2025年高職機(jī)電一體化技術(shù)（機(jī)電設(shè)備調(diào)試）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(gè)選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)是符合題目要求的。請(qǐng)將正確答案的序號(hào)填在題后的括號(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.傳遞能量B.傳遞運(yùn)動(dòng)C.轉(zhuǎn)換能量形式D.提高系統(tǒng)精度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.機(jī)電一體化系統(tǒng)中，常用的執(zhí)行元件不包括（）A.直流電動(dòng)機(jī)B.交流電動(dòng)機(jī)C.液壓缸D.電阻器4.步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的步距角精度主要取決于（）A.電機(jī)的制造精度B.驅(qū)動(dòng)器的性能C.負(fù)載的大小D.控制方式5.閉環(huán)控制系統(tǒng)與開環(huán)控制系統(tǒng)相比，主要優(yōu)點(diǎn)是（）A.結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單B.成本低C.抗干擾能力強(qiáng)D.響應(yīng)速度快6.機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，總體設(shè)計(jì)的步驟不包括（）A.確定系統(tǒng)功能B.選擇技術(shù)方案C.詳細(xì)設(shè)計(jì)電路D.進(jìn)行總體布局7.以下哪種控制算法不屬于智能控制算法？（）A.模糊控制B.神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制C.PID控制D.遺傳算法8.機(jī)電一體化系統(tǒng)中，檢測(cè)與轉(zhuǎn)換技術(shù)的作用是（）A.將各種物理量轉(zhuǎn)換為電量B.對(duì)電量進(jìn)行放大處理C.實(shí)現(xiàn)信號(hào)的傳輸D.以上都是9.工業(yè)機(jī)器人的手部通常由（）組成。A.手指和手腕B.手臂和肩部C.機(jī)身和底座D.控制系統(tǒng)和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)10.數(shù)控機(jī)床的核心部件是（）A.數(shù)控系統(tǒng)B.伺服系統(tǒng)C.機(jī)床本體D.刀具11.機(jī)電一體化系統(tǒng)中，機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)滿足的基本要求不包括（）A.足夠的強(qiáng)度和剛度B.良好的熱穩(wěn)定性C.復(fù)雜的外形設(shè)計(jì)D.合理的結(jié)構(gòu)布局12.以下哪種通信方式不屬于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線？（）A.CAN總線B.RS-232C.ProfibusD.Ethernet13.機(jī)電一體化產(chǎn)品的開發(fā)流程一般包括（）A.需求分析、方案設(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)、產(chǎn)品制造、產(chǎn)品測(cè)試和產(chǎn)品驗(yàn)收B.需求分析、詳細(xì)設(shè)計(jì)、方案設(shè)計(jì)、產(chǎn)品制造、產(chǎn)品測(cè)試和產(chǎn)品驗(yàn)收C.方案設(shè)計(jì)、需求分析、詳細(xì)設(shè)計(jì)、產(chǎn)品制造、產(chǎn)品測(cè)試和產(chǎn)品驗(yàn)收D.詳細(xì)設(shè)計(jì)、需求分析、方案設(shè)計(jì)、產(chǎn)品制造、產(chǎn)品測(cè)試和產(chǎn)品驗(yàn)收14.傳感器的靜態(tài)特性指標(biāo)不包括（）A.線性度B.靈敏度C.響應(yīng)時(shí)間D.重復(fù)性15.機(jī)電一體化系統(tǒng)中，常用的減速器不包括（）A.圓柱齒輪減速器B.行星齒輪減速器C.諧波減速器D.電阻式減速器16.以下哪種編程語言常用于PLC編程？（）A.C語言B.Java語言C.Ladder語言D.Python語言17.機(jī)電一體化系統(tǒng)中，能量轉(zhuǎn)換裝置的作用是（）A.將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能B.將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能C.實(shí)現(xiàn)能量的傳遞和轉(zhuǎn)換D.以上都是18.工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)線中，常用的輸送設(shè)備不包括（）A.皮帶輸送機(jī)B.鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)C.起重機(jī)D.輥道輸送機(jī)19.機(jī)電一體化系統(tǒng)的可靠性設(shè)計(jì)主要包括（）A.可靠性預(yù)測(cè)、可靠性分配、可靠性設(shè)計(jì)準(zhǔn)則和可靠性驗(yàn)證B.可靠性預(yù)測(cè)、可靠性分配、可靠性設(shè)計(jì)準(zhǔn)則和可靠性測(cè)試C.可靠性預(yù)測(cè)、可靠性分配、可靠性設(shè)計(jì)準(zhǔn)則和可靠性維護(hù)D.可靠性預(yù)測(cè)、可靠性分配、可靠性設(shè)計(jì)準(zhǔn)則和可靠性評(píng)估20.以下哪種設(shè)備不屬于自動(dòng)化倉儲(chǔ)系統(tǒng)的組成部分？（）A.貨架B.堆垛機(jī)C.輸送機(jī)D.機(jī)床第II卷（非選擇題，共60分）一、填空題（共10分，每空1分）答題要求：請(qǐng)?jiān)跈M線上填寫正確答案。1.機(jī)電一體化系統(tǒng)是機(jī)械技術(shù)、______、______、計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和______等多學(xué)科技術(shù)相互融合的產(chǎn)物。2.傳感器的輸出信號(hào)一般需要進(jìn)行______、______等處理，才能滿足后續(xù)系統(tǒng)的要求。3.機(jī)電一體化系統(tǒng)中，常用的控制策略有______、______、______等。4.工業(yè)機(jī)器人的編程方式主要有______編程、______編程和______編程等。5.機(jī)電一體化產(chǎn)品的性能指標(biāo)主要包括______、______、______、______等。二、簡(jiǎn)答題（共20分，每題5分）答題要求：簡(jiǎn)要回答問題，答案應(yīng)簡(jiǎn)潔明了。1.簡(jiǎn)述機(jī)電一體化系統(tǒng)的組成要素及其相互關(guān)系。2.說明傳感器的分類方法，并舉例說明幾種常見傳感器的工作原理。3.簡(jiǎn)述工業(yè)機(jī)器人的主要技術(shù)參數(shù)及其含義。4.簡(jiǎn)述機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原則。三、分析題（共15分）答題要求：根據(jù)題目所給的條件和要求，進(jìn)行分析和解答。某機(jī)電一體化系統(tǒng)采用直流電動(dòng)機(jī)作為執(zhí)行元件，通過PID控制器實(shí)現(xiàn)速度控制。已知系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為G(s)=1/(s+1)(s+2)，要求系統(tǒng)的超調(diào)量不超過20%，調(diào)節(jié)時(shí)間不超過1s。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)合適的PID控制器參數(shù)。四、綜合應(yīng)用題（共15分）答題要求：結(jié)合所學(xué)知識(shí)，綜合運(yùn)用相關(guān)理論和方法，解決實(shí)際問題。材料：某自動(dòng)化生產(chǎn)線需要設(shè)計(jì)一個(gè)物料搬運(yùn)系統(tǒng)，要求能夠?qū)⑽锪蠌腁點(diǎn)搬運(yùn)到B點(diǎn)，搬運(yùn)距離為5m，物料重量為10kg。已知生產(chǎn)線的節(jié)拍為10s/次。問題：請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)基于機(jī)電一體化技術(shù)的物料搬運(yùn)系統(tǒng)，包括機(jī)械結(jié)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)裝置、控制系統(tǒng)等部分，并說明各部分的選型依據(jù)和工作原理。五、設(shè)計(jì)題（共20分）答題要求：根據(jù)題目要求，進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)一個(gè)基于PLC控制的三相異步電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制系統(tǒng)，要求具有過載保護(hù)和短路保護(hù)功能。請(qǐng)畫出控制系統(tǒng)的電氣原理圖，并編寫PLC程序。答案：1.C2.D3.D4.A5.C6.C7.C8.D9.A10.A11.C12.B13.A14.C15.D16.C17.D18.C19.A20.D一、填空題1.電子技術(shù)、信息技術(shù)、傳感檢測(cè)技術(shù)2.放大、濾波3.PID控制、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制4.示教、離線、編程5.性能指標(biāo)、可靠性指標(biāo)、環(huán)境適應(yīng)性指標(biāo)、經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)二、簡(jiǎn)答題1.機(jī)電一體化系統(tǒng)由機(jī)械本體、動(dòng)力與驅(qū)動(dòng)部分、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、傳感測(cè)試部分、控制及信息處理部分組成。機(jī)械本體為系統(tǒng)提供支撐和基礎(chǔ)；動(dòng)力與驅(qū)動(dòng)部分提供能量和動(dòng)力；執(zhí)行機(jī)構(gòu)完成具體工作任務(wù)；傳感測(cè)試部分獲取系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)信息；控制及信息處理部分根據(jù)傳感信息進(jìn)行決策和控制，各部分相互關(guān)聯(lián)、協(xié)同工作，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能。2.傳感器分類方法有多種，按被測(cè)物理量可分為位移傳感器、速度傳感器等；按工作原理可分為電阻式、電感式、電容式等。如電阻應(yīng)變片是利用電阻應(yīng)變效應(yīng)，受力時(shí)電阻變化來測(cè)量力；霍爾傳感器利用霍爾效應(yīng)，當(dāng)電流通過置于磁場(chǎng)中的半導(dǎo)體薄片時(shí)，在垂直于電流和磁場(chǎng)方向會(huì)產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)來檢測(cè)磁場(chǎng)等。3工業(yè)機(jī)器人主要技術(shù)參數(shù)有自由度，決定機(jī)器人動(dòng)作靈活性；重復(fù)定位精度，反映機(jī)器人重復(fù)到達(dá)同一位置的精確程度；負(fù)載能力，指機(jī)器人能承載的最大重量；工作范圍，是機(jī)器人手臂能到達(dá)的空間區(qū)域等。4.機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)基本原則有機(jī)電互補(bǔ)原則，充分發(fā)揮機(jī)械和電子各自優(yōu)勢(shì)；功能優(yōu)化原則，使系統(tǒng)功能達(dá)到最佳；自動(dòng)化、智能化原則，提高系統(tǒng)自動(dòng)化和智能化水平；可靠性原則，保證系統(tǒng)穩(wěn)定可靠運(yùn)行；開放性和兼容性原則，便于與其他系統(tǒng)集成和擴(kuò)展。三、分析題首先根據(jù)系統(tǒng)傳遞函數(shù)可知其為二階系統(tǒng)。超調(diào)量不超過20%，調(diào)節(jié)時(shí)間不超過1s，可通過二階系統(tǒng)性能指標(biāo)與PID參數(shù)關(guān)系計(jì)算。設(shè)PID控制器傳遞函數(shù)為G(s)=Kp(1+1/Tis+Tds)。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式，調(diào)節(jié)時(shí)間ts=4/T，可得T=4/ts=4s。超調(diào)量σ%=e^(-ζπ/√(1-ζ2))×100%，取σ%=20%，可解得ζ=0.45。再根據(jù)ζ與ωn關(guān)系ζ=1/2√(K/Td)，ωn=1/√(KT)，結(jié)合T=4s，ζ=0.45，可計(jì)算出Kp、Ti、Td的值。四、綜合應(yīng)用題機(jī)械結(jié)構(gòu)可采用直線導(dǎo)軌和滑塊組成的搬運(yùn)機(jī)構(gòu)，能保證物料平穩(wěn)直線搬運(yùn)。驅(qū)動(dòng)裝置選用電動(dòng)推桿，其推力能滿足物料重量，且速度可通過控制電機(jī)實(shí)現(xiàn)精確調(diào)節(jié)?？刂葡到y(tǒng)采用PLC，根據(jù)生產(chǎn)線節(jié)拍控制電動(dòng)推桿動(dòng)作，通過傳感器檢測(cè)物料位置等信息，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化搬運(yùn)。選型依據(jù)是滿足搬運(yùn)距離、重量和節(jié)拍要求以及可靠性等。工作原理是PLC接收