2025年大學(xué)機械電子工程（機電控制技術(shù)）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8小題，每小題5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。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.光電編碼器B.超聲波傳感器C.磁電式傳感器D.光柵尺3.機電一體化系統(tǒng)的核心是？A.機械本體B.電子控制單元C.動力源D.執(zhí)行機構(gòu)4.步進電機的步距角精度主要取決于？A.電機的制造工藝B.驅(qū)動電源的性能C.負載的大小D.控制系統(tǒng)的算法5.在PID控制中，積分環(huán)節(jié)的作用是？A.加快系統(tǒng)的響應(yīng)速度B.消除系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差C.提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性D.抑制系統(tǒng)的噪聲干擾6.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.自適應(yīng)控制D.比例控制7.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)的性能指標(biāo)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)機器人的手部通常采用哪種傳動方式？A.齒輪傳動B.帶傳動C.鏈傳動D.液壓傳動第II卷（非選擇題共60分）（一）填空題（共15分）答題要求：本大題共5小題，每小題3分。請將答案填寫在相應(yīng)的橫線上。1.機電一體化系統(tǒng)中，接口技術(shù)主要包括______接口、______接口和______接口。2.傳感器的靜態(tài)特性指標(biāo)主要有______、______、______和______等。3.直流伺服電動機的調(diào)速方法主要有______調(diào)速、______調(diào)速和______調(diào)速。4.可編程控制器的編程語言主要有______、______和______等。5.機電一體化系統(tǒng)設(shè)計的基本原則包括______原則、______原則、______原則和______原則。（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。1.簡述機電一體化系統(tǒng)的組成部分及其相互關(guān)系。2.說明傳感器的分類方法，并舉例說明幾種常見傳感器的工作原理。3.簡述直流電動機調(diào)速的方法及其優(yōu)缺點。4.簡述可編程控制器的特點及其應(yīng)用領(lǐng)域。（三）分析題（共15分）答題要求：本大題共1小題，15分。分析以下系統(tǒng)的工作原理，并回答相關(guān)問題。某機電一體化系統(tǒng)采用PLC控制，由電機、減速器、傳感器、執(zhí)行機構(gòu)等組成。系統(tǒng)的控制要求是：當(dāng)傳感器檢測到物體時，電機啟動，帶動執(zhí)行機構(gòu)工作，完成相應(yīng)的任務(wù)。電機的轉(zhuǎn)速由PLC根據(jù)傳感器的信號進行調(diào)節(jié)。1.畫出該系統(tǒng)的控制原理圖。2.說明PLC在該系統(tǒng)中的作用。3.分析傳感器、電機、減速器和執(zhí)行機構(gòu)在系統(tǒng)中的作用。（四）材料分析題（共10分）答題要求：閱讀以下材料，回答問題。材料：隨著制造業(yè)的快速發(fā)展，機電一體化技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用越來越廣泛。某企業(yè)生產(chǎn)的機電一體化產(chǎn)品在市場上具有一定的競爭力，但也面臨著一些問題，如產(chǎn)品的可靠性有待提高、生產(chǎn)效率較低等。為了解決這些問題，企業(yè)決定對產(chǎn)品進行升級改造，采用先進的機電一體化技術(shù)和管理方法。1.請分析該企業(yè)產(chǎn)品存在的問題及其原因。2.針對該企業(yè)的問題，提出相應(yīng)的解決方案。（五）設(shè)計題（共10分）答題要求：根據(jù)以下要求，設(shè)計一個簡單的機電一體化系統(tǒng)。設(shè)計一個基于PLC控制的自動售貨機系統(tǒng)，要求能夠?qū)崿F(xiàn)貨物的自動出貨、找零等功能。自動售貨機具有多個貨道，每個貨道可以存放不同的商品。當(dāng)顧客選擇商品并付款后，PLC根據(jù)顧客的選擇控制相應(yīng)的貨道出貨，并計算找零金額。1.簡述自動售貨機系統(tǒng)的工作流程。2.畫出自動售貨機系統(tǒng)的控制原理圖。3.說明PLC在自動售貨機系統(tǒng)中的控制策略。答案：第I卷：1.D2.B3.B4.A5.B6.D7.C8.D第II卷：（一）1.機械-電氣電氣-電子人機交互2.精度重復(fù)性線性度靈敏度3.電樞電壓電樞回路電阻弱磁4.梯形圖指令表功能塊圖5.機電互補功能優(yōu)化自動化可靠性（二）1.機電一體化系統(tǒng)由機械本體、電子控制單元、動力源、執(zhí)行機構(gòu)、傳感器和接口等部分組成。各部分相互關(guān)聯(lián)，機械本體為系統(tǒng)提供支撐和運動基礎(chǔ)，電子控制單元進行信息處理和控制決策，動力源提供動力，執(zhí)行機構(gòu)完成具體動作，傳感器檢測信息反饋給控制單元，接口實現(xiàn)各部分之間的信息傳遞和連接。2.傳感器分類方法有多種，按測量原理可分為物理傳感器、化學(xué)傳感器和生物傳感器等；按信號轉(zhuǎn)換特性可分為模擬傳感器和數(shù)字傳感器等。如應(yīng)變片是物理傳感器，利用應(yīng)變效應(yīng)將力的變化轉(zhuǎn)換為電阻變化；霍爾傳感器利用霍爾效應(yīng)檢測磁場變化。3.直流電動機調(diào)速方法有：電樞電壓調(diào)速，優(yōu)點是調(diào)速平滑、范圍寬，可實現(xiàn)無級調(diào)速，缺點是低速時效率低；電樞回路電阻調(diào)速，簡單但調(diào)速范圍小、能耗大；弱磁調(diào)速，可實現(xiàn)高速調(diào)速，但調(diào)速范圍有限。4.可編程控制器特點：可靠性高、編程簡單、功能強、通用性好、體積小等。應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，如工業(yè)自動化控制、電梯控制、交通信號控制等。（三）1.控制原理圖：傳感器信號接入PLC輸入端口，PLC輸出控制信號到電機驅(qū)動器，電機通過減速器帶動執(zhí)行機構(gòu)，執(zhí)行機構(gòu)反饋信號可接入PLC構(gòu)成閉環(huán)控制。2.PLC作用：接收傳感器信號，根據(jù)程序邏輯控制電機啟動、停止及轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)，協(xié)調(diào)系統(tǒng)各部分工作。3.傳感器檢測物體信號提供給PLC；電機提供動力；減速器降低轉(zhuǎn)速增大扭矩；執(zhí)行機構(gòu)完成具體任務(wù)動作。（四）1.問題：產(chǎn)品可靠性有待提高、生產(chǎn)效率較低。原因可能是設(shè)計不合理、選用的零部件質(zhì)量不佳、生產(chǎn)工藝不完善、管理水平不足等。2.解決方案：采用先進的設(shè)計方法提高產(chǎn)品可靠性；選用高質(zhì)量零部件；優(yōu)化生產(chǎn)工藝；引入先進管理理念和方法，如精益生產(chǎn)等，提高生產(chǎn)效率。（五）1.工作流程：顧客選擇商品，付款，PLC接收信息，控制相應(yīng)貨道電機帶