2025年大四（机械电子工程）机电一体化系统设计期末试题.doc

2025年大四（机械电子工程）机电一体化系统设计期末试题

（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：每题只有一个正确答案，请将正确答案填在括号内。(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. 提高系统稳定性 D. 存储能量
2. 以下哪种传感器常用于测量物体的位移？（ ）
A. 温度传感器 B. 压力传感器 C. 光电编码器 D. 加速度传感器
3. 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
4. 步进电机的步距角精度主要取决于（ ）。
A. 电机的制造工艺 B. 控制系统的精度 C. 负载的大小 D. 电源的稳定性
5. 在机电一体化系统设计中，可靠性设计的目的是（ ）。
A. 提高系统的性能 B. 降低系统的成本 C. 延长系统的使用寿命 D. 增加系统的功能
6. 以下哪种控制算法常用于位置控制？（ ）
A. PID控制 B. 模糊控制 C.PID控制 D. 神经网络控制
7. 机电一体化系统中，能量转换部件的作用是（ ）。
A. 将机械能转换为电能 B. 将电能转换为机械能 C. 实现能量的转换和传递 D. 存储能量
8. 工业机器人的手臂属于机电一体化系统中的（ ）。
A. 机械本体 B. 电子控制系统 C. 动力系统 D. 执行机构
9. 以下哪种通信方式常用于工业现场的设备联网？（ ）
A. 蓝牙 B. Wi-Fi C. RS-485 D. ZigBee
10. 机电一体化系统设计中，优化设计的目的是（ ）。
A. 提高系统的性能 B. 降低系统成本 C. 提高系统的可靠性 D. 以上都是

第II卷（非选择题 共70分）

11. （10分）简述机电一体化系统的组成部分及其相互关系。

12. （15分）在机电一体化系统设计中，如何选择合适的传感器和执行机构？

13. （15分）分析PID控制算法在机电一体化系统中的应用原理和优缺点。

材料：某机电一体化系统采用直流电机作为动力源，通过减速器带动负载运动。系统要求实现对负载的速度和位置精确控制。

14. （15分）根据上述材料，设计一个简单的控制系统，说明控制方案、控制算法以及主要部件的选型。

材料：随着智能制造的发展，机电一体化系统在工业生产中的应用越来越广泛。某企业计划引入一套新的机电一体化生产线，提高生产效率和产品质量。

15. （15分）请结合材料，谈谈机电一体化系统在智能制造中的作用，并分析该企业引入新生产线可能面临的挑战和应对措施。

答案：1. D 2. C 3. B 4. A 5. C 6. A 7. C 8. D 9. C 10. D 11. 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、传感器和接口等部分组成。机械本体是系统的基础，提供支撑和运动部件；电子控制系统是核心，实现对系统的控制和协调；动力系统提供能量；执行机构完成具体的工作任务；传感器检测系统的运行状态和环境信息；接口用于各部分之间的连接和通信。各部分相互配合，协同工作，实现系统的功能。 12. 选择传感器时，需考虑测量精度、量程、响应速度、工作环境等因素，根据具体测量需求选择合适类型的传感器。选择执行机构时，要考虑负载特性、运动要求、控制方式等，确保其能够准确执行控制指令，满足系统的工作要求。 13. PID控制算法通过比例、积分、微分三个环节对偏差进行调节。优点是原理简单、易于实现、控制效果较好；缺点是参数整定较复杂，对非线性、时变系统适应性有限。 14. 控制方案：采用闭环控制系统，通过速度和位置传感器检测实际值与设定值比较，利用PID控制算法调节直流电机转速。控制算法：采用PID控制算法。主要部件选型：直流电机选用合适功率和转速的；减速器根据负载和转速要求选择；传感器选用速度和位置传感器；控制器选用具有PID控制功能的。 15. 机电一体化系统在智能制造中可实现生产过程自动化、智能化控制、数据采集与分析等，提高生产效率和质量。该企业引入新生产线可能面临技术人员不足、系统集成困难、成本较高等挑战。应对措施包括加强人员培训、选择专业集成商、合理规划成本等。