機械工程自動化技術與應用習題集

綜合試卷第=PAGE1*2-11頁（共=NUMPAGES1*22頁） 綜合試卷第=PAGE1*22頁（共=NUMPAGES1*22頁）PAGE①姓名所在地區(qū)姓名所在地區(qū)身份證號密封線1.請首先在試卷的標封處填寫您的姓名，身份證號和所在地區(qū)名稱。2.請仔細閱讀各種題目的回答要求，在規(guī)定的位置填寫您的答案。3.不要在試卷上亂涂亂畫，不要在標封區(qū)內(nèi)填寫無關內(nèi)容。一、選擇題1.1自動化技術的核心是什么？

A.傳感器技術

B.控制技術

C.計算機技術

D.機械技術

1.2傳感器在自動化系統(tǒng)中主要用于什么？

A.數(shù)據(jù)采集

B.系統(tǒng)控制

C.故障診斷

D.以上都是

1.3伺服系統(tǒng)中的伺服電機一般采用什么方式控制？

A.位置控制

B.速度控制

C.功率控制

D.以上都是

1.4PLC與單片機的主要區(qū)別是什么？

A.速度

B.功能

C.應用領域

D.以上都是

1.5在機械工程自動化中，什么是閉環(huán)控制系統(tǒng)？

A.開環(huán)控制系統(tǒng)

B.反饋控制系統(tǒng)

C.控制系統(tǒng)

D.以上都是

1.6什么是PID控制器？

A.一種比例積分微分控制器

B.一種比例積分控制器

C.一種比例微分控制器

D.以上都是

1.7自動化系統(tǒng)中，常見的執(zhí)行機構有哪些？

A.電機

B.氣缸

C.液壓缸

D.以上都是

1.8伺服系統(tǒng)的動態(tài)響應時間與其什么參數(shù)有關？

A.電機參數(shù)

B.控制器參數(shù)

C.加載條件

D.以上都是

答案及解題思路：

1.1答案：B

解題思路：自動化技術的核心是控制技術，它涉及到對系統(tǒng)進行精確的控制和調(diào)節(jié)。

1.2答案：D

解題思路：傳感器在自動化系統(tǒng)中具有數(shù)據(jù)采集、系統(tǒng)控制和故障診斷等多種功能。

1.3答案：D

解題思路：伺服系統(tǒng)中的伺服電機一般采用位置控制、速度控制和功率控制等多種方式控制。

1.4答案：D

解題思路：PLC與單片機在速度、功能和應用領域等方面都存在差異。

1.5答案：B

解題思路：閉環(huán)控制系統(tǒng)是一種反饋控制系統(tǒng)，通過不斷調(diào)整控制量，使系統(tǒng)輸出與期望值保持一致。

1.6答案：A

解題思路：PID控制器是一種比例積分微分控制器，通過調(diào)整比例、積分和微分參數(shù)，實現(xiàn)對系統(tǒng)的精確控制。

1.7答案：D

解題思路：自動化系統(tǒng)中常見的執(zhí)行機構包括電機、氣缸和液壓缸等。

1.8答案：D

解題思路：伺服系統(tǒng)的動態(tài)響應時間與其電機參數(shù)、控制器參數(shù)和加載條件等因素有關。二、填空題2.1.機械工程自動化技術中，常用的傳感器有光電傳感器、壓力傳感器和溫度傳感器。

2.2.伺服系統(tǒng)主要由伺服驅(qū)動器、伺服電機和反饋裝置組成。

2.3.PLC具有可靠性高、編程靈活性、易于維護等特點。

2.4.閉環(huán)控制系統(tǒng)主要由控制器、執(zhí)行器、被控對象和反饋裝置組成。

2.5.PID控制器中的P、I、D分別表示比例控制、積分控制和微分控制。

答案及解題思路：

2.1.答案：光電傳感器、壓力傳感器、溫度傳感器

解題思路：傳感器在機械工程自動化技術中用于檢測和轉(zhuǎn)換物理量，其中光電傳感器用于檢測光信息，壓力傳感器用于檢測壓力，溫度傳感器用于檢測溫度。

2.2.答案：伺服驅(qū)動器、伺服電機、反饋裝置

解題思路：伺服系統(tǒng)通過伺服電機驅(qū)動機械裝置，伺服驅(qū)動器用于控制電機的運行，反饋裝置用于實時監(jiān)測電機的位置或速度。

2.3.答案：可靠性高、編程靈活性、易于維護

解題思路：PLC（可編程邏輯控制器）作為工業(yè)自動化領域的核心設備，其特點包括高可靠性保證長期穩(wěn)定運行，編程靈活性便于適應不同工藝需求，易于維護降低維修成本。

2.4.答案：控制器、執(zhí)行器、被控對象、反饋裝置

解題思路：閉環(huán)控制系統(tǒng)通過控制器接收反饋信號與期望值比較，調(diào)整執(zhí)行器輸出以維持系統(tǒng)穩(wěn)定，反饋裝置提供實時被控對象的運行狀態(tài)。

2.5.答案：比例控制、積分控制、微分控制

解題思路：PID控制器通過比例（P）、積分（I）和微分（D）控制作用，分別對誤差信號進行加權，實現(xiàn)對系統(tǒng)的精確調(diào)節(jié)。比例控制直接對誤差進行控制，積分控制消除穩(wěn)態(tài)誤差，微分控制預測誤差變化趨勢。三、判斷題3.1.傳感器可以感知并轉(zhuǎn)換物理量成為電信號。

答案：正確

解題思路：傳感器是自動化系統(tǒng)中常用的轉(zhuǎn)換元件，其基本功能就是將各種非電物理量（如溫度、壓力、流量等）轉(zhuǎn)換為電信號，以便于后續(xù)的信號處理和控制系統(tǒng)。

3.2.伺服電機在自動化系統(tǒng)中可以實現(xiàn)精確的位置控制。

答案：正確

解題思路：伺服電機因其高精度、高速度和良好的響應特性，在自動化系統(tǒng)中被廣泛應用于需要精確位置控制的應用場景，如數(shù)控機床、等。

3.3.PLC只能進行簡單的邏輯運算。

答案：錯誤

解題思路：可編程邏輯控制器（PLC）不僅能進行簡單的邏輯運算，還能執(zhí)行復雜的數(shù)學運算、數(shù)據(jù)比較、定時、計數(shù)等功能，是現(xiàn)代工業(yè)自動化控制的核心設備之一。

3.4.閉環(huán)控制系統(tǒng)可以提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

答案：正確

解題思路：閉環(huán)控制系統(tǒng)通過引入反饋機制，能夠根據(jù)系統(tǒng)的實際輸出與期望輸出的差異進行調(diào)整，從而提高系統(tǒng)的響應速度和穩(wěn)定性，減少擾動對系統(tǒng)的影響。

3.5.PID控制器適用于所有控制對象。

答案：錯誤

解題思路：PID控制器是常用的工業(yè)控制算法，但并非適用于所有控制對象。某些控制對象可能因為其非線性、時變性等特性，需要更復雜的控制算法或自適應控制策略。四、簡答題4.1簡述傳感器在機械工程自動化技術中的應用。

傳感器在機械工程自動化技術中的應用非常廣泛，主要包括以下幾個方面：

溫度檢測：用于監(jiān)測機械設備的溫度，保證設備在安全溫度范圍內(nèi)運行。

壓力檢測：用于監(jiān)測液壓系統(tǒng)、氣壓系統(tǒng)等壓力狀態(tài)，保證系統(tǒng)穩(wěn)定運行。

位移檢測：用于監(jiān)測機械部件的位移，實現(xiàn)位置控制。

速度檢測：用于監(jiān)測機械設備的轉(zhuǎn)速，實現(xiàn)速度控制。

觸覺檢測：用于檢測機械手抓取物體的位置和姿態(tài)，提高抓取精度。

4.2簡述伺服系統(tǒng)的組成及其工作原理。

伺服系統(tǒng)主要由以下幾部分組成：

伺服電機：實現(xiàn)機械運動。

位置反饋傳感器：檢測伺服電機的實際位置。

控制器：根據(jù)位置反饋信號和設定位置信號，計算控制量，驅(qū)動伺服電機。

伺服驅(qū)動器：將控制器的控制量轉(zhuǎn)換為電流信號，驅(qū)動伺服電機。

工作原理：控制器根據(jù)位置反饋信號和設定位置信號，計算出控制量，驅(qū)動伺服電機運動。伺服電機運動后，位置反饋傳感器檢測實際位置，反饋給控制器，控制器根據(jù)反饋信號和設定位置信號，不斷調(diào)整控制量，實現(xiàn)精確的位置控制。

4.3簡述PLC的特點及其在自動化系統(tǒng)中的應用。

PLC（可編程邏輯控制器）具有以下特點：

可編程性：通過編程實現(xiàn)各種邏輯控制功能。

抗干擾性：具有較強的抗干擾能力，適用于惡劣環(huán)境。

可靠性：采用模塊化設計，易于維護和擴展。

在自動化系統(tǒng)中的應用：

生產(chǎn)線自動化：實現(xiàn)生產(chǎn)線上的物料搬運、加工、檢測等功能。

工業(yè)控制：實現(xiàn)對工業(yè)的精確控制。

生產(chǎn)線設備控制：實現(xiàn)對生產(chǎn)線設備的自動化控制。

4.4簡述閉環(huán)控制系統(tǒng)的優(yōu)點及其在機械工程自動化中的應用。

閉環(huán)控制系統(tǒng)的優(yōu)點：

精度高：通過反饋控制，可以實現(xiàn)對系統(tǒng)輸出的精確控制。

抗干擾能力強：通過反饋控制，可以減小外界干擾對系統(tǒng)的影響。

穩(wěn)定性好：閉環(huán)控制系統(tǒng)具有較好的穩(wěn)定性，能夠適應系統(tǒng)參數(shù)的變化。

在機械工程自動化中的應用：

位置控制：實現(xiàn)對機械部件位置的精確控制。

速度控制：實現(xiàn)對機械設備的速度控制。

溫度控制：實現(xiàn)對加熱、冷卻等過程的精確控制。

4.5簡述PID控制器的工作原理及其在自動化系統(tǒng)中的應用。

PID控制器的工作原理：

P（比例）：根據(jù)誤差信號的大小，按比例調(diào)整控制量。

I（積分）：根據(jù)誤差信號的積分，按積分調(diào)整控制量。

D（微分）：根據(jù)誤差信號的微分，按微分調(diào)整控制量。

在自動化系統(tǒng)中的應用：

位置控制：實現(xiàn)對機械部件位置的精確控制。

速度控制：實現(xiàn)對機械設備的速度控制。

溫度控制：實現(xiàn)對加熱、冷卻等過程的精確控制。

答案及解題思路：

4.1答案：傳感器在機械工程自動化技術中的應用包括溫度檢測、壓力檢測、位移檢測、速度檢測和觸覺檢測等。解題思路：結合傳感器在機械工程自動化中的應用領域，列舉具體應用實例。

4.2答案：伺服系統(tǒng)由伺服電機、位置反饋傳感器、控制器和伺服驅(qū)動器組成。工作原理：控制器根據(jù)位置反饋信號和設定位置信號，計算控制量，驅(qū)動伺服電機運動。解題思路：分析伺服系統(tǒng)的組成部分，闡述各部分的功能和工作原理。

4.3答案：PLC具有可編程性、抗干擾性和可靠性等特點。在自動化系統(tǒng)中的應用包括生產(chǎn)線自動化、工業(yè)控制和生產(chǎn)線設備控制等。解題思路：總結PLC的特點，列舉其在自動化系統(tǒng)中的應用實例。

4.4答案：閉環(huán)控制系統(tǒng)的優(yōu)點包括精度高、抗干擾能力強和穩(wěn)定性好。在機械工程自動化中的應用包括位置控制、速度控制和溫度控制等。解題思路：分析閉環(huán)控制系統(tǒng)的優(yōu)點，結合機械工程自動化中的應用領域，闡述具體應用實例。

4.5答案：PID控制器的工作原理包括比例、積分和微分。在自動化系統(tǒng)中的應用包括位置控制、速度控制和溫度控制等。解題思路：解釋PID控制器的工作原理，結合其在自動化系統(tǒng)中的應用領域，闡述具體應用實例。五、計算題5.1.計算一個負載為10kg的伺服電機在速度為2000r/min時的扭矩。

5.2.設一個閉環(huán)控制系統(tǒng)中的被控對象傳遞函數(shù)為G(s)=K/(s1)，控制器為P控制器，求控制器的參數(shù)K。

5.3.已知一個系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為G(s)=K/(s^22s1)，采用PID控制器進行控制，求K、Ti和Td的值。

5.4.設一個機械工程自動化系統(tǒng)中的傳感器靈敏度為100mV/V，輸入信號為1V，求輸出信號。

5.5.已知一個伺服系統(tǒng)的動態(tài)響應時間為1s，求其上升時間、超調(diào)量和穩(wěn)態(tài)誤差。

答案及解題思路：

5.1.解題思路：

扭矩（T）與負載（F）和角速度（ω）的關系為T=Fω。首先需要將速度從r/min轉(zhuǎn)換為rad/s，然后應用公式計算扭矩。

轉(zhuǎn)換公式：ω=(2π速度)/60

計算扭矩：T=Fω

答案：T=10kg(2π2000r/min)/60≈209.44N·m

5.2.解題思路：

P控制器（比例控制器）的傳遞函數(shù)為K/(1s)，其中K為比例增益。由于被控對象的傳遞函數(shù)為G(s)=K/(s1)，可以得出控制器的K值等于被控對象的K值。

答案：K=K

5.3.解題思路：

PID控制器包括比例（P）、積分（I）和微分（D）三個部分。對于開環(huán)傳遞函數(shù)G(s)=K/(s^22s1)，PID控制器的參數(shù)K、Ti和Td需要根據(jù)系統(tǒng)特性和設計要求來確定。這里假設使用典型PID參數(shù)設計方法。

K：比例增益，根據(jù)系統(tǒng)穩(wěn)定性要求確定。

Ti：積分時間，根據(jù)系統(tǒng)對穩(wěn)態(tài)誤差的要求確定。

Td：微分時間，根據(jù)系統(tǒng)對動態(tài)響應的要求確定。

具體值需要根據(jù)系統(tǒng)特性通過設計方法或仿真確定。

答案：K、Ti和Td的具體值需要根據(jù)系統(tǒng)特性確定。

5.4.解題思路：

傳感器靈敏度表示輸入信號變化1V時，輸出信號的電壓變化量。因此，可以通過靈敏度乘以輸入信號電壓來計算輸出信號。

計算輸出信號：輸出信號=靈敏度輸入信號

答案：輸出信號=100mV/V1V=100mV

5.5.解題思路：

動態(tài)響應時間通常用于描述系統(tǒng)從初始狀態(tài)到達穩(wěn)態(tài)所需的時間。上升時間定義為系統(tǒng)響應從0%到100%所需的時間，超調(diào)量定義為系統(tǒng)響應達到穩(wěn)態(tài)值時的峰值與穩(wěn)態(tài)值之差與穩(wěn)態(tài)值之比，穩(wěn)態(tài)誤差定義為系統(tǒng)響應達到穩(wěn)態(tài)值時的誤差。

上升時間：根據(jù)題目，上升時間為1s。

超調(diào)量：超調(diào)量通常通過系統(tǒng)階躍響應曲線確定，題目未提供具體曲線，無法直接計算。

穩(wěn)態(tài)誤差：穩(wěn)態(tài)誤差也通常通過系統(tǒng)階躍響應曲線確定，題目未提供具體曲線，無法直接計算。

答案：上升時間=1s，超調(diào)量和穩(wěn)態(tài)誤差的具體值需要根據(jù)系統(tǒng)階躍響應曲線確定。六、論述題6.1論述機械工程自動化技術在我國的發(fā)展現(xiàn)狀及前景。

解答：

當前，我國機械工程自動化技術正處于快速發(fā)展階段。以下為我國機械工程自動化技術發(fā)展現(xiàn)狀及前景的論述：一、發(fā)展現(xiàn)狀：1.政策支持：國家出臺了一系列政策鼓勵機械工程自動化技術的研究與應用，為產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供了良好的政策環(huán)境。

2.技術創(chuàng)新：我國在、智能裝備、工業(yè)自動化等領域取得了顯著成果，部分技術達到國際先進水平。

3.應用廣泛：機械工程自動化技術已廣泛應用于制造業(yè)、交通運輸、能源、環(huán)保等行業(yè)，提高了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。

4.市場需求：我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，機械工程自動化市場需求不斷增長，為產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供了廣闊的市場空間。二、前景展望：1.技術升級：未來，我國機械工程自動化技術將繼續(xù)向智能化、集成化、網(wǎng)絡化方向發(fā)展，提升技術水平。

2.應用領域拓展：技術的不斷成熟，機械工程自動化技術將在更多領域得到應用，如農(nóng)業(yè)、醫(yī)療、家居等。

3.產(chǎn)業(yè)融合：機械工程自動化技術與互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算等新興技術的融合，將推動產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級。

4.國際競爭力：通過技術創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)升級，我國機械工程自動化技術有望在全球市場中占據(jù)一席之地。

6.2論述伺服系統(tǒng)在機械工程自動化中的應用及其發(fā)展趨勢。

解答：

伺服系統(tǒng)在機械工程自動化中具有重要作用，以下為其應用及發(fā)展趨勢的論述：一、應用：1.位置控制：伺服系統(tǒng)在機械工程自動化中主要用于位置控制，保證設備運行精度和穩(wěn)定性。

2.轉(zhuǎn)速控制：伺服系統(tǒng)可實現(xiàn)設備轉(zhuǎn)速的精確控制，提高生產(chǎn)效率。

3.加速度控制：伺服系統(tǒng)在運動過程中，可實現(xiàn)對加速度的精確控制，提高設備的動態(tài)功能。

4.軌跡跟蹤：伺服系統(tǒng)在自動化設備中可實現(xiàn)復雜軌跡的精確跟蹤，提高產(chǎn)品質(zhì)量。二、發(fā)展趨勢：1.高功能：未來伺服系統(tǒng)將向高功能方向發(fā)展，如提高控制精度、響應速度等。

2.智能化：結合人工智能、大數(shù)據(jù)等技術，實現(xiàn)伺服系統(tǒng)的智能控制，提高設備運行效率。

3.網(wǎng)絡化：伺服系統(tǒng)將向網(wǎng)絡化方向發(fā)展，實現(xiàn)設備之間的互聯(lián)互通，提高生產(chǎn)智能化水平。

4.能源節(jié)約：環(huán)保意識的提高，伺服系統(tǒng)將注重能源節(jié)約和環(huán)保，降低生產(chǎn)成本。

6.3論述PLC在自動化系統(tǒng)中的應用及其發(fā)展。

解答：

PLC（可編程邏輯控制器）在自動化系統(tǒng)中具有廣泛應用，以下為其應用及發(fā)展趨勢的論述：一、應用：1.工業(yè)自動化：PLC在工業(yè)自動化中實現(xiàn)各種邏輯控制、順序控制、過程控制等功能。

2.過程控制：PLC廣泛應用于化工、能源、環(huán)保等行業(yè)的過程控制，提高生產(chǎn)穩(wěn)定性和產(chǎn)品質(zhì)量。

3.機械設備控制：PLC可用于控制各種機械設備，如數(shù)控機床、等，實現(xiàn)自動化生產(chǎn)。

4.安全監(jiān)控：PLC在自動化系統(tǒng)中實現(xiàn)安全監(jiān)控，提高生產(chǎn)安全系數(shù)。二、發(fā)展趨勢：1.高功能：未來PLC將向高功能方向發(fā)展，提高處理速度、擴展性等。

2.模塊化設計：PLC將采用模塊化設計，便于系統(tǒng)集成和擴展。

3.開放式架構：PLC將具備開放式架構，實現(xiàn)與其他系統(tǒng)、設備的兼容和互聯(lián)互通。

4.智能化：結合人工智能、大數(shù)據(jù)等技術，實現(xiàn)PLC的智能化控制，提高自動化系統(tǒng)效率。

6.4論述閉環(huán)控制系統(tǒng)在機械工程自動化中的應用及其發(fā)展。

解答：

閉環(huán)控制系統(tǒng)在機械工程自動化中具有重要作用，以下為其應用及發(fā)展趨勢的論述：一、應用：1.精密加工：閉環(huán)控制系統(tǒng)可實現(xiàn)精密加工過程中的位置、速度、加速度等參數(shù)的精確控制。

2.過程控制：在化工、能源、環(huán)保等行業(yè)，閉環(huán)控制系統(tǒng)可實現(xiàn)對過程的穩(wěn)定控制，提高產(chǎn)品質(zhì)量。

3.軌跡跟蹤：閉環(huán)控制系統(tǒng)可實現(xiàn)對復雜軌跡的精確跟蹤，提高自動化設備的生產(chǎn)效率。

4.自動化生產(chǎn)線：在自動化生產(chǎn)線中，閉環(huán)控制系統(tǒng)可實現(xiàn)多環(huán)節(jié)的協(xié)同控制，提高生產(chǎn)效率。二、發(fā)展趨勢：1.高精度：未來閉環(huán)控制系統(tǒng)將向高精度方向發(fā)展，提高控制精度和穩(wěn)定性。

2.智能化：結合人工智能、大數(shù)據(jù)等技術，實現(xiàn)閉環(huán)系統(tǒng)的智能控制，提高自動化系統(tǒng)效率。

3.網(wǎng)絡化：閉環(huán)控制系統(tǒng)將向網(wǎng)絡化方向發(fā)展，實現(xiàn)設備之間的互聯(lián)互通，提高生產(chǎn)智能化水平。

4.節(jié)能環(huán)保：閉環(huán)控制系統(tǒng)將注重節(jié)能環(huán)保，降低生產(chǎn)成本，符合可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。

6.5論述PID控制器在自動化系統(tǒng)中的應用及其發(fā)展。

解答：

PID控制器在自動化系統(tǒng)中具有廣泛應用，以下為其應用及發(fā)展趨勢的論述：一、應用：1.位置控制：PID控制器在位置控制中可實現(xiàn)設備的精確定位，提高生產(chǎn)效率。

2.速度控制：PID控制器可實現(xiàn)對設備速度的精確控制，提高產(chǎn)品質(zhì)量。

3.溫度控制：在化工、能源等行業(yè)，PID控制器可用于溫度控制，保證生產(chǎn)過程穩(wěn)定。

4.壓力控制：PID控制器可實現(xiàn)設備壓力的精確控制，提高生產(chǎn)安全系數(shù)。二、發(fā)展趨勢：1.高功能：未來PID控制器將向高功能方向發(fā)展，提高控制精度、響應速度等。

2.智能化：結合人工智能、大數(shù)據(jù)等技術，實現(xiàn)PID控制器的智能化控制，提高自動化系統(tǒng)效率。

3.自適應控制：PID控制器將向自適應控制方向發(fā)展，提高控制系統(tǒng)的魯棒性和適應性。

4.網(wǎng)絡化：PID控制器將向網(wǎng)絡化方向發(fā)展，實現(xiàn)設備之間的互聯(lián)互通，提高生產(chǎn)智能化水平。

答案及解題思路：

6.1答案：根據(jù)以上解答，結合實際案例，從政策、技術創(chuàng)新、應用、市場等方面論述我國機械工程自動化技術的發(fā)展現(xiàn)狀及前景。

解題思路：首先概述我國機械工程自動化技術的發(fā)展現(xiàn)狀，然后分別從政策、技術創(chuàng)新、應用、市場等方面展開論述，并結合實際案例進行說明。

6.2答案：根據(jù)以上解答，結合實際案例，論述伺服系統(tǒng)在機械工程自動化中的應用及其發(fā)展趨勢。

解題思路：首先概述伺服系統(tǒng)在機械工程自動化中的應用，然后分別從高功能、智能化、網(wǎng)絡化、能源節(jié)約等方面論述伺服系統(tǒng)的發(fā)展趨勢，并結合實際案例進行說明。

6.3答案：根據(jù)以上解答，結合實際案例，論述PLC在自動化系統(tǒng)中的應用及其發(fā)展。

解題思路：首先概述PLC在自動化系統(tǒng)中的應用，然后分別從高功能、模塊化設計、開放式架構、智能化等方面論述PLC的發(fā)展趨勢，并結合實際案例進行說明。

6.4答案：根據(jù)以上解答，結合實際案例，論述閉環(huán)控制系統(tǒng)在機械工程自動化中的應用及其發(fā)展。

解題思路：首先概述閉環(huán)控制系統(tǒng)在機械工程自動化中的應用，然后分別從高精度、智能化、網(wǎng)絡化、節(jié)能環(huán)保等方面論述閉環(huán)控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢，并結合實際案例進行說明。

6.5答案：根據(jù)以上解答，結合實際案例，論述PID控制器在自動化系統(tǒng)中的應用及其發(fā)展。

解題思路：首先概述PID控制器在自動化系統(tǒng)中的應用，然后分別從高功能、智能化、自適應控制、網(wǎng)絡化等方面論述PID控制器的發(fā)展趨勢，并結合實際案例進行說明。七、應用題7.1設計一個基于PLC的自動化控制系統(tǒng)，實現(xiàn)一個簡單的生產(chǎn)線。

題干：

設計一個基于PLC的自動化控制系統(tǒng)，實現(xiàn)以下功能：

控制傳送帶上的物料流動。

根據(jù)設定的速度調(diào)節(jié)傳送帶的運行速度。

自動檢測物料是否到達指定的檢測點。

如果檢測到物料缺失，則停止生產(chǎn)線，并發(fā)出警報。

要求：

設計PLC的控制程序。

列出PLC輸入/輸出端口的分配表。

繪制控制電路圖。

參考知識點：

PLC的基本功能及應用。

輸入/輸出設備的配置與連接。

控制電路的設計與實施。

7.2設計一個基于伺服系統(tǒng)的自動化設備，實現(xiàn)一個物體的精確定位。

題干：

設計一個基于伺服系統(tǒng)的自動化設備，實現(xiàn)以下功能：

控制設備執(zhí)行軸的運動，實現(xiàn)物體的精確定位。

根據(jù)預設的程序，使設備執(zhí)行軸按照特定軌跡運動。

自動檢測并調(diào)整定位精度。

要求：

設計伺服系統(tǒng)的工作原理圖。

列出伺服系統(tǒng)主要元件的選型。

編寫伺服系統(tǒng)的控制程序。

參考知識點：

伺服系統(tǒng)的組成及原理。

伺服電機、驅(qū)動器和控制器的選型與連接。

伺服系統(tǒng)的控制程序編寫。

7.3設計一個基于PID控制器的自動化控制系統(tǒng)，實現(xiàn)對一個機械臂的精確控制。

題干：

設計一個基于PID控制器的自動化控制系統(tǒng)，實現(xiàn)對機械臂的以下控制：

機械臂的關節(jié)運動。

根據(jù)設定的位置、速度和力控制關節(jié)運動。

實現(xiàn)機械臂在空間中的精確定位。

要求：

設計PID控制器的參數(shù)設置方法。

列出PID控制器與機械臂的連接方式。

編寫機械臂的控制程序。

參考知識點：

PID控制器的原理與應用。

機械臂關節(jié)的數(shù)學建模。

機械臂的控制程序編寫。

7.4設計一個基于傳感器的自動化設備，實現(xiàn)對溫度的實時監(jiān)測。

題干：

設計一個基于傳感器的自動化設備，實現(xiàn)