1、
2025年大学（机电一体化技术）机电系统仿真阶段试题及答案
（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：以下每题有四个选项，其中只有一个选项是正确的，请将正确选项的序号填在括号内。(总共10题，每题3分)
1. 机电系统仿真中，用于描述系统运动状态随时间变化的数学模型是（ ）
A. 状态空间模型 B. 传递函数模型 C. 频率响应模型 D. 脉冲响应模型
2. 在机电系统仿真中，能够直观展示系统动态行为的工具是（ ）
A. 编程语言 B. 绘图软件 C. 仿真软件 D
2、 数据库管理系统
3. 机电系统的动力学方程通常基于（ ）原理建立。
A. 牛顿第二定律 B. 能量守恒定律 C. 动量守恒定律 D. 质量守恒定律
4. 对于机电系统中的机械部件，在仿真时主要考虑其（ ）特性。
A. 电气 B. 热学 C. 力学 D. 光学
5. 机电系统仿真中，离散化处理的目的是（ ）
A. 便于数值计算 B. 提高模型精度 C. 简化模型结构 D. 减少计算时间
6. 以下哪种方法不属于机电系统仿真中的数值积分方法（ ）
A. 欧拉法 B. 龙格 - 库塔法 C. 傅里叶变换法 D. 亚当斯法
7. 在机电系统仿真中，
3、输入信号的类型不包括（ ）
A. 阶跃信号 B. 正弦信号 C. 随机信号 D. 逻辑信号
8. 机电系统仿真中，模型验证的主要目的是（ ）
A. 检查模型是否符合实际系统 B. 优化模型参数 C. 提高仿真效率 D. 增加模型复杂度
9. 对于复杂机电系统的仿真，通常采用（ ）方法。
A. 集中参数建模 B. 分布参数建模 C. 模块化建模 D. 线性化建模
10. 机电系统仿真中，输出结果的分析不包括（ ）
A. 时域分析 B. 频域分析 C. 模态分析 D. 电路分析
第II卷（非选择题 共70分）
11. （10分）简述机电系统仿
4、真的基本流程。
12. （15分）说明在机电系统仿真中，如何建立机械部件的动力学模型。
13. （15分）阐述机电系统仿真中输入信号的作用及常见类型。
14. （15分）材料：在某机电一体化产品的研发中，需要对其控制系统进行仿真。该控制系统主要由传感器、控制器和执行器组成。传感器采集系统的状态信息并传递给控制器，控制器根据预设的算法进行处理后向执行器发出指令，执行器执行相应动作。
问题：请根据上述材料，建立该控制系统的简单仿真模型，并说明建模过程中考虑的主要因素。
15. （15分）材料：某机电系统在运行过程中，其输出响应出现了振荡现象。经过仿真分析，发现可能是系统参数设置不合理导致
5、的。
问题：请分析可能导致系统输出响应振荡的参数因素，并提出相应的改进措施。
答案：
1. A
2. C
3. A
4. C
5. A
6. C
7. D
8. A
9. C
10. D
11. 机电系统仿真基本流程：首先明确系统目标与要求，确定仿真范围；接着建立系统的数学模型，包括机械、电气等部分；然后选择合适的仿真算法和软件工具；对模型进行参数设置与初始化；运行仿真并记录结果；最后对结果进行分析，验证模型有效性，若不满足要求则修改模型重新仿真。
12. 建立机械部件动力学模型：先确定部件的质量、转动惯量等惯性参数；分析部件所受外力及力矩，如摩擦力、重力等；根
6、据牛顿第二定律或转动定律列出动力学方程，考虑部件的运动形式是平移还是转动；对于复杂连接的部件，要考虑连接关系对动力学的影响，如弹簧、阻尼等连接元件的作用。
13. 输入信号作用：为系统提供激励，使系统产生响应，通过观察响应分析系统性能。常见类型：阶跃信号用于测试系统的瞬态响应；正弦信号可分析系统的频率响应特性；随机信号模拟实际中的随机干扰情况等。
14. 建模过程：以传感器输出作为输入信号接入控制器模块，控制器模块根据预设算法处理信号后输出指令给执行器模块。主要考虑因素：传感器的精度和响应特性，影响采集信息准确性；控制器算法的正确性和实时性；执行器的动作精度和响应速度，以及各模块之间的信号传输延迟等。
15. 可能因素：系统增益过大，导致输出过度响应产生振荡；阻尼比过小，使系统无法有效抑制振荡。改进措施：减小系统增益，通过调整控制器参数降低输出幅度；增加阻尼比，可在系统中添加合适的阻尼元件，如阻尼器或调整控制算法增加阻尼项，以改善系统的稳定性，消除振荡现象。
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