2025年大學(xué)大四（機電一體化）設(shè)備聯(lián)動控制調(diào)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題后的括號內(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)精度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.關(guān)于PID控制器，以下說法正確的是（）A.比例環(huán)節(jié)主要用于快速響應(yīng)偏差B.積分環(huán)節(jié)用于消除穩(wěn)態(tài)誤差C.微分環(huán)節(jié)用于抑制系統(tǒng)的超調(diào)D.以上都正確4.在機電一體化設(shè)備聯(lián)動控制中，實現(xiàn)多軸同步運動的關(guān)鍵技術(shù)是（）A.運動控制算法B.傳感器技術(shù)C.通信技術(shù)D.機械結(jié)構(gòu)設(shè)計5.以下哪種編程語言常用于工業(yè)自動化控制編程？（）A.C語言B.JavaC.PLC編程語言D.Python6.機電一體化系統(tǒng)的核心是（）A.機械本體B.電子控制系統(tǒng)C.動力系統(tǒng)D.執(zhí)行機構(gòu)7.對于數(shù)控機床的進給系統(tǒng)，以下哪種傳動方式精度最高？（）A.齒輪傳動B.絲杠螺母傳動C.帶傳動D.鏈傳動8.工業(yè)機器人的示教編程方式是指（）A.通過編寫程序代碼來控制機器人運動B.操作人員手動操作機器人，記錄其運動軌跡，機器人自動生成程序C.利用傳感器反饋信息實時調(diào)整機器人運動D.通過網(wǎng)絡(luò)遠程控制機器人運動9.以下哪種設(shè)備不屬于機電一體化產(chǎn)品？（）A.智能手機B.傳統(tǒng)機械手表C.數(shù)控機床D.智能家電10.在設(shè)備聯(lián)動控制調(diào)試中，對系統(tǒng)進行性能測試時，不需要測試的指標(biāo)是（）A.響應(yīng)速度B.功率消耗C.外觀尺寸D.可靠性第II卷（非選擇題共70分）二、填空題（共10分）答題要求：本大題共5小題，每小題2分。請在橫線上填寫正確答案。1.機電一體化系統(tǒng)中，常用的通信接口有______、______等。2.傳感器的靜態(tài)特性指標(biāo)包括______、______、______等。3.步進電機的步距角與______、______有關(guān)。4.工業(yè)自動化控制系統(tǒng)中，常用的控制策略有______、______、______等。5.機電一體化產(chǎn)品設(shè)計的基本原則包括______、______、______等。三、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)的組成部分及其作用。2.說明PID控制器的工作原理。3.列舉三種常見的位置檢測傳感器及其工作原理。4.簡述工業(yè)機器人編程的主要方式及其特點。四、綜合分析題（共20分）答題要求：閱讀以下材料，回答問題。材料：某自動化生產(chǎn)線包含三個工作單元，分別為加工單元、裝配單元和檢測單元。各單元由獨立的電機驅(qū)動，并通過PLC進行控制。在聯(lián)動控制調(diào)試過程中，發(fā)現(xiàn)加工單元的加工速度不穩(wěn)定，裝配單元的裝配精度達不到要求，檢測單元的數(shù)據(jù)采集不準(zhǔn)確。1.請分析加工單元加工速度不穩(wěn)定可能的原因。（5分）2.針對裝配單元裝配精度達不到要求，提出可能的解決措施。（5分）3.檢測單元數(shù)據(jù)采集不準(zhǔn)確，應(yīng)如何進行排查和解決？（5分）4.簡述如何通過調(diào)試優(yōu)化整個生產(chǎn)線的聯(lián)動控制，提高生產(chǎn)效率和質(zhì)量。（5分）五、設(shè)計題（共20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控制系統(tǒng)。設(shè)計一個基于PLC控制的自動送料系統(tǒng)，要求能夠?qū)崿F(xiàn)物料的自動輸送、定位和計數(shù)。系統(tǒng)包括送料電機、輸送帶、傳感器、計數(shù)器等部件。請畫出系統(tǒng)的控制原理圖，并簡要說明控制流程。答案：第I卷答案1.D2.D3.D4.A5.C6.B7.B8.B9.B10.C第II卷答案二、填空題答案1.RS232、RS4852.精度、重復(fù)性、線性度3.電機步距角細(xì)分、通電方式4.PID控制、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制5.機電互補原則、功能優(yōu)化原則（或取代原則）、自動化、智能化原則三、簡答題答案1.機電一體化系統(tǒng)由機械本體、電子控制系統(tǒng)、動力系統(tǒng)、執(zhí)行機構(gòu)、傳感器、接口等組成。機械本體支撐和連接各部件；電子控制系統(tǒng)進行信息處理與控制；動力系統(tǒng)提供動力；執(zhí)行機構(gòu)完成具體動作；傳感器檢測信息；接口實現(xiàn)各部分間信息交互與匹配。2.PID控制器通過比例環(huán)節(jié)根據(jù)偏差大小成比例輸出控制信號，快速響應(yīng)偏差；積分環(huán)節(jié)對偏差積分，消除穩(wěn)態(tài)誤差；微分環(huán)節(jié)根據(jù)偏差變化率輸出信號，抑制系統(tǒng)超調(diào)，三者結(jié)合實現(xiàn)對系統(tǒng)精確控制。3.光柵尺利用光的干涉原理，通過光線在光柵上的衍射和干涉產(chǎn)生明暗條紋變化來檢測位移；磁電式傳感器基于電磁感應(yīng)原理，當(dāng)導(dǎo)體與磁場有相對運動時產(chǎn)生感應(yīng)電動勢檢測位置；光電編碼器通過光電轉(zhuǎn)換，利用碼盤上的編碼圖案遮擋或通過光線產(chǎn)生脈沖信號確定位置。4.工業(yè)機器人編程主要方式有示教編程，操作人員手動操作記錄軌跡自動生成程序，直觀簡單但精度依賴操作；離線編程，通過軟件在計算機上編寫程序，可模擬調(diào)試，效率高但需對機器人和工作環(huán)境熟悉；基于傳感器編程，利用傳感器反饋實時調(diào)整運動，靈活性高但編程復(fù)雜。四、綜合分析題答案1.加工速度不穩(wěn)定原因可能有：電機驅(qū)動參數(shù)設(shè)置不合理，如速度控制模式選擇不當(dāng)；傳動部件磨損或松動，影響動力傳遞；PLC程序中速度控制算法有誤，未準(zhǔn)確調(diào)節(jié)速度；加工單元負(fù)載變化較大，超出系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力。2.解決措施：檢查裝配單元機械結(jié)構(gòu)，調(diào)整各部件位置精度，緊固松動部件；校準(zhǔn)裝配工具，確保工具精度；優(yōu)化PLC控制程序中的裝配動作邏輯，提高定位精度；檢查傳感器安裝位置和精度，確保準(zhǔn)確反饋位置信息用于調(diào)整。3.排查：檢查傳感器安裝是否正確，有無松動或損壞；檢測傳感器信號線路是否正常，有無斷路、短路；查看PLC程序中數(shù)據(jù)采集通道設(shè)置是否正確；檢查檢測單元與其他單元通信是否正常。解決：修復(fù)或更換損壞傳感器；修復(fù)線路故障；調(diào)整PLC程序采集設(shè)置；排查通信故障確保數(shù)據(jù)準(zhǔn)確傳輸。4.首先分別對各單元單獨調(diào)試優(yōu)化，確保其穩(wěn)定運行；然后通過PLC設(shè)置合理的聯(lián)動控制邏輯，協(xié)調(diào)各單元動作時間和順序；根據(jù)生產(chǎn)節(jié)拍調(diào)整各單元速度匹配；利用傳感器反饋實時監(jiān)控生產(chǎn)過程，及時調(diào)整控制參數(shù)；不斷測試和優(yōu)化，提高生產(chǎn)線整體聯(lián)動性能，實現(xiàn)高效穩(wěn)定生產(chǎn)。五、設(shè)計題答案控制原理圖：PLC的輸出端連接送料電機驅(qū)動器，控制電機正反轉(zhuǎn)實現(xiàn)物料輸送；傳感器信號接入PLC輸入端，