2025年大学机电一体化技术（机电传动控制）试题及答案

2025年大学机电一体化技术（机电传动控制）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30分）答题要求：以下每题给出的四个选项中，只有一个选项是符合题目要求的，请将正确答案填写在相应位置。(总共10题，每题3分)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.储存能量2.直流电动机的调速方法中，能实现无级调速且调速性能较好的是？A.改变电枢电压调速B.改变电枢回路电阻调速C.改变励磁磁通调速D.以上都不对3.步进电机的步距角大小取决于？A.电源电压B.负载大小C.电机相数、通电方式和转子齿数D.环境温度4.机电一体化系统设计中，以下哪种设计方法强调功能分解和功能组合？A.黑箱法B.自顶向下设计法C.自底向上设计法D.优化设计法5.闭环控制系统与开环控制系统相比，主要优点是？A.结构简单B.成本低C.抗干扰能力强D.响应速度快6.交流异步电动机的调速方法中，属于转差功率不变型调速方法的是？A.变极调速B.变频调速C.转子串电阻调速D.调压调速7.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.应变片D.磁电式传感器8.机电一体化系统的核心技术是？A.机械技术B.微电子技术C.计算机与信息处理技术D.自动控制技术9.直流伺服电动机的调速范围通常用以下哪个参数表示？A.调速比B.调速精度C.调速效率D.调速转矩10.机电一体化系统的可靠性设计不包括以下哪个方面？A.冗余设计B.故障诊断与容错技术C.系统优化设计D.可靠性增长试验第II卷（非选择题共70分）（一）填空题（共15分）答题要求：请在横线上填写正确答案。(总共5空，每空3分)1.机电一体化系统的五大组成要素是机械本体、动力与驱动部分、执行机构、________和________。2.三相异步电动机的调速方法主要有变极调速、变频调速和________调速。3.传感器的静态特性指标主要有线性度、灵敏度、________和________。4.机电一体化系统设计的基本原则包括机电互补原则、________原则、________原则和开放性原则。5.直流电动机的调速方法中，改变电枢电压调速时，电动机的机械特性________，调速范围________。（二）简答题（共20分）答题要求：简要回答问题，内容要准确、简洁。(总共4题，每题5分)1.简述机电一体化系统中机械传动部件的作用。2.直流电动机有哪几种调速方法？各有什么特点？3.什么是传感器的灵敏度？其计算公式是什么？4.简述机电一体化系统设计的一般步骤。（三）分析题（共15分）答题要求：对给定的问题进行分析，阐述原理和过程。(总共1题，每题15分)1.分析一个简单的机电一体化控制系统的工作原理，例如一个由直流电动机驱动的工作台控制系统，要求说明系统的组成部分、各部分的作用以及系统是如何实现对工作台位置控制的。（四）材料分析题（共15分）答题要求：阅读材料，回答问题，结合所学知识进行分析。(总共3题，每题5分)材料：某机电一体化产品在实际运行过程中出现了以下问题：系统响应速度较慢，在输入信号变化后，输出需要较长时间才能达到稳定值；系统精度不高，实际输出值与理论值之间存在较大偏差。经过检查发现，系统的控制器参数设置不合理，机械传动部件存在磨损，传感器的精度也有所下降。1.针对系统响应速度较慢的问题，分析可能的原因，并提出改进措施。2.对于系统精度不高的问题，从材料中提到的几个方面分析原因，并说明如何提高系统精度。3.结合材料，谈谈如何对机电一体化系统进行维护和优化，以确保其正常运行和性能稳定。（五）设计题（共15分）答题要求：根据题目要求进行设计，要有详细的设计思路和步骤。(总共1题，每题15分)1.设计一个基于步进电机的位置控制系统，要求能够实现精确的位置控制，简述系统的组成部分、工作原理以及如何实现位置的精确控制。答案：第I卷答案：1.D2.A3.C4.B5.C6.B7.C8.C9.A10.C第II卷答案：（一）1.检测与传感器、信息处理及控制系统2.转差率3.迟滞、重复性4.融合优化、自动化5.变软、较宽（二）1.传递动力、改变运动形式、实现能量转换、提高系统精度和可靠性等。2.改变电枢电压调速：可实现无级调速，调速范围宽，调速性能好；改变电枢回路电阻调速：调速范围小，能耗大；改变励磁磁通调速：调速范围小，机械特性变软。3.传感器的灵敏度是指传感器在稳态下输出变化量与输入变化量的比值。计算公式为：K=Δy/Δx。4.需求分析、总体设计、详细设计、制造与调试、运行与维护。（三）1.该系统主要由直流电动机、减速器、联轴器、工作台、位置传感器、控制器等组成。直流电动机提供动力，减速器降低转速并增大转矩，联轴器连接电动机和工作台，工作台是执行机构，位置传感器检测工作台位置并反馈给控制器，控制器根据反馈信号控制电动机运转，从而实现对工作台位置的精确控制。（四）1.原因可能是控制器参数设置不合理，导致调节作用不够及时。改进措施：重新调整控制器的比例、积分、微分参数，优化控制算法。2.原因：控制器参数不当影响控制精度；机械传动部件磨损导致运动误差增大；传感器精度下降使反馈信号不准确。提高精度措施：调整控制器参数；更换磨损的机械部件；校准或更换高精度传感器。3.定期检查控制器参数并优化；及时更换磨损的机械部件；定期校准或更换传感器；对系统进行性能测试和调整，确保其正常运行和性能稳定。（五）1.系统组成：步进电机、驱动器、控制器、位置传感器、传动机构、工作平台。工作原理：