机械机电一体化试题答案10Word文档格式.docx
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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
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。
《机电一体化技术》试卷
（二）
1、线性度2、伺服控制系统3、三相六拍通电方式5、系统精度
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。
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“_____________________________”。
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
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→…
5、指输出量复现输入信号要求的精确程度；
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7、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
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，防止高压对低压信号系统的损坏。
（2）泄漏电流低，对于测量放大器的输入端无须提供偏流返回通路。
（3）共模抑制比高，能对直流和低频信号（电压或电流）进行准确、安全的测量。
利用光电耦合方式实现载波调制，可获得10kHz带宽，但其隔离性能不如变压器耦合。
2.光栅此时的位移细分前4mm,细分后1mm
测量分辨率:
细分前0.01mm/线细分后:
0.025
《机电一体化技术》试卷（三）
1.机电一体化2.自动控制3.开环控制系统4.逆变器5.PWM
三填空题：
（每空1分，共40分）
1.从控制角度讲，机电一体化可分为控制系统和控制系统。
2.在机电一体化中传感器输出电信号的参量形式可以分为:
；
三种形式。
3.多点接地：
优点：
，缺点：
。
4.一般来说，伺服系统的基本组成为、、
和等四大部分组成。
5.在SPWM变频调速系统中，通常载波是，而调制波是。
6.从电路上隔离干扰的三种常用方法是:
隔离，隔离，隔离。
7.开环步进电动机控制系统，主要由、和
等组成。
8.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.实现步进电动机通电
14.环形分配的三种常用方法是：
1）
，2），3）。
9.产生电磁干扰必备的三个条件是：
，，。
10.干扰传播途径有二种方式：
1）传导耦合方式：
干扰信号能量以或的形式，通过金属导体传递。
2）幅射耦合方式：
干扰信号能量以的形式，通过空间感应传递。
11.指出下列干扰哪几种属于传导耦合方式：
;
哪几种属于幅射耦合方式：
,。
A.静电干扰B.磁场干扰C.漏电干扰D.共阻抗感应干扰E.电磁辐射干扰。
12.磁场屏蔽---对高频交变磁场应采用的金属材料
作屏蔽体；
对低频交变磁场应采用的材料作屏蔽体，并保证磁路畅通。
13.一点接地中：
1）串联接地：
，
2）并联接地：
，仅适用于电路。
四解答题（每小题5分，共40分）
1．一个典型的机电一体化系统，应包含哪些几个基本要素？
2．斜齿轮传动机构中消除齿侧隙的常用方法？
3、简述直流伺服电动机两种主要控制方式的工作原理。
4.在微机控制系统中，主机和外围设备间所交换的信息通常分为哪三类？
5．数据信息可分为哪几种？
6．DAC0832有哪三种输入工作方式？
有哪二种输出工作方式？
7.步进电动机控制系统中，电动机通过丝杠螺母带动执行部件运动:
已知：
步距角θ，脉冲数N，频率f，丝杠导程p，试求执行部件:
位移量L=?
移动速度V=?
8.有一变化量为0~16V的模拟信号，采用4位A/D转换器转换成数字量，输入到微机控制系统中，试求其量化单位q＝？
，量化误差最大值emax＝？
一 名词解释（每小题2分，共10分）
1机电一体化--从系统的观点出发，将机械技术、微电子技术、信息技术、控制技术等在系统工程基础上有机地加以综合，以实现整个系统最佳化的一门新科学技术。
2.自动控制—由控制装置自动进行操作的控制。
3.开环控制系统—无反馈的控制系统。
4.逆变器—把固定的直流电变成固定或可调的交流电的DC/AC变流器。
5.PWM—通过调节脉冲的宽度改变负载电压平均值的脉宽调制斩波器。
三填空题（（每空1分，共40分）
1.开环、闭环
2.电压输出电流输出频率输出
3.互不干扰接线多复杂
4.控制器功率放大器执行机构和检测装置
5.等腰三角波（三相）正弦波
6.光电变压器继电器
7.环形分配器功率放大器步进电动机
8.1）采用计算机软件分配器2）小规模集成电路搭接的硬件分配器3）专用模块分配器
9．干扰源传播途径接受干扰对象原系统系统
10.1）电压；
电流。
2）电磁场。
11.C,D;
A,BE。
12.铜和铝等导电性能好；
铁等高导磁率。
13．1）最简单，；
前后相互干扰，
2）干扰小，；
接线多，复杂，低频（<
1MHZ）。
四 解答题 （每小题5分，共40分）
1、机械本体、动力与驱动部分、执行机构、传感测试部分、控制及信息处理部分
2.1）垫片调整法2）轴向压簧调整法
3、一种是电枢电压控制，即在定子磁场不变的情况下，通过控制施加在电绕组两头端的电压信号来控制电动机的转速和输出转矩；
另一种是励磁磁场控制即通过改变励磁电流的大小来改变定子磁场的强度，从而控制电动机的转速和输出转矩。
4、数据信息、状态信息和控制信息
5、
（1）数字量
（2）模拟量（3）开关量（4）脉冲量
6、
（1）直通方式
（2）单缓冲方式（3）双缓冲方式
（1）单极性输出
（2）双极性输出
7、L=（θp/360°
）N；
V=（θp/360°
）f
8、量化单位q＝1V，量化误差最大值emax＝±
0.5V。
《机电一体化技术》试卷（四）
一、名词解释（每题2分 共10分）
1、机电一体化2、柔性制造系统3、静态设计4、系统软件5、感应同步器
二、填空题（每空１分，共3０分）
1、对伺服系统的技术要求是____________、____________、____________、___________。
2、机电一体化的机械系统设计主要包括两个环节：
____________、____________。
3、计算机控制系统的类型包括________________________、_______________________、
监督控制系统、________________________。
4、拟定机电一体化系统（产品）设计方案的方法通常有____________、____________、____________。
5、接口的基本功能主要有______________、放大、_________________。
6、对直线导轨副的基本要求是_________________________、_____________________、
____________________、__________________和平稳。
7．机电一体化机械系统应具有良好的侍服性能，要求机械传动部件转动惯量小、阻力合理
___________、_____________、____________、____________、并满足小型、轻量等要求。
8、伺服系统的基本组成包括______________、_____________________、检测装置、
____________________。
9、工作接地分为_______________、______________。
10、STD总线的技术特点_________________、______________、______________________、
高可靠性。
三、简答题（每小题5分，共20分）
1.FMC的基本控制功能。
2.PWM脉宽调速原理。
3.简述直流伺服电机两种控制的基本原理。
4.控制系统接地通的目的。
四、分析题（每小题20分，共40分）
2.分析下图中传动大负载时消除齿侧齿侧间隙的原理
1、6－小齿轮2、5－大齿轮3－齿轮4－预载装置7－齿条
《机电一体化技术》试卷（四）答案
1、机电一体化:
机电一体化技术综合应用了机械技术、微电子技术、信息处理技术、自动控制技术、检测技术、电力电子技术、接口技术及系统总体技术等群体技术，实现多种技术功能复合的最佳功能价值的系统工程技术。
2、柔性制造系统：
柔性制造系统（FlexibleManufacturingSystem）是由两台或两台以上加工中心或数控机床组成，并在加工自动化的基础上实现物料流和信息流的自动化
3、静态设计：
是指依据系统的功能要求，通过研究制定出机械系统的初步设计方案。
4、系统软件：
系统软件是由计算机的制造厂商提供的，用来管理计算机本身的资源和方便用户使用计算机的软件。
5、感应同步器:
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。
1、系统精度稳定性响应特性工作频率
2、静态设计动态设计
3、分级计算机控制系统直接数字控制系统操作指导控制系统
4、通常有取代法整体设计法组合法
7、数据格式转换、通信联络
6、导向精度高耐磨性好足够的刚度对温度变化的不敏感性。
7．阻尼合理刚度大抗振性好间隙小
8、控制器、执行环节、比较环节
9、一点接地多点接地
10、模块化设计系统组成修改和扩展方便
1.
（1）单元中各加工设备的任务管理与调度，其中包括制定单元作业计划、计划的管理与调度、设备和单元运行状态的登录与上报。
（2）单元内物流设备的管理与调度，这些设备包括传送带、有轨或无轨物料运输车、机器人、托盘系统、工件装卸站等。
（3）刀具系统的管理，包括向车间控制器和刀具预调仪提出刀具请求、将刀具分发至需要它的机床等。
2.
图中的开关S周期性地开关，在一个周期T内闭合的时间为τ，则一个外加的固定直流电压U被按一定的频率开闭的开关S加到电动机的电枢上，电枢上的电压波形将是一列方波信号，其高度为U、宽度为
，如右图所示。
电枢两端的平均电压为：
式中
=
/T=Ud/U，（0<
<
1）
为导通率（或称占空比）。
当T不变时，只要改变导通时间
，就可以改变电枢两端的平均电压Ud。
当
从0~T改变时，Ud由零连续增大到U。
3.直流伺服电动机的控制方式主要有两种：
一种是电枢电压控制，即在定子磁场不变的情况下，通过控制施加在电枢绕组两端的电压信号来控制电动机的转速和输出转矩；
另一种是励磁磁场控制，即通过改变励磁电流的大小来改变定子磁场强度，从而控制电动机的转速和输出转矩。
采用电枢电压控制方式时，由于定子磁场保持不变，其电枢电流可以达到额定值，相应的输出转矩也可以达到额定值，因而这种方式又被称为恒转矩调速方式。
而采用励磁磁场控制方式时，由于电动机在额定运行条件下磁场已接近饱和，因而只能通过减弱磁场的方法来改变电动机的转速。
由于电枢电流不允许超过额定值，因而随着磁场的减弱，电动机转速增加，但输出转矩下降，输出功率保持不变，所以这种方式又被称为恒功率调速方式。
将电路、设备机壳等与作为零电位的一个公共参考点（大地）实现低阻抗的连接，称之谓接地。
接地的目的有两个：
一是为了安全，例如把电子设备的机壳、机座等与大地相接，当设备中存在漏电时，不致影响人身安全，称为安全接地；
二是为了给系统提供一个基准电位，例如脉冲数字电路的零电位点等，或为了抑制干扰，如屏蔽接地等。
称为工作接地。
工作接地包括一点接地和多点接地两种方式。
当传动负载大时，可采用双齿轮调整法。
如图所示，小齿轮1、6分别与齿条7啮合，与小齿轮1、6同轴的大齿轮2、5分别与齿轮3啮合，通过预载装置4向齿轮3上预加负载，使大齿轮2、5同时向两个相反方向转动，从而带动小齿轮l、6转动，其齿便分别紧贴在齿条7上齿槽的左、右侧，消除了齿侧间隙。
《机电一体化技术》试卷（五）
1机电一体化2伺服控制3闭环控制系统4逆变器5SPWM
三、选择题（每小题1分，共40分）
1.在计算机和外部交换信息中，按数据传输方式可分为：
通信
和通信。
2.微机控制系统中的输入与输出通道一般包括、、
、四种通道。
3.在伺服系统中，在满足系统工作要求的情况下，首先应保证系统的
和，并尽量高伺服系统的响应速度。
4.一般来说，伺服系统的执行元件主要分为、、
和其它等四大类型。
5.在SPWM变频调速系统中，通常载波是，而调制波是。
6.异步交流电动机变频调速：
2）基频（额定频率）以下的恒磁通变频调速，属于调速方式。
3）基频（额定频率）以上的弱磁通变频调速，属于调速方式。
7.开环步进电动机控制系统，主要由、和等组成。
9.根据计算机在控制中的应用方式，把计算机控制系统分为四类：
1），2），
3），4）。
10．应用于工业控制的计算机主要有：
1），2），3）等类型。
11.干扰传播途径有二种方式，其中传导耦合方式：
干扰信号能量以
或的形式，通过金属导体传递。
12.抑制电磁干扰的常用方法有屏蔽、、、、合理布局和软件抗干扰技术。
13.电场屏蔽----通常用的金属材料作屏蔽体，并应保持良好。
14．根据频率特性解释下列滤波器的作用：
1）低通滤波器：
只让通过，而高于受到抑制、衰减，不让通过。
2）带通滤波器：
只让通过，而高于部分。
四 解答题（每小题8分，共40分）
1．简述一个典型的机电一体化系统的基本组成要素。
2．直齿圆柱齿轮传动机构中消除齿侧隙的常用方法？
3．简述机电一体化对机械系统的基本要求及机械系统的组成。
4.简述在微机控制系统中I/O控制方式及I/O接口的编址方式。
5．简述伺服系统的结构组成。
7.步进电动机控制系统中，电动机通过丝杠螺母带动执行部件运动:
位移量L=?
8.测量某加热炉温度范围为100~1124℃，线性温度变送器输出0~5V，用ADC0809转换器输入到微机控制系统中，试求测量该温度环境的分辨率和精度。
一名词解释（每小题2分，共10分）
1机电一体化技术综合应用了机械技术、微电子技术、信息处理技术、自动控制技术、检测技术、电力电子技术、接口技术及系统总体技术等群体技术，以系统为出发点的最佳功能价值的系统工程技术。
2伺服控制系统是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闭环控制系统是指具有反馈的控制系统。
4逆变器是将直流电变成交流电的电路。
5SPWM是指脉冲的宽度按正弦规律变化而和正弦波等效的PWM波形。
1.串行通信并行通信
2.模拟量输入通道模拟量输出通道数字量输入通道数字量输出通道
3.稳定性和精度
4.电磁式液压式
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