2025年大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化（機(jī)電控制系統(tǒng)）試題及答案

（考試時(shí)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(gè)選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)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(jī)電控制系統(tǒng)中，反饋環(huán)節(jié)的主要作用是（）A.對輸入信號進(jìn)行處理B.對輸出信號進(jìn)行監(jiān)測C.將輸出信號送回輸入端與輸入信號比較D.控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)動作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.PID控制器中，積分環(huán)節(jié)的作用是（）A.加快系統(tǒng)響應(yīng)速度B.消除系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差C.提高系統(tǒng)穩(wěn)定性D.抑制系統(tǒng)超調(diào)4.機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，考慮系統(tǒng)的可靠性時(shí)，常用的方法不包括（）A.冗余設(shè)計(jì)B.容錯(cuò)設(shè)計(jì)C.降額設(shè)計(jì)D.優(yōu)化設(shè)計(jì)5.步進(jìn)電機(jī)的步距角精度主要取決于（）A.電機(jī)的相數(shù)B.電機(jī)的通電方式C.控制脈沖的頻率D.控制脈沖的數(shù)量6.直流伺服電機(jī)的調(diào)速方法不包括（）A.改變電樞電壓B.改變勵(lì)磁電流C.改變電機(jī)極對數(shù)D.改變電樞電阻7.對于開環(huán)控制系統(tǒng)，以下說法正確的是（）A.系統(tǒng)精度高B.系統(tǒng)穩(wěn)定性好C.系統(tǒng)響應(yīng)速度快D.不存在反饋環(huán)節(jié)8.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(shí)間D.重復(fù)性9.機(jī)電控制系統(tǒng)中，常用的執(zhí)行元件不包括（）A.電機(jī)B.液壓缸C.氣缸D.傳感器10.可編程邏輯控制器（PLC）的編程語言不包括（）A.梯形圖B.指令表C.功能塊圖D.C語言11.工業(yè)機(jī)器人的運(yùn)動控制方式不包括（）A.點(diǎn)位控制B.連續(xù)軌跡控制C.力控制D.速度控制12.以下哪種控制器屬于智能控制器（）A.PID控制器B.模糊控制器C.比例控制器D.積分控制器13.機(jī)電一體化系統(tǒng)中，接口技術(shù)的作用不包括（）A.實(shí)現(xiàn)信號轉(zhuǎn)換B.提高系統(tǒng)可靠性C.增強(qiáng)系統(tǒng)抗干擾能力D.改變系統(tǒng)功能14.傳感器的動態(tài)特性指標(biāo)不包括（）A.上升時(shí)間B.響應(yīng)時(shí)間C.超調(diào)量D.遲滯15.步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速與（）有關(guān)A.電機(jī)的相數(shù)B.電機(jī)的步距角C.控制脈沖的頻率D.電機(jī)的負(fù)載16.直流伺服電機(jī)的調(diào)速范圍通常用（）表示A.調(diào)速比B.調(diào)速范圍C.調(diào)速精度D.調(diào)速效率17.對于閉環(huán)控制系統(tǒng)，以下說法錯(cuò)誤的是（）A.系統(tǒng)精度高B.系統(tǒng)穩(wěn)定性好C.系統(tǒng)響應(yīng)速度快D.存在反饋環(huán)節(jié)18.機(jī)電控制系統(tǒng)中，常用的檢測裝置不包括（）A.傳感器B.編碼器C.光柵尺D.控制器19.可編程邏輯控制器（PLC）的輸入輸出點(diǎn)數(shù)通常用（）表示A.I/O點(diǎn)數(shù)B.輸入點(diǎn)數(shù)C.輸出點(diǎn)數(shù)D.控制點(diǎn)數(shù)20.工業(yè)機(jī)器人的手部結(jié)構(gòu)形式不包括（）A.夾鉗式B.磁吸式C.氣吸式D.關(guān)節(jié)式第II卷（非選擇題共60分）（一）填空題（共10分）答題要求：本大題共5小題，每小題2分。請?jiān)陬}中的橫線上填上正確答案。1.機(jī)電控制系統(tǒng)一般由______、______、______、______和______等部分組成。2.傳感器的輸出信號通常有______信號、______信號和______信號等。3.PID控制器中，P代表______，I代表______，D代表______。4.步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動方式有______驅(qū)動和______驅(qū)動等。5.工業(yè)機(jī)器人的主要技術(shù)參數(shù)包括______、______、______、______和______等。（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(jī)電一體化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則。2.說明傳感器的分類方法及常見類型。3.簡述PID控制器的工作原理。4.簡述工業(yè)機(jī)器人的編程方式。（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)的工作原理及特點(diǎn)。材料：某機(jī)電控制系統(tǒng)采用閉環(huán)控制方式，由傳感器、控制器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)和被控對象組成。傳感器檢測被控對象的輸出信號，并將其反饋給控制器?？刂破鞲鶕?jù)設(shè)定值與反饋值的偏差，通過PID控制算法調(diào)整執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動作，以實(shí)現(xiàn)對被控對象的精確控制。（四）設(shè)計(jì)題（共15分）答題要求：本大題共1小題，15分。設(shè)計(jì)一個(gè)簡單的機(jī)電控制系統(tǒng)，用于控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速。材料：要求系統(tǒng)能夠根據(jù)給定的轉(zhuǎn)速設(shè)定值，通過PID控制器調(diào)節(jié)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，使其穩(wěn)定在設(shè)定值附近。電機(jī)采用直流伺服電機(jī)，傳感器采用測速發(fā)電機(jī)檢測電機(jī)轉(zhuǎn)速，執(zhí)行機(jī)構(gòu)為功率放大器控制電機(jī)電樞電壓。請畫出系統(tǒng)的原理框圖，并簡述各部分的作用。（五）綜合應(yīng)用題（共20分）答題要求：本大題共1小題，20分。結(jié)合實(shí)際應(yīng)用，闡述機(jī)電控制系統(tǒng)在工業(yè)生產(chǎn)中的重要性及應(yīng)用實(shí)例。材料：在汽車制造行業(yè)中，機(jī)電控制系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)線的各個(gè)環(huán)節(jié)。例如，汽車發(fā)動機(jī)的燃油噴射系統(tǒng)就是一個(gè)典型的機(jī)電控制系統(tǒng)，它通過傳感器檢測發(fā)動機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，如轉(zhuǎn)速、溫度、進(jìn)氣量等，并將這些信號反饋給控制器?？刂破鞲鶕?jù)預(yù)設(shè)的控制策略，精確地控制燃油噴射量和噴射時(shí)間，以保證發(fā)動機(jī)的高效運(yùn)行和良好的排放性能。請分析類似的機(jī)電控制系統(tǒng)在其他工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用，并說明其對工業(yè)生產(chǎn)的影響。答案：第I卷1.C2.D3.B4.D5.B6.C7.D8.C9.D10.D11.D12.B13.D14.D15.C16.A17.C18.D19.A20.D第II卷（一）填空題1.控制器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、被控對象、檢測裝置、反饋環(huán)節(jié)2.模擬、數(shù)字、開關(guān)3.比例、積分、微分4.單電壓、高低壓5.自由度、重復(fù)定位精度、工作范圍、最大負(fù)載、運(yùn)動速度（二）簡答題1.機(jī)電一體化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則包括機(jī)電互補(bǔ)原則、功能優(yōu)化原則、自動化、省力化原則、效益最大原則等。2.傳感器分類方法有按被測物理量分類、按工作原理分類、按輸出信號類型分類等。常見類型有電阻式傳感器、電感式傳感器、電容式傳感器、壓電式傳感器、磁電式傳感器、光電式傳感器等。3.PID控制器工作原理：比例環(huán)節(jié)根據(jù)偏差大小成比例輸出控制信號；積分環(huán)節(jié)對偏差進(jìn)行積分，消除穩(wěn)態(tài)誤差；微分環(huán)節(jié)根據(jù)偏差變化率提前給出控制作用，加快系統(tǒng)響應(yīng)速度。4.工業(yè)機(jī)器人編程方式有示教編程、離線編程等。示教編程通過手動操作機(jī)器人使其完成任務(wù)，記錄動作軌跡等；離線編程利用計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行編程，可提高編程效率和準(zhǔn)確性。（三）分析題該閉環(huán)控制系統(tǒng)工作原理：傳感器檢測被控對象輸出信號反饋給控制器，控制器依據(jù)設(shè)定值與反饋值偏差經(jīng)PID算法調(diào)整執(zhí)行機(jī)構(gòu)動作控制被控對象。特點(diǎn)：能自動糾正偏差，控制精度高，對干擾有較強(qiáng)抑制能力，系統(tǒng)穩(wěn)定性好，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本較高。（四）設(shè)計(jì)題原理框圖：設(shè)定值→PID控制器→功率放大器→直流伺服電機(jī)→測速發(fā)電機(jī)→反饋。作用：設(shè)定值提供目標(biāo)轉(zhuǎn)速；PID控制器根據(jù)偏差調(diào)節(jié)輸出控制信號；功率放大器放大控制信號驅(qū)動電機(jī)；直流伺服