2025年大学大二（机械电子工程）机电一体化系统设计基础试题及答案

2025年大学大二（机械电子工程）机电一体化系统设计基础试题及答案

（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10小题，每小题3分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。1.机电一体化系统中，机械本体的主要功能不包括以下哪项？A.支撑功能B.传递功能C.控制功能D.连接功能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.光电编码器D.超声波传感器3.机电一体化系统中，常用的驱动部件不包括：A.直流电动机B.步进电动机C.液压马达D.热电偶4.下列关于机电一体化系统设计原则的说法，错误的是：A.机电互补原则B.功能优化原则C.自动化程度越高越好原则D.效益最大原则5.机电一体化系统的核心是：A.机械本体B.控制器C.传感器D.执行器6.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7.机电一体化系统中，用于信息处理的部件是：A.微处理器B.放大器C.滤波器D.变压器8.下列关于机电一体化系统可靠性的说法，正确的是：A.可靠性只与硬件有关B.可靠性设计就是提高系统的使用寿命C.冗余设计可以提高系统的可靠性D.可靠性与系统的维护无关9.机电一体化系统的接口不包括以下哪种？A.人机接口B.机械接口C.电气接口D.网络接口10.以下哪种技术不属于现代制造技术？A.数控技术B.自动化生产线C.手工制造D.柔性制造系统第II卷（非选择题共70分）11.（总共1题，每题10分，答题要求：简述机电一体化系统的组成部分及其作用。）12.（总共1题，每题10分，答题要求：说明传感器在机电一体化系统中的作用，并列举三种常见的传感器及其应用场景。）13.（总共1题，每题15分，答题要求：分析机电一体化系统中机械结构设计的要点，并举例说明。）14.材料：在某机电一体化产品的设计中，需要对其控制系统进行优化。已知该产品原采用传统的PID控制算法，在实际运行中发现系统响应速度较慢，超调量较大。（总共2题，每题12分，答题要求：针对上述问题，提出一种改进的控制算法，并说明其原理及优势。）15.材料：某企业计划开发一款新型机电一体化设备，用于提高生产效率。该设备需要具备高精度的运动控制和可靠的信息处理能力。（总共2题，每题13分，答题要求：请阐述在设计该设备时，如何进行机械结构与控制系统的协同设计，以满足产品的性能要求。）答案：1.C2.D3.D4.C5.B6.C7.A8.C9.D10.C11.机电一体化系统由机械本体、传感器、控制器、执行器和接口组成。机械本体提供支撑和连接功能；传感器用于检测各种物理量并将其转换为电信号；控制器对传感器传来的信号进行处理和运算，发出控制指令；执行器根据控制指令完成相应动作；接口实现系统各部分之间的信息传递和匹配。12.传感器在机电一体化系统中用于获取系统运行状态的信息，为控制器提供反馈，以便实现精确控制。常见传感器如光栅尺，用于测量位移，常用于数控机床的工作台定位；光电编码器，可测量转速和角度，常用于电机转速控制；温度传感器用于监测系统温度，如在发动机控制系统中监测发动机温度。13.机械结构设计要点包括满足功能要求、具有良好的刚度和强度、轻量化设计、便于安装和维护等。例如在设计机器人手臂时，要保证其能准确抓取和放置物体，就需要合理设计其关节结构和杆件尺寸，以满足刚度和强度要求，同时采用轻质材料减轻重量，便于机器人快速运动和灵活操作。14.可采用模糊控制算法。原理是以模糊数学为基础，将输入的偏差和偏差变化率等信息进行模糊化处理，通过模糊推理得出控制量。优势在于不需要精确的数学模型，能适应复杂、非线性系统，可有效减少超调量，加快响应速度，提高系统的控制精度和稳定性。15.在设计时，机械结构要为控制系统提供稳定的安装基础，保证运动部件的精度和刚度。控制系统要根据机械结构特点进行参数设置和控制策略调整。例如，对于高精度运动控制要求，机械结