2025年大學機電一體化技術(shù)（機電傳動控制）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30分）答題要求：以下每題給出的四個選項中，只有一個選項是符合題目要求的，請將正確答案填寫在相應位置。(總共10題，每題3分)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.儲存能量2.直流電動機的調(diào)速方法中，能實現(xiàn)無級調(diào)速且調(diào)速性能較好的是？A.改變電樞電壓調(diào)速B.改變電樞回路電阻調(diào)速C.改變勵磁磁通調(diào)速D.以上都不對3.步進電機的步距角大小取決于？A.電源電壓B.負載大小C.電機相數(shù)、通電方式和轉(zhuǎn)子齒數(shù)D.環(huán)境溫度4.機電一體化系統(tǒng)設(shè)計中，以下哪種設(shè)計方法強調(diào)功能分解和功能組合？A.黑箱法B.自頂向下設(shè)計法C.自底向上設(shè)計法D.優(yōu)化設(shè)計法5.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.響應速度快6.交流異步電動機的調(diào)速方法中，屬于轉(zhuǎn)差功率不變型調(diào)速方法的是？A.變極調(diào)速B.變頻調(diào)速C.轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速D.調(diào)壓調(diào)速7.以下哪種傳感器不屬于位置傳感器？A.光電編碼器B.光柵尺C.應變片D.磁電式傳感器8.機電一體化系統(tǒng)的核心技術(shù)是？A.機械技術(shù)B.微電子技術(shù)C.計算機與信息處理技術(shù)D.自動控制技術(shù)9.直流伺服電動機的調(diào)速范圍通常用以下哪個參數(shù)表示？A.調(diào)速比B.調(diào)速精度C.調(diào)速效率D.調(diào)速轉(zhuǎn)矩10.機電一體化系統(tǒng)的可靠性設(shè)計不包括以下哪個方面？A.冗余設(shè)計B.故障診斷與容錯技術(shù)C.系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計D.可靠性增長試驗第II卷（非選擇題共70分）（一）填空題（共15分）答題要求：請在橫線上填寫正確答案。(總共5空，每空3分)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、執(zhí)行機構(gòu)、________和________。2.三相異步電動機的調(diào)速方法主要有變極調(diào)速、變頻調(diào)速和________調(diào)速。3.傳感器的靜態(tài)特性指標主要有線性度、靈敏度、________和________。4.機電一體化系統(tǒng)設(shè)計的基本原則包括機電互補原則、________原則、________原則和開放性原則。5.直流電動機的調(diào)速方法中，改變電樞電壓調(diào)速時，電動機的機械特性________，調(diào)速范圍________。（二）簡答題（共20分）答題要求：簡要回答問題，內(nèi)容要準確、簡潔。(總共4題，每題5分)1.簡述機電一體化系統(tǒng)中機械傳動部件的作用。2.直流電動機有哪幾種調(diào)速方法？各有什么特點？3.什么是傳感器的靈敏度？其計算公式是什么？4.簡述機電一體化系統(tǒng)設(shè)計的一般步驟。（三）分析題（共15分）答題要求：對給定的問題進行分析，闡述原理和過程。(總共1題，每題15分)1.分析一個簡單的機電一體化控制系統(tǒng)的工作原理，例如一個由直流電動機驅(qū)動的工作臺控制系統(tǒng)，要求說明系統(tǒng)的組成部分、各部分的作用以及系統(tǒng)是如何實現(xiàn)對工作臺位置控制的。（四）材料分析題（共15分）答題要求：閱讀材料，回答問題，結(jié)合所學知識進行分析。(總共3題，每題5分)材料：某機電一體化產(chǎn)品在實際運行過程中出現(xiàn)了以下問題：系統(tǒng)響應速度較慢，在輸入信號變化后，輸出需要較長時間才能達到穩(wěn)定值；系統(tǒng)精度不高，實際輸出值與理論值之間存在較大偏差。經(jīng)過檢查發(fā)現(xiàn)，系統(tǒng)的控制器參數(shù)設(shè)置不合理，機械傳動部件存在磨損，傳感器的精度也有所下降。1.針對系統(tǒng)響應速度較慢的問題，分析可能的原因，并提出改進措施。2.對于系統(tǒng)精度不高的問題，從材料中提到的幾個方面分析原因，并說明如何提高系統(tǒng)精度。3.結(jié)合材料，談談如何對機電一體化系統(tǒng)進行維護和優(yōu)化，以確保其正常運行和性能穩(wěn)定。（五）設(shè)計題（共15分）答題要求：根據(jù)題目要求進行設(shè)計，要有詳細的設(shè)計思路和步驟。(總共1題，每題15分)1.設(shè)計一個基于步進電機的位置控制系統(tǒng)，要求能夠?qū)崿F(xiàn)精確的位置控制，簡述系統(tǒng)的組成部分、工作原理以及如何實現(xiàn)位置的精確控制。答案：第I卷答案：1.D2.A3.C4.B5.C6.B7.C8.C9.A10.C第II卷答案：（一）1.檢測與傳感器、信息處理及控制系統(tǒng)2.轉(zhuǎn)差率3.遲滯、重復性4.融合優(yōu)化、自動化5.變軟、較寬（二）1.傳遞動力、改變運動形式、實現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換、提高系統(tǒng)精度和可靠性等。2.改變電樞電壓調(diào)速：可實現(xiàn)無級調(diào)速，調(diào)速范圍寬，調(diào)速性能好；改變電樞回路電阻調(diào)速：調(diào)速范圍小，能耗大；改變勵磁磁通調(diào)速：調(diào)速范圍小，機械特性變軟。3.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。計算公式為：K=Δy/Δx。4.需求分析、總體設(shè)計、詳細設(shè)計、制造與調(diào)試、運行與維護。（三）1.該系統(tǒng)主要由直流電動機、減速器、聯(lián)軸器、工作臺、位置傳感器、控制器等組成。直流電動機提供動力，減速器降低轉(zhuǎn)速并增大轉(zhuǎn)矩，聯(lián)軸器連接電動機和工作臺，工作臺是執(zhí)行機構(gòu)，位置傳感器檢測工作臺位置并反饋給控制器，控制器根據(jù)反饋信號控制電動機運轉(zhuǎn)，從而實現(xiàn)對工作臺位置的精確控制。（四）1.原因可能是控制器參數(shù)設(shè)置不合理，導致調(diào)節(jié)作用不夠及時。改進措施：重新調(diào)整控制器的比例、積分、微分參數(shù)，優(yōu)化控制算法。2.原因：控制器參數(shù)不當影響控制精度；機械傳動部件磨損導致運動誤差增大；傳感器精度下降使反饋信號不準確。提高精度措施：調(diào)整控制器參數(shù)；更換磨損的機械部件；校準或更換高精度傳感器。3.定期檢查控制器參數(shù)并優(yōu)化；及時更換磨損的機械部件；定期校準或更換傳感器；對系統(tǒng)進行性能測試和調(diào)整，確保其正常運行和性能穩(wěn)定。（五）1.系統(tǒng)組成：步進電機、驅(qū)動器、控制器、位置傳感器、傳動機構(gòu)、工作平臺。工作原理：