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2025年大学机电一体化（系统设计）试题及答案

（考试时间：90分钟满分100分）班级______姓名______第I卷（选择题共30分）答题要求：本卷共6题，每题5分。每题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。请将正确答案填写在题后的括号内。1.机电一体化系统中，机械传动部件的作用不包括以下哪一项？（）A.传递动力B.改变运动形式C.提高系统精度D.存储能量2.以下哪种传感器不属于位置传感器？（）A.光栅尺B.磁电式传感器C.编码器D.超声波传感器3.机电一体化系统设计中，优化系统性能的关键环节是（）A.总体设计B.接口设计C.控制算法设计D.可靠性设计4.步进电机的步距角精度主要取决于（）A.电机的制造精度B.驱动器的性能C.负载的大小D.控制系统的精度5.机电一体化系统中，常用的通信接口不包括（）A.RS-232B.USBC.CAND.VGA6.以下哪种控制算法不属于智能控制算法？（）A.模糊控制B.神经网络控制C.PID控制D.遗传算法控制第II卷（非选择题共70分）二、填空题（共20分）答题要求：本大题共5空，每空4分。请将答案填写在题中的横线上。1.机电一体化系统的五大组成要素是机械本体、动力与驱动部分、执行机构、______和______。2.传感器的静态特性指标主要有线性度、______、______和重复性等。3.工业机器人的编程方式主要有______编程和______编程两种。三、简答题（共20分）答题要求：本大题共2题，每题10分。请简要回答问题。1.简述机电一体化系统中机械结构设计的基本原则。2.说明PID控制器的工作原理及其在机电一体化系统中的应用。四、分析题（共15分）材料：在一个机电一体化系统中，采用直流伺服电机作为驱动元件，通过编码器进行位置反馈控制。系统在运行过程中出现了位置偏差较大的问题。答题要求：请分析可能导致该问题的原因，并提出相应的解决措施。五、设计题（共15分）材料：设计一个基于PLC控制的自动化生产线，要求实现物料的自动搬运、加工和装配等功能。答题要求：请简述该自动化生产线的总体设计思路，包括硬件组成和软件设计要点。答案：一、1.D2.D3.C4.A5.D6.C二、1.检测与传感部分、控制及信息处理单元2.灵敏度、迟滞3.示教、离线三、1.机械结构设计应满足系统的功能要求，具有良好的刚度和精度，便于安装调试与维护，合理减轻重量降低能耗，考虑造型美观等。2.PID控制器由比例、积分、微分环节组成。比例环节即时成比例地反映控制系统的偏差信号；积分环节主要用于消除静差；微分环节能反映偏差信号的变化趋势。在机电一体化系统中用于精确控制电机转速、位置等，使系统快速稳定运行。四、原因可能有编码器故障，反馈信号不准确；电机参数设置不合理；控制系统参数不合适等。解决措施：检查编码器，更换损坏部件；重新设置电机参数；调整控制系统PID参数等。五、总体设计思路：硬件上包括PLC、传感器、执行机构、电机等。通过传感器检测物料位置等信息传至PLC，PLC根据程序控制执行机构

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