2025年大学机械设计制造及其自动化（机电控制系统）试题及答案

2025年大学机械设计制造及其自动化（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：本卷共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.机电控制系统中，反馈环节的主要作用是（）A.对输入信号进行处理B.对输出信号进行监测C.将输出信号送回输入端与输入信号比较D.控制执行机构动作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.PID控制器中，积分环节的作用是（）A.加快系统响应速度B.消除系统稳态误差C.提高系统稳定性D.抑制系统超调4.机电一体化系统设计中，考虑系统的可靠性时，常用的方法不包括（）A.冗余设计B.容错设计C.降额设计D.优化设计5.步进电机的步距角精度主要取决于（）A.电机的相数B.电机的通电方式C.控制脉冲的频率D.控制脉冲的数量6.直流伺服电机的调速方法不包括（）A.改变电枢电压B.改变励磁电流C.改变电机极对数D.改变电枢电阻7.对于开环控制系统，以下说法正确的是（）A.系统精度高B.系统稳定性好C.系统响应速度快D.不存在反馈环节8.传感器的静态特性指标不包括（）A.线性度B.灵敏度C.响应时间D.重复性9.机电控制系统中，常用的执行元件不包括（）A.电机B.液压缸C.气缸D.传感器10.可编程逻辑控制器（PLC）的编程语言不包括（）A.梯形图B.指令表C.功能块图D.C语言11.工业机器人的运动控制方式不包括（）A.点位控制B.连续轨迹控制C.力控制D.速度控制12.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13.机电一体化系统中，接口技术的作用不包括（）A.实现信号转换B.提高系统可靠性C.增强系统抗干扰能力D.改变系统功能14.传感器的动态特性指标不包括（）A.上升时间B.响应时间C.超调量D.迟滞15.步进电机的转速与（）有关A.电机的相数B.电机的步距角C.控制脉冲的频率D.电机的负载16.直流伺服电机的调速范围通常用（）表示A.调速比B.调速范围C.调速精度D.调速效率17.对于闭环控制系统，以下说法错误的是（）A.系统精度高B.系统稳定性好C.系统响应速度快D.存在反馈环节18.机电控制系统中，常用的检测装置不包括（）A.传感器B.编码器C.光栅尺D.控制器19.可编程逻辑控制器（PLC）的输入输出点数通常用（）表示A.I/O点数B.输入点数C.输出点数D.控制点数20.工业机器人的手部结构形式不包括（）A.夹钳式B.磁吸式C.气吸式D.关节式第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。请在题中的横线上填上正确答案。1.机电控制系统一般由______、______、______、______和______等部分组成。2.传感器的输出信号通常有______信号、______信号和______信号等。3.PID控制器中，P代表______，I代表______，D代表______。4.步进电机的驱动方式有______驱动和______驱动等。5.工业机器人的主要技术参数包括______、______、______、______和______等。（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。1.简述机电一体化系统的设计原则。2.说明传感器的分类方法及常见类型。3.简述PID控制器的工作原理。4.简述工业机器人的编程方式。（三）分析题（共15分）答题要求：本大题共1小题，15分。分析以下系统的工作原理及特点。材料：某机电控制系统采用闭环控制方式，由传感器、控制器、执行机构和被控对象组成。传感器检测被控对象的输出信号，并将其反馈给控制器。控制器根据设定值与反馈值的偏差，通过PID控制算法调整执行机构的动作，以实现对被控对象的精确控制。（四）设计题（共15分）答题要求：本大题共1小题，15分。设计一个简单的机电控制系统，用于控制电机的转速。材料：要求系统能够根据给定的转速设定值，通过PID控制器调节电机的转速，使其稳定在设定值附近。电机采用直流伺服电机，传感器采用测速发电机检测电机转速，执行机构为功率放大器控制电机电枢电压。请画出系统的原理框图，并简述各部分的作用。（五）综合应用题（共20分）答题要求：本大题共1小题，20分。结合实际应用，阐述机电控制系统在工业生产中的重要性及应用实例。材料：在汽车制造行业中，机电控制系统广泛应用于生产线的各个环节。例如，汽车发动机的燃油喷射系统就是一个典型的机电控制系统，它通过传感器检测发动机的运行状态，如转速、温度、进气量等，并将这些信号反馈给控制器。控制器根据预设的控制策略，精确地控制燃油喷射量和喷射时间，以保证发动机的高效运行和良好的排放性能。请分析类似的机电控制系统在其他工业领域的应用，并说明其对工业生产的影响。答案：第I卷1.C2.D3.B4.D5.B6.C7.D8.C9.D10.D11.D12.B13.D14.D15.C16.A17.C18.D19.A20.D第II卷（一）填空题1.控制器、执行机构、被控对象、检测装置、反馈环节2.模拟、数字、开关3.比例、积分、微分4.单电压、高低压5.自由度、重复定位精度、工作范围、最大负载、运动速度（二）简答题1.机电一体化系统的设计原则包括机电互补原则、功能优化原则、自动化、省力化原则、效益最大原则等。2.传感器分类方法有按被测物理量分类、按工作原理分类、按输出信号类型分类等。常见类型有电阻式传感器、电感式传感器、电容式传感器、压电式传感器、磁电式传感器、光电式传感器等。3.PID控制器工作原理：比例环节根据偏差大小成比例输出控制信号；积分环节对偏差进行积分，消除稳态误差；微分环节根据偏差变化率提前给出控制作用，加快系统响应速度。4.工业机器人编程方式有示教编程、离线编程等。示教编程通过手动操作机器人使其完成任务，记录动作轨迹等；离线编程利用计算机软件进行编程，可提高编程效率和准确性。（三）分析题该闭环控制系统工作原理：传感器检测被控对象输出信号反馈给控制器，控制器依据设定值与反馈值偏差经PID算法调整执行机构动作控制被控对象。特点：能自动纠正偏差，控制精度高，对干扰有较强抑制能力，系统稳定性好，但结构复杂，成本较高。（四）设计题原理框图：设定值→PID控制器→功率放大器→直流伺服电机→测速发电机→反馈。作用：设定值提供目标转速；PID控制器根据偏差调节输出控制信号；功率放大器放大控制信号驱动电机；直流伺服