機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)試題與答案

1、題號(hào)一二三四五六七八九十總分評(píng)分評(píng)卷教師一、填空題（每空1分，共20分）1滾珠絲桿中滾珠的循環(huán)方式有 、 兩種。2機(jī)電一體化系統(tǒng)，設(shè)計(jì)指標(biāo)和評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)包括 、 、 、 3在伺服系統(tǒng)中，在滿足系統(tǒng)工作要求的情況下，首先應(yīng)保證系統(tǒng)的 ，并盡量高伺服系統(tǒng)的響應(yīng)速度。4.1.2.3.4.5.6.7.8.9.10.11.12.13. 實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)通電環(huán)形分配的三種常用方法是 、 、 。5抑制電磁干擾的常用方法有屏蔽、 、 、 、合理布局和軟件抗干擾技術(shù)。6機(jī)電一體化系統(tǒng)一般由_、_、接口、_、_、_等部分組成。7機(jī)電一體化系統(tǒng)（產(chǎn)品）設(shè)計(jì)類型大致可分為_、適應(yīng)性設(shè)計(jì)、_。二、簡(jiǎn)答題（每題5分，共30分

2、）1、機(jī)電一體化系統(tǒng)中的計(jì)算機(jī)接口電路通常使用光電耦合器，光電耦合器的作用有哪些2、什么是三相六拍通電方式？3、簡(jiǎn)述PWM脈寬調(diào)速原理。4、簡(jiǎn)述香農(nóng)采樣定理。5、什么叫傳感器？它是由哪幾部分組成的？6、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)常用驅(qū)動(dòng)電路中功率放大電路有哪幾種類型?三、計(jì)算題（共20分）（將本題答案寫在答題紙上）（一）、（10分）三相變磁阻式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，轉(zhuǎn)子齒數(shù)Z=100,雙拍制通電，要求電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為120r/min，輸入脈沖頻率為多少?步距角為多少?（二）、(10分) 光柵傳感器，刻線數(shù)為100線/mm，設(shè)細(xì)分時(shí)測(cè)得莫爾條紋數(shù)為400，試計(jì)算光柵位移是多少毫米？若經(jīng)四倍細(xì)分后，記數(shù)脈沖仍為400，則光柵此

3、時(shí)的位移是多少？測(cè)量分辨率是多少？四、綜合分析題（共30分）（一）、分析、說明如圖所示計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中信號(hào)變換與傳輸?shù)倪^程、原理。（二）、伺服控制系統(tǒng)一般包括哪幾個(gè)部分？每部分能實(shí)現(xiàn)何種功能？一、填空題（每空1分，共20分）1、內(nèi)循環(huán)、外循環(huán) 2、性能指標(biāo) 系統(tǒng)功能 使用條件 經(jīng)濟(jì)效益 3、穩(wěn)定性4、 1）采用計(jì)算機(jī)軟件分配器 2）小規(guī)模集成電路搭接的硬件分配器 3）專用模塊分配器 5、隔離 濾波 接地6、機(jī)械本體 動(dòng)力與驅(qū)動(dòng) 執(zhí)行機(jī)構(gòu) 傳感器檢測(cè)部分 控制及處理部分 7、開發(fā)性設(shè)計(jì) 變參數(shù)設(shè)計(jì)二、簡(jiǎn)答（每題5分，共30分）1. （1）能保護(hù)系統(tǒng)元件不受高共模電壓的損害，防止高壓對(duì)低壓信號(hào)系統(tǒng)

4、的損壞。（2）泄漏電流低，對(duì)于測(cè)量放大器的輸入端無須提供偏流返回通路。（3）共模抑制比高，能對(duì)直流和低頻信號(hào)(電壓或電流)進(jìn)行準(zhǔn)確、安全的測(cè)量。2. 如果步進(jìn)電動(dòng)機(jī)通電循環(huán)的各拍中交替出現(xiàn)單、雙相通電狀態(tài)，這種通電方式稱為單雙相輪流通電方式。如A AB B BCC CA3. 在一個(gè)周期T內(nèi)閉合的時(shí)間為，則一個(gè)外加的固定直流電壓U被按一定的頻率開閉的開關(guān)S加到電動(dòng)機(jī)的電樞上，電樞上的電壓波形將是一列方波信號(hào)，其高度為U、寬度為，如右圖所示。電樞兩端的平均電壓為：式中 =/T=Ud/U，(0<<1) 為導(dǎo)通率（或稱占空比）。當(dāng)T不變時(shí)，只要改變導(dǎo)通時(shí)間，就可以改變電樞兩端的平均電壓Ud

5、。當(dāng)從0T改變時(shí)，Ud由零連續(xù)增大到U。4.采樣頻率大于2倍的信號(hào)頻率，才能正確復(fù)現(xiàn)原信號(hào)。5傳感器是一種以一定的精確度把被測(cè)量轉(zhuǎn)換為與之有確定對(duì)應(yīng)關(guān)系的，便于應(yīng)用的某種物理量 的測(cè)量裝置。敏感元件、轉(zhuǎn)換元件、基本電路。6.單電壓、雙電壓、斬波恒流、恒流源三、計(jì)算題（共20分）（一）（10分）K=1; M=3, Z=100; =360/1*3*100=1.2º f=600Hz （二）（10分）100：1=400：x=4 mm四細(xì)分：400：1=400：x=1mm分辨率：1÷400=2.5(m)四、綜合分析題（30分） （一）（15分）采樣過程是用采樣開關(guān)（或采樣單元）將模擬

6、信號(hào)按一定時(shí)間間隔抽樣成離散模擬信號(hào)的過程。因采樣后得到的離散模擬信號(hào)本質(zhì)上還是模擬信號(hào)，未數(shù)量化，不能直接送入計(jì)算機(jī)，故還需經(jīng)數(shù)量化，變成數(shù)字信號(hào)才能被計(jì)算機(jī)接受和處理。量化過程（簡(jiǎn)稱量化）就是用一組數(shù)碼（如二進(jìn)制碼）來逼近離散模擬信號(hào)的幅值，將其轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，由于計(jì)算機(jī)的數(shù)值信號(hào)是有限的，因此用數(shù)碼來逼近模擬信號(hào)是近似的處理方法。信號(hào)進(jìn)入計(jì)算機(jī)后經(jīng)其處理經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換后輸出。D/A轉(zhuǎn)換器是將數(shù)字量轉(zhuǎn)換成模擬量的裝置。模擬量輸出主要由D/A轉(zhuǎn)換器和輸出保持器組成。它們的任務(wù)是把微機(jī)輸出的數(shù)字量轉(zhuǎn)換成模擬量。多路模擬量輸出通道的結(jié)構(gòu)形式，主要取決于輸出保持器的結(jié)構(gòu)形式。保持器一般有數(shù)字保持方案和模擬保持方案兩種。這就決定了模擬量輸出通道的兩種基本結(jié)構(gòu)形式。（二）（15分）6. 伺服控制系統(tǒng)一般包括控制器、被控對(duì)象、執(zhí)行環(huán)節(jié)、檢測(cè)環(huán)節(jié)、比較環(huán)節(jié)等個(gè)五部分。比較環(huán)節(jié)是將輸入的指令信號(hào)與系統(tǒng)的反饋信號(hào)進(jìn)行比較，以獲得輸出與輸入間的偏差信號(hào)，通常由專門的電路或計(jì)算機(jī)來實(shí)現(xiàn)；控制器通常是計(jì)算機(jī)或PID控制電路；其主要任務(wù)是對(duì)比較元件輸出的偏差信號(hào)進(jìn)行變換處理，以控制執(zhí)行元件按要求動(dòng)作；執(zhí)行元件按控制信號(hào)的要求，將輸入的各種形式的能量轉(zhuǎn)化成機(jī)械能，驅(qū)動(dòng)被控對(duì)象工作，機(jī)電一體化系統(tǒng)中的執(zhí)行元件一般指各