2025年中職機(jī)電一體化技術(shù)（機(jī)電控制系統(tǒng)）試題及答案

（考試時(shí)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：本大題共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。請將正確答案的序號填在括號內(nèi)。1.機(jī)電控制系統(tǒng)中，反饋環(huán)節(jié)的主要作用是（）A.對系統(tǒng)輸入信號進(jìn)行處理B.將系統(tǒng)輸出信號送回輸入端與輸入信號比較C.對系統(tǒng)的干擾信號進(jìn)行抑制D.提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度答案：B2.以下哪種控制方式不屬于機(jī)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(fù)合控制D.智能控制答案：D3.在機(jī)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(yīng)動(dòng)作B.將被控對象的輸出量轉(zhuǎn)換為電信號C.對系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測和診斷D.實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的邏輯控制答案：B4.直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速方法中，通過改變電樞電壓來調(diào)速的方式屬于（）A.恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速B.恒功率調(diào)速C.變極調(diào)速D.變頻調(diào)速答案：A5.步進(jìn)電機(jī)的步距角與以下哪個(gè)因素?zé)o關(guān)（）A.電機(jī)的相數(shù)B.通電方式C.電機(jī)的轉(zhuǎn)速D.轉(zhuǎn)子齒數(shù)答案：C6.PID控制器中，P代表的是（）A.比例控制B.積分控制C.微分控制D.比例積分控制答案：A7.機(jī)電控制系統(tǒng)中，執(zhí)行元件的作用是（）A.產(chǎn)生控制信號B.將電信號轉(zhuǎn)換為機(jī)械能或其他形式的能量C.對系統(tǒng)的輸入信號進(jìn)行放大D.對系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行顯示答案：B8.以下哪種傳感器可用于測量位移（）A.熱電偶B.霍爾傳感器C.應(yīng)變片D.超聲波傳感器答案：D9.交流異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方法不包括（）A.變極調(diào)速B.變頻調(diào)速C.變轉(zhuǎn)差率調(diào)速D.調(diào)壓調(diào)速答案：D10.在機(jī)電控制系統(tǒng)中，PLC主要用于（）A.邏輯控制B.過程控制C.運(yùn)動(dòng)控制D.以上都是答案：D11.以下哪種控制算法常用于提高系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)精度（）A.比例控制B.積分控制C.微分控制D.模糊控制答案：B12.機(jī)電一體化系統(tǒng)中，機(jī)械傳動(dòng)部件的作用不包括（）A.傳遞動(dòng)力B.改變運(yùn)動(dòng)形式C.提高系統(tǒng)的精度D.實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換答案：D13.傳感器的靜態(tài)特性指標(biāo)不包括（）A.精度B.靈敏度C.響應(yīng)時(shí)間D.線性度答案：C14.直流伺服電動(dòng)機(jī)的調(diào)速范圍通常用（）來表示。A.調(diào)速比B.調(diào)速范圍C.調(diào)速精度D.調(diào)速效率答案：A15.步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速與以下哪個(gè)因素有關(guān)（）A.步距角B.脈沖頻率C.電機(jī)的相數(shù)D.以上都是答案：B16.在機(jī)電控制系統(tǒng)中，干擾信號的來源不包括（）A.電網(wǎng)干擾B.電磁干擾C.機(jī)械振動(dòng)干擾D.系統(tǒng)自身的信號反饋答案：D17.以下哪種控制器屬于智能控制器（）A.PID控制器B.模糊控制器C.比例控制器D.積分控制器答案：B18.機(jī)電一體化系統(tǒng)中，電氣控制系統(tǒng)的主要組成部分不包括（）A.控制器B.執(zhí)行元件C.傳感器D.機(jī)械結(jié)構(gòu)答案：D19.交流接觸器在機(jī)電控制系統(tǒng)中主要用于（）A.控制電機(jī)的啟動(dòng)、停止和正反轉(zhuǎn)B.實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的過載保護(hù)C.對信號進(jìn)行放大D.測量電流大小答案：A20.以下哪種傳感器可用于測量溫度（）A.熱電阻B.電感傳感器C.電容傳感器D.光電傳感器答案：A第II卷（非選擇題，共60分）（一）填空題（共10分）答題要求：本大題共5小題，每小題2分。請將正確答案填寫在橫線上。1.機(jī)電控制系統(tǒng)一般由______、______、______、______和______等部分組成。答案：控制器、執(zhí)行元件、傳感器、檢測裝置、被控對象2.開環(huán)控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是______，缺點(diǎn)是______。答案：結(jié)構(gòu)簡單、成本低；控制精度低，抗干擾能力差3.直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方法有______、______和______。答案：調(diào)壓調(diào)速、調(diào)磁調(diào)速、電樞回路串電阻調(diào)速4.傳感器的動(dòng)態(tài)特性指標(biāo)主要有______、______和______。答案：響應(yīng)時(shí)間、上升時(shí)間、超調(diào)量5.PID控制器中，I代表______，D代表______。答案：積分控制、微分控制（二）簡答題（共20分）答題要求：本大題共4小題，每小題5分。簡要回答問題。請將答案寫在題目下方的空白處。1.簡述機(jī)電控制系統(tǒng)中閉環(huán)控制的工作原理。答案：閉環(huán)控制系統(tǒng)是通過傳感器將被控對象的輸出量反饋到輸入端，與輸入信號進(jìn)行比較，產(chǎn)生偏差信號。控制器根據(jù)偏差信號進(jìn)行控制，使被控對象的輸出量趨近于給定值，從而提高系統(tǒng)的控制精度和抗干擾能力。2.簡述步進(jìn)電機(jī)的工作原理。答案：步進(jìn)電機(jī)是一種將電脈沖信號轉(zhuǎn)換為角位移或直線位移的控制電機(jī)。當(dāng)給步進(jìn)電機(jī)的繞組輸入一個(gè)電脈沖信號時(shí)，電機(jī)的轉(zhuǎn)子就會(huì)轉(zhuǎn)過一個(gè)固定的角度，這個(gè)角度稱為步距角。通過控制輸入脈沖的數(shù)量、頻率和相序，可以精確控制電機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)角度、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向。3.簡述傳感器的分類方法。答案：傳感器的分類方法有多種，常見的分類方法有：按被測物理量分類，如溫度傳感器、壓力傳感器、位移傳感器等；按工作原理分類，如電阻式傳感器、電感式傳感器、電容式傳感器等；按能量轉(zhuǎn)換方式分類，如能量轉(zhuǎn)換型傳感器和能量控制型傳感器；按輸出信號類型分類，如模擬傳感器和數(shù)字傳感器。4.簡述PLC的編程語言及其特點(diǎn)。答案：PLC的編程語言主要有梯形圖、指令表和功能塊圖等。梯形圖編程語言形象直觀，類似于電氣控制系統(tǒng)中的繼電器控制電路，易于理解和掌握；指令表編程語言是一種助記符語言，用指令助記符來表示PLC的各種操作；功能塊圖編程語言采用功能模塊來表示PLC的各種功能，適用于復(fù)雜控制系統(tǒng)的編程。（三）分析題（共15分）答題要求：本大題共1小題，15分。請閱讀以下材料，然后回答問題。材料：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控制器進(jìn)行調(diào)速控制。系統(tǒng)運(yùn)行過程中，發(fā)現(xiàn)電機(jī)轉(zhuǎn)速波動(dòng)較大，且響應(yīng)速度較慢。問題：1.請分析電機(jī)轉(zhuǎn)速波動(dòng)較大的可能原因。答案：電機(jī)轉(zhuǎn)速波動(dòng)較大可能原因有：PID參數(shù)設(shè)置不合理，比例系數(shù)過小導(dǎo)致系統(tǒng)響應(yīng)慢、調(diào)節(jié)能力弱，積分系數(shù)過大或過小可能引起積分飽和或積分作用不足，微分系數(shù)不合適影響系統(tǒng)對變化量的快速響應(yīng)；傳感器測量不準(zhǔn)確，反饋信號存在誤差；負(fù)載不穩(wěn)定，導(dǎo)致電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩變化，從而引起轉(zhuǎn)速波動(dòng)。2.請分析電機(jī)響應(yīng)速度較慢的可能原因。答案：電機(jī)響應(yīng)速度較慢可能原因有：PID參數(shù)中比例系數(shù)過小，不能快速對偏差做出反應(yīng)；積分時(shí)間常數(shù)過大，積分作用積累緩慢，使系統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)間變長；微分時(shí)間常數(shù)過小，對偏差變化率的抑制作用不足；電機(jī)本身的機(jī)械特性限制，如電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量較大，導(dǎo)致響應(yīng)速度受限；控制器的運(yùn)算速度不夠快，不能及時(shí)處理反饋信號并輸出控制信號。（四）設(shè)計(jì)題（共10分）答題要求：本大題共1小題，10分。請根據(jù)以下要求設(shè)計(jì)一個(gè)簡單的機(jī)電控制系統(tǒng)。設(shè)計(jì)一個(gè)利用PLC控制三相異步電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)的系統(tǒng)，要求具有過載保護(hù)和短路保護(hù)功能。答案：首先，選用合適的PLC型號。將PLC的輸出端分別連接到交流接觸器的線圈上，通過控制交流接觸器的吸合與釋放來實(shí)現(xiàn)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)。在主電路中，設(shè)置熱繼電器實(shí)現(xiàn)過載保護(hù)，當(dāng)電機(jī)過載時(shí)，熱繼電器動(dòng)作切斷電路。設(shè)置熔斷器實(shí)現(xiàn)短路保護(hù)，當(dāng)電路發(fā)生短路時(shí)，熔斷器熔斷切斷電路。通過PLC編寫程序，利用按鈕或其他輸入設(shè)備控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)。當(dāng)按下正轉(zhuǎn)按鈕時(shí)，PLC輸出相應(yīng)信號使正轉(zhuǎn)交流接觸器吸合，電機(jī)正轉(zhuǎn)；按下反轉(zhuǎn)按鈕時(shí)，PLC輸出信號使反轉(zhuǎn)交流接觸器吸合，電機(jī)反轉(zhuǎn)。同時(shí)，程序中要加入對熱繼電器和熔斷器狀態(tài)的監(jiān)測，當(dāng)出現(xiàn)過載或短路情況時(shí)，及時(shí)停止電機(jī)運(yùn)行并進(jìn)行相應(yīng)報(bào)警。（五）綜合應(yīng)用題（共5分）答題要求：本大題共1小題，5分。請閱讀以下材料，然后回答問題。材料：某自動(dòng)化生產(chǎn)線需要對產(chǎn)品進(jìn)行計(jì)數(shù)和定位控制。已知產(chǎn)品通過輸送帶輸送，輸送帶速度為v=2m/min，產(chǎn)品間距為d=0.5m?，F(xiàn)要求設(shè)計(jì)一個(gè)控制系統(tǒng)，當(dāng)計(jì)數(shù)值達(dá)到N=100時(shí)，輸送帶停止運(yùn)行，并將產(chǎn)品定位在指定位置。問題：請?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)簡單的控制方案，說明需要用到的傳感器、控制器及執(zhí)行元件，并簡述控制過程。答案：傳感器可選用光電