2025年大学大四（机电一体化）设备联动控制调试试题及答案

2025年大学大四（机电一体化）设备联动控制调试试题及答案

（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。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.光电编码器D.超声波传感器3.关于PID控制器，以下说法正确的是（）A.比例环节主要用于快速响应偏差B.积分环节用于消除稳态误差C.微分环节用于抑制系统的超调D.以上都正确4.在机电一体化设备联动控制中，实现多轴同步运动的关键技术是（）A.运动控制算法B.传感器技术C.通信技术D.机械结构设计5.以下哪种编程语言常用于工业自动化控制编程？（）A.C语言B.JavaC.PLC编程语言D.Python6.机电一体化系统的核心是（）A.机械本体B.电子控制系统C.动力系统D.执行机构7.对于数控机床的进给系统，以下哪种传动方式精度最高？（）A.齿轮传动B.丝杠螺母传动C.带传动D.链传动8.工业机器人的示教编程方式是指（）A.通过编写程序代码来控制机器人运动B.操作人员手动操作机器人，记录其运动轨迹，机器人自动生成程序C.利用传感器反馈信息实时调整机器人运动D.通过网络远程控制机器人运动9.以下哪种设备不属于机电一体化产品？（）A.智能手机B.传统机械手表C.数控机床D.智能家电10.在设备联动控制调试中，对系统进行性能测试时，不需要测试的指标是（）A.响应速度B.功率消耗C.外观尺寸D.可靠性第II卷（非选择题共70分）二、填空题（共10分）答题要求：本大题共5小题，每小题2分。请在横线上填写正确答案。1.机电一体化系统中，常用的通信接口有______、______等。2.传感器的静态特性指标包括______、______、______等。3.步进电机的步距角与______、______有关。4.工业自动化控制系统中，常用的控制策略有______、______、______等。5.机电一体化产品设计的基本原则包括______、______、______等。三、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。1.简述机电一体化系统的组成部分及其作用。2.说明PID控制器的工作原理。3.列举三种常见的位置检测传感器及其工作原理。4.简述工业机器人编程的主要方式及其特点。四、综合分析题（共20分）答题要求：阅读以下材料，回答问题。材料：某自动化生产线包含三个工作单元，分别为加工单元、装配单元和检测单元。各单元由独立的电机驱动，并通过PLC进行控制。在联动控制调试过程中，发现加工单元的加工速度不稳定，装配单元的装配精度达不到要求，检测单元的数据采集不准确。1.请分析加工单元加工速度不稳定可能的原因。（5分）2.针对装配单元装配精度达不到要求，提出可能的解决措施。（5分）3.检测单元数据采集不准确，应如何进行排查和解决？（5分）4.简述如何通过调试优化整个生产线的联动控制，提高生产效率和质量。（5分）五、设计题（共20分）答题要求：根据以下要求设计一个简单的机电一体化控制系统。设计一个基于PLC控制的自动送料系统，要求能够实现物料的自动输送、定位和计数。系统包括送料电机、输送带、传感器、计数器等部件。请画出系统的控制原理图，并简要说明控制流程。答案：第I卷答案1.D2.D3.D4.A5.C6.B7.B8.B9.B10.C第II卷答案二、填空题答案1.RS232、RS4852.精度、重复性、线性度3.电机步距角细分、通电方式4.PID控制、模糊控制、神经网络控制5.机电互补原则、功能优化原则（或取代原则）、自动化、智能化原则三、简答题答案1.机电一体化系统由机械本体、电子控制系统、动力系统、执行机构、传感器、接口等组成。机械本体支撑和连接各部件；电子控制系统进行信息处理与控制；动力系统提供动力；执行机构完成具体动作；传感器检测信息；接口实现各部分间信息交互与匹配。2.PID控制器通过比例环节根据偏差大小成比例输出控制信号，快速响应偏差；积分环节对偏差积分，消除稳态误差；微分环节根据偏差变化率输出信号，抑制系统超调，三者结合实现对系统精确控制。3.光栅尺利用光的干涉原理，通过光线在光栅上的衍射和干涉产生明暗条纹变化来检测位移；磁电式传感器基于电磁感应原理，当导体与磁场有相对运动时产生感应电动势检测位置；光电编码器通过光电转换，利用码盘上的编码图案遮挡或通过光线产生脉冲信号确定位置。4.工业机器人编程主要方式有示教编程，操作人员手动操作记录轨迹自动生成程序，直观简单但精度依赖操作；离线编程，通过软件在计算机上编写程序，可模拟调试，效率高但需对机器人和工作环境熟悉；基于传感器编程，利用传感器反馈实时调整运动，灵活性高但编程复杂。四、综合分析题答案1.加工速度不稳定原因可能有：电机驱动参数设置不合理，如速度控制模式选择不当；传动部件磨损或松动，影响动力传递；PLC程序中速度控制算法有误，未准确调节速度；加工单元负载变化较大，超出系统调节能力。2.解决措施：检查装配单元机械结构，调整各部件位置精度，紧固松动部件；校准装配工具，确保工具精度；优化PLC控制程序中的装配动作逻辑，提高定位精度；检查传感器安装位置和精度，确保准确反馈位置信息用于调整。3.排查：检查传感器安装是否正确，有无松动或损坏；检测传感器信号线路是否正常，有无断路、短路；查看PLC程序中数据采集通道设置是否正确；检查检测单元与其他单元通信是否正常。解决：修复或更换损坏传感器；修复线路故障；调整PLC程序采集设置；排查通信故障确保数据准确传输。4.首先分别对各单元单独调试优化，确保其稳定运行；然后通过PLC设置合理的联动控制逻辑，协调各单元动作时间和顺序；根据生产节拍调整各单元速度匹配；利用传感器反馈实时监控生产过程，及时调整控制参数；不断测试和优化，提高生产线整体联动性能，实现高效稳定生产。五、设计题答案控制原理图：PLC的输出端连接送料电机驱动器，控制电机正反转实现物料输送；传感器信号接入PLC输入端，