機電一體化系統(tǒng)設計試題及答案2

1、名詞解釋1、機電一體化：機電一體化技術(shù)綜合應用了機械技術(shù)、微電子技術(shù)、信息處理技術(shù)、自動控制技術(shù)、檢測技術(shù)、電力電子技術(shù)、接口技術(shù)及系統(tǒng)總體技術(shù)等群體技術(shù)，實現(xiàn)多種技術(shù)功能復合的最佳功能價值 的系統(tǒng)工程技術(shù)。2、柔性制造系統(tǒng)： 柔性制造系統(tǒng)（Flexible Manufacturing System ）是由兩臺或兩臺以上加工中心 或數(shù)控機床組成，并在加工自動化的基礎(chǔ)上實現(xiàn)物料流和信息流的自動化。3、傳感器：傳感器適機電一體化系統(tǒng)中不可缺少的組成部分，能把各種不同的非電量轉(zhuǎn)換成電量，對系統(tǒng)運行中所需的自身和外界環(huán)境參數(shù)及狀態(tài)進行檢測，將其變成系統(tǒng)可識別的電信號，傳遞給控制單元4、伺服電動機：伺服

2、電動機又稱控制電機，其起動停止、轉(zhuǎn)速或轉(zhuǎn)角隨輸入電壓信號的大小及相位的 改變而改變。輸入的電壓信號又稱控制信號或控制電壓，改變控制信號可以改變電動機的轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)向，驅(qū) 動工作機構(gòu)完成所要求的各種動作。5、 組合設計：就是選用各種標準功能模塊像搭積木一樣組合成各種機電一體化系統(tǒng)（產(chǎn)品。）6、靈敏度：靈敏度指示器的相對于被測量變化的位移率，靈敏度是衡量物理儀器的一個標志。7、傳感器：傳感器是一種以一定的精確度把被測量轉(zhuǎn)換為與之有確定對應關(guān)系的，便于應用的某種物 理量的測量裝置。敏感元件、轉(zhuǎn)換元件、基本電路。8、線性度：所謂傳感器的線性度是其輸出量與輸入量之間的實際關(guān)系曲線偏離直線的程度。9、全閉環(huán)控

3、制系統(tǒng)：直接檢測工作臺的位移來控制系統(tǒng)。10、PW嫩術(shù)：控制技術(shù)就是對脈沖的寬度進行調(diào)制的技術(shù)，即通過對一系列脈沖的寬度進行調(diào)制， 來等效的獲得所需要的波形（含形狀和幅值）。11、SPW阪術(shù)：是指脈沖的寬度按正弦規(guī)律變化而和正弦波等效的PW瞰形。、填空題1、 工業(yè)控制計算機分為單片機 、PLC和總線工控機2、 滾珠絲桿中滾珠的循環(huán)方式有內(nèi)循環(huán)、外循環(huán) 兩種。3、 機電一體化系統(tǒng)（產(chǎn)品）設計類型大致可分為開發(fā)性設計 、適應性設計、 變參數(shù)設計o4、 機電一體化系統(tǒng)由 機械本體、動力與驅(qū)動、傳感測試部分 、執(zhí)行機構(gòu)、控制及信息處理 單元 組成。5、 傳感器的靜態(tài)指標主要有線性度、靈敏度、遲滯度、分

4、辨率和重復度6、 直齒圓柱齒輪傳動機構(gòu)中消除齒側(cè)隙的常用方法偏心軸套調(diào)整法 、雙片薄齒輪錯齒調(diào)整法7、 抑制電磁干擾的常用方法有屏蔽、隔離濾波接地8、一般來說，伺服系統(tǒng)的執(zhí)行元件主要分為電磁式液壓式氣壓式。9、 典型的氣動驅(qū)動系統(tǒng)由 氣源裝置、執(zhí)行元件、控制元件 和輔助元件 組成。10、 機電控制系統(tǒng)的機械裝置主要包括傳動機構(gòu)、導向機構(gòu) 和執(zhí)行器三個部分。11、 伺服系統(tǒng)的基本組成包括 控制器、執(zhí)行環(huán)節(jié)、檢測裝置、比較環(huán)節(jié)。12、 傳感器檢測系統(tǒng)由 敏感元件、轉(zhuǎn)換元件、基本轉(zhuǎn)換電路 構(gòu)成13、 機電一體化系統(tǒng)常用的能源有電力源、液壓源和 氣壓源。1.傳感器是如何分類的?答：傳感器的分類方法有如

5、下幾種：按用途、工作原理、變換原理、輸出信號性質(zhì)分類。2、簡述機電一體化對機械系統(tǒng)的基本要求及機械系統(tǒng)的組成。答：對機械系統(tǒng)的基本要求：高精度；快速響應；良好的穩(wěn)定性。機械系統(tǒng)的組成：傳動機構(gòu)；導向機構(gòu)；執(zhí)行機構(gòu)。3、機電一體化系統(tǒng)設計的指標主要包括哪些方面？答：主要包括系統(tǒng)功能、性能指標、使用條件、經(jīng)濟效益。4.機電一體化相關(guān)技術(shù)有哪些？答：機械技術(shù)，計算機與信息處理技術(shù)，系統(tǒng)技術(shù)，白動控制技術(shù)，傳感器測試技術(shù)和伺服驅(qū) 動技術(shù)。5.機電一體化產(chǎn)品對機械傳動系統(tǒng)有哪些要求？答：機電一體化系統(tǒng)對機械傳動系統(tǒng)的要求有：精度；穩(wěn)定性；快速響應性；還應滿足小型、 輕量、高速、低沖擊振動、低噪聲和高可靠

6、性。四、選擇題1.步進電動機，又稱電脈沖馬達，是通過（B ）決定轉(zhuǎn)角位移的一種伺服電動機。A脈沖的寬度B脈沖的數(shù)量C脈沖的相位D脈沖的占空比2.對于交流感應電動機，其轉(zhuǎn)差率s的范圍為（B ）A.1s2B.0s 1C.-1sD.-1s03.PWMf的是(C ) oA.機器人B. .計算機集成系統(tǒng)C.脈寬調(diào)制D.可編程控制器4. PD稱為（B 1 ）控制算法。A.比例B.比例微分C.比例積分D.比例積分微分5.在數(shù)控系統(tǒng)中，復雜連續(xù)軌跡通常采用（A ）方法實現(xiàn)。A.插補B.切割C.畫線D.自動6.直流測速發(fā)電機輸出的是與轉(zhuǎn)速（C）A.成正比的交流電壓B.成反比的交流電壓C.成正比的直流電壓D.成反

7、比的直流電壓7.某4極交流感應電動機，電源頻率為50Hz,當轉(zhuǎn)差率為0.02時，其轉(zhuǎn)速為（B ）A.1450 : r/min B.1470 : r/min C.735 r/min D.2940r/min 8.計算步進電動機轉(zhuǎn)速的公式為(C )A.360 /mzrcB. 180 /mc C. 60f/mzrcD. 180 - 360 /mc9.計算機集成制造系統(tǒng)包括（D )A . CAD CAPP CAMB. FMSC.計算機輔助生產(chǎn)管理10.直流伺服電動機的控制電壓與輸出轉(zhuǎn)速之間的函數(shù)關(guān)系式稱為其（A.轉(zhuǎn)速特性B.調(diào)節(jié)特性C .工作特性11.步進電機在轉(zhuǎn)子齒數(shù)不變的條件下，若拍數(shù)變成原來的2倍

8、，則步距角為原來的（A）A . 0.5倍B . 2倍C . 0.25倍12.“機電一體化”在國外被稱為（C）A. Machine B . Electronics C . Mechatronics13.機電一體化產(chǎn)品的動力與驅(qū)動部分的主要功能是（D）A.提供動力B.傳遞運動C傳遞動力14.在自動控制系統(tǒng)中，伺服電機通常用于控制系統(tǒng)的（B）A.開環(huán)控制B . C和DC.全閉環(huán)控制15.在自動控制系統(tǒng)中，步進電機通常用于控制系統(tǒng)的（A）A.開環(huán)控制B.閉環(huán)控制C.半閉環(huán)控制機電一體化系統(tǒng)設計試題課程代碼：02245一、單項選擇題（本大題共14小題，每小題1分，共14分）在每小題列出的四個選項中只有一

9、個選項 是符合題目要求的，請將正確選項前的字母填在題后的括號內(nèi)。C.735 r/min D.2940 r/min8.右圖稱（）A.直流伺服電動機調(diào)節(jié)特性B.直流伺服電動機機械特性C.直流伺服電動機動態(tài)特性D.直流伺服電動機調(diào)速特性9.計算步進電動機轉(zhuǎn)速的公式為（）對ISO0360D.不變D . A和BD . A、B和CD.半閉環(huán)控制D.前饋控制1.受控變量是機械運動的一種反饋控制系統(tǒng)稱（A.順序控制系統(tǒng)B.伺服系統(tǒng)C.數(shù)控機床2.齒輪傳動的總等效慣量隨傳動級數(shù)（）A.增加而減小B.增加而增加C.減小而減小3.滾珠絲杠螺母副結(jié)構(gòu)類型有兩類：外循環(huán)插管式和A.內(nèi)循環(huán)插管式）D.工業(yè)機器人D.變化而

10、不變（）B.外循環(huán)反向器式D.內(nèi)循環(huán)反向器式100條/mm，光柵條紋間的夾角9 =0.001孤度，則莫爾條紋的寬度是（）A.100mm B.20mm C.10mmD.0.1mm5.直流測速發(fā)電機輸出的A.成正比的交流電壓C.成正比的直流電壓6.電壓跟隨器的輸出電壓（B.成反比的交流電壓D.成反比的直流電壓）輸入電壓。7.某4極交流感應電動機，電源頻率為50Hz,當轉(zhuǎn)差率為0.02時，其轉(zhuǎn)速為（）A.1450 : r/min B.1470 r/minA.B.Tsmcosme C. mN D. 180 - me10.一般說來，如果增大幅值穿越頻率3 c的數(shù)值，則動態(tài)性能指標中的調(diào)整時間ts（）A.

11、增大B.減小C.不變D.不定11.已知f（t）=a+bt，則它的拉氏變換式為（ ）a a7+Jb aC.A. : +b12.連續(xù)路徑控制類中為了控制工具沿任意直線或曲線運動，必須同時控制每一個軸的 同步協(xié)調(diào)到達目標點。A.位置和加速度B.速度和加速度C.位置和速度D.位置和方向13.圖示利用繼電器觸點實現(xiàn)的邏輯函數(shù)為()()使得它們A.(A+二)2 ( R+B)B.A2 E+2BC.(A+B) 2 (二+ B )D.A 2 B+斜.21114.累計式定時器工作時有A.1個條件C.3個條件()B.2個條件D.4個條件二、名詞解釋題(本大題共5小題，每小題2分，共10分)15.機電一體化16.軸系

12、的動特性17.靈敏度(測量)18.永磁同步電動機19.復合控制器三、 簡答題(本大題共4小題，每小題4分，共16分)20.機電一體化系統(tǒng)設計指標大體上應包括哪些方面？21.步進電動機常用的驅(qū)動電路有哪幾種類型？其中哪種電路適于永磁式步進電動機？22.步進電動機數(shù)控系統(tǒng)和參考脈沖伺服系統(tǒng)的輸入信號是什么 速、轉(zhuǎn)向、位置各自與哪些因素有關(guān)？23.什么是PLC的掃描工作制？四、計算題(本大題共4小題，每小題5分，共20分)24.已知雙波諧波齒輪的柔輪齒數(shù)ZI=200,?輸出軸的轉(zhuǎn)剛輪齒數(shù)Z2=202，波發(fā)生器的轉(zhuǎn)速nH=600r/min。如圖試求：(1)剛輪固定時柔輪的轉(zhuǎn)速n；柔輪固定時剛輪的轉(zhuǎn)速n

13、2。25.已知某一線性電位器的測量位移原理如圖所示。 若電位器的總 電阻R=2k Q ,電刷位移為X時的相 應電阻Rx=1k Q ,電位器的工作電 壓Vi=12V,負載電阻為RL。O_ I已測得輸出電壓Vo=5.8V,求RL(2)試計算此時的測量誤差。26.某二階系統(tǒng)如圖所示(1)求系統(tǒng)對r(t)階躍響應的最大超調(diào)量 b %和調(diào)節(jié)時間ts。求r(t)=1+t,n(t)=0.1共同作用下的穩(wěn)態(tài)誤差27.三相變磁阻式步進電動機，轉(zhuǎn)子80個齒。(1)要求電動機轉(zhuǎn)速為60r/min,單雙拍制通電，輸入脈沖頻率為多少？(2)要求電動機轉(zhuǎn)速為100r/min,單拍制通電， 輸入脈沖頻率為多少？五、簡單應用

14、題(本大題共4小題，每小題6分，共24分)28.已知一階低通有源濾波器電路如圖所示。要求：(1)一階低通濾波器現(xiàn)存在什么弱點？(2)將其改進為二階低通濾波器，畫出電路圖；(3)畫出二階低通的幅頻特性示意圖。29.三相交流感應電動機，電源頻率50Hz,空載轉(zhuǎn)速為1450r/min。ess。(1)求系統(tǒng)對r(t)的階躍響應的最大超調(diào)量(2)求系統(tǒng)增益Ks及伺服剛度KR;(3)求r(t)=1+t及n(t)=0.1共同作用下系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差ess。31.考慮x-y平面上的直線運動路徑，源點坐標(5, -2),終點坐標為(1, -1)。設兩軸最大加速度限制:=2。試設計三次多項式樣條函數(shù)點位控制指令。8分

15、，共16分)K1_圖中Gc(s)=Kp(1+TdS),Gp(s)= :=*i(1)確定Kp和Td的值，以使系統(tǒng)性能同時滿足：在單位拋物線(恒加速度)函數(shù)作用下的穩(wěn)態(tài)誤差essaV10.2，幅值穿越(截止)頻率3 c=5 s(2)計算系統(tǒng)在上述取值條件下的相位裕量？m。33.采用PLC設計二臺電動機A、B工作的系統(tǒng)。(1)按鈕X1為A電動機起動，按鈕X2為A電動機停止(輸出Y1);(2)按鈕X3為B電動機起動，按鈕X4為B電動機停止(輸出Y2);(3)只有A電動機在工作中，B電動機才能工作。要求：畫出梯形圖，寫出助記符指令程序。機電一體化系統(tǒng)設計試題參考答案課程代碼：02245、單項選擇題(本大

16、題共14小題，每小題1分，共14分)1.B2.A3.D4.C5.C6.C7.B8.B9.C10.B11.B12.C13.A14.B二、名詞解釋題(本大題共5小題，每小題2分，共10分)15.機械與電子的集成技術(shù)。16.指軸系抵抗沖擊、振動、噪聲的特性。17.輸出變化量與對應的輸入(被測量)變化量的比值。有時稱為增量增益或標度因子。18.以電子換向取代了傳統(tǒng)直流電動機的電刷換向，又稱無刷電動機。19.在反饋控制器的基礎(chǔ)上附加一個前饋控制器，二者的組合稱為復合控制器。它的作用是使系統(tǒng)能以 零穩(wěn)定誤差跟蹤已知的輸入信號。三、簡答題(本大題共4小題，每小題4分，共16分)20.應包括系統(tǒng)功能、性能指標

17、、使用條件、經(jīng)濟效益。21.主要有：單極性驅(qū)動電路、雙極性驅(qū)動電路、高低壓驅(qū)動電路、斬波驅(qū)動電路、細分電路。其中雙 極性驅(qū)動電路適于永磁式步進電動機。22. (1)參考脈沖序列。轉(zhuǎn)速與參考脈沖頻率成正比。(2)輸出軸 轉(zhuǎn)向由轉(zhuǎn)向電平?jīng)Q定。位置由參考脈沖數(shù)決定。23. PLC的掃描工作制，即檢測輸入變量、求解當前控制邏輯以及修正輸出指令。重復進行。四、計算題(本大題共4小題，每小題5分，共20分)(1)該電動機為幾極，空載轉(zhuǎn)差率是多少？(2)堵轉(zhuǎn)時定子、 轉(zhuǎn)子繞組電勢頻率各為多少(3)空載時，定子、轉(zhuǎn)子繞組電勢頻率各為多少30.二階系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖所示。& xmax=劣ymax:六、綜合應

18、用題(本大題2小題，每小題32.某控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖所示，祖打24.(I)剛輪固定時：田60020D=- =-100叫2虬(2)柔輪固定時叫 段-町600 202小=101您2-600口2 = 941(r/min)生二(或亶L=L_)珀-坦W.1矽-時600=-6(r/miff)ni=- 1 I土 (或赴-W)32”-引25.V0=R _122I+ X (1)當V01=5.8時，5.8=1RL2解之得RL=2=14J(KQr . 10.4x!22 + 5.8=6V2(2 )空載時RL設測量出5.8 V輸出電壓時的測量誤差 為A6-52nlA- 0.033 = 33%則26.(1)求閉環(huán)傳函及誤

19、差表達式C應擊八0-2x10R(動5+2)4-0.2x10 +2s+2寸+其$+必CN(出玲10(S+2)N(s)7:-；C(S)=CR(S)+CN(S)=、：jR - ：-八M八0閉環(huán)穩(wěn)定11 s 01- +=R(S)=三：rs(s+2) A 1、Tlim s，(-+ 瑚-hmESS=-、：r。 /27.(1)- - !： ： m60f60f0n=:.60r/tnm=mzrcmzrc(01= 1_1=0+2s+2 s即:I(2)單拍制60f.100r/min= mzrc100 x3x30 xl =400Hz即：f=:.五、簡單應用題(本大題共4小題，每小題6分，共24分)28. (1)一階低通濾波器存在過渡區(qū)域衰減緩慢的弱點一-=0033空載時