機電一體化技術(shù)試題答案1

1、機電一體化技術(shù)試題一、填空（每空2分，共20分）機電一體化產(chǎn)品按用途可以劃分為 和 控制及信息處理單元一般由控制計算機、和 組成。在小功率傳動鏈中，為使總的折算慣量最小，各級傳動比分配應遵守 原則。 典型的可編程控制器由編程器、微處理器、貯存器、和 等部分構(gòu) 成。 傳感器的靜態(tài)特性能數(shù)主要有、遲滯和重復精度。二、簡答題（每題4分，共20分）為什么采用機電一體化技術(shù)可以提高系統(tǒng)的精度？機電一體化相關技術(shù)有哪些？ 3.轉(zhuǎn)動慣量對傳動系統(tǒng)有哪些影響？簡述機電一體化產(chǎn)品設計中，詳細設計的主要內(nèi)容。5.簡述A/D、D/A 接口的功能。三、分析題（20分）已知數(shù)控機床控制系統(tǒng)如圖所示，試說明圖中的各個部分

2、屬于機電一體化系 統(tǒng)巾的哪一個基本要素？2.試分析圖示傳動系統(tǒng)中，齒輪減速器的傳動誤差對工作臺輸出精度的影響?龍電編甥富輯H2.試分析圖示傳動系統(tǒng)中，齒輪減速器的傳動誤差對工作臺輸出精度的影響?龍電編甥富輯H螂母世何電擔卜四、計算題（24分）如圖所示電機驅(qū)動系統(tǒng)，已知工作臺的質(zhì)量為m=50kg負載力為F1 = 1000N, 最大加速度為10m / s2，絲杠直徑為d = 20mm,導程t = 4mm,齒輪減速比為i=5,總效率為=30%，忽略絲杠慣量的影響，試計算電機的驅(qū)動力矩。已知某工作臺米用直流電機絲杠螺母機構(gòu)驅(qū)動，已知工作臺的行程L=250mm,絲杠導程t = 4mm，齒輪減速比為i=5

3、，要求工作臺位移的測量精度為o.005mm（忽略 齒輪和絲杠的傳動誤差）。（1）試采用高速端測量方法，確定旋轉(zhuǎn)編碼器的每轉(zhuǎn)脈沖數(shù)（2）若將傳感器與絲杠的端部直接相連，n。=500脈沖/轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)編碼器是否 合用。五、綜合題（16分）已知電機驅(qū)動的三自由度位置控制系統(tǒng)，單個自由度的驅(qū)動系統(tǒng)如圖所示， 確定整系統(tǒng) 的控制方案、畫出控制系統(tǒng)原理圖。（至少提出兩個方案）關節(jié)關節(jié)答案及評分標準（供參考）一、填空每空2分，共20分）辦公機電一體化產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)機電一體化產(chǎn)品民用機電一體化產(chǎn)品 控制軟件硬件接口前小后大 電源輸入/輸出接口靈敏度線性度二、簡答題（每題4分，共20分）答：機電一體化技術(shù)使機械傳動部分減

4、少，因而使機械磨損，配合間隙及受 力變形等所引起的誤差大大減少，同時由于采用電子技術(shù)實現(xiàn)自動檢測，控制，補償和校正 因各種干擾因素造成的誤差，從而提高精度。答：機電一體化相關技術(shù)有：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)。答：轉(zhuǎn)動慣量增大使機械負載增加，功率消耗大；使系統(tǒng)相應速度變慢，降 低靈敏度；使系統(tǒng)固有頻率下降，容易產(chǎn)生諧振。答：詳細設計主要包括：系統(tǒng)總體設計；業(yè)務的分組；機械本體及工具設計； 控制系統(tǒng)設計：程序設計；后備系統(tǒng)設計；完成詳細設計書及制造圖樣；產(chǎn)品出廠及使用文 件的設計。答：A/D接口的功能是將溫度、壓力等物理量經(jīng)傳感器變成的

5、電壓、電流等 信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字量。D/A接口是將二進制數(shù)字量轉(zhuǎn)換成電壓信號。三、分析題（20分）（10分）解答：圖中各部可分為：（1）控制及信息處理單元：鍵盤、計算機、顯示；（2）測試傳感部分：光電編 碼器、信號處理；（3）能源：電源；（4）驅(qū)動部分：功放、電機；（5）執(zhí)行 機構(gòu)：聯(lián)軸器、齒輪減速器、絲杠螺母機構(gòu)、工作臺（10分）解答：齒輪傳動鏈位于電機之后，前向通道的閉環(huán)之外，其傳動誤差的低頻分量和高頻 分量都不能通過閉環(huán)控制來消除，都會影響輸出精度。四、計算題（24分）（12分）解：（1）計算負載力 （4分）負載力由外負載力、慣性負載力兩部分構(gòu)成外負載力 R = 10QCiN慎性負栽力孩卅=

6、皿口電機上的負載力矩為* （1000 + 500） 孔=Or SSNinA （12 分）解.：.（1）高速端測量設傳感器的每轉(zhuǎn)脈沖數(shù)為，n,每個脈沖對應工作臺的位移為匚=由測曩精度港L=6 005mmT*金=5X：6o廣1伉脈沖/輯選取耳=2的光電編碼器則理論測最精度處L處L呂*蠕=如4 .源5滿足題目要求。（2）低速端測量傳感器直接與絲杠連接，與減速比無關l=-L二 4祝AL 0.005 80。脈沖/我可知”。=500脈沖/轉(zhuǎn)的編碼器不合用五、綜合題（16分）解：可以使用工業(yè)PC機或者單片機完成系統(tǒng)的控制。具體可以有下三種方案:(1)工業(yè)PC機集中控制方案：用一臺工業(yè)PC機對三個自由度實現(xiàn)集

7、中控制，包 括任務管理和三個自由度的伺服控制，系統(tǒng)原理圖如下。(2)工業(yè)PC機、單片機分級控制方案：用一臺工業(yè)PC機與三個單片機通信，對三個單片機實現(xiàn)管理，每個單片機負責一個自由度的伺服控制，控制系統(tǒng)原理圖如下。單片機、單片機分級控制方案：用一個單片機作為主單片機與三個從單片機 通信，對三個從單片機實現(xiàn)管理，每個從單片機負責一個自由度的伺服控制，控制系統(tǒng)原理 圖如下。評分標準：正確回答出三種方案之中的任意兩個即可得滿分。機電一體化技術(shù)試卷（一）一、名詞解釋（每小題2分，共10分）1.測量2.靈敏度3.壓電效應4.動態(tài)誤差5.傳感器二、填空題（每小題2分，共20分）滾珠絲桿中滾珠的循環(huán)方式： ，

8、。機電一體化系統(tǒng)，設計指標和評價標準應包括， ， ， 。順序控制系統(tǒng)是按照預先規(guī)定的次序完成一系列操作的系統(tǒng)，順序控制器通 常用。某光柵的條紋密度是50條/mm，光柵條紋間的夾角0=0.00孤度，則莫爾條 紋的寬度是。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 ，使它們同步協(xié)調(diào)到達目標點。某4極交流感應電機，電源頻率為50Hz，轉(zhuǎn)速為1470r/min，則轉(zhuǎn)差率為齒輪傳動的總等效慣量與傳動級數(shù)累計式定時器工作時有復合控制器必定具有。鉆孔、點焊通常選用 類型。三、選擇題（每小題2分，共10分）一般說來，如果增大幅值穿越頻率wc的數(shù)值，則動態(tài)性能指標中的調(diào)整時間ts

9、 （）A.產(chǎn)大B.減小C.不變D.不定加速度傳感器的基本力學模型是（）A.阻尼一質(zhì)量系統(tǒng)B.彈簧質(zhì)量系統(tǒng) C.彈簧一阻尼系統(tǒng) D.彈簧系統(tǒng)齒輪傳動的總等效慣量與傳動級數(shù)（）A.有關 B.無關 C.在一定級數(shù)內(nèi)有關D.在一定級數(shù)內(nèi)無關順序控制系統(tǒng)是按照預先規(guī)定的次序完成一系列操作的系統(tǒng)，順序控制器通 常用（）A.單片機 B. 2051C. PLCD. DSP伺服控制系統(tǒng)一般包括控制器、被控對象、執(zhí)行環(huán)節(jié)、比較環(huán)節(jié)和（）等 個五部分。A換向結(jié)構(gòu)B轉(zhuǎn)換電路C存儲電路D檢測環(huán)節(jié)四、判斷題（每小題2分，共10分）1、伺服控制系統(tǒng)的比較環(huán)節(jié)是將輸入的指令信號與系統(tǒng)的反饋信號進行比較， TOC o 1-5

10、h z 以獲得輸出與輸入間的偏差信號。（）2、電氣式執(zhí)行元件能將電能轉(zhuǎn)化成機械力，并用機械力驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)運動。如交流電機、直流電機、力矩電機、步進電機等。（）3、 對直流伺服電動機來說，其機械特性越硬越好。（）4、步進電機的步距角決定了系統(tǒng)的最小位移，步距角越小，位移的控制精度越 低。（）5、伺服電機的驅(qū)動電路就是將控制信號轉(zhuǎn)換為功率信號，為電機提供電能的控制裝置，也稱其為變流器，它包括電壓、電流、頻率、波形和相數(shù)的變換。（） 五、問答題（每小題10分，共30分）步進電動機常用的驅(qū)動電路有哪幾種類型?什么是步進電機的使用特性？機電一體化系統(tǒng)設計指標大體上應包括哪些方面？六、分析計算題（每小題1

11、0分，共20分）三相變磁阻式步進電動機，轉(zhuǎn)子齒數(shù)Z=100,雙拍制通電，要求電動機轉(zhuǎn)速為120r/min，輸入脈沖頻率為多少?步距角為多少？采用PLC設計二個電磁閥A、B工作的系統(tǒng)1）按鈕x1為A電磁閥打開，按鈕x2為A電磁閥關閉（輸出y1）;2）按鈕x3為B電磁閥打開，按鈕x4為B電磁閥關閉（輸出y2）;3）只有B電磁閥在工作中，A電磁閥才能工作。要求：畫出梯形圖，寫出助記符指令程序。機電一體化技術(shù)試卷（一）答案一、名詞解釋（每小題2分，共10分）是人們借助于專門的設備，通過一定的方法對被測對象收集信息，取得數(shù)據(jù) 概念的過程。指在穩(wěn)態(tài)下，輸出的變化量AY與輸入的變化量AX的比值。即為傳感器靈

12、 敏度。S=dy/dx= AY/AX某些電介質(zhì)，當沿著一定的方向?qū)λ┘恿Χ顾a(chǎn)生變形時，內(nèi)部就會產(chǎn) 生極化現(xiàn)象，同時在它的兩個表面上將產(chǎn)生符號相反的電荷。當外力去掉后， 它又重新恢復到不帶電的狀態(tài)，這種現(xiàn)象被稱為壓電效應。動態(tài)誤差在被測量隨時間變化過程中進行測量時所產(chǎn)生的附加誤差稱為動態(tài) 誤差。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系的，便于 應用的某種物理量的測量裝置。二、填空題（每小題2分，共20分）內(nèi)循環(huán)外循環(huán)性能指標系統(tǒng)功能使用條件經(jīng)濟效益PLC 4. 20mm 5.位置和速度 6. 0.027.增加而減小 8. 29.前饋控制器10.簡單的直線運動控制三、選擇題

13、（每小題2分，共10分）1. B.2. A3. C.4. C5、D四、判斷題（每小題2分，共10分）1、2、X3、4、X5、五、問答題（每小題10分，共30分）單電源驅(qū)動電路 雙電源驅(qū)動電路 斬波限流驅(qū)動電路步距誤差步距誤差直接影響執(zhí)行部件的定位精度。最大靜轉(zhuǎn)矩是指步進電動機在某相始終通電而處于靜止不動狀態(tài)時，所能 承受的最大外加轉(zhuǎn)矩，亦即所能輸出的最大電磁轉(zhuǎn)矩，它反映了步進電動機的制 動能力和低速步進運行時的負載能力。啟動矩一頻特性 空載時步進電動機由靜止突然啟動，并不失步地進入穩(wěn)速 運行所允許的最高頻率稱為最高啟動頻率。啟動頻率與負載轉(zhuǎn)矩有關。運行矩頻特性步進電動機連續(xù)運行時所能接受的最高頻率稱為最高工作頻 率，