2025年高職機(jī)電一體化技術(shù)（機(jī)電伺服控制）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選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)是符合題目要求的。1.機(jī)電伺服控制系統(tǒng)中，用于檢測輸出量并將其反饋到輸入端與輸入信號進(jìn)行比較的元件是（）A.控制器B.執(zhí)行元件C.檢測元件D.放大器2.直流伺服電動機(jī)的調(diào)速方法不包括（）A.改變電樞電壓B.改變勵磁磁通C.改變電樞電阻D.改變負(fù)載大小3.交流伺服電動機(jī)的控制方式不包括（）A.幅值控制B.相位控制C.頻率控制D.幅相控制4.以下哪種傳感器不屬于位置傳感器（）A.光柵尺B.編碼器C.電位器D.應(yīng)變片5.機(jī)電伺服系統(tǒng)中，提高系統(tǒng)響應(yīng)速度的方法是（）A.增大系統(tǒng)阻尼B.減小系統(tǒng)增益C.增加積分環(huán)節(jié)D.減小時間常數(shù)6.PID控制器中，積分調(diào)節(jié)的作用是（）A.消除系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差B.加快系統(tǒng)響應(yīng)速度C.提高系統(tǒng)穩(wěn)定性D.抑制系統(tǒng)噪聲7.步進(jìn)電動機(jī)的步距角與以下哪個因素?zé)o關(guān)（）A.電機(jī)相數(shù)B.通電方式C.電機(jī)轉(zhuǎn)速D.轉(zhuǎn)子齒數(shù)8.交流伺服電動機(jī)在運(yùn)行時，突然出現(xiàn)轉(zhuǎn)速下降甚至停轉(zhuǎn)的現(xiàn)象，可能原因是（）A.負(fù)載過大B.電源電壓過高C.勵磁繞組斷路D.控制信號丟失9.機(jī)電伺服系統(tǒng)的穩(wěn)定性是指（）A.系統(tǒng)在給定輸入下能夠準(zhǔn)確跟蹤的能力B.系統(tǒng)抵抗干擾并保持原有平衡狀態(tài)的能力C.系統(tǒng)輸出量與輸入量之間的線性關(guān)系D.系統(tǒng)在不同工況下的適應(yīng)性10.以下哪種調(diào)速方法適用于直流他勵電動機(jī)且調(diào)速范圍較寬（）A.電樞串電阻調(diào)速B.改變電樞電壓調(diào)速C.弱磁調(diào)速D.變頻調(diào)速11.伺服放大器的作用是（）A.放大控制信號B.檢測反饋信號C.驅(qū)動執(zhí)行元件D.實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)保護(hù)12.對于閉環(huán)控制系統(tǒng)，以下說法正確的是（）A.不需要檢測元件B.系統(tǒng)精度取決于檢測元件精度C.結(jié)構(gòu)簡單成本低D.對干擾不敏感13.增量式編碼器能夠測量的物理量是（）A.位置B.速度C.加速度D.以上都可以14.機(jī)電伺服系統(tǒng)中，執(zhí)行元件通常不包括（）A.直流電動機(jī)B.交流電動機(jī)C.液壓缸D.傳感器15.比例調(diào)節(jié)的特點(diǎn)是（）A.能消除穩(wěn)態(tài)誤差B.調(diào)節(jié)速度快C.有超前調(diào)節(jié)作用D.輸出與輸入成正比16.以下哪種電動機(jī)適用于高精度的伺服控制系統(tǒng)（）A.普通三相異步電動機(jī)B.直流永磁電動機(jī)C.步進(jìn)電動機(jī)D.開關(guān)磁阻電動機(jī)17.當(dāng)交流伺服電動機(jī)的控制電壓為零時，電動機(jī)應(yīng)（）A.立即停止轉(zhuǎn)動B.減速停止C.繼續(xù)轉(zhuǎn)動一段時間后停止D.保持原有轉(zhuǎn)速18.機(jī)電伺服系統(tǒng)中，干擾因素不包括（）A.電源波動B.負(fù)載變化C.傳感器精度D.電磁干擾19.位置控制系統(tǒng)中，被控量是（）A.速度B.加速度C.位置D.力20.直流伺服電動機(jī)的電樞電流與以下哪個因素有關(guān)（）A.負(fù)載轉(zhuǎn)矩B.勵磁磁通C.電機(jī)轉(zhuǎn)速D.以上都有關(guān)第II卷（非選擇題，共60分）二、填空題（共10分）答題要求：本大題共5小題，每空2分。1.機(jī)電伺服系統(tǒng)主要由控制器、______、執(zhí)行元件和檢測元件組成。2.直流伺服電動機(jī)的調(diào)速方法有改變電樞電壓調(diào)速、______和弱磁調(diào)速。3.交流伺服電動機(jī)的控制方式有幅值控制、______和幅相控制。4.PID控制器中，P代表______，I代表積分，D代表微分。5.步進(jìn)電動機(jī)的步距角與電機(jī)相數(shù)、______和轉(zhuǎn)子齒數(shù)有關(guān)。三、判斷題（共10分）答題要求：本大題共5小題，每小題2分。判斷下列說法的正誤，正確的打“√”，錯誤的打“×”。1.機(jī)電伺服系統(tǒng)中，檢測元件可以不安裝在系統(tǒng)中。（）2.直流伺服電動機(jī)的電樞電阻越大，調(diào)速范圍越寬。（）3.交流伺服電動機(jī)采用幅值控制時，控制電壓幅值越大，電機(jī)轉(zhuǎn)速越高。（√）4.PID控制器中，積分作用過強(qiáng)會使系統(tǒng)產(chǎn)生振蕩。（）5.步進(jìn)電動機(jī)的步距角越小，定位精度越高。（）四、簡答題（共20分）答題要求：本大題共4小題，每小題5分。1.簡述機(jī)電伺服系統(tǒng)的組成及各部分作用。2.說明直流伺服電動機(jī)的工作原理。3.交流伺服電動機(jī)有哪些優(yōu)點(diǎn)？4.簡述PID控制器的工作原理。五、綜合分析題（共20分）答題要求：本大題共2小題，每小題10分。1.某機(jī)電伺服系統(tǒng)采用直流他勵電動機(jī)作為執(zhí)行元件，已知電動機(jī)電樞電阻Ra=1Ω，額定電壓U=220V，額定電流IaN=20A，額定轉(zhuǎn)速nN=1500r/min。當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL=10N·m時，電動機(jī)轉(zhuǎn)速n=1200r/min。求此時電動機(jī)的電樞電流Ia和電磁轉(zhuǎn)矩Tem。2.有一位置控制系統(tǒng)，采用增量式編碼器作為檢測元件，已知編碼器分辨率為1000脈沖/轉(zhuǎn)，系統(tǒng)要求定位精度為±0.01°。若系統(tǒng)運(yùn)行過程中，編碼器輸出脈沖數(shù)為5000個，求此時系統(tǒng)的實(shí)際位置偏差，并分析如何提高系統(tǒng)定位精度。答案：1.選擇題答案：1.C2.D3.C4.D5.D6.A7.C8.D9.B10.B11.A12.B13.D14.D15.D16.B17.A18.C19.C20.D2.填空題答案：1.放大器2.改變電樞電阻調(diào)速3.相位控制4.比例5.通電方式3.判斷題答案：1.×2.×3.√4.√5.√4.簡答題答案：-機(jī)電伺服系統(tǒng)由控制器、放大器、執(zhí)行元件和檢測元件組成。控制器產(chǎn)生控制信號，放大器放大控制信號，執(zhí)行元件根據(jù)控制信號驅(qū)動負(fù)載，檢測元件檢測輸出量并反饋到輸入端與輸入信號比較。-直流伺服電動機(jī)工作原理：在定子磁場作用下，電樞繞組中通入電流，產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，使電樞旋轉(zhuǎn)。-交流伺服電動機(jī)優(yōu)點(diǎn)：調(diào)速范圍寬、運(yùn)行穩(wěn)定、響應(yīng)速度快、過載能力強(qiáng)、可靠性高。-PID控制器工作原理：比例調(diào)節(jié)根據(jù)偏差大小輸出控制信號；積分調(diào)節(jié)消除穩(wěn)態(tài)誤差；微分調(diào)節(jié)根據(jù)偏差變化率提前控制，綜合三者作用使系統(tǒng)性能更優(yōu)。5.綜合分析題答案：-由直流電動機(jī)機(jī)械特性公式n=(U-IaRa)/CeΦ，可得CeΦ=(U-IaRa)/n。已知U=220V，Ra=1Ω，n=1200r/min，IaN=20A，nN=1500r/min，先求CeΦ=(220-20×1)/1500=0.12。再由Tem=CTΦIa，CT=9.55Ce，可得Tem=9.55×0.12×Ia。又因?yàn)門L=10N·m，根據(jù)Tem=TL，即9.55×0.12×Ia=10，解得Ia=8.78A。電磁轉(zhuǎn)矩Tem=10N·m。-編碼器分辨率為1000脈沖/轉(zhuǎn)，即每轉(zhuǎn)脈沖數(shù)