xiàn)有光柵尺和光電編碼器兩種位置檢測傳感器可供選擇。問題：請分析這兩種傳感器的工作原理，并說明哪種傳感器更適合該設備的位置檢測要求，為什么？11.（15分）設計一個簡單的機電一體化系統(tǒng)，要求實現(xiàn)對物料的自動搬運和定位。請說明系統(tǒng)的組成部分、工作原理以及各部分的選型依據(jù)。答案1.D2.D3.D4.A5.C6.D7.機電一體化系統(tǒng)由機械本體、動力與驅動部分、執(zhí)行機構、傳感器部分、控制器部分和接口部分組成。機械本體為系統(tǒng)提供支撐和基礎；動力與驅動部分提供動力；執(zhí)行機構實現(xiàn)各種動作；傳感器檢測系統(tǒng)的運行狀態(tài)等信息并反饋給控制器；控制器對系統(tǒng)進行控制和決策；接口部分實現(xiàn)各部分之間的連接與通信。它們相互配合，協(xié)同工作，使系統(tǒng)實現(xiàn)特定的功能。8.直流伺服電動機的調(diào)速特性較好。改變電樞電壓調(diào)速時，調(diào)速范圍寬，平滑性好，效率高，但需要有專門的調(diào)壓裝置。改變勵磁電流調(diào)速，調(diào)速范圍有限，受磁飽和限制，且勵磁電流減小會使電機轉速升高，穩(wěn)定性變差。改變電樞回路電阻調(diào)速，調(diào)速范圍窄，能耗大，效率低。9.選型時要考慮測量精度、測量范圍、響應特性、可靠性、抗干擾能力等因素。應用設計時要合理確定傳感器的安裝位置和方式，確保能準確檢測所需信號，還要考慮信號的調(diào)理與傳輸，使其能與后續(xù)電路良好匹配，同時要注意傳感器的防護和維護等。10.光柵尺利用光柵的莫爾條紋原理，通過光電轉換將位移量轉換為電信號，測量精度高。光電編碼器通過光電轉換將軸的角位移或角速度轉換為電信號。對于該設備，光柵尺更適合，因為其精度能滿足±0.05mm的定位精度要求，而光電編碼器一般用于測量角位移，直接用于線性位移測量時需通過機械傳動轉換，可能會降低精度。11.系統(tǒng)組成部分：機械結構部分（用于承載和移動物料）、動力驅動部分（提供動力使機械結構運動）、傳感器（檢測物料位置等信息）、控制器（控制整個系統(tǒng)運行）、執(zhí)行機構（如吸盤等用于抓取物料）。工作原理：傳感器檢測物料位置信息并傳送給控制器，控制器根據(jù)設定程序控制動力驅動部分使機械結構移動到物料位