2025年大学大二（机械电子工程）机电一体化系统设计基础试题及答案.doc

2025年大学大二（机械电子工程）机电一体化系统设计基础试题及答案

（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：本卷共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。
1. 机电一体化系统中，机械本体的主要功能不包括以下哪项？
A. 支撑功能
B. 传递功能
C. 控制功能
D. 连接功能
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. 机电一体化系统中，常用的驱动部件不包括：
A. 直流电动机
B. 步进电动机
C. 液压马达
D. 热电偶
4. 下列关于机电一体化系统设计原则的说法，错误的是：
A. 机电互补原则
B. 功能优化原则
C. 自动化程度越高越好原则
D. 效益最大原则
5. 机电一体化系统的核心是：
A. 机械本体
B. 控制器
C. 传感器
D. 执行器
6. 以下哪种控制算法不属于智能控制算法？
A. 模糊控制
B. 神经网络控制
C. PID控制
D. 遗传算法
7. 机电一体化系统中，用于信息处理的部件是：
A. 微处理器
B. 放大器
C. 滤波器
D. 变压器
8. 下列关于机电一体化系统可靠性的说法，正确的是：
A. 可靠性只与硬件有关
B. 可靠性设计就是提高系统的使用寿命
C. 冗余设计可以提高系统的可靠性
D. 可靠性与系统的维护无关
9. 机电一体化系统的接口不包括以下哪种？
A. 人机接口
B. 机械接口
C. 电气接口
D. 网络接口
10. 以下哪种技术不属于现代制造技术？
A. 数控技术
B. 自动化生产线
C. 手工制造
D. 柔性制造系统

第II卷（非选择题 共70分）
11. （总共1题，每题10分，答题要求：简述机电一体化系统的组成部分及其作用。）
12. （总共1题，每题10分，答题要求：说明传感器在机电一体化系统中的作用，并列举三种常见的传感器及其应用场景。）
13. （总共1题，每题15分，答题要求：分析机电一体化系统中机械结构设计的要点，并举例说明。）
14. 材料：在某机电一体化产品的设计中，需要对其控制系统进行优化。已知该产品原采用传统的PID控制算法，在实际运行中发现系统响应速度较慢，超调量较大。
（总共2题，每题12分，答题要求：针对上述问题，提出一种改进的控制算法，并说明其原理及优势。）
15. 材料：某企业计划开发一款新型机电一体化设备，用于提高生产效率。该设备需要具备高精度的运动控制和可靠的信息处理能力。
（总共2题，每题13分，答题要求：请阐述在设计该设备时，如何进行机械结构与控制系统的协同设计，以满足产品的性能要求。）

答案：1.C 2.D 3.D 4.C 5.B 6.C 7.A 8.C 9.D 10.C
11.机电一体化系统由机械本体、传感器、控制器、执行器和接口组成。机械本体提供支撑和连接功能；传感器用于检测各种物理量并将其转换为电信号；控制器对传感器传来的信号进行处理和运算，发出控制指令；执行器根据控制指令完成相应动作；接口实现系统各部分之间的信息传递和匹配。
12.传感器在机电一体化系统中用于获取系统运行状态的信息，为控制器提供反馈，以便实现精确控制。常见传感器如光栅尺，用于测量位移，常用于数控机床的工作台定位；光电编码器，可测量转速和角度，常用于电机转速控制；温度传感器用于监测系统温度，如在发动机控制系统中监测发动机温度。
13.机械结构设计要点包括满足功能要求、具有良好的刚度和强度、轻量化设计、便于安装和维护等。例如在设计机器人手臂时，要保证其能准确抓取和放置物体，就需要合理设计其关节结构和杆件尺寸，以满足刚度和强度要求，同时采用轻质材料减轻重量，便于机器人快速运动和灵活操作。
14.可采用模糊控制算法。原理是以模糊数学为基础，将输入的偏差和偏差变化率等信息进行模糊化处理，通过模糊推理得出控制量。优势在于不需要精确的数学模型，能适应复杂、非线性系统，可有效减少超调量，加快响应速度，提高系统的控制精度和稳定性。
15.在设计时，机械结构要为控制系统提供稳定的安装基础，保证运动部件的精度和刚度。控制系统要根据机械结构特点进行参数设置和控制策略调整。例如，对于高精度运动控制要求，机械结构采用高精度导轨和丝杆，控制系统采用先进的运动控制算法，实现对运动部件的精确位置控制和速度调节，同时通过可靠的信息处理电路确保设备运行数据的准确采集和传输，从而协同满足产品性能要求。