西南交大习题集光机电一体化控制技术讲解学习.docx

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西南交大习题集光机电一体化控制技术讲解学习

西南交大习题集（光机电一体化控制技术）

第1章概论

一、选择题

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。

3．机电一体化系统的核心是（）。

A：

动力部分　B：

执行机构

C：

控制器D：

接口

4．机电一体化系统中，根据控制信息和指令完成所要求的动作这一功能的是（）。

A：

机械本体B：

动力部分

C：

控制器D：

执行机构

二、填空题

1、在未来机电一体化系统发展呈现，、、，、趋势

三、论述题

举例说明光机电一体化系统和机电一体化技术含义

光机电一体化系统的主要组成要素

机电一体化系统的关键技术有那些

机电一体化系统的未来发展趋势？

为什么采用机电一体化技术可以提高系统的精度?

四、判断题

1．机电一体化系统就是机械系统和电子系统简单合于一起的系统。

第2章机电一体化系统分析基础

一多项选择题

1．光机电一体化的系统设计原则主要包括（）。

A.机电互补原则B.功能优化原则

C.自动化原则D.效益最大原则

E．开放性原则

2.模拟信号数字化的第一步是在时间上对信号进行（）处理。

A.量化处理B.采样离散化处理

C.编码处理D.调制处理

3．PCM是指（）。

A.脉幅调制B.脉宽调制

C.脉位调制D.脉冲编码调制

4.经采样后的信息属于（）。

A.数字信号B.离散化的模拟信号

C.连续模拟信号D.调制信号

5.数字信号是对时间离散模拟信号进行（）处理后得到的。

A.量化处理B.采样离散化处理

C.编码处理D.调制处理

三填空题

1．光机电一体化的理论基础主要涉，和。

2．光机电一体化系统所涉及的信号有两类和。

四综合题

1．模拟信号与数字信号的特点是什么？

2．论述机电一体化系统信息传输过程。

3．论述模拟信息数字化的基本原理。

第3章机电一体化系统建模与仿真

一、选择题

1.在机械系统运动学模型建立过程中，惯性力与质量体运动的（）成正比，弹簧力与质量体运动的（）成正比，阻尼与质量体运动的（）成正比。

A.位移B.速度C.加速度D.摩擦

2、电路系统的动态模型建立主要是基于如下定理（）。

A：

奈奎斯特定理B：

基尔霍夫电压定理

C：

欧姆定理D：

基尔霍夫电流定理

E：

终值定理

3、机械系统动态模型建立主要是基于如下定律（）。

A：

牛顿定一运动定律B：

牛顿定二运动定律

C：

牛顿定三运动定律D：

万有引力定律

4、适合应用传递函数描述的系统是（）：

A、单输入，单输出线性定常系统；B、单输入，单输出线性时变系统；

C、单输入，单输出的定常系统；D、非线性系统。

二、填空题

1．通常情况下，将系统模型可以分为两大类：

和。

2．机电一体化系统的数学模型一般按特征分类，常见的有和，

和，和，和。

3．研究系统的动态品质与特征时，通常有两种数学模型描述方法：

和

。

4．在机电一体化系统建模过程中，机械系统主要有三个基本元件：

、

和。

5．在机电一体化系统建模过程中，电路系统主要有三个基本元件：

、

和。

三、综合题

1．简述为什么在机电一体化系统设计，需要进行机电一体化系统建模和仿真分析。

并说明模型建立的两种基本方式和他们的主要特点。

2．简述基尔霍夫电流、电压定理

3．机电一体化反馈控制系统的主要组成部分是什么？

4．简述系统仿真的目的和意义

5．已知一系统结构如下图所示，求系统传递函数

6、以下图所示，汽车的正运动方向如图，假定发动机的牵引力为u,忽略汽车车轮的旋转惯量，假设阻碍汽车运动的摩擦力与汽车速度成正比，求：

（1）：

画出汽车的巡航控制的自由体图；

（2）：

写出其运动方程；

（3）：

写出其传递函数V（s）/U（s）；

（4）：

若该系统通过反馈控制实现其巡航，请分别说明该控制系统的执行机构、被控过程或对象、传感器以及控制器分别是什么，并构画出其系统控制框图；

（5）：

基于其传递函数形式，用状态方程描述汽车的运动方程（设定输出汽车的位置为x）。

7：

下图

串联电路。

写出输出电压

与输入电压

之间传递函数

第4章传感器与接口技术

一、名词解释

1、线性度

2、传感器分辨率

3、传感器灵敏度

4、测量准确度

二选择题

1．衡量传感器品质主要参数包括：

（）。

A：

灵敏度B：

分辨力C：

准确度

D：

精确度E：

重复性F：

线性度

2．传感器在机电一体化系统中主要用于（）。

A.控制B.检测C.计算D.编码

3．传感器的种类按工作原理分可以分为（）。

A.结构型B.开关型

C.物型型D.数字型

4．模拟信息处理电路一般包括（）。

A.放大B.滤波C.补偿D.D/A转换E.驱动电路

5．智能传感器主要硬件结构是指将敏感元件与（）相结合。

A.放大器B.滤波器C.微处理器D.控制器

6.电桥是用来测量传感器的电阻、电容或电感变化的电路，它是将这些参量的变化变换为电压或电流信号变化的电路。

全桥的电压灵敏度比单桥提高了（）倍

A.1B.2C.4D.8

7.衡量放大器放大能力的指标是（）。

A.输入阻抗B.放大倍数

C.输出阻抗D.通频带

二填空题

1．传感器的接口电路主要功能包括：

对传感器的输出信号进行、、、

、及等处理。

2．传感器从结构上一般由、、三部分组成。

3传感器基本转换电路主要包括：

、、及

、电路。

4.放大器主要技术指标包括：

、、及

三综合题

1．隔离放大器的作用和特点

2．传感器模拟信号采样中应该注意哪些问题？

3．机电一体化系统通常涉及到控制，并要求测量控制量，因为电信号可以传输、放大且容易处理，我们通常让传感器输出为一个与被测量成比例的电压或电流信号。

描述一个传感器，输出与下列物理量成比例的电信号,并列举一个或两个在我们实现生活中的应用实例。

（10分）。

（a）温度（b）压力（c）液位（d）管道体内的流量（e）线位移

（f）角位移（g）线速度（h）转速（i）移动加速度（j）n力矩

第5章驱动系统设计

一、单项选择题

1．机电一体化系统中，根据控制信息和指令完成所要求的动作这一功能的是（）。

A．机械本体B．动力部分

C．控制器D．执行机构

2．将脉冲信号转换成角位移的执行元件是（）

A．旋转变压器B交流伺服电动机

C．步进电动机D．光电编码盘

3．由电信号处理部分和液压功率输出部分组成的控制系统是（）

A．交流伺服系统B．直流伺服系统

C．电液伺服系统D．步进电动机控制系统

4．当直流伺服电动机外加电压等于额定电压，励磁电流等于额定电流时，电动机转速随控制电流变化的关系曲线称（D）

A.直流伺服电动机机械特性B.动态特性

C.失灵区D.直流伺服电动机转速特性

5．载荷是执行机构设计计算过程的一项重要原始数据，在机电一体化系统设计中，典型载荷是指在机构上的（）。

A.摩擦载荷B.惯性载荷

C.外载荷D.各种环境载荷

三、填空题

1.在机电一体化系统机械齿轮传动的设计上，通常我们需要遵循、

、原则。

2．机电一体化系统的执行机构的多采用电动机作为驱动器件，在机电一体化反馈控制系统中，常用的电动机有和两种。

四、简述题

1．简述直流电动机的工作特性？

2.简述直流电动机的机械特性？

3．对于机电一体化系统中，分别说明其传感器、执行机构、控制器的作用，并列举你所了解的传感器和执行机构类型。

五、综合题

1．一台他励直流电动机，额定电压

=220V,额定转速

r/min,电动机铁损

W，机械摩擦损耗

W，电枢回路总电阻

，

V，求电磁转矩

、输入功率

和效率

。

2．一他励直流电动机，额定电压

=440V，额定功率

KW,额定电流

，额定转速

r/min，电枢回路总电阻

，额定励磁电流

，忽略电枢反应影响。

试求：

额定输出转矩

和在额定电流时的电磁转矩

。

3、在机电一体化系统中，液压伺服系统的运用越来越广泛，并被广泛地应用于位置和速度的控制，试说明在液压伺服系统中，比例阀的主要作用。

并根据下图所示，描述出比例阀控制时比例阀阀芯移动位移和阀执行机构负载位移之间的传递函数。

（其中执行机构移动部分质量为M,等效粘性阻尼常数为f）。

第6章机电一体化控制技术

一、单项选择题

1在时域里描述系统动态响应的主要指标（）

A：

上升时间B：

超调量C：

稳定时间

D：

稳态误差E：

调节时间F：

系统带宽

2在数字控制中，保持器的主要作用是（）：

A：

提高系统的稳定性B改善系统动态性能

C：

采样电压值保持一个采样周期；D：

消除系统干扰

E：

提高抗干扰能力

3在数字控制系统中，控制器前向通路上一般需要对控制信号进行（）处理；

A：

A/D采样B：

采样保持

C：

量化处理D：

D/A转换

E：

信号同一化处理

4.在设计数字控制器的过程中，我们需要通过采样定理来确定系统的采样周期，采样周期的选择要符合采用定理，即采样频率必须大于输入信息所包含最高频率的（）倍。

、

A、2；B、4；C、5；D、10

5.在数字控制中，被控对象或控制器控制律主要是由（）描述。

A：

微分方程B：

差分方程

C：

积分方程D：

偏分方程

6，采用负反馈形式连接后（）：

A.一定能使闭环系统稳定；B.系统动态性能一定会提高；

C.需要调整系统的结构参数，才能改善系统性能；

D.一定能使干扰引起的误差逐渐减小，最后完全消除。

Ｅ.提高系统抗干扰能力

7，描述控制系统的性能指标主要包括（）

A：

对常值或“偏离”扰动信号所允许的稳态误差

B：

对多项式参考输入信号，如跃阶信号和斜坡信号，所允许的稳态跟踪误差。

C：

系统多模型参数变化的灵敏度

D：

控制系统阶数

E：

系统在跃阶参考输入或扰动输入时的动态特性，如上升时间，超调量等

8，在下列那种情况下,控制系统不稳定（）。

A：

极点位于S平面的右边B：

极点位于S平面的左边

C：

极点位于S平面的原点D：

极点位于S平面的虚轴上

二、填空题

1.控制系统从组成通路上分，可以分为和控制。

2模糊控制系统从原理上讲，主要由：

和和三部分组成。

3、在机电一体化系统数字PID控制器设计中，需要确定的控制器主要参数是、

、和。

4.控制系统性能指标主要包括：

、和和四项。

三、综合题

1．在机电一体化控制系统设计中，我们常用到PID控制器，试说明PID控制器中P,I,D的主要作用和特点。

2．简述A／D、D／A接口的功能,并说明保持器应用的目的。

3．在实际设计数字控制器时，采用周期的确定要考虑那些因素？

4.说明智能系统与传统系统能的主要区别？

5．从理论上讲，因数字控制器涉及到对信号（控制信号、反馈信号）的采样而会导致信息丢失，但为什么在实际应用系统中，数字控制方法的应用越来越广泛，同时说明奈奎斯特-香农采样定理对数字控制采样做了什么样的描述。

第7章机电一体化系统电磁兼容技术

一、选择题

1、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

2．电路各部分公共导线阻抗、地阻抗和电源内阻压降相互耦合形成的干扰，称为（）

A．静电干扰B．磁场耦合干扰

C．共阻抗感应干扰D．电磁辐射干扰

3.按照在电路中所处的位置和作用不同来分，滤波器可分为（　　　　　　）

A．信号滤波B．电源滤波

C．EMI滤波D．电源去藕滤波

E．谐波滤波F．高通滤波

二、填空题

1．屏蔽技术通常分为：

、、和。