2025年大学本科四年级（机械工程）工程机械自动化测试题及答案.doc

2025年大学本科四年级（机械工程）工程机械自动化测试题及答案

（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：每题只有一个正确答案，请将正确答案的序号填在括号内。(总共10题，每题3分)
w1. 以下哪种传感器不属于工程机械自动化中常用的位置传感器？（ ）
A. 光电编码器
B. 超声波传感器
C. 磁电式传感器
D. 霍尔传感器
w2. 工程机械自动化控制系统中，用于实现信号放大和变换的元件是（ ）。
A. 控制器
B. 放大器
C. 传感器
D. 执行器
w3. 下列关于可编程逻辑控制器（PLC）的说法，错误的是（ ）。
A. 可靠性高
B. 编程简单
C. 只能处理数字量
D. 具有丰富的I/O接口
w4. 在自动化生产线上，能够实现物料搬运和定位功能的机器人属于（ ）。
A. 工业机器人
B. 服务机器人
C. 特种机器人
D. 智能机器人
w5. 工程机械自动化中，用于检测物体表面温度的传感器是（ ）。
A. 热电偶
B. 热电阻
C. 红外热成像仪
D. 以上都是
w6. 自动化控制系统的核心是（ ）。
A. 传感器
B. 控制器
C.执行器
D. 被控对象
w7. 以下哪种控制算法不属于经典控制算法？（ ）
A. 比例控制
B. 积分控制
C. 模糊控制
D. 微分控制
w8. 工程机械自动化中，用于实现电机调速的装置是（ ）。
A. 变频器
B. 继电器
C. 接触器
D. 熔断器
w9. 智能控制系统能够自动适应环境变化并优化控制策略，主要依靠（ ）。
A. 传感器
B. 知识库
C. 推理机
D. 以上都是
w10. 在工程机械自动化中，用于检测液体液位的传感器是（ ）。
A. 电容式液位传感器
B. 光纤液位传感器
C. 超声波液位传感器
D. 以上都是

第II卷（非选择题 共70分）
w11. （10分）简述工程机械自动化的定义及主要包含的几个方面。
w12. （15分）请说明传感器在工程机械自动化中的作用，并列举至少三种常见的传感器及其应用场景。
w13. （15分）某工程机械自动化系统采用PID控制算法，已知比例系数Kp = 2，积分时间常数Ti = 0.5，微分时间常数Td = 0.1。当系统输入为单位阶跃信号时，试计算该系统的输出响应。（要求写出计算过程）
w14. （15分）材料：在某大型工程机械自动化生产线上，出现了产品质量不稳定的问题。经检测发现，部分关键工序的执行精度出现偏差。已知该生产线采用了PLC控制系统和多种传感器进行监测与控制。
问题：请分析可能导致产品质量不稳定的原因，并提出相应的解决措施。
w15. （15分）材料：随着工程机械自动化程度的不断提高，智能控制系统在其中的应用越来越广泛。智能控制系统能够根据工程机械的工作状态、环境条件等因素自动调整控制策略，提高工作效率和可靠性。
问题：请阐述智能控制系统在工程机械自动化中的优势，并举例说明其具体应用场景。

答案：
w1. B
w2. B
w3. C
w4. A
w5. D
w6. B
w7. C
w8. A
w9. D
w10. D
w11. 工程机械自动化是指利用先进的电子技术、计算机技术、传感器技术等，使工程机械具备自动感知、自动决策、自动执行等功能，以提高工程机械的工作效率、可靠性和智能化水平。主要包含自动化的动力系统、工作装置控制系统、行驶控制系统、信息采集与处理系统等方面。
w12. 传感器在工程机械自动化中的作用是获取各种物理量、化学量等信息，并将其转换为电信号，为控制系统提供输入数据。常见传感器如：光电编码器用于测量转速和位置，应用于工程机械的发动机转速测量、工作装置位置定位等；压力传感器用于检测液压系统压力，确保液压系统正常工作；温度传感器用于监测发动机、液压油等温度，防止设备过热。
w13. 对于单位阶跃信号输入，设输入信号r(t)=1(t)。
首先，PID控制算法的输出u(t)=Kp[e(t)+1/Ti∫e(t)dt+Td de(t)/dt]，其中e(t)=r(t)-y(t)。
在初始时刻，e(0)=1。
积分项：∫e(t)dt=t（从0开始积分），当t=0时，积分项为0。
微分项：de(t)/dt=0（因为初始时刻输入为阶跃，变化率为0）。
所以u(0)=Kp×e(0)=2×1 = 2。
随着时间推移，具体输出响应需根据系统动态特性进一步计算，这里仅给出初始时刻计算结果。
w14. 可能原因：传感器精度下降，导致监测数据不准确，影响控制精度；PLC程序存在逻辑错误，对传感器数据处理不当；执行机构磨损或故障，无法准确执行控制指令。解决措施：定期校准传感器，确保精度；检查PLC程序，修正逻辑错误；检修或更换磨损的执行机构。
w15. 优势：能自动适应环境变化，优化控制策略；提高工作效率，减少人工干预；增强可靠性，降低故障风险。应用场景：如在智能挖掘机中，根据挖掘物料的硬度、湿度等自动调整挖掘力度和速度；在智能摊铺机中，根据路面状况自动调整摊铺厚度和平整度。