2025年大學(xué)本科（機械電子工程）機電設(shè)備控制綜合測試題及答案

（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：本大題共10小題，每小題3分。在每小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.步進(jìn)電機的步距角精度主要取決于（）A.電機的制造工藝B.控制系統(tǒng)的精度C.負(fù)載的大小D.電源的穩(wěn)定性4.閉環(huán)控制系統(tǒng)與開環(huán)控制系統(tǒng)相比，主要優(yōu)點是（）A.結(jié)構(gòu)簡單B.成本低C.抗干擾能力強D.響應(yīng)速度快5.直流伺服電機的調(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.改變電機極對數(shù)6.以下哪種控制器不屬于數(shù)字控制器（）A.單片機B.PLCC.模擬電路控制器D.DSP7.機電一體化系統(tǒng)設(shè)計中，可靠性設(shè)計的目的是（）A.提高系統(tǒng)的性能B.降低系統(tǒng)的成本C.確保系統(tǒng)在規(guī)定條件和時間內(nèi)完成規(guī)定功能D.增加系統(tǒng)的功能8.工業(yè)機器人的手部通常由以下哪些部分組成（）A.手指B.手腕C.手臂D.基座9.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)時間D.重復(fù)性10.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.遺傳算法第II卷（非選擇題共70分）11.（總共三題，每題10分，答題要求：簡要回答下列問題）簡述機電一體化系統(tǒng)的組成要素。簡述傳感器的分類方法。簡述直流伺服電機的調(diào)速特性。12.（總共兩題，每題10分，答題要求：分析下列問題）分析開環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)的特點及應(yīng)用場合。分析機電一體化系統(tǒng)中機械結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本原則。13.（總共一題，每題15分，答題要求：計算并回答問題）已知步進(jìn)電機的步距角為1.8°，脈沖當(dāng)量為δ=0.01mm，絲杠導(dǎo)程為5mm，求該步進(jìn)電機驅(qū)動的系統(tǒng)的傳動比。14.（總共一題，每題15分，答題要求：閱讀材料，回答問題）材料：某機電一體化系統(tǒng)采用PLC作為控制器，對一臺三相異步電動機進(jìn)行調(diào)速控制。系統(tǒng)要求根據(jù)負(fù)載的變化自動調(diào)整電動機的轉(zhuǎn)速，以保證生產(chǎn)過程的穩(wěn)定性。PLC通過采集電動機的電流、電壓等信號，判斷負(fù)載情況，并根據(jù)預(yù)設(shè)的控制策略調(diào)整變頻器的輸出頻率，從而實現(xiàn)電動機的調(diào)速。問題：請分析該系統(tǒng)的控制原理，并說明PLC在其中的作用。15.（總共一題，每題20分，答題要求：閱讀材料，回答問題）材料：在某自動化生產(chǎn)線中，使用了工業(yè)機器人進(jìn)行零件的抓取和裝配操作。工業(yè)機器人的手部采用了夾鉗式結(jié)構(gòu)，通過氣缸驅(qū)動實現(xiàn)手指的開合動作。機器人的控制系統(tǒng)能夠根據(jù)零件的位置和姿態(tài)信息，精確地規(guī)劃運動軌跡，完成抓取和裝配任務(wù)。同時，為了保證機器人的安全運行，設(shè)置了多種傳感器，如光幕傳感器、碰撞傳感器等，當(dāng)檢測到危險情況時，能夠及時停止機器人的運動。問題：請簡述該工業(yè)機器人的工作過程，并分析傳感器在其中的作用。答案：1.D2.D3.A4.C5.D6.C7.C8.A9.C10.C11.機電一體化系統(tǒng)由機械本體、動力與驅(qū)動部分、執(zhí)行機構(gòu)、傳感器、控制器等組成要素構(gòu)成。傳感器可按測量原理分為物理傳感器、化學(xué)傳感器、生物傳感器；按被測量分類有位移傳感器、速度傳感器、溫度傳感器等；按輸出信號類型分為模擬式傳感器、數(shù)字式傳感器等。直流伺服電機調(diào)速特性：改變電樞電壓可實現(xiàn)平滑調(diào)速，調(diào)速范圍寬；改變勵磁電流可在一定程度上調(diào)速，但調(diào)速范圍有限；改變電樞回路電阻調(diào)速方法簡單，但能耗大，效率低。12.開環(huán)控制系統(tǒng)特點：結(jié)構(gòu)簡單、成本低、響應(yīng)速度快，但控制精度低，抗干擾能力差，適用于控制精度要求不高、負(fù)載變化較小的場合。閉環(huán)控制系統(tǒng)特點：控制精度高，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高、調(diào)試?yán)щy，適用于對控制精度要求較高、負(fù)載變化較大的場合。機電一體化系統(tǒng)中機械結(jié)構(gòu)設(shè)計基本原則：滿足系統(tǒng)功能要求；具有良好的動態(tài)性能；便于安裝調(diào)試和維護(hù)；造型美觀；減輕重量、降低成本。13.傳動比計算公式為：i=θs/θb，其中θs為絲杠導(dǎo)程對應(yīng)的角度，θb為步進(jìn)電機步距角。絲杠導(dǎo)程5mm對應(yīng)的角度θs=360°×5/5=360°，已知步距角θb=1.8°，則傳動比i=360°/1.8°=200。14.控制原理：PLC采集電動機電流、電壓信號判斷負(fù)載情況，根據(jù)預(yù)設(shè)策略調(diào)整變頻器輸出頻率實現(xiàn)電動機調(diào)速。PLC作用：作為控制器，負(fù)責(zé)采集信號、分析判斷負(fù)載情況、執(zhí)行控制策略，協(xié)調(diào)系統(tǒng)各部分工作，保證系統(tǒng)根據(jù)負(fù)載變化自動穩(wěn)定調(diào)整電動機轉(zhuǎn)速。15.工作過程：機器人控制系統(tǒng)根據(jù)零件位置和姿態(tài)信息規(guī)劃運動軌跡，手部夾鉗式結(jié)構(gòu)通過氣缸驅(qū)