机电一体化系统设计试题及答案

1《机电一体化技术》试卷(一)考试方法：闭卷考试时间１２０分钟共２页第1页——————————————————————————————————————一、名词解释(每小题2分，共10分)1.测量灵敏度压电效应动态误差5.传感器二、填空题（每小题2分，共20分)1.滚珠丝杆中滚珠的循环方式：_内旋换和外循环2.机电一体化系统，设计指标和评价标准应包括__________，__________，__________，__________。3.顺序控制系统是按照预先规定的次序完成一系列操作的系统，顺序控制器通常用___________________________________。4.某光栅的条纹密度是50条/mm，光栅条纹间的夹角θ=0.001孤度，则莫尔条纹的宽度是_______________________。5.连续路径控制类中为了控制工具沿任意直线或曲线运动，必须同时控制每一个轴的______________________，使它们同步协调到达目标点。6.某4极交流感应电机，电源频率为50Hz，转速为1470r/min，则转差率为_____________。7.齿轮传动的总等效惯量与传动级数__________________________________________。8.累计式定时器工作时有_____________________________________________________。9.复合控制器必定具有__________________________________。10.钻孔、点焊通常选用_______________________________________类型。三、选择题（每小题2分，共10分）1.一般说来，如果增大幅值穿越频率ωc的数值，则动态性能指标中的调整时间ts()A.产大B.减小C.不变D.不定2.加速度传感器的基本力学模型是A.阻尼—质量系统B.弹簧—质量系统弹簧—阻尼系统D.弹簧系统3.齿轮传动的总等效惯量与传动级数()A.有关B.无关C.在一定级数内有关D.在一定级数内无关4.顺序控制系统是按照预先规定的次序完成一系列操作的系统，顺序控制器通常用()A.单片机B.2051C.PLC5、伺服控制系统一般包括控制器、被控对象、执行环节、比较环节和检测环节等个五部分。A换向结构B转换电路C存储电路D检测环节四、判断题（每小题2分，共10分)1、伺服控制系统的比较环节是将输入的指令信号与系统的反馈信号进行比较，以获得输出与输入间的偏差信号。（）2、电气式执行元件能将电能转化成机械力，并用机械力驱动执行机构运动。如交流电机、直流电机、力矩电机、步进电机等。（）3、对直流伺服电动机来说，其机械特性越硬越好。（）4、步进电机的步距角决定了系统的最小位移，步距角越小，位移的控制精度越低。（）5、伺服电机的驱动电路就是将控制信号转换为功率信号，为电机提供电能的控制装置，也称其为变流器，它包括电压、电流、频率、波形和相数的变换。（）五、问答题（每小题10分，共30分)1.步进电动机常用的驱动电路有哪几种类型?2.什么是步进电机的使用特性?3.机电一体化系统设计指标大体上应包括哪些方面?六、分析计算题(每小题10分，共20分)1.三相变磁阻式步进电动机，转子齿数Z=100,双拍制通电，要求电动机转速为120r/min，输入脉冲频率为多少?步距角为多少22.采用PLC设计二个电磁阀A、B工作的系统1)按钮x1为A电磁阀打开，按钮x2为A电磁阀关闭(输出y1);2)按钮x3为B电磁阀打开，按钮x4为B电磁阀关闭(输出y2);3)只有B电磁阀在工作中，A电磁阀才能工作。要求：画出梯形图，写出助记符指令程序。《机电一体化技术》试卷(一)考试方法：闭卷考试时间１２０分钟共２页第1页——————————————————————————————————————一、名词解释(每小题2分，共10分)1.是人们借助于专门的设备，通过一定的方法对被测对象收集信息，取得数据概念的过程。2.指在稳态下，输出的变化量ΔY与输入的变化量ΔX的比值。即为传感器灵敏度。S=dy/dx=ΔY/ΔX3.某些电介质，当沿着一定的方向对它施加力而使它产生变形时，内部就会产生极化现象，同时在它的两个表面上将产生符号相反的电荷。当外力去掉后，它又重新恢复到不带电的状态，这种现象被称为压电效应。4.动态误差在被测量随时间变化过程中进行测量时所产生的附加误差称为动态误差。5.传感器是一种以一定的精确度把被测量转换为与之有确定对应关系的，便于应用的某种物理量的测量装置。二、填空题（每小题2分，共20分)1.内循环外循环2.性能指标系统功能使用条件经济效益3.PLC4.20mm5.位置和速度6.0.027.增加而减小8.29.前馈控制器10.简单的直线运动控制三、选择题（每小题2分，共10分）1.B.2.A3.C.4.C5、D四、判断题（每小题2分，共10分)1、√2、×3、√4、×5、√五、问答题（每小题10分，共30分)1.单电源驱动电路双电源驱动电路斩波限流驱动电路2.步距误差步距误差直接影响执行部件的定位精度。最大静转矩是指步进电动机在某相始终通电而处于静止不动状态时，所能承受的最大外加转矩，亦即所能输出的最大电磁转矩，它反映了步进电动机的制动能力和低速步进运行时的负载能力。启动矩一频特性空载时步进电动机由静止突然启动，并不失步地进入稳速运行所允许的最高频率称为最高启动频率。启动频率与负载转矩有关。运行矩频特性步进电动机连续运行时所能接受的最高频率称为最高工作频率，它与步距角一起决定执行部件的最大运行速度。最大相电压和最大相电流分别是指步进电动机每相绕组所允许施加的最大电源电压和流过的最大电流。3.应包括系统功能、性能指标、使用条件、经济效益。六、分析计算题(每小题10分，共20分)1.20KHz3.6º2.(1)梯形图：（２）助记符指令程序：STRX1ORY1ANDNOTX2OUTY1STRX3ORY2ANDNOTX4ANDY13OUTY2《机电一体化技术》试卷(二)考试方法：闭卷考试时间１２０分钟共２页第1页——————————————————————————————————————一、名词解释(每小题2分，共10分)1、线性度2、伺服控制系统3、三相六拍通电方式4、传感器5、系统精度二、填空题（每小题2分，共20分)1、计算机在控制中的应用方式主要有_____________________________。2.滚珠丝杆螺母副结构有两类：_____________________________。3、应用于工业控制的计算机主要有______________________________等类型。4.机电一体化系统，设计指标和评价标准应包括________________________________。5、可编程控制器主要由_____________________________等其它辅助模块组成。6.顺序控制系统是按照预先规定的次序完成一系列操作的系统，顺序控制器通常用_______________________________________________________。7、现在常用的总线工控制机有________、PC总线工业控制机和CAN总线工业控制机等。8、隔离放大器中采用的耦合方式主要有两种_____________________________。9.某光栅的条纹密度是50条/mm，光栅条纹间的夹角θ=0.001孤度，则莫尔条纹的宽度是_______________________。10.采样/保持器在保持阶段相当于一个“_____________________________”。三、选择题（每小题2分，共10分）1.一个典型的机电一体化系统，应包含以下几个基本要素：A机械本体B动力与驱动部分C执行机构D.控制及信息处理部分2、机电一体化系统（产品）开发的类型A开发性设计B适应性设计C变参数设计D其它3、机电一体化系统（产品）设计方案的常用方法A取代法B整体设计法C组合法D其它。4、机电一体化的高性能化一般包含A高速化B高精度C高效率D高可靠性。5、抑制干扰的措施很多，主要包括A屏蔽B隔离C滤波D接地和软件处理等方法四、判断题（每小题2分，共10分)1、变流器中开关器件的开关特性决定了控制电路的功率、响应速度、频带宽度、可靠性和等指标。（）2、伺服控制系统的比较环节是将输入的指令信号与系统的反馈信号进行比较，以获得输出与输入间的偏差信号。（）3、感应同步器是一种应用电磁感应原理制造的高精度检测元件，有直线和圆盘式两种，分别用作检测直线位移和转角。（）4、数字式位移传感器有光栅、磁栅、感应同步器等，它们的共同特点是利用自身的物理特征，制成直线型和圆形结构的位移传感器，输出信号都是脉冲信号，每一个脉冲代表输入的位移当量，通过计数脉冲就可以统计位移的尺寸。（）5、FMC控制系统一般分二级，分别是单元控制级和设备控制级。（）4五、问答题（每小题10分，共30分)1、计算机控制系统中，如何用软件进行干扰的防护。2、滚珠丝杠副的轴向间隙对系统有何影响？如何处理？3、机电一体化系统中的计算机接口电路通常使用光电藕合器，光电藕合器的作用有哪些？六、综合应用题(每小题10分，共20分)1.编写程序：单片机读P1.0的状态,把这个状态传到P1.7指示灯去，当P1.0为高电平时指示灯亮,低电平时指示灯不亮,采用中断完成这一输入输出过程，每中断一次完成一个读写过程。2.光栅传感器，刻线数为100线/mm，设细分时测得莫尔条纹数为400，试计算光栅位移是多少毫米？若经四倍细分后，记数脉冲仍为400，则光栅此时的位移是多少？测量分辨率是多少？《机电一体化技术》试卷(二)答案考试方法：闭卷考试时间１２０分钟共3页第1页——————————————————————————————————————一、名词解释(每小题2分，共10分)1、所谓传感器的线性度就是其输出量与输入量之间的实际关系曲线偏离直线的程度。又称为非线性误差。2、一种能够跟踪输入的指令信号进行动作，从而获得精确的位置、速度及动力输出的自动控制系统。3、如果步进电动机通电循环的各拍中交替出现单、双相通电状态，这种通电方式称为单双相轮流通电方式。如A→AB→B→BC→C→CA→…4、是一种以一定的精确度把被测量转换为与之有确定对应关系的，便于应用的某种物理量的测量装置。5、指输出量复现输入信号要求的精确程度；二、填空题（每小题2分，共20分)1、操作指导控制系统分级计算机控制系统监督计算机控制系统（SCC）直接数字控制系统2.外循环插管式内循环反向器式3、单片机PLC总线工控机4.性能指标系统功能使用条件经济效益。5、CPU存储器接口模块6.PLC7、STD总线工业控制机8、变压器隔离光电隔离9.20mm10.模拟信号存储器三、选择题（每小题2分，共10分）1.ABCD2、ABC3、ABCD4、ABCD5、ABCD四、判断题（每小题2分，共10分)1、（√）2、（√）3、（√）4、（√）5、（√）五、问答题（每小题10分，共30分)1、软件滤波用软件来识别有用信号和干扰信号，并滤除干扰信号的方法，称为软件滤波软件“陷井”软件“看门狗”（WATCHDOG）就是用硬件（或软件）的办法要求使用监控定时器定时检查某段程序或接口，当超5过一定时间系统没有检查这段程序或接口时，可以认定系统运行出错（干扰发生），可通过软件进行系统复位或按事先预定方式运行。2、如果滚珠螺旋副中有轴向间隙或在载荷作用下滚珠与滚道接触处有弹性变形，则当螺杆反向转动时，将产生空回误差。为了消除空回误差，在螺杆上装配两个螺母1和2，调整两个螺母的轴向位置，使两个螺母中的滚珠在承受载荷之前就以一定的压力分别压向螺杆螺纹滚道相反的侧面，使其产生一定的变形，从而消除了轴向间隙，也提高了轴向刚度。常用的调整预紧方法有下列三种。垫片调隙式螺纹调隙式齿差调隙式3、（1）能保护系统元件不受高共模电压的损害，防止