2025年高职机电一体化技术（机电伺服控制）试题及答案

2025年高职机电一体化技术（机电伺服控制）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40分）答题要求：本大题共20小题，每小题2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。请将正确答案的序号填在题后的括号内。1.机电一体化系统中，机械本体的主要功能不包括（）A.支撑B.传递运动C.执行控制指令D.安装其他部件2.以下哪种传感器不属于位置传感器（）A.光电编码器B.光栅尺C.热电偶D.磁电式传感器3.伺服控制系统的核心是（）A.控制器B.执行元件C.检测元件D.被控对象4.直流伺服电动机的调速方法不包括（）A.改变电枢电压B.改变励磁电流C.改变电枢回路电阻D.改变磁极对数5.交流伺服电动机的调速方法主要有（）A.变频调速B.变极调速C.串级调速D.以上都是6.步进电动机的步距角与以下哪个因素无关（）A.通电方式B.电机相数C.电机转速D.转子齿数7.机电一体化系统中，常用的减速器不包括（）A.圆柱齿轮减速器B.行星齿轮减速器C.谐波齿轮减速器D.蜗轮蜗杆减速器8.以下哪种联轴器不属于刚性联轴器（）A.套筒联轴器B.凸缘联轴器C.弹性套柱销联轴器D.夹壳联轴器9.机电一体化系统设计的基本原则不包括（）A.机电互补原则B.功能优化原则C.自动化原则D.效益最大原则10.机电一体化系统的总体设计步骤不包括（）A.确定系统功能B.确定系统性能指标C.选择系统硬件D.进行系统仿真11.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.比例积分微分控制D.遗传算法12.机电一体化系统中，常用的检测装置不包括（）A.传感器B.编码器C.光栅尺D.接触器13.直流伺服电动机的电枢电流与以下哪个因素有关（）A.负载转矩B.电机转速C.励磁电流D.以上都是14.交流伺服电动机的定子绕组通常采用（）A.单相绕组B.两相绕组C.三相绕组D.四相绕组15.步进电动机的转速与以下哪个因素有关（）A.脉冲频率B.电机相数C.电机步距角D.以上都是16.机电一体化系统中，常用的执行元件不包括（）A.电动机B.液压缸C.气缸D.传感器17.以下哪种传感器属于温度传感器（）A.光电编码器B.光栅尺C.热电偶D.磁电式传感器18.机电一体化系统的可靠性设计主要包括（）A.可靠性预测B.可靠性分配C.可靠性设计准则制定D.以上都是19.机电一体化系统中，常用的控制器不包括（）A.单片机B.PLCC.传感器D.DSP20.直流伺服电动机调速时，随着电枢电压的升高，电机转速（）A.升高B.降低C.不变D.先升高后降低第II卷（非选择题，共60分）21.（总共3题，每题10分，答题要求：请简要回答以下问题）（1）简述机电一体化系统的组成部分及其作用。（2）说明直流伺服电动机的调速方法及其原理。（3）阐述步进电动机的工作原理。22.（总共2题，每题10分，答题要求：分析以下问题）（1）分析机电一体化系统设计中如何实现系统的智能化。（2）讨论交流伺服电动机与直流伺服电动机相比的优缺点。23.（总共1题，每题20分，答题要求：根据所给材料回答问题）材料：某机电一体化系统采用了直流伺服电动机作为执行元件，系统要求电动机能够实现精确的调速和位置控制。已知该直流伺服电动机的额定功率为500W，额定电压为24V，额定电流为20A，电枢电阻为0.5Ω。问题：（1）若要实现电动机的调速范围为100-1000r/min，应采用哪种调速方法？简述其原理。（2）当电动机在额定负载下运行时，计算其电枢电压为20V时的转速。24.（总共1题，每题20分，答题要求：根据所给材料回答问题）材料：某机电一体化设备中使用了步进电动机，步进电动机的步距角为1.8°，电机相数为三相，通电方式为三相六拍。该设备要求步进电动机能够实现快速、准确的定位控制。问题：（1）计算该步进电动机的转子齿数。（2）若要使步进电动机的转速达到300r/min，计算所需的脉冲频率。答案：1.C2.C3.A4.D5.D6.C7.D8.C9.C10.D11.C12.D13.D14.B15.D16.D17.C18.D19.C20.A21.（1）机电一体化系统由机械本体、动力系统、执行机构、传感器、控制器和接口等部分组成。机械本体起支撑和传递运动作用；动力系统提供能量；执行机构完成各种动作；传感器检测信息；控制器进行控制决策；接口实现各部分间连接与通信。（2）直流伺服电动机调速方法有：改变电枢电压，通过改变电枢两端电压实现调速，电压升高转速升高；改变励磁电流，改变励磁电流可改变磁通从而调速；改变电枢回路电阻，通过调节电阻改变电枢电流实现调速。（3）步进电动机工作原理：当定子绕组按一定顺序通电时，产生旋转磁场，转子磁极在磁场作用下产生反应转矩，使转子转动，每输入一个电脉冲，转子转过一个步距角。22.（1）机电一体化系统实现智能化可采用智能控制算法如模糊控制、神经网络控制、遗传算法等。利用传感器获取大量信息，通过智能算法处理信息，实现系统的自适应、自学习和优化控制，提高系统性能和智能化水平。（2）交流伺服电动机优点：无电刷和换向器，维护简单；调速范围宽，精度高；过载能力强。缺点：结构复杂，成本较高。直流伺服电动机优点：调速性能好，控制精度高。缺点：有电刷和换向器，维护麻烦，存在火花，寿命有限。23.（1）可采用改变电枢电压调速方法。原理是通过调节电枢两端电压来改变电动机的转速，电压升高，转速升高。（2）根据公式\(E=U-I_{a}R_{a}\)，先求感应电动势\(E=20-20×0.5=10V\)，再根据\(E=C_{e}\varPhin\)（\(C_{e}\varPhi\)为常数），\(n=\frac{E}{C_{e}\varPhi}\)，又\(P=UI_{a}\)，\(C_{e}\varPhi=\frac{P}{n_{N}I_{aN}}\)，\(n_{N}=\frac{U}{I_{aN}}\)，可得\(n_{N}=\frac{24}{20}=1.2r/min\)，\(C_{e}\varPhi=\frac{500}{1.2×20}\)，则\(n=\frac{10}{\frac{500}{1.2×20}}=480r/min\)。24.（1）根据步距角公式\(\theta=\frac{360^{\circ}}{ZmK}\)（\(Z\)为转子齿数，\(m\)为相数，\(K\)为通电方式系数），三相六拍\(K=2\)，可得\(1.8=\frac{360}{Z×3×2}\)，解得\(Z=200\)。（2）转速\(n=300r/min\)，