2025年大學(xué)機(jī)電工程（機(jī)電系統(tǒng)控制）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)填在括號(hào)內(nèi)。1.機(jī)電系統(tǒng)控制中，反饋控制的核心是（）A.檢測(cè)偏差并糾正偏差B.給定輸入C.執(zhí)行機(jī)構(gòu)D.被控對(duì)象2.以下哪種控制算法具有較強(qiáng)的魯棒性（）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3.機(jī)電系統(tǒng)中，傳感器的作用是（）A.將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為非電信號(hào)B.將非電信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)C.執(zhí)行控制指令D.提供動(dòng)力4.開環(huán)控制系統(tǒng)的特點(diǎn)是（）A.無(wú)反饋環(huán)節(jié)B.控制精度高C.抗干擾能力強(qiáng)D.結(jié)構(gòu)復(fù)雜5.對(duì)于二階系統(tǒng)，當(dāng)阻尼比ζ=0時(shí)，系統(tǒng)處于（）A.欠阻尼狀態(tài)B.過(guò)阻尼狀態(tài)C.臨界阻尼狀態(tài)D.無(wú)阻尼狀態(tài)6.機(jī)電系統(tǒng)中，執(zhí)行元件不包括（）A.電動(dòng)機(jī)B.液壓缸C.傳感器D.氣缸7.以下不屬于智能控制的是（）A.專家控制B.自適應(yīng)控制C.經(jīng)典控制D.模糊控制8.控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性與下列哪個(gè)因素有關(guān)（）A.系統(tǒng)的增益B.系統(tǒng)的時(shí)間常數(shù)C.系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和參數(shù)D.以上都是9.機(jī)電一體化系統(tǒng)中，機(jī)械結(jié)構(gòu)的作用不包括（）A.支撐B.傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力C.控制信號(hào)D.保證系統(tǒng)的精度和可靠性10.若系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為G(s)=1/(s+1)，其時(shí)間常數(shù)為（）A.1B.2C.3D.411.比例控制的特點(diǎn)是（）A.能消除穩(wěn)態(tài)誤差B.控制作用及時(shí)C.具有積分作用D.具有微分作用12.機(jī)電系統(tǒng)中，常用的控制器不包括（）A.PLCB.單片機(jī)C.傳感器D.工控機(jī)13.對(duì)于一階系統(tǒng)，其單位階躍響應(yīng)的上升時(shí)間tr與時(shí)間常數(shù)T的關(guān)系是（）A.tr=TB.tr=2TC.tr=3TD.tr=4T14.閉環(huán)控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是（）A.精度高B.結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單C.成本低D.調(diào)試方便15.模糊控制的核心是（）A.模糊規(guī)則庫(kù)B.模糊推理C.清晰化D.以上都是16.機(jī)電系統(tǒng)中，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的作用是（）A.改變運(yùn)動(dòng)形式B.傳遞動(dòng)力C.改變運(yùn)動(dòng)參數(shù)D.以上都是17.若系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為G(s)=K/(s^2+2ζωns+ωn^2)，當(dāng)ζ>1時(shí)，系統(tǒng)為（）A.欠阻尼系統(tǒng)B.過(guò)阻尼系統(tǒng)C.臨界阻尼系統(tǒng)D.無(wú)阻尼系統(tǒng)18.以下哪種控制算法適用于非線性系統(tǒng)（）A.PID控制B.模糊控制C.線性控制D.經(jīng)典控制19.機(jī)電一體化系統(tǒng)中，接口技術(shù)的作用是（）A.實(shí)現(xiàn)各子系統(tǒng)之間的信息交換和匹配B.提高系統(tǒng)的可靠性C.降低系統(tǒng)成本D.以上都是20.在機(jī)電系統(tǒng)控制中，采樣周期T的選擇應(yīng)考慮（）A.系統(tǒng)的穩(wěn)定性B.系統(tǒng)的響應(yīng)速度C.系統(tǒng)的抗干擾能力D.以上都是第II卷（非選擇題共60分）21.（10分）簡(jiǎn)述機(jī)電系統(tǒng)控制的基本組成部分及其作用。22.（10分）什么是PID控制？簡(jiǎn)述其原理及各參數(shù)的作用。23.（10分）分析二階系統(tǒng)在欠阻尼、過(guò)阻尼和臨界阻尼狀態(tài)下的單位階躍響應(yīng)特點(diǎn)。24.（15分）材料：某機(jī)電系統(tǒng)采用閉環(huán)控制，被控對(duì)象為一個(gè)電機(jī)，要求電機(jī)轉(zhuǎn)速穩(wěn)定在1500r/min。已知系統(tǒng)的傳遞函數(shù)G(s)=10/(s^2+5s+10)，采用PID控制器進(jìn)行控制。問(wèn)題：設(shè)計(jì)一個(gè)PID控制器，使系統(tǒng)滿足性能要求。（提示：可根據(jù)二階系統(tǒng)的性能指標(biāo)要求來(lái)確定PID參數(shù)）25.（15分）材料：在一個(gè)工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)線中，需要對(duì)一個(gè)物料輸送系統(tǒng)進(jìn)行控制。該系統(tǒng)包括輸送帶、電機(jī)、傳感器等部分。輸送帶的速度需要根據(jù)物料的流量進(jìn)行調(diào)整，以保證物料的穩(wěn)定輸送。問(wèn)題：請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)控制系統(tǒng)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)物料輸送系統(tǒng)的控制，包括控制策略、傳感器的選擇與布置、執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選擇等，并說(shuō)明理由。答案：1.A2.B3.B4.A5.D6.C7.C8.D9.C10.A11.B12.C13.B14.A15.D16.D17.B18.B19.A20.D21.機(jī)電系統(tǒng)控制基本組成部分包括：給定環(huán)節(jié)，提供輸入信號(hào)；測(cè)量環(huán)節(jié)，檢測(cè)被控量；比較環(huán)節(jié)，將測(cè)量值與給定值比較產(chǎn)生偏差；放大環(huán)節(jié)，放大偏差信號(hào)；執(zhí)行環(huán)節(jié)，根據(jù)偏差信號(hào)對(duì)被控對(duì)象進(jìn)行控制；被控對(duì)象，被控制的設(shè)備或過(guò)程。作用：實(shí)現(xiàn)對(duì)被控對(duì)象的精確控制，使其達(dá)到預(yù)期的性能指標(biāo)。22.PID控制是比例、積分、微分控制的簡(jiǎn)稱。原理：根據(jù)系統(tǒng)偏差，利用比例、積分、微分計(jì)算出控制量。比例參數(shù)Kp決定控制作用強(qiáng)度，加快系統(tǒng)響應(yīng)但影響穩(wěn)態(tài)精度；積分參數(shù)Ki消除穩(wěn)態(tài)誤差；微分參數(shù)Kd改善系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性，抑制超調(diào)。23.欠阻尼狀態(tài)：響應(yīng)有振蕩，上升時(shí)間較短，超調(diào)量較大，調(diào)節(jié)時(shí)間較長(zhǎng)；過(guò)阻尼狀態(tài)：響應(yīng)無(wú)振蕩，上升時(shí)間長(zhǎng)，無(wú)超調(diào)量，調(diào)節(jié)時(shí)間長(zhǎng)；臨界阻尼狀態(tài)：響應(yīng)無(wú)振蕩，上升時(shí)間適中，無(wú)超調(diào)量，調(diào)節(jié)時(shí)間較短。24.首先根據(jù)二階系統(tǒng)性能指標(biāo)要求確定ζ和ωn的值。然后根據(jù)公式計(jì)算Kp、Ki、Kd。設(shè)ζ=0.7，ωn=5，由ζ=Kd/(2√(KpKi))，ωn^2=KpKi可得Kp=25，Ki=6.25，Kd=17.5。25.控制策略可采用PID控制，根據(jù)物料流量傳感器檢測(cè)的流量信號(hào)與設(shè)定流量比較產(chǎn)生偏差，通過(guò)PID控制器調(diào)