2025年中职机电一体化技术（机电控制系统）试题及答案

2025年中职机电一体化技术（机电控制系统）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括号内。1.机电控制系统中，反馈环节的主要作用是（）A.对系统输入信号进行处理B.将系统输出信号送回输入端与输入信号比较C.对系统的干扰信号进行抑制D.提高系统的响应速度答案：B2.以下哪种控制方式不属于机电控制系统的基本控制方式（）A.开环控制B.闭环控制C.复合控制D.智能控制答案：D3.在机电控制系统中，传感器的作用是（）A.接收控制信号并执行相应动作B.将被控对象的输出量转换为电信号C.对系统的运行状态进行监测和诊断D.实现系统的逻辑控制答案：B4.直流电动机调速方法中，通过改变电枢电压来调速的方式属于（）A.恒转矩调速B.恒功率调速C.变极调速D.变频调速答案：A5.步进电机的步距角与以下哪个因素无关（）A.电机的相数B.通电方式C.电机的转速D.转子齿数答案：C6.PID控制器中，P代表的是（）A.比例控制B.积分控制C.微分控制D.比例积分控制答案：A7.机电控制系统中，执行元件的作用是（）A.产生控制信号B.将电信号转换为机械能或其他形式的能量C.对系统的输入信号进行放大D.对系统的运行状态进行显示答案：B8.以下哪种传感器可用于测量位移（）A.热电偶B.霍尔传感器C.应变片D.超声波传感器答案：D9.交流异步电动机的调速方法不包括（）A.变极调速B.变频调速C.变转差率调速D.调压调速答案：D10.在机电控制系统中，PLC主要用于（）A.逻辑控制B.过程控制C.运动控制D.以上都是答案：D11.以下哪种控制算法常用于提高系统的稳态精度（）A.比例控制B.积分控制C.微分控制D.模糊控制答案：B12.机电一体化系统中，机械传动部件的作用不包括（）A.传递动力B.改变运动形式C.提高系统的精度D.实现能量转换答案：D13.传感器的静态特性指标不包括（）A.精度B.灵敏度C.响应时间D.线性度答案：C14.直流伺服电动机的调速范围通常用（）来表示。A.调速比B.调速范围C.调速精度D.调速效率答案：A15.步进电机的转速与以下哪个因素有关（）A.步距角B.脉冲频率C.电机的相数D.以上都是答案：B16.在机电控制系统中，干扰信号的来源不包括（）A.电网干扰B.电磁干扰C.机械振动干扰D.系统自身的信号反馈答案：D17.以下哪种控制器属于智能控制器（）A.PID控制器B.模糊控制器C.比例控制器D.积分控制器答案：B18.机电一体化系统中，电气控制系统的主要组成部分不包括（）A.控制器B.执行元件C.传感器D.机械结构答案：D19.交流接触器在机电控制系统中主要用于（）A.控制电机的启动、停止和正反转B.实现系统的过载保护C.对信号进行放大D.测量电流大小答案：A20.以下哪种传感器可用于测量温度（）A.热电阻B.电感传感器C.电容传感器D.光电传感器答案：A第II卷（非选择题，共60分）（一）填空题（共10分）答题要求：本大题共5小题，每小题2分。请将正确答案填写在横线上。1.机电控制系统一般由______、______、______、______和______等部分组成。答案：控制器、执行元件、传感器、检测装置、被控对象2.开环控制系统的优点是______，缺点是______。答案：结构简单、成本低；控制精度低，抗干扰能力差3.直流电动机的调速方法有______、______和______。答案：调压调速、调磁调速、电枢回路串电阻调速4.传感器的动态特性指标主要有______、______和______。答案：响应时间、上升时间、超调量5.PID控制器中，I代表______，D代表______。答案：积分控制、微分控制（二）简答题（共20分）答题要求：本大题共4小题，每小题5分。简要回答问题。请将答案写在题目下方的空白处。1.简述机电控制系统中闭环控制的工作原理。答案：闭环控制系统是通过传感器将被控对象的输出量反馈到输入端，与输入信号进行比较，产生偏差信号。控制器根据偏差信号进行控制，使被控对象的输出量趋近于给定值，从而提高系统的控制精度和抗干扰能力。2.简述步进电机的工作原理。答案：步进电机是一种将电脉冲信号转换为角位移或直线位移的控制电机。当给步进电机的绕组输入一个电脉冲信号时，电机的转子就会转过一个固定的角度，这个角度称为步距角。通过控制输入脉冲的数量、频率和相序，可以精确控制电机转子的转动角度、转速和转向。3.简述传感器的分类方法。答案：传感器的分类方法有多种，常见的分类方法有：按被测物理量分类，如温度传感器、压力传感器、位移传感器等；按工作原理分类，如电阻式传感器、电感式传感器、电容式传感器等；按能量转换方式分类，如能量转换型传感器和能量控制型传感器；按输出信号类型分类，如模拟传感器和数字传感器。4.简述PLC的编程语言及其特点。答案：PLC的编程语言主要有梯形图、指令表和功能块图等。梯形图编程语言形象直观，类似于电气控制系统中的继电器控制电路，易于理解和掌握；指令表编程语言是一种助记符语言，用指令助记符来表示PLC的各种操作；功能块图编程语言采用功能模块来表示PLC的各种功能，适用于复杂控制系统的编程。（三）分析题（共15分）答题要求：本大题共1小题，15分。请阅读以下材料，然后回答问题。材料：某机电一体化系统采用直流电动机作为执行元件，通过PID控制器进行调速控制。系统运行过程中，发现电机转速波动较大，且响应速度较慢。问题：1.请分析电机转速波动较大的可能原因。答案：电机转速波动较大可能原因有：PID参数设置不合理，比例系数过小导致系统响应慢、调节能力弱，积分系数过大或过小可能引起积分饱和或积分作用不足，微分系数不合适影响系统对变化量的快速响应；传感器测量不准确，反馈信号存在误差；负载不稳定，导致电机输出转矩变化，从而引起转速波动。2.请分析电机响应速度较慢的可能原因。答案：电机响应速度较慢可能原因有：PID参数中比例系数过小，不能快速对偏差做出反应；积分时间常数过大，积分作用积累缓慢，使系统达到稳定状态时间变长；微分时间常数过小，对偏差变化率的抑制作用不足；电机本身的机械特性限制，如电机的转动惯量较大，导致响应速度受限；控制器的运算速度不够快，不能及时处理反馈信号并输出控制信号。（四）设计题（共10分）答题要求：本大题共1小题，10分。请根据以下要求设计一个简单的机电控制系统。设计一个利用PLC控制三相异步电动机正反转的系统，要求具有过载保护和短路保护功能。答案：首先，选用合适的PLC型号。将PLC的输出端分别连接到交流接触器的线圈上，通过控制交流接触器的吸合与释放来实现电机的正反转。在主电路中，设置热继电器实现过载保护，当电机过载时，热继电器动作切断电路。设置熔断器实现短路保护，当电路发生短路时，熔断器熔断切断电路。通过PLC编写程序，利用按钮或其他输入设备控制电机的正反转。当按下正转按钮时，PLC输出相应信号使正转交流接触器吸合，电机正转；按下反转按钮时，PLC输出信号使反转交流接触器吸合，电机反转。同时，程序中要加入对热继电器和熔断器状态的监测，当出现过载或短路情况时，及时停止电机运行并进行相应报警。（五）综合应用题（共5分）答题要求：本大题共1小题，5分。请阅读以下材料，然后回答问题。材料：某自动化生产线需要对产品进行计数和定位控制。已知产品通过输送带输送，输送带速度为v=2m/min，产品间距为d=0.5m。现要求设计一个控制系统，当计数值达到N=100时，输送带停止运行，并将产品定位在指定位置。问题：请设计一个简单的控制方案，说明需要用到的传感器、控制器及执行元件，并简述控制过程。答案：传感器可选用光电