2025年大学机械电子工程（机电一体化设计）试题及答案

2025年大学机械电子工程（机电一体化设计）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：本大题共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一项？A.支撑功能B.传递功能C.执行功能D.控制功能2.以下哪种传感器不属于机电一体化系统中常用的位移传感器？A.光栅尺B.应变片C.磁电式传感器D.超声波传感器3.机电一体化系统设计中，优化系统性能的常用方法不包括：A.动态特性优化B.静态特性优化C.结构优化D.材料优化4.工业机器人的编程方式不包括：A.示教编程B.离线编程C.在线编程D.智能编程5.以下关于机电一体化系统中微处理器的说法，错误的是：A.负责数据处理和控制B.是系统的核心部件C.只能处理数字信号D.具有一定的运算能力6.机电一体化系统的接口不包括：A.人机接口B.机械接口C.电气接口D.环境接口7.步进电机的步距角精度主要取决于：A.电机的制造精度B.控制系统的精度C.负载的大小D.运行速度8.以下哪种控制算法不属于机电一体化系统常用的控制算法？A.比例控制B.积分控制C.微分控制D.模糊控制9.机电一体化系统中，检测与转换技术的作用不包括：A.获取信息B.转换信息C.传输信息D.处理信息10.以下关于机电一体化系统中驱动装置的说法，正确的是：A.为系统提供动力B.只包括电动驱动C.与执行机构无关D.不需要控制第II卷（非选择题共70分）二、填空题（每空2分，共20分）1.机电一体化系统的五大组成要素是机械本体、______、______、______和______。2.传感器的静态特性指标主要有______、______、______和______。3.工业机器人的主要技术参数包括______、______、______和______等。三、简答题（每题10分，共20分）1.简述机电一体化系统设计的一般步骤。2.说明PID控制算法中比例、积分、微分控制作用的原理。四、分析题（每题15分，共30分）材料：某机电一体化系统采用直流电机作为驱动装置，通过齿轮减速器带动负载。在运行过程中，发现系统的速度波动较大。问题：请分析可能导致速度波动的原因，并提出相应的解决措施。材料：现有一个基于PLC控制的机电一体化生产线，包括物料搬运、加工和装配等环节。在运行过程中，出现了某个加工环节的加工精度不达标。问题：请分析可能影响加工精度的因素，并说明如何提高加工精度。五、设计题（20分）设计一个简单的机电一体化控制系统，用于控制一个水箱的水位。要求：1.说明系统的组成部分及功能。2.画出系统的控制原理图。3.简述控制过程。答案：一、选择题1.D2.B3.D4.D5.C6.D7.A8.D9.D10.A二、填空题1.检测与传感器技术、信息处理及控制技术、驱动技术、执行机构2.精度、重复性、线性度满量程输出3.自由度、工作范围、额定负载、运动速度三、简答题1.机电一体化系统设计一般步骤：需求分析确定功能要求性能指标等；总体方案设计包括机械结构、控制策略、驱动方式等；详细设计对各部分进行具体设计计算选型；制造与装配完成系统制造装配调试；测试与优化对系统测试根据结果优化改进。2.比例控制作用原理：根据偏差大小成比例输出控制信号，偏差大控制作用强，能快速响应偏差但存在稳态误差；积分控制作用原理：对偏差积分，消除稳态误差，偏差持续存在积分作用增强，直到消除稳态误差；微分控制作用原理：根据偏差变化率输出控制信号，抑制系统超调，加快系统响应速度。四、分析题1.速度波动原因可能有：电机转速不稳定，如电源电压波动电机自身特性问题；齿轮减速器传动比不准确或存在间隙；负载变化不均匀。解决措施：采用稳压电源稳定电机供电电压；检查齿轮减速器精度调整间隙；优化负载特性或增加缓冲装置。2.影响加工精度因素：PLC程序控制精度不够，如控制算法不合理、采样周期不当；加工设备机械精度问题，如导轨磨损、主轴精度下降；传感器检测精度影响反馈控制。提高加工精度措施：优化PLC控制程序，采用更精确控制算法调整采样周期；定期维护加工设备，修复或更换磨损部件；选用高精度传感器提高检测精度。五、设计题系统组成部分及功能：水箱用于储存水；液位传感器检测水位；控