北航机电控制工程期末试卷分析：机电一体化与系统设计

"北航--机电控制工程试卷.pdf 北京航空航天大学2013-2014学年第二学期期末《机电控制工程技术》考试试卷，包含对机电一体化系统组成、电机类型特点、系统设计流程及方法、控制系统组件、以及系统框图填空等内容的考察。" 机电控制工程是机械工程与电子技术相结合的领域，本试卷重点测试了以下几个方面的知识点： 1. 机电一体化系统的主要组成包括：机械系统、电子信息处理系统、动力系统和执行机构。例如，自动化生产线就是典型的机电一体化系统，机械系统负责物料传输和工件定位，电子信息处理系统进行数据处理和控制指令生成，动力系统提供动力，如电动机，执行机构如伺服电机则按照指令完成具体动作，各部分通过传感器和控制器紧密协作，实现高效自动化生产。 2. 步进电机以其精确的位置控制和无累积误差的特点被广泛应用，但速度响应相对较慢；直流电机调速范围广且动态性能好，但存在换向问题；交流电机则具有结构简单、维护方便的优点，高速性能和功率容量较大，但控制复杂度较高。 3. 机电一体化系统设计的基本流程通常包括需求分析、系统总体设计、详细设计、硬件选型、软件设计、系统集成、调试优化和验收。基本设计方法有功能分解法、模块化设计和系统集成设计，这些方法旨在确保系统高效、可靠并易于维护。 4. 单片机小巧、成本低，适合小型控制系统，但处理能力有限；嵌入式处理系统具备更强的计算能力和定制化特性，但开发难度相对较大；PLC（可编程逻辑控制器）在工业环境中表现出高稳定性和易用性，适用于重复性任务；工控机拥有强大的计算能力，适合作为复杂的工业控制系统的核心，但体积和成本相对较高。 5. 机电一体化控制系统的组件中，A代表单片机（CPU）负责运算和控制；B代表A/D转换器，用于将模拟信号转化为数字信号；C表示模拟量检测（模拟传感器）捕捉物理量；D代表数字量检测（数字传感器）；E是光电隔离，用于保护系统免受电气干扰；F表示伺服驱动控制；G代表D/A（PWM），用于数字信号到模拟信号的转换，控制电机等；H为RAM，临时存储数据；I为显示器，显示系统状态和信息；J是键盘，提供用户输入。 该试卷通过这些题目全面考核了学生对机电控制工程理论和实践的理解，旨在培养能够设计、分析和应用机电一体化系统的技术人才。