2002-2013年機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)自考?xì)v年真題及答案

1、 2012年4月 機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)一、單項(xiàng)選擇題(本大題共10小題，每小題1分，共10分)1用于承載、傳遞力和運(yùn)動(dòng)的模塊是【A】A機(jī)械受控模塊B驅(qū)動(dòng)模塊C接口模塊 D 微計(jì)算機(jī)模塊2導(dǎo)軌副用于引導(dǎo)運(yùn)動(dòng)部件的走向，某配對(duì)導(dǎo)軌面具有相同記性裝置，利用同型相斥原理使兩導(dǎo)軌面脫離接觸，該導(dǎo)軌屬于【D】A滑動(dòng)導(dǎo)軌B液體靜壓導(dǎo)軌 C氣浮導(dǎo)軌 D磁浮導(dǎo)軌3滾珠絲杠螺母副一般采取消除間隙和適當(dāng)預(yù)緊的措施，主要方法有四種，其中最簡(jiǎn)單、尺寸最緊湊，且價(jià)格低廉的調(diào)整方法是【D】A雙螺母齒差式B雙螺母螺紋式C雙螺母墊片式D單螺母變位導(dǎo)程自預(yù)緊式4能消除零位輸出和偶此非線性項(xiàng)，抵消共模誤差，減少非線性，這種傳感器性能

2、改善措施是【B】A平均技術(shù)B差動(dòng)技術(shù)C開(kāi)環(huán)技術(shù) D閉環(huán)技術(shù)5下列措施中能夠減小直流伺服電動(dòng)機(jī)機(jī)電時(shí)間常數(shù)的是【C】A增加等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 B增加電樞回路電阻C附加速度負(fù)反饋D減小電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩系數(shù) 分析：機(jī)電時(shí)間常數(shù)Tm=（Ra*J）/（Kt*Ke）。與機(jī)電時(shí)間常數(shù)Tm正比的是等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J和電樞回路電阻Ra，因此增加它們不行，與Tm反比是電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩系數(shù)Kt和電動(dòng)機(jī)反電動(dòng)勢(shì)系數(shù)Ke。因此只有C正確。6在小功率的PWM伺服放大器中，主回路經(jīng)常使用的VDMOS代替IGBT，其中VDMOS的含義是【A】A功率場(chǎng)效應(yīng)管B功率晶體管C絕緣柵晶體管D靜電感應(yīng)晶體管分析：書(shū)上沒(méi)找到有關(guān)描述。不過(guò)MOS管是場(chǎng)效應(yīng)管，

3、因此只有A合適。上網(wǎng)查了一下，正確。7PID控制器中，I的含義是【B】A比例B積分C微分D前饋8在具有位置換的全閉環(huán)交流伺服系統(tǒng)中，取自伺服電動(dòng)機(jī)軸上編碼器的反饋通道構(gòu)成【B】A位置環(huán)B速度環(huán)C電流環(huán)D轉(zhuǎn)矩環(huán)分析：“全閉環(huán)”是關(guān)鍵。在書(shū)上235頁(yè)，容易忽略。9滿足中等性能要求的西門(mén)子S7系列模塊化小型的PLC是【C】ASIMATIC S7-200PLC BSIMATIC NET CSIMATIC S7-300PLCDSIMATIC S7-400PLC10設(shè)計(jì)梯形圖時(shí)，串聯(lián)一個(gè)動(dòng)斷觸點(diǎn)0.00對(duì)應(yīng)的助記符語(yǔ)句是【D】ALD 0.00 BLD NOT 0.00 CAND 0.00 DAND NOT

4、 0.00分析：“動(dòng)斷觸點(diǎn)”是關(guān)鍵語(yǔ)，就是常閉觸點(diǎn)，動(dòng)作以后才斷開(kāi)。二、簡(jiǎn)答題(本大題共8小題，每小題4分，共32分)11伺服系統(tǒng)的工作特點(diǎn)是什么?12簡(jiǎn)述通信模塊及接口模塊的作用。13簡(jiǎn)述單波諧波齒輪傳動(dòng)和雙波諧波齒輪傳動(dòng)的含義，并說(shuō)明為什么雙波諧波齒輪傳動(dòng)被廣泛采用。14三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的定子與轉(zhuǎn)子之間的氣隙中有怎樣的磁場(chǎng)，該磁場(chǎng)是如何產(chǎn)生的？15簡(jiǎn)述反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的工作原理及其特點(diǎn)。16步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器產(chǎn)品中的單脈沖方式與雙脈沖方式有何不同，各自適合什么場(chǎng)合?17選擇采樣周期應(yīng)遵循的準(zhǔn)則?l8采用DDA法在兩軸定為工作臺(tái)上實(shí)現(xiàn)直線插補(bǔ)，采用常速度分布實(shí)現(xiàn)直線運(yùn)動(dòng)控制指令時(shí)，需要幾個(gè)寄存器

5、，如何分配和使用這些寄存器產(chǎn)生步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的參考脈沖指令?題目分析：?jiǎn)柎痤}都比較簡(jiǎn)單，但是今年的題目和歷年還是有些不同，出題專家花了功夫做調(diào)整。三、計(jì)算題(本大題共4小題，每小題5分，共20分)19如題19圖，（根據(jù)滾珠絲杠副的結(jié)構(gòu)參數(shù)表）查得系數(shù) 3,如果外部軸向力 20000N，軸向預(yù)載荷力為10000N時(shí)，該滾珠絲杠副的傳動(dòng)剛度是多少?（本題與2006年的第24題類似，那道題僅軸向預(yù)載荷力為3000N）本題：查表得軸向位移系數(shù)是6.5倍軸向位移=6.5×3=19.5um傳動(dòng)剛度=20000/19.5=1025.641(N/um)本題可拿到5分20增量式編碼器與12cm直徑的跟蹤輪

6、一起使用，編碼器為5000線，是確定每個(gè)脈沖的位移，以及為了測(cè)量7m距離所需計(jì)數(shù)器的位數(shù)。答：每個(gè)脈沖的位移=（3.14*12）/5000=0.007536 cm/脈沖測(cè)量7m（即700cm）所需脈沖數(shù)=700/0.007536=92887.43取整為9288892888大于2的16次方（用計(jì)算器，或記住2的15次方是32768，），小于2的17次方，因此所需計(jì)數(shù)器的位數(shù)為17位。以上題型比較新，沒(méi)有對(duì)照的，也不知道對(duì)不對(duì)。給自己計(jì)算得3分。21用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)控制工作臺(tái)的運(yùn)動(dòng)，（1）設(shè)步距角1.8度，細(xì)分系數(shù)5，絲杠鏍距2mm，進(jìn)給速度v=120mm/min，求進(jìn)給頻率f。（2）設(shè)8253芯片工

7、作在方波發(fā)生器方式（方式3），GATE=1，CLK=2MHz，求時(shí)間常數(shù)寄存器的初值k。解：（1）進(jìn)給速度v=120mm/min=2mm/s細(xì)分后的步距角=1.8/5編碼器旋轉(zhuǎn)一周的脈沖數(shù)N=360/(1.8/5)=1000絲杠導(dǎo)程p=2mm脈沖當(dāng)量=p/N=2/1000 mm/脈沖v=f*p/N=2f/1000=2f=1kHz（2）k=2000000/1000=2000時(shí)間常數(shù)寄存器的初值k為2000以上題型也是原來(lái)沒(méi)有的，書(shū)上只有部分相關(guān)內(nèi)容，不知道對(duì)不對(duì)。做試卷的時(shí)候這個(gè)題沒(méi)有全部完成，給自己計(jì)算得2分。22某伺服系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如題22圖所示，其中Gc（s）=K1，Gp（s）=K2/s(T1s

8、+1),Gr(s)= 1ss+2s(1)確定閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定的條件(2)選擇1和2的值，使 （s） =0答：（1）穩(wěn)定的條件：1- Gr（s）* Gp（s）=0即Gp（s）=1/ Gr（s）= K2/s(T1s+1)=1/（1ss+2s）對(duì)應(yīng)系數(shù)相等，K2=1，1=T1，2=1（2）答案有時(shí)間再補(bǔ)，或者哪位大俠給補(bǔ)上。這個(gè)題得3分這道大題一共得13分。四、簡(jiǎn)單應(yīng)用題(本大題共3小題，每小題6分，共18分)23采樣保持器的作用是在A/D進(jìn)行轉(zhuǎn)換期間畫(huà)出采樣保持器的基本電路示意圖，并說(shuō)明其工作原理。這個(gè)題目估計(jì)到要考，因此掌握的比較透徹。你想想，濾波電路部分，二階的才考完，1階的簡(jiǎn)單，從來(lái)沒(méi)考過(guò)，考的

9、可能性不大（但復(fù)習(xí)時(shí)還是要掌握）。采樣保持器10年來(lái)考過(guò)一次，再考一次還是可能的。 這個(gè)題有條線沒(méi)畫(huà)到位，得5分24一臺(tái)直流伺服電動(dòng)機(jī)，保持額定電壓為120V，電樞電阻200，在額定負(fù)載轉(zhuǎn)矩下運(yùn)行時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)速為1000r/min，電樞電流為0.1A，求電機(jī)的理想空載轉(zhuǎn)速是多少。該電機(jī)在額定電壓下啟動(dòng)，啟動(dòng)電流是多少？解：Un=120V，Ra=200，In=0.1An=（Un- Ra* In）/Ke=1000（r/min）計(jì)算得Ke=0.1n0= Un/Ke=120/0.1=1200（r/min）啟動(dòng)電流Id= Un/ Ra=0.6 （A）25設(shè)1個(gè)6軸的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，起始坐標(biāo)為(1，2,3,)

10、，終點(diǎn)坐標(biāo)為()，各軸vmax都為±4， amax均為±6，求協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)的最短時(shí)間。這個(gè)題答案是2秒本題得6分自己計(jì)算這道大題得17分。五、綜各應(yīng)用題(本大題共2小題，每小題10分，共20分)26控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖如題26圖所示，已知G(s)=1/s(Ts+1)= G(s)=1/s(0.02s 1)=，Gc(s)=Kp(1 1/s)(1)Kp和的值，使在剪切頻率c=10/s時(shí)相位裕量最大；(2) 求最大相位裕量M；解答：（1）按208頁(yè)公式6-29已知c和T，得=0.5按208頁(yè)公式6-30， TanM=1/2（）=24用計(jì)算器計(jì)算，M=67.38度這道題得10分，題目比預(yù)想的

11、要簡(jiǎn)單。這次考試對(duì)傳遞函數(shù)考的不深，但是新型題目有幾個(gè)。總體題目偏難。27設(shè)計(jì)兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)聯(lián)動(dòng)的PLC控制系統(tǒng)，M1和M2有各自的啟動(dòng)和停止按鈕，要求M1啟動(dòng)10秒后M2才能啟動(dòng)，M2不停止M1不能停止。試完成設(shè)計(jì)任務(wù)：(1)列出PLC系統(tǒng)資源分配表。答：（1）資源分配表0.00 M1啟動(dòng)按鈕0.01 M1停止按鈕0.02 M2啟動(dòng)按鈕0.03 M2停止按鈕10.00 M1電機(jī)繼電器10.01 M2電機(jī)繼電器TIM001 M2延時(shí)啟動(dòng)延時(shí)時(shí)間（2）梯形圖要點(diǎn)：M2的常開(kāi)，并聯(lián)在M1的停止按鈕上。這道題得9分本道大題得19分。 (2)畫(huà)出梯形圖程序。二、簡(jiǎn)答題（本大題共8小題，每小題4分，共32分

12、）11、處理“機(jī)”與“電”關(guān)系采用哪些設(shè)計(jì)思想？12、機(jī)電一體化設(shè)計(jì)過(guò)程包括哪些內(nèi)容？13、試說(shuō)明液體動(dòng)壓支承的工作原理。14、什么是直流伺服電動(dòng)機(jī)？它有怎樣的工作特點(diǎn)？15、永磁式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)是什么？16、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的單、雙極性驅(qū)動(dòng)電路，各自的特點(diǎn)是什么？適用范圍是什么？17、半閉環(huán)控制系統(tǒng)的定義及特點(diǎn)是什么？18、數(shù)控機(jī)床通常采用插補(bǔ)器生成運(yùn)動(dòng)控制指令，其中插補(bǔ)的概念是什么？24、某他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)，電樞電阻為0.4,額定電壓為220V，額定電流為40A，額定轉(zhuǎn)速為1000r/min,負(fù)載轉(zhuǎn)矩為恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，大小為額定轉(zhuǎn)矩的一半，求此時(shí)電動(dòng)機(jī)在額定電壓下的轉(zhuǎn)速和電樞電流的大小。25、

13、考慮x-y平面上的直線運(yùn)動(dòng)路徑，源點(diǎn)坐標(biāo)為（0,0）,終點(diǎn)坐標(biāo)為（12,10）,兩軸速度限制分別為，加速度限制分別為。試設(shè)計(jì)三次多項(xiàng)式樣條函數(shù)點(diǎn)位控制指令。27、設(shè)計(jì)一臺(tái)電動(dòng)機(jī)按要求動(dòng)作的PLC控制系統(tǒng)。具體要求：系統(tǒng)只有一個(gè)按鈕。按一下，電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)5s再反轉(zhuǎn)5s,如此重復(fù)3次后自動(dòng)停止。試完成設(shè)計(jì)任務(wù)：（1）列出PLC系統(tǒng)資源分配表；（2）畫(huà)出梯形圖程序。2009年4月自學(xué)考試全國(guó)機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)試卷(課程代碼 2245)一、單項(xiàng)選擇題(本大題共10小題，每小題1分，共10分)在每小題列出的四個(gè)備選項(xiàng)中只有一個(gè)是符合題目要求的，請(qǐng)將其代碼填寫(xiě)在題后的括號(hào)內(nèi)。錯(cuò)選、多選或未選均無(wú)分。1 系統(tǒng)

14、中用于提供驅(qū)動(dòng)力改變系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，產(chǎn)生所希望運(yùn)動(dòng)的模塊稱為 【 】A驅(qū)動(dòng)模塊 B接口模塊C .微計(jì)算機(jī)模塊D測(cè)量模塊2 根據(jù)傳動(dòng)軸的不同特點(diǎn)，可選用不同類型的傳動(dòng)部件。要求傳動(dòng)軸相交的傳動(dòng)部件為 【 】A直齒圓柱齒輪 B斜齒圓柱齒輪C直齒錐齒輪 D蝸輪蝸桿3 齒輪副的間隙會(huì)造成齒輪傳動(dòng)的回差，屬于柔性消隙法的結(jié)構(gòu)是 【 】A調(diào)整中心距法 B選擇裝配法C帶錐度齒輪法 D壓簧消隙結(jié)構(gòu)4 某光柵的條紋密度是l00條mm，要用它測(cè)出1m的位移，應(yīng)采用的細(xì)分電路是【 】A四倍頻 B八倍頻C十倍頻 D十六倍頻5 下列電動(dòng)機(jī)中，沒(méi)有繞組和磁極的電動(dòng)機(jī)是 【 】A直流電動(dòng)機(jī) B超聲波電動(dòng)機(jī)C永磁同步電動(dòng)機(jī)D交

15、流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)6 下列操作中可以使直流伺服電動(dòng)機(jī)的理想空載轉(zhuǎn)速升高的是 【 】A.增大電樞電阻 B.減小電樞電壓C增大電樞電壓 D.減小電樞電阻7采樣一數(shù)據(jù)系統(tǒng)中，若考慮系統(tǒng)的抑制干擾能力時(shí)，采樣速率應(yīng)為閉環(huán)系統(tǒng)通頻帶的 【 】A .10倍以上 B5倍C .2倍 D.(0.11)倍8 . 自動(dòng)導(dǎo)引車在平面上運(yùn)動(dòng)，一般具有的運(yùn)動(dòng)自由度是 【 】A2個(gè) B3個(gè)C .4個(gè) D6個(gè)9 . 屬于模塊化小型PLC，并能滿足中等性能應(yīng)用要求的PLC系統(tǒng)是 【 】ASIMAT IC S7-200PLC B SIMATIC S7-300PLCC SIMATIC S7-400PLC D. SIMATIC NET10

16、載入一個(gè)動(dòng)合觸點(diǎn)的指令是 【 】AOR0.00 BLDNOT0.00CAND 0.00 D .LD 0.00二、簡(jiǎn)答題(本大題共8小題，每小題4分，共32分)11機(jī)電一體化的所渭“4A革命”是指什么?12.機(jī)電一體化設(shè)計(jì)中，“增強(qiáng)機(jī)械系統(tǒng)”的設(shè)計(jì)思想是什么?13試說(shuō)明滾珠絲杠螺母副傳動(dòng)裝置的優(yōu)缺點(diǎn)。14他勵(lì)式直流電動(dòng)機(jī)電樞接額定電壓情況下空載運(yùn)行，如果勵(lì)磁線圈突然斷線，電機(jī)是否會(huì)停轉(zhuǎn)?為什么?15怎樣控制步進(jìn)電動(dòng)機(jī)輸出軸的角位移、轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)向?16什么叫作步距角?它與哪些因素有關(guān)?若系統(tǒng)的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)選定以后，還想進(jìn)一步減小步距角，可采用何種方法?17在實(shí)際系統(tǒng)中，數(shù)字PID控制器的兩種實(shí)現(xiàn)方式是

17、什么?18機(jī)器人按照控制水平可以分為哪三種類型?哪一類肌器人運(yùn)動(dòng)控制水平最高？三、計(jì)算題(本大題共4小題，每小題5分，共20分)19題19圖所示為雙波傳動(dòng)諧波齒輪減速器的原理圖。已知：柔輪的齒數(shù)為200，剛輪的齒數(shù)為202，波發(fā)生器的轉(zhuǎn)速為1280 rmin。求：(1)剛輪固定、波發(fā)生器輸入時(shí)，柔輪輸出的傳動(dòng)比。(2)剛輪固定、波發(fā)生器輸入時(shí)，柔輪輸出的轉(zhuǎn)速。(3)柔輪固定、波發(fā)生器輸入時(shí)，剛輪輸出的轉(zhuǎn)速。20題20圖所示，已知：U=12V，R=9 K電位器共長(zhǎng)60mm，現(xiàn)測(cè)出Uo(t)=4V試問(wèn)電位器活動(dòng)端現(xiàn)移動(dòng)到什么位置?21四相步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，轉(zhuǎn)子50個(gè)齒。若單拍制的塌大靜轉(zhuǎn)矩為0.1N m

18、，試計(jì)算雙拍制運(yùn)行時(shí)的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩T和裕量角。22某直流電機(jī)伺服系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如題22圖所示，已知：四、簡(jiǎn)單應(yīng)用題(本大題共3小題，每小題6分，共18分)23采樣保持器的作用是在AD進(jìn)行轉(zhuǎn)換期間保持采樣輸入信號(hào)大小不變。試?yán)L制出表示采樣保持器的基本電路原理圖并說(shuō)明之。24.一臺(tái)他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)額定電壓為440V，額定電流為76.2A，額定轉(zhuǎn)速為1050r/min，電樞繞組電阻為O393，試計(jì)算電動(dòng)機(jī)的堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩Th為多少(N*m)?25.采用數(shù)字微分分析法產(chǎn)生某常速度分布情況的控制指令信號(hào)方案。位置寄存器P和速度寄存器V的字長(zhǎng)為l6位帶符號(hào)小數(shù)V中的二進(jìn)制小數(shù)為000000010100111 .時(shí)鐘頻率為1

19、0000HzP寄俘器的初始內(nèi)容為0，試求：(1)P寄存器產(chǎn)生第一個(gè)溢出脈沖時(shí)所需的加法次數(shù)。(2)完成588647次加法所輸出的脈沖數(shù)。五、綜合應(yīng)用題(本大題共2小題，每小題10分，共20分)26某位置反饋系統(tǒng)如題26圖所示，已知：電動(dòng)機(jī)時(shí)間常數(shù)T=02s，K=01V()， K=400(rmin)V，K=05(rmins)，求： 。(1)=0時(shí)系統(tǒng)的攝大超調(diào)量%彩和調(diào)整時(shí)間t(按=±2計(jì)算)；(2)欲使系統(tǒng)具有最佳阻尼比，增設(shè)轉(zhuǎn)速負(fù)反饋校正，確定的值；(3)校正后，系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)增益K及單位速度輸入時(shí)的穩(wěn)態(tài)誤差。27.設(shè)汁某機(jī)構(gòu)按要求動(dòng)作的PLC控制系統(tǒng)動(dòng)作要求：按一次起動(dòng)按鈕，機(jī)構(gòu)上升

20、至限定位置，停3s，自動(dòng)下降至原位后自動(dòng)停。(提示：原位置，上升限定位置采用行程開(kāi)關(guān)檢測(cè)。)設(shè)計(jì)任務(wù)：(1)列出PLC系統(tǒng)資源分配表：(2)畫(huà)出梯形圖。2008年4月自學(xué)考試機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)試卷(課程代碼 2245)本試卷共10頁(yè)，滿分100分；考試時(shí)間150分鐘。一、單項(xiàng)選擇題(本大題共10小題，每小題1分，共10分)在每小題列出的四個(gè)備選項(xiàng)中只有一個(gè)是符合題目要求的，請(qǐng)將其代碼填寫(xiě)在題后的括號(hào)內(nèi)。錯(cuò)選、多選或未選均無(wú)分。1利用預(yù)先決定的指令控制一系列加工作業(yè)的系統(tǒng)稱 【 】A伺服系統(tǒng) B自動(dòng)引導(dǎo)車C工業(yè)機(jī)器人 D數(shù)控系統(tǒng)2在機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，齒輪系常用于伺服系統(tǒng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中，作用是 【

21、 】A減速，增矩 B增速，增矩C增速，減矩 D減速，減矩3導(dǎo)軌副用于引導(dǎo)運(yùn)動(dòng)部件的走向。若導(dǎo)軌副機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單、阻尼系數(shù)大、剛度大，但易產(chǎn)生低速爬引現(xiàn)象，則導(dǎo)軌副為 【 】A滾動(dòng)導(dǎo)軌副 B氣浮導(dǎo)軌副C液體靜壓導(dǎo)軌副 D滑動(dòng)導(dǎo)軌副4利用幾個(gè)傳感器單元同時(shí)感受被測(cè)量，因而其輸出將是這些單元輸出的總和，這種測(cè)量技術(shù)被稱為 【 】A平均技術(shù) B差動(dòng)技術(shù)C開(kāi)環(huán)技術(shù) D閉環(huán)技術(shù)5下列幾種電動(dòng)機(jī)中，不屬于固定磁阻電動(dòng)機(jī)的是 【 】A直流電動(dòng)機(jī) B永磁同步電動(dòng)機(jī)C步進(jìn)電動(dòng)機(jī) D交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)6下列特性中，不屬于超聲波電動(dòng)機(jī)的優(yōu)點(diǎn)的是 【 】A低速大轉(zhuǎn)矩 B無(wú)電磁噪聲、電磁兼容性好C價(jià)格低廉 D動(dòng)態(tài)響應(yīng)快7PID控制

22、器中，P的作用是 【 】A降低系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差 B增加系統(tǒng)穩(wěn)定性C提高系統(tǒng)無(wú)靜差度 D減小系統(tǒng)阻尼8下列對(duì)“路徑”和“軌跡”區(qū)別的描述不正確的是 【 】A路徑只代表與軌跡有關(guān)的位置信息B路徑是代表在空間直角坐標(biāo)系或機(jī)器人連桿坐標(biāo)系中運(yùn)動(dòng)的位置時(shí)間曲線C軌跡是具有適當(dāng)速度和(或)加速度信息的路徑D軌跡控制不僅要求路徑連續(xù)，而且要求速度連續(xù)9SIMATIC S7-300PLC是 【 】A中、高檔性能的PLC B人機(jī)界面硬件C模塊化小型的PLC D超小型化的PLC10設(shè)計(jì)梯形圖時(shí)，串聯(lián)一個(gè)動(dòng)合觸點(diǎn)000對(duì)應(yīng)的助記符語(yǔ)句是 【 】AANDNOT 000 BAND 000COR 000 DOR NOT 00

23、0二、簡(jiǎn)答題(本大題共8小題，每小題4分，共32分)11機(jī)電一體化系統(tǒng)中，機(jī)械受控模塊的作用是什么?12機(jī)電一體化設(shè)計(jì)思想是什么?13滾珠絲杠螺母副的間隙消除和預(yù)緊方法有哪幾種?14直流伺服電動(dòng)機(jī)的調(diào)節(jié)特性的含義是什么?什么是直流伺服電動(dòng)機(jī)的失靈區(qū)?15什么是步進(jìn)電動(dòng)機(jī)?其轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)角取決于什么?16對(duì)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路有什么要求?17全閉環(huán)控制系統(tǒng)的定義及特點(diǎn)是什么?l8什么是數(shù)字微分分析法?三、計(jì)算題(本大題共4小題，每小題5分，共20分)19如題19圖所示，已知雙波傳動(dòng)諧波齒輪減速器中，柔輪齒數(shù)ZR=200，剛輪齒數(shù)ZG=202，波發(fā)生器轉(zhuǎn)速nH=1500rmin。試求：(1)剛輪固定時(shí)柔

24、輪的轉(zhuǎn)速nR?(2)柔輪固定時(shí)剛輪的轉(zhuǎn)速nG?20如題20圖所示，用每轉(zhuǎn)2000條刻線的增量編碼器測(cè)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，已知時(shí)鐘脈沖為2MHz，在10個(gè)編碼器脈沖間隔的時(shí)間里，計(jì)數(shù)器共計(jì)數(shù)10000個(gè)時(shí)鐘脈沖，試求電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速n?21某五相步進(jìn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子有36個(gè)齒，采用二相三相運(yùn)行方式。試計(jì)算：(1)步距角s為多少?(2)若要電動(dòng)機(jī)以200 rmin的速度旋轉(zhuǎn)，輸入脈沖頻率f為多少?(3)若要電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)1周半，其輸入脈沖數(shù)為多少?22某伺服系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如題22圖所示，已知：Kp=60Vrad，Kf=O.24V·srad，Ra=3，Kn=2.5×103VV，Kt=7.1N·mA求

25、：(1)系統(tǒng)增益k：(2)伺服剛度KR。四、簡(jiǎn)單應(yīng)用題(本大題共3小題，每小題6分，共18分)23設(shè)計(jì)一個(gè)典型二階RC有源低通濾波器的電路原理圖。24一臺(tái)他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)，額定電壓為220V，額定電流為l16A，額定轉(zhuǎn)速為1500r/min，電樞繞組電阻為0.174，試計(jì)算理想空載轉(zhuǎn)速為多少(rmin)?25考慮x-y平面上的直線運(yùn)動(dòng)路徑，源點(diǎn)坐標(biāo)為(1，1)，終點(diǎn)坐標(biāo)為(13，11)，兩軸速度限制：vxmax=vymax=±6，加速度限制：axmax=aymax=±2，試設(shè)計(jì)三次多項(xiàng)式樣條函數(shù)點(diǎn)位控制指令。五、綜各應(yīng)用題(本大題共2小題，每小題10分，共20分)26控制系統(tǒng)

26、的結(jié)構(gòu)圖如題26圖所示，已知G(s)= ，Gc(s)=Ts+l(1)當(dāng)T=0時(shí)，試確定系統(tǒng)的自然頻率n，阻尼比和最大超調(diào)量%；(2)欲希望系統(tǒng)成為最佳阻尼比狀態(tài)，試確定T值；(3)校正后，系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)增益和單位速度輸人時(shí)的穩(wěn)態(tài)誤差essv。27設(shè)計(jì)一臺(tái)電動(dòng)機(jī)按要求動(dòng)作的PLC控制系統(tǒng)。具體要求：系統(tǒng)只有一個(gè)按鈕。按一下，電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)10s再反轉(zhuǎn)10s后自動(dòng)停止。試完成設(shè)計(jì)任務(wù)：(1)列出PLC系統(tǒng)資源分配表。(2)畫(huà)出梯形圖程序。(3)寫(xiě)出對(duì)應(yīng)的助記符指令。2008年4月機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)參考答案2007年4月自考全國(guó)機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)試題課程代碼：2245一、單項(xiàng)選擇題(本大題共14小題，每小題

27、1分，共14分)在每小題列出的四個(gè)備選項(xiàng)中只有一個(gè)是符合題目要求的，請(qǐng)將其代碼填寫(xiě)在題后的括號(hào)內(nèi)。錯(cuò)選、多選或未選均無(wú)分。1受控變量是機(jī)械運(yùn)動(dòng)，如位置、速度及加速度的一種反饋控制系統(tǒng)稱為 【 】A數(shù)控機(jī)床 B伺服系統(tǒng)C自動(dòng)導(dǎo)引車 D順序控制系統(tǒng)2若兩平面之問(wèn)的油液成楔形，二者相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)將產(chǎn)生壓力，從而可以承載。利用這一原理設(shè)計(jì)出各種形式的滑動(dòng)摩擦支承軸系為 【 】A液體靜壓支承 B氣體靜壓支承C氣體動(dòng)壓支承 D液體動(dòng)壓支承3對(duì)于減速傳動(dòng)系統(tǒng)，若最后一級(jí)的間隙對(duì)系統(tǒng)精度影響最大，則傳動(dòng)比 【 】A小于1 B等于lC大于1 D小于等于14某光柵條紋密度為每lmm刻100條，光柵條紋的夾角為0.00

28、5弧度，則莫爾條紋的寬度W為 【 】A0.1mm B1mmC2mm D5mm5某傳感器是一種輸出電壓隨轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角變化的角位移測(cè)量裝置，且僅能用來(lái)測(cè)量角位移。該傳感器為 【 】A旋轉(zhuǎn)變壓器 B感應(yīng)同步器C光柵 D磁柵二、名詞解釋題（本大題共5小題，每小題3分共15分）15.線性系統(tǒng)、定常系統(tǒng)16.齒輪系傳動(dòng)的最佳速比17.直流伺服電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性18.直流電動(dòng)機(jī)線性驅(qū)動(dòng)電路19.反應(yīng)式步進(jìn)動(dòng)機(jī)三、問(wèn)答題（本大題共4小題，每小題4分，共16分）20.簡(jiǎn)述典型機(jī)電一體化系統(tǒng)中的微處理機(jī)模塊21.題21圖為步進(jìn)電動(dòng)機(jī)單極性驅(qū)動(dòng)電路。試簡(jiǎn)述圖中VT、R、VD、和Rf的作用22.在機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，“路

29、徑”和“軌跡”這兩個(gè)概念之間有什么區(qū)別？23.簡(jiǎn)述時(shí)間/事件驅(qū)動(dòng)順序控制系統(tǒng)的類型。四、計(jì)算題（本大題共3小題，每小題5分，共15分）2006年4月自學(xué)考試全國(guó)機(jī)電一體化考試試卷（課程代碼2245）本試卷共11頁(yè)，滿分100分，考試時(shí)間150分鐘?？偡诸}號(hào)一二三四五核分人題分1410162016復(fù)查人得分得分評(píng)卷人復(fù)查人一、單項(xiàng)選擇題(本大題共14小題，每小題1分，共14分)在每小題列出的四個(gè)備選項(xiàng)中只有一個(gè)是符合題目要求的，請(qǐng)將其代碼填寫(xiě)在題后的括號(hào)內(nèi)。錯(cuò)選、多選或未選均無(wú)分。1有伺服放打器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)裝置等組成的模塊稱 【 】A機(jī)械結(jié)構(gòu)模塊 B測(cè)量模塊C驅(qū)動(dòng)模塊 D接口模塊2使?jié)L珠絲杠

30、具有最大剛度的支承方式是 【 】A雙推雙推 B雙推簡(jiǎn)支C單推單推 D雙推自由3機(jī)械傳動(dòng)裝置在機(jī)電一體化系統(tǒng)中是必不可少的，因?yàn)樵陔妱?dòng)機(jī)和負(fù)載之間經(jīng)常需要 【 】A匹配轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速 B增加傳動(dòng)功率C縮小傳動(dòng)功率 D維持轉(zhuǎn)速恒定4用戶可通過(guò)哪種方法來(lái)調(diào)節(jié)儀表放大器之增益？ 【 】A內(nèi)部電阻 B外部電阻C輸入電壓 D輸出電壓5于旋轉(zhuǎn)變壓器輸出電壓大小有關(guān)的因素是 【 】A轉(zhuǎn)子位置 B轉(zhuǎn)子材料C轉(zhuǎn)子直徑 D轉(zhuǎn)子長(zhǎng)度6為提高感應(yīng)同步器鑒相法工作方式的靈敏度，需要使節(jié)距W的尺寸 【 】A增大 B保持不變C減小 D取任意值7交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，對(duì)應(yīng)S=時(shí)的轉(zhuǎn)矩稱 【 】A堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩 B負(fù)載轉(zhuǎn)矩C額定轉(zhuǎn)矩 D最大轉(zhuǎn)矩

31、8直流電動(dòng)機(jī)中， 稱 【 】A電動(dòng)機(jī)電磁時(shí)間常數(shù) B電動(dòng)機(jī)機(jī)電時(shí)間常數(shù)C機(jī)械系統(tǒng)時(shí)間常數(shù) D電動(dòng)機(jī)反電勢(shì)系數(shù)9某三相步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，轉(zhuǎn)子40個(gè)齒，欲使其步距1.5，應(yīng)采用的通電方式為 【 】A單拍制 B雙拍制C單雙拍制 D細(xì)分電路10若考慮對(duì)系統(tǒng)響應(yīng)速度的影響，采樣數(shù)據(jù)系統(tǒng)中的采樣周期應(yīng)選為系統(tǒng)最小時(shí)間常數(shù)的 【 】A(O.11)倍 B2倍C5倍 D10倍11在串聯(lián)校正的比例積分微分(PID)控制器中，I的作用是 【 】A改善穩(wěn)定性 B加快系統(tǒng)響應(yīng)速度C提高無(wú)靜差度 D增大相位裕量12一般機(jī)器都是多軸的。為完成協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)，所有運(yùn)動(dòng)軸都必須 【 】A同時(shí)啟動(dòng) B同時(shí)停止C分時(shí)啟動(dòng)，分時(shí)停止 D同時(shí)啟動(dòng)

32、，同時(shí)停止13圖示利用繼電器觸點(diǎn)實(shí)現(xiàn)的邏輯函數(shù)為 【 】ABCD14梯形圖中二網(wǎng)絡(luò)并聯(lián)，采用的助記符指令為 【 】AOR BANDCOR STR DAND STR得分評(píng)卷人復(fù)查人二、名詞解釋題(本大題共5小題，每小題2分，共10分)15計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)16支承件的靜剛度17測(cè)量中的量程18直流伺服電動(dòng)機(jī)的調(diào)節(jié)特性得分評(píng)卷人復(fù)查人三、問(wèn)答題(本大題共4小題，每小題4分，共16分)20機(jī)電一體化設(shè)計(jì)中，“替代機(jī)械系統(tǒng)”的設(shè)計(jì)思想是什么?21簡(jiǎn)述步進(jìn)電動(dòng)機(jī)單極性驅(qū)動(dòng)電路的組成及工作原理。22如何消除因截?cái)嗾`差造成的積累誤差?23簡(jiǎn)述描寫(xiě)時(shí)間驅(qū)動(dòng)順序過(guò)程經(jīng)常采用的方法。得分評(píng)卷人復(fù)查人四、計(jì)算題(本

33、大題共4小題，每小題5分，共20分)24若根據(jù)滾珠絲杠副的結(jié)構(gòu)參數(shù)查表得系數(shù)3,試計(jì)算當(dāng)外部軸向力20000N，軸向預(yù)載荷力為3000N時(shí)，該滾珠絲杠副的傳動(dòng)剛度是多少?25采用2000條刻線的增量編碼器測(cè)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的方法如圖所示。已知時(shí)鐘脈沖為 8MHz,在lO個(gè)編碼器脈沖問(wèn)隔的時(shí)間里計(jì)數(shù)器共計(jì)200000個(gè)時(shí)鐘脈沖，試求電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速n。26.直流電動(dòng)機(jī)T型雙極開(kāi)關(guān)放大器電路如題26（a）圖(1)若其基極信號(hào)的波形如題26(b)圖所，試在該圖中畫(huà)出對(duì)應(yīng)的電樞電壓和電樞電流的穩(wěn)態(tài)波形。(2)若要求、的均值都為零，試在題26(c)圖中畫(huà)出的波形。27三相變磁阻式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，轉(zhuǎn)子40個(gè)齒。要求：(1

34、)計(jì)算雙拍制的步距角。(2)若單拍制的最大轉(zhuǎn)距為2N·m，計(jì)算單雙拍制時(shí)的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩。得分評(píng)卷人復(fù)查人五、簡(jiǎn)單應(yīng)用題(本大題共4小題，每小題6分，共24分)28題28圖“四倍頻細(xì)分和辨向電路”，圖中、為反向器。為單穩(wěn)觸發(fā)器。試分析：(1)正向運(yùn)動(dòng)時(shí)，與或門(mén)、的輸出脈沖。(2)反向運(yùn)動(dòng)時(shí)，與或門(mén)、的輸出脈沖。29某直流電機(jī)電樞電阻50，做電動(dòng)機(jī)使用時(shí)電樞加110V電壓，空載電樞電流O.1A，空載轉(zhuǎn)速3000rmin。(勵(lì)磁保持額定狀態(tài))(1)電機(jī)空載損耗功率為多少?(2)電機(jī)的反電動(dòng)勢(shì)系數(shù)為多少?(3)若電機(jī)做發(fā)電機(jī)用，轉(zhuǎn)速保持2000rrain，外接300 負(fù)載電阻，則其電樞電流為多少

35、?30已知系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如題30圖所示。(1)若=25，=0，求階躍響應(yīng)的最大超調(diào)量( 定義：=100% )和調(diào)節(jié)時(shí)間 (取=±005) （2）當(dāng)=25，欲使系統(tǒng)為最佳阻尼，確定的值。31xy平面內(nèi)由(1，1)點(diǎn)以v=2的恒速運(yùn)動(dòng)到(9，1)點(diǎn)，設(shè)采樣周期為0.01s，試求出兩點(diǎn)直線插補(bǔ)的遞推計(jì)算式。得分評(píng)卷人復(fù)查人六、綜合應(yīng)用題(本大題共2小題，每小題8分，共16分)33PLC控制系統(tǒng)的梯形圖如題33圖所示。(1)寫(xiě)出助記符指令程序；(2)列出Y1、Y2、Y4輸出變量的布爾代數(shù)方程。2006年4月機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)參考答案2004年4月自考全國(guó)機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)試卷(課程代碼 2245

36、)一、單項(xiàng)選擇題(本大題共14小題，每小題1分，共14分)在每小題列出的四個(gè)備選項(xiàng)中只有一個(gè)是符合題目要求的，請(qǐng)將其代碼填寫(xiě)在題后的括號(hào)內(nèi)，錯(cuò)選、多選或未選均無(wú)分。1由計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)將計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)輔助規(guī)劃、計(jì)算機(jī)輔助制造聯(lián)接成的系統(tǒng)稱A順序控制系統(tǒng) B自動(dòng)導(dǎo)引車系統(tǒng)C柔性制造系統(tǒng) D計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng) 【 】2易產(chǎn)生低速爬行現(xiàn)象的導(dǎo)軌是A滾柱導(dǎo)軌 B靜壓導(dǎo)軌C滑動(dòng)導(dǎo)軌 D氣浮導(dǎo)軌 【 】3諧波齒輪演變自A直齒錐齒輪傳動(dòng) B斜齒錐齒輪傳動(dòng)C蝸桿副傳動(dòng) D行星齒輪傳動(dòng) 【 】4機(jī)床的調(diào)速方法很多，其中最有利于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，并可簡(jiǎn)化機(jī)械結(jié)構(gòu)的方法是A機(jī)械方法 B液壓方法C電氣方法 D氣動(dòng)方法 【

37、 】5碼盤(pán)式轉(zhuǎn)速傳感器采用增量式編碼器直接連接到轉(zhuǎn)軸上，產(chǎn)生一系列脈沖，從而得到A電壓信號(hào) B數(shù)字式電流信號(hào)C電流信號(hào) D數(shù)字式速度信號(hào) 【 】6若要使長(zhǎng)光柵能測(cè)出比柵距還小的位移量，則應(yīng)利用A莫爾條紋的作用 B細(xì)分技術(shù)C數(shù)顯表 D計(jì)算機(jī)數(shù)字處理 【 】7交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，對(duì)應(yīng)s=1的轉(zhuǎn)矩稱A堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩 B最大轉(zhuǎn)矩C額定轉(zhuǎn)矩 D負(fù)載轉(zhuǎn)矩 【 】8直流電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)中，稱A電動(dòng)機(jī)電磁時(shí)問(wèn)常數(shù) B電動(dòng)機(jī)機(jī)電時(shí)間常數(shù)C機(jī)械系統(tǒng)時(shí)間常數(shù) D電動(dòng)機(jī)反電勢(shì)系數(shù) 【 】9某步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，三相，轉(zhuǎn)子40個(gè)齒，欲使其步距0.5°，應(yīng)采用的通電方式為A單拍制 B雙拍制C單雙拍制 D細(xì)分電路 【 】10若考慮系統(tǒng)抑

38、制干擾的能力，選擇采樣周期的一條法則是：采樣速率應(yīng)選為閉環(huán)系統(tǒng)通頻帶的A5倍 B8倍C10倍 D10倍以上 【 】11在數(shù)控系統(tǒng)中，軟伺服系統(tǒng)的系統(tǒng)增益Ka為A(25)1s B(850)1sC(50100)1s D(120150)1s 【 】12考慮多軸系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)，若每一根軸都按最快速度運(yùn)動(dòng)，其結(jié)果必是各軸有先后地到達(dá)各自的終點(diǎn)坐標(biāo)，所形成的軌跡是一條A直線 B曲線C圓弧 D折線 【 】14梯形圖中兩觸點(diǎn)并聯(lián)，采用的助記符指令為AOR BANDCOR STR DAND STR 【 】二、名詞解釋題(本大題共5小題，每小題2分，共10分)15柔性制造系統(tǒng)16開(kāi)式導(dǎo)軌17閉環(huán)技術(shù)18直流伺服電動(dòng)機(jī)

39、的機(jī)械特性19采樣數(shù)據(jù)系統(tǒng)三、簡(jiǎn)答題(本大題共4小題，每小題4分，共16分)20機(jī)電一體化設(shè)計(jì)中，增強(qiáng)機(jī)械系統(tǒng)的思想是什么?21簡(jiǎn)述步進(jìn)電動(dòng)機(jī)雙極性驅(qū)動(dòng)電路的組成及原理。22根據(jù)數(shù)控機(jī)床加工作業(yè)任務(wù)不同，其運(yùn)動(dòng)控制分為哪幾種類型?并說(shuō)明其功能。23描寫(xiě)事件驅(qū)動(dòng)過(guò)程常用什么方法?四、計(jì)算題(本大題共4小題，每小題5分，共20分)24若根據(jù)滾珠絲杠副的結(jié)構(gòu)參數(shù)，查表得系數(shù)，試計(jì)算當(dāng)外部軸向力，軸向預(yù)載荷力為5000N時(shí)，該滾珠絲杠副的傳動(dòng)剛度是多少。25若某一光柵的條紋密度為100條mm，現(xiàn)利用光柵莫爾條紋的放大作用，把莫爾條紋的寬度調(diào)成10mm，求光柵條紋間的夾角。26某三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)空載轉(zhuǎn)速1

40、485rmin，電源頻率50Hz，額定轉(zhuǎn)差率0.04。該電機(jī)為幾極，額定轉(zhuǎn)速為多少?額定運(yùn)行狀態(tài)下，定子、轉(zhuǎn)子繞組電勢(shì)頻率各為多少?電機(jī)空載時(shí)轉(zhuǎn)子繞組電勢(shì)頻率較額定狀態(tài)時(shí)變化如何?27三相變磁阻式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，轉(zhuǎn)子60個(gè)齒。若單拍制通電的最大轉(zhuǎn)矩為1N·m，計(jì)算單雙拍制時(shí)的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩。若要求電機(jī)轉(zhuǎn)速為240rmin，計(jì)算單拍制通電的輸入脈沖頻率。五、簡(jiǎn)單應(yīng)用題（本大題共4小題，每小題6分，共24分)28要求將電荷放大器與壓電傳感器組合。使電荷放大器的輸出電壓與壓電傳感器的電荷成正比，與反饋電容成反比。試畫(huà)出壓電傳感器與電荷放大器的組合電路圖。29某直流電動(dòng)機(jī)電樞電阻100，作電動(dòng)機(jī)使用時(shí)，電樞加110V電壓，空載電樞電流0.1 A，空載轉(zhuǎn)速4000rmin。(勵(lì)磁保持額定狀態(tài))若用該電機(jī)做發(fā)電機(jī)，仍保持4000 rmin，空載輸出電壓為多少?該電機(jī)空載損