2025年大學(xué)大一（機械電子工程）機械電子學(xué)階段測試試題及答案

（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：本卷共20小題，每小題2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.機械電子學(xué)的核心是（）A.機械技術(shù)與電子技術(shù)的結(jié)合B.自動化控制C.計算機技術(shù)的應(yīng)用D.傳感器技術(shù)2.以下不屬于機電一體化系統(tǒng)五大組成要素的是（）A.機械本體B.動力與驅(qū)動部分C.控制與信息處理單元D.生產(chǎn)管理系統(tǒng)3.傳感器的輸出信號通常是（）A.數(shù)字信號B.模擬信號C.脈沖信號D.正弦信號4.機電一體化系統(tǒng)中，用于實現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換的是（）A.傳感器B.控制器C.執(zhí)行器D.機械本體5.步進(jìn)電機的步距角精度主要取決于（）A.電機的制造精度B.驅(qū)動器的性能C.負(fù)載的大小D.控制算法6.PID控制器中，I代表（）A.比例B.積分C.微分D.增益7.工業(yè)機器人的手臂屬于（）A.機械本體B.動力部分C.控制部分D.執(zhí)行部分8.機電一體化系統(tǒng)設(shè)計中，首先要進(jìn)行的是（）A.總體方案設(shè)計B.詳細(xì)設(shè)計C.硬件設(shè)計D.軟件設(shè)計9.以下哪種傳感器可用于測量位移（）A.應(yīng)變片B.熱電偶C.光柵尺D.氣敏傳感器10.直流伺服電機的調(diào)速方法主要有（）A.改變電樞電壓調(diào)速B.改變勵磁磁通調(diào)速C.改變電樞電阻調(diào)速D.以上都是11.機電一體化產(chǎn)品的特點不包括（）A.高性能B.高可靠性C.低智能化D.多功能化12.可編程序控制器（PLC）的編程語言不包括（）A.梯形圖B.語句表C.高級語言D.功能塊圖13.以下哪種聯(lián)軸器常用于高速傳動（）A.剛性聯(lián)軸器B.彈性聯(lián)軸器C.萬向聯(lián)軸器D.滑塊聯(lián)軸器14.機電一體化系統(tǒng)中，檢測環(huán)節(jié)的作用是（）A.對系統(tǒng)的輸出進(jìn)行測量和反饋B.對系統(tǒng)的輸入進(jìn)行處理C.對系統(tǒng)的能量進(jìn)行轉(zhuǎn)換D.對系統(tǒng)的故障進(jìn)行診斷15.以下哪種電機屬于交流電機（）A.直流電動機B.步進(jìn)電機C.永磁同步電機D.直流伺服電機16.機械電子學(xué)中，優(yōu)化設(shè)計主要是指（）A.性能優(yōu)化B.成本優(yōu)化C.結(jié)構(gòu)優(yōu)化D.以上都是17.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18.機電一體化系統(tǒng)的可靠性主要取決于（）A.組成系統(tǒng)的各個部件的可靠性B.系統(tǒng)的設(shè)計水平C.制造工藝D.以上都是19.工業(yè)自動化生產(chǎn)線中，用于物料搬運的設(shè)備通常是（）A.工業(yè)機器人B.傳送帶C.數(shù)控機床D.自動分揀機20.以下哪種控制算法不屬于智能控制（）A.模糊控制B.神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制C.PID控制D.遺傳算法控制第II卷（非選擇題共60分）二、填空題（每空1分，共10分）答題要求：請在橫線上填寫正確答案。1.機電一體化系統(tǒng)的五大組成要素是機械本體、動力與驅(qū)動部分、________、控制與信息處理單元和執(zhí)行機構(gòu)。2.傳感器的靜態(tài)特性指標(biāo)主要有線性度、靈敏度、________、重復(fù)性和零點輸出。3.步進(jìn)電機的步距角計算公式為β=360°/（zmk），其中z是________，m是________，k是________。4.機電一體化系統(tǒng)設(shè)計的基本原則有機電互補原則、________、自動化、省力化原則、效益最大原則和開放性原則。5.可編程序控制器（PLC）的編程語言主要有梯形圖、________和功能塊圖。6.直流伺服電機的調(diào)速方法有改變電樞電壓調(diào)速、改變勵磁磁通調(diào)速和________。三、簡答題（每題5分，共20分）答題要求：簡要回答問題，內(nèi)容要準(zhǔn)確、簡潔。1.簡述機電一體化系統(tǒng)中機械本體的作用。2.什么是傳感器的靈敏度？3.簡述PID控制器的工作原理。4.工業(yè)機器人的主要技術(shù)參數(shù)有哪些？四、分析題（每題10分，共20分）答題要求：根據(jù)所給材料進(jìn)行分析，回答問題，分析過程要清晰、合理。材料：某機電一體化系統(tǒng)采用直流伺服電機作為執(zhí)行元件，通過傳感器檢測系統(tǒng)的輸出，并將信號反饋給控制器?？刂破鞲鶕?jù)反饋信號調(diào)整電機的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向，以實現(xiàn)系統(tǒng)的精確控制。1.請分析該系統(tǒng)中傳感器、控制器和執(zhí)行器之間的關(guān)系。2.若該系統(tǒng)的控制精度出現(xiàn)下降，可能的原因有哪些？五、設(shè)計題（10分）答題要求：根據(jù)題目要求，設(shè)計一個簡單的機電一體化系統(tǒng)，并說明設(shè)計思路和主要組成部分。設(shè)計一個用于自動控制水箱水位的機電一體化系統(tǒng)。要求：當(dāng)水箱水位低于下限值時，水泵自動啟動向水箱注水；當(dāng)水箱水位高于上限值時，水泵自動停止工作。答案：1.A2.D3.B4.C5.A6.B7.D8.A9.C10.D11.C12.C13.B14.A15.C16.D17.C18.D19.B20.C二、1.傳感器2.遲滯3.電機轉(zhuǎn)子齒數(shù)；步距角細(xì)分倍數(shù)；通電方式系數(shù)4.功能優(yōu)化原則5.語句表6.改變電樞電阻調(diào)速三、1.機械本體是機電一體化系統(tǒng)的基礎(chǔ)，它為系統(tǒng)提供支撐和運動的框架，承受各種外力和扭矩，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，同時影響系統(tǒng)的精度、剛度和動態(tài)性能等。2.傳感器的靈敏度是指傳感器在穩(wěn)態(tài)下輸出變化量與輸入變化量的比值，它反映了傳感器對被測量變化的敏感程度。3.PID控制器由比例、積分、微分三個環(huán)節(jié)組成。比例環(huán)節(jié)根據(jù)偏差的大小成比例地輸出控制信號；積分環(huán)節(jié)用于消除系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差；微分環(huán)節(jié)根據(jù)偏差變化的速度輸出控制信號，以改善系統(tǒng)的動態(tài)性能。4.工業(yè)機器人的主要技術(shù)參數(shù)有自由度、重復(fù)定位精度、工作范圍、最大負(fù)載、運動速度、驅(qū)動方式等。四、1.傳感器檢測系統(tǒng)輸出信號并反饋給控制器，控制器根據(jù)反饋信號進(jìn)行分析處理，然后發(fā)出控制指令給執(zhí)行器（直流伺服電機），執(zhí)行器根據(jù)指令調(diào)整電機的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向，從而實現(xiàn)系統(tǒng)的精確控制，它們之間形成閉環(huán)控制關(guān)系。2.可能原因有：傳感器精度下降，導(dǎo)致反饋信號不準(zhǔn)確；控制器參數(shù)設(shè)置不合理；執(zhí)行器性能變差，如電機磨損等；系統(tǒng)存在干擾，影響控制精度。五、設(shè)