机械工程自动化专业知识难点解析

机械工程自动化专业知识难点解析姓名_________________________地址_______________________________学号______________________-------------------------------密-------------------------封----------------------------线--------------------------1.请首先在试卷的标封处填写您的姓名，身份证号和地址名称。2.请仔细阅读各种题目，在规定的位置填写您的答案。一、选择题1.机械工程自动化中，以下哪项不属于自动化系统的基本组成？

A.控制器

B.执行器

C.传感器

D.电源

2.下列哪个不是PLC（可编程逻辑控制器）的特点？

A.高可靠性

B.易于编程

C.高成本

D.体积小

3.下列哪个不是常见的伺服系统？

A.交流伺服系统

B.直流伺服系统

C.液压伺服系统

D.电动伺服系统

4.在机械工程自动化中，PID控制器的作用是什么？

A.实现系统稳定

B.实现系统精确控制

C.实现系统快速响应

D.以上都是

5.以下哪个不是机械工程自动化中的传感器？

A.温度传感器

B.位移传感器

C.速度传感器

D.压力传感器

6.下列哪个不是机械工程自动化中的执行器？

A.电机

B.气缸

C.电磁阀

D.传感器

7.以下哪个不是机械工程自动化中的控制策略？

A.PID控制

B.模糊控制

C.专家控制

D.神经网络控制

8.在机械工程自动化中，以下哪个不是常见的控制系统？

A.开环控制系统

B.闭环控制系统

C.混合控制系统

D.离散控制系统

答案及解题思路：

1.答案：D

解题思路：自动化系统的基本组成通常包括控制器、执行器和传感器，它们共同构成了闭环控制系统。电源虽然是系统运行的基础，但不属于自动化系统的基本组成。

2.答案：C

解题思路：PLC以其高可靠性、易于编程和体积小等特点著称，而高成本并不是其特点之一。

3.答案：D

解题思路：伺服系统通常分为交流伺服系统、直流伺服系统和液压伺服系统，电动伺服系统并不是一个常见的分类。

4.答案：D

解题思路：PID控制器通过比例、积分和微分三个参数调节，可以实现系统的稳定、精确控制和快速响应。

5.答案：D

解题思路：温度传感器、位移传感器和速度传感器都是机械工程自动化中常见的传感器，而压力传感器也是其中之一。

6.答案：D

解题思路：执行器如电机、气缸和电磁阀用于将控制信号转换为机械动作，而传感器则是用于检测系统状态的。

7.答案：C

解题思路：PID控制、模糊控制和神经网络控制都是常见的控制策略，而专家控制则不是传统意义上的控制策略。

8.答案：D

解题思路：开环控制系统、闭环控制系统和混合控制系统都是常见的控制系统，而离散控制系统并不是一个常见的分类。二、填空题1.机械工程自动化是指利用计算机技术、传感器技术和执行器技术等技术，实现机械设备的自动控制。

2.PLC是一种可编程逻辑控制器，具有易于编程、可靠性高等特点。

3.伺服系统由伺服电机、驱动器和反馈装置组成，可实现机械设备的精确控制。

4.PID控制器是一种比例积分微分控制器，其控制原理是比例作用、积分作用和微分作用。

5.机械工程自动化中的传感器主要包括温度传感器、压力传感器、流量传感器和位移传感器等。

6.机械工程自动化中的执行器主要包括电机、液压缸、气动缸和电磁阀等。

7.机械工程自动化中的控制策略主要有开环控制、闭环控制、自适应控制和模糊控制等。

8.机械工程自动化中的控制系统主要有集中式控制系统、分布式控制系统、网络化控制系统和智能控制系统等。

答案及解题思路：

1.答案：计算机技术、传感器技术、执行器技术

解题思路：根据机械工程自动化的定义，结合其技术特点，选择计算机技术、传感器技术和执行器技术。

2.答案：可编程逻辑控制器、易于编程、可靠性高

解题思路：了解PLC的基本概念和特点，选择正确的控制器类型和特点。

3.答案：伺服电机、驱动器、反馈装置、精确

解题思路：根据伺服系统的组成和功能，选择正确的组件和描述。

4.答案：比例积分微分控制器、比例作用、积分作用、微分作用

解题思路：了解PID控制器的定义和控制原理，选择正确的控制器类型和控制作用。

5.答案：温度传感器、压力传感器、流量传感器、位移传感器

解题思路：根据传感器的分类和常见应用，选择常见的传感器类型。

6.答案：电机、液压缸、气动缸、电磁阀

解题思路：根据执行器的分类和常见应用，选择常见的执行器类型。

7.答案：开环控制、闭环控制、自适应控制、模糊控制

解题思路：根据控制策略的分类和应用，选择常见的控制策略类型。

8.答案：集中式控制系统、分布式控制系统、网络化控制系统、智能控制系统

解题思路：根据控制系统的分类和特点，选择常见的控制系统类型。三、判断题1.机械工程自动化是机械工程与自动化技术相结合的产物。（）

答案：√

解题思路：机械工程自动化是将机械工程的基本原理与自动化技术相结合，通过使用自动化设备和控制系统，实现生产过程的自动化。这一结合产物显著提高了生产效率和质量。

2.PLC是一种通用控制器，适用于各种自动化控制系统。（）

答案：√

解题思路：可编程逻辑控制器（PLC）因其可编程性和灵活性，能够适应不同的自动化控制需求，广泛应用于工业自动化领域。

3.伺服系统只能实现机械设备的精确控制。（）

答案：×

解题思路：伺服系统不仅可以实现机械设备的精确控制，还能实现速度控制、位置控制等多种功能，是现代工业控制的重要组成部分。

4.PID控制器是一种线性控制器，适用于各种控制系统。（）

答案：×

解题思路：PID控制器虽然广泛应用于各种控制系统，但它是一种非线性控制器。PID控制器通过比例、积分和微分作用来调整控制输出，以减少系统的误差。

5.机械工程自动化中的传感器只能测量物理量。（）

答案：×

解题思路：机械工程自动化中的传感器不仅可以测量物理量（如温度、压力、速度等），还可以测量非物理量（如湿度、化学成分等）。

6.机械工程自动化中的执行器只能执行动作。（）

答案：×

解题思路：执行器不仅执行动作，还能将控制信号转换为机械运动或液压、气动动作，以驱动机械设备或系统。

7.机械工程自动化中的控制策略可以相互替代。（）

答案：×

解题思路：不同的控制策略适用于不同的控制需求和环境，如PID控制、模糊控制、神经网络控制等，它们不能简单地相互替代。

8.机械工程自动化中的控制系统可以相互替代。（）

答案：×

解题思路：控制系统设计需要根据具体的应用场景和需求进行，不同的控制系统在功能、功能和成本上存在差异，因此不能随意相互替代。

：四、简答题1.简述机械工程自动化的基本组成。

机械工程自动化的基本组成包括以下几个方面：

a.传感器：用于检测系统状态和环境参数；

b.控制器：根据传感器反馈信息，控制执行器的动作；

c.执行器：按照控制器指令，完成对系统或设备动作的执行；

d.传动系统：连接控制器和执行器，实现能量传递和动作转换；

e.机械系统：实现工作任务的执行部分；

f.控制策略：指导控制器如何进行决策和控制；

g.通讯系统：实现不同设备或模块之间的信息交换和协调。

2.简述PLC的特点。

PLC（可编程逻辑控制器）具有以下特点：

a.稳定可靠：具有抗干扰能力强、抗冲击功能好、寿命长等特点；

b.编程简单：采用梯形图、功能块图等图形化编程语言，易于理解和操作；

c.模块化设计：便于扩展和维护；

d.实时性高：响应速度快，适用于对实时性要求较高的场合；

e.适用性强：广泛应用于工业、交通、电力、化工等多个领域。

3.简述伺服系统的组成及作用。

伺服系统主要由以下部分组成：

a.伺服驱动器：根据控制器指令，输出控制信号；

b.伺服电机：驱动机械装置进行运动；

c.位置反馈传感器：实时检测机械装置的位置信息；

d.控制器：根据位置反馈信息，调整伺服电机转速和方向；

e.机械装置：执行特定任务。

伺服系统的作用：

a.实现高精度、高稳定性的运动控制；

b.实现快速响应和动态跟踪；

c.适应性强，可用于各种场合。

4.简述PID控制器的原理及作用。

PID控制器（比例积分微分控制器）是一种经典的控制算法，其原理

a.比例环节（P）：根据偏差大小进行比例调节；

b.积分环节（I）：消除静态误差，提高控制精度；

c.微分环节（D）：预测偏差变化趋势，提高控制速度。

PID控制器的作用：

a.提高系统稳定性；

b.减小超调量；

c.缩短调节时间；

d.提高控制精度。

5.简述机械工程自动化中的传感器及其作用。

机械工程自动化中的传感器主要包括以下几类：

a.温度传感器：检测温度变化；

b.压力传感器：检测压力变化；

c.位移传感器：检测位移变化；

d.角度传感器：检测角度变化；

e.光电传感器：检测光线变化。

传感器的作用：

a.为控制系统提供实时数据；

b.帮助控制器进行决策；

c.提高系统精度和稳定性。

6.简述机械工程自动化中的执行器及其作用。

机械工程自动化中的执行器主要包括以下几类：

a.电机：实现转动或直线运动；

b.电磁阀：控制流体或气体的流动；

c.伺服驱动器：控制电机运动；

d.气缸：实现直线运动。

执行器的作用：

a.根据控制器指令执行动作；

b.实现系统任务执行；

c.提高系统响应速度和精度。

7.简述机械工程自动化中的控制策略。

机械工程自动化中的控制策略主要包括以下几种：

a.PID控制：通过比例、积分、微分控制，实现系统稳定；

b.模糊控制：基于模糊逻辑，实现复杂系统控制；

c.预测控制：通过预测未来趋势，提前进行控制；

d.神经网络控制：通过神经网络学习，实现复杂系统控制。

8.简述机械工程自动化中的控制系统。

机械工程自动化中的控制系统主要包括以下几类：

a.开环控制系统：根据给定信号进行控制，不进行反馈；

b.闭环控制系统：根据系统输出进行反馈，实现稳定控制；

c.多闭环控制系统：包含多个闭环控制回路，实现复杂任务。

答案及解题思路：

1.答案：机械工程自动化的基本组成包括传感器、控制器、执行器、传动系统、机械系统、控制策略、通讯系统。

解题思路：根据机械工程自动化的定义，分别列举各个组成部分。

2.答案：PLC的特点包括稳定可靠、编程简单、模块化设计、实时性高、适用性强。

解题思路：结合PLC的定义和特点，逐一阐述。

3.答案：伺服系统由伺服驱动器、伺服电机、位置反馈传感器、控制器、机械装置组成，作用是实现高精度、高稳定性的运动控制、快速响应和动态跟踪、适应性强。

解题思路：根据伺服系统的定义和作用，分别阐述各个组成部分的作用。

4.答案：PID控制器原理为比例积分微分控制，作用为提高系统稳定性、减小超调量、缩短调节时间、提高控制精度。

解题思路：根据PID控制器的定义和原理，阐述其作用。

5.答案：机械工程自动化中的传感器包括温度传感器、压力传感器、位移传感器、角度传感器、光电传感器，作用为为控制系统提供实时数据、帮助控制器进行决策、提高系统精度和稳定性。

解题思路：根据传感器的作用，列举各个传感器类型及其作用。

6.答案：机械工程自动化中的执行器包括电机、电磁阀、伺服驱动器、气缸，作用为根据控制器指令执行动作、实现系统任务执行、提高系统响应速度和精度。

解题思路：根据执行器的作用，列举各个执行器类型及其作用。

7.答案：机械工程自动化中的控制策略包括PID控制、模糊控制、预测控制、神经网络控制。

解题思路：根据控制策略的定义和分类，列举各种控制策略。

8.答案：机械工程自动化中的控制系统包括开环控制系统、闭环控制系统、多闭环控制系统。

解题思路：根据控制系统的定义和分类，列举各种控制系统。五、论述题1.论述机械工程自动化在工业生产中的应用及优势。

应用：

自动化生产线在汽车制造、电子设备组装等领域的广泛应用。

工业技术在焊接、喷涂、搬运等工序中的应用。

智能控制系统在机床、加工中心等设备中的应用。

优势：

提高生产效率，降低人力成本。

减少人为错误，提高产品质量。

适应性强，能够适应不同的生产需求。

环境友好，减少能源消耗。

2.论述机械工程自动化在未来发展趋势。

发展趋势：

人工智能与机械工程的深度融合，实现智能决策和自主控制。

高精度、高速度、高可靠性的自动化设备研发。

大数据与物联网技术在自动化系统中的应用。

绿色制造和可持续发展的理念融入自动化设计。

3.论述机械工程自动化在提高生产效率方面的作用。

作用：

通过自动化设备减少人工操作，缩短生产周期。

实现多任务并行处理，提高生产效率。

减少因设备故障导致的停机时间，提高设备利用率。

4.论述机械工程自动化在降低生产成本方面的作用。

作用：

降低人力成本，减少对大量劳动力的依赖。

减少材料浪费，提高材料利用率。

通过精确控制降低能源消耗。

5.论述机械工程自动化在提高产品质量方面的作用。

作用：

提高生产过程的稳定性和一致性，减少次品率。

实现精确的加工工艺控制，提高产品精度。

减少人为因素的影响，保证产品质量。

6.论述机械工程自动化在保障生产安全方面的作用。

作用：

减少危险工种的操作，降低安全发生的概率。

实现自动化设备的安全防护，如紧急停止装置。

提高生产环境的监测能力，及时发觉安全隐患。

7.论述机械工程自动化在环境保护方面的作用。

作用：

减少污染物的排放，实现清洁生产。

利用自动化技术实现资源的循环利