机电一体化专业系统设计试题及答案.docx

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机电一体化专业系统设计试题及答案

4月高等教育自学考试全国统一命题考试

机电一体化系统设计试题

课程代码：

02245

本试卷满分100分，考试时间150分钟

考生答题注意事项：

1.本卷全部试卷必需在答题卡上作答。

答在试卷和初稿纸上无效。

2.第一部分为选择题。

必需对应试卷上题号使用2B铅笔将“答题卡”对应代码涂黑。

3.第二部分为非选择题。

必需注明大、小题号，使用0.5毫米黑色字迹笔作答。

4.合理安排答题空间，超出答题区域无效。

第一部分选择题

一、单项选择题（本大题共10小题，每小题1分，共10分）

在每小题列出四个备选项中只有一个是符合题目要求，请将其选出并将“答题卡”对应代码涂黑。

未涂、错涂或多涂均无分。

1．利用预先决定指令控制一系列加工作业系统称为

A．自动引导车B.伺服系统

C．工业机器人D．数控系统

2．齿轮副间隙会造成齿轮传动回差，属于柔性消隙法结构是

A．压簧消隙结构B．选择装配法

C．带锥度齿轮法D.调整中心距法

3．某伺服电动机最高转速为1500r／min，经过联轴器直接带动滚珠丝杠旋转，且丝杠螺母带动工作台移动，若丝杠导程为6mm，则工作台移动最大速度为

A．900mm／minB．1500mm／min

C．3000mm／minD．9000mm／min

4．当金属或半导体薄片置于磁场中，有电流流过时，在垂直于电流和磁场方向上将产生

电动势。

这种物理现象称为

A．压阻效应B．压电效应

C.电阻效应D．霍尔效应

5．在易燃易爆工业环境中不宜使用电动机是

A．直流电动机B．永磁同时电动机

C．无刷电动机D．超声波电动机

6．在PWM放大器中，能够实现开通延迟方法是

A.晶体管驱动级加延迟

B．脉宽凋制器中减小死区

C.采取熔断器保护

D．晶体管饱和导通压降检测保护

7．提升伺服系统刚度方法是

A.增大电枢回路电阻Ra

B．增大系统增益Kv

C．减小系统增益Kv

D.减小电机反电势系数Ke

8.在含有位置环全闭环交流伺服系统中，速度环反馈通常取自和伺服电动机同轴安

装

A．光栅尺B．磁栅尺

C．感应同时器D．光电编码器

9．适适用于自动检测、监测及控制西门子S7系列超小型PLC是

A．SIMATICS7—200PLC

B．SIMATICNET

C．SIMATICS7—300PLC

D．SIMATICS7—400PLC

10．助记符语句ANDNOT0.00含义是

A．载入一个动合触点0．00

B．并联一个动合触点0．00

C．串联一个动断触点0．00

D．串联一个动合触点0．00

第二部分非选择题

二、简答题（本大题共8小题，每小题4分，共32分）

请在答题卡上作答。

11.什么是非线性时变系统?

12．简述机械受控模块定义及功效。

13.简述液体静压支承和液体动压支承工作原理。

14．PWM控制回路是一个电压——脉冲变换装置，简称脉宽调制器，它是由哪些信号和部

件组成?

15.简述永磁式步进电动机工作原理及其特点。

16．何谓步进电动机开启频率?

影响它原因有哪些?

17．比较半闭环和全闭环系统优缺点。

18．简述数据采样插补采取时间分割法进行插补运算工作原理。

三、计算题（本大题共4小题，每小题5分，共20分）

请在答题卡上作答。

19．题19图所表示为某机床X向进给系统减速器总速比要求为30／7，取两级减速，试按最好速比分配条件确定各齿轮齿数。

20．题20图所表示，用每转1000条刻线增量编码器测电动机转速。

已知：

时钟脉冲为

2MHz，在10个编码器脉冲间隔时间里，计数器累计数0个时钟脉冲，试用测量码盘脉冲周期法求电动机转速。

21．用步进电动机控制工作台运动。

（1）设步距角1.8°，滚珠丝杠导程4mm，进给脉冲频率2KHz，求进给速度v（m／min）。

（2）若在工作台抵达目标（停止）点前0．4mm将速度减半，求减速段电机运行时间。

22．伺服系统如题22图所表示。

（1）选择时间常数T值，使阻尼比ξ=0．5。

（2）计算系统伺服刚度KR。

四、简单应用题（本大题共3小题，每小题6分，共18分）

请在答题卡上作答。

23．试设计一个经典二阶高通滤波器电路原理图。

24．一台直流伺服电动机在额定负载转矩下运行。

当控制电压为210V，电枢回路总电阻

为1OOΩ时，电机转速为r／min，电枢电流为0．1A。

试求当控制电压升高为

220V，同时电枢回路总电阻增加至200Ω时，电机稳定运行时转速和电枢电流。

25．有一个4轴运动控制系统，起始坐标为（0，3，-2，4），终点坐标为（4，8，-4，-8），设各轴许可最大速度相同，各轴许可最大加速度也相同。

利用三次多项式样条函数生成点位控制指令，在确保全部各轴速度和加速度全部不超出许可值情况下，协调运动许可时间小于5，试求各轴许可最大速度和最大加速度最小值。

五、综合应用题（本大题共2小题，每小题10分，共20分）

请在答题卡上作答。

27．设计二台电动机联动PLC控制系统。

要求：

按起动按钮后，电动机M1起动，10s后电动机M2自动起动；按停止按钮后，M2停止，20s后M1再停止。

试完成设计任务：

（1）列出PLC系统资源分配表。

（2）画出梯形图程序。