机电一体化系统设计应用题及计算题解读.docx

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机电一体化系统设计应用题及计算题解读

1.

关键字：

【2|4.07】

分数分配：

【50|50】

2、某直流电机电枢电阻Ra=50Ω，做电动机使用时电枢加110V电压，空载电枢电流0.1A，空载转速3000r／min。

（励磁保持额定状态）

（1）电机空载损耗功率为多少?

（2）电机的反电动势系数为多少?

（3）若电机做发电机用，转速保持2000r／rain，外接300负载电阻，则其电枢电流为多少?

正确答案：

（1）空载损耗功率=Ua*I0=110V*0.1A=11W

（2）反对电动势E=Ua-IaRa=110-0.1*50=105V

反电动势系数Ke=E/n=105/3000=0.035v/r/min

（3）U0=Ke*n=0.035*2000=70V电枢电流Ia=U0/（R+Ra）=70/（300+50）=0.2A

关键字：

【11W|0.035|0.2】

分数分配：

【40|30|30】

3、xy平面内由（1，－1）点以v=2的恒速运动到（9，1）点，设采样周期为0.01s，试求出两点直线插补的递推计算式。

关键字：

【412|8/412|2/412】

分数分配：

【40|30|30】

4、

关键字：

【59|6|9】

分数分配：

【40|40|20】

5、

关键字：

【100|3000|100】

分数分配：

【40|40|20】

6、考虑x-y平面上的直线运动路径，源点坐标为（1，1），终点坐标为（13，11），两轴速度限制：

vxmax=vymax=±6，加速度限制：

axmax=aymax=±2，试设计三次多项式样条函数点位控制指令。

关键字：

【6|5/6*x+1/6】

分数分配：

【50|50】

7、一台直流伺服电动机，保持额定电压为120V，电枢电阻200Ω，在额定负载转矩下运行时，

电机转速为1000r/min，电枢电流为0.1A，求电机的理想空载转速是多少。

该电机在额定电压下启动，启动电流是多少？

正确答案：

UN=120V，Ra=200Ω，IN=0.1An=（UN-Ra*IN）/Ke=1000（r/min）计算得Ke=0.1

n0=UN/Ke=120/0.1=1200（r/min）启动电流Id=UNRa=0.6（A）

关键字：

【1000|0.6】分数分配：

【50|50】

8、一台他励直流电动机．额定电压为440V，额定电流为76.2A，额定转速为1050r/min，电枢绕组电阻为O．393，试计算电动机的堵转转矩Tb为多少（N*m）?

关键字：

【3.72|4171.6】

P和速度寄10000Hz．P寄

分数分配：

【50|50】

9、采用数字微分分析法产生某常速度分布情况的控制指令信号方案。

位置寄存器存器V的字长为l6位带符号小数．V中的二进制小数为000000010100111时钟频率为俘器的初始内容为0，试求：

（1）P寄存器产生第一个溢出脉冲时所需的加法次数。

（2）完成588647次加法所输出的脉冲数。

关键字：

【197|3000】

分数分配：

【50|50】

10、某他励直流电动机，电枢电阻为0.4Ω，额定电压为220V，额定电流为40A，额定转速为1000r/min，负载转矩为恒转矩负载，大小为额定转矩的一半，求此时电动机在额定电压下的转速和电枢电流的大小。

正确答案：

【】

关键字：

【20|1039】

分数分配：

【50|50】

11、考虑x-y平面上的直线运动路径，源点坐标为（0，0），终点坐标为（12，10），两轴速度限制

分别为Vxmax=±6，Vymax=±8，加速度限制分别为axmax=±2，aymax=±3。

试设计三次多项式样条函数点位控制指令。

关键字：

【12|10|6】

分数分配：

【20|20|60】

12、

关键字：

【6|6|3|3】

分数分配：

【25|25|25|25】

13、试设计一个典型的二阶低通滤波器的电路原理图

关键字：

【运算放大器|R1】

分数分配：

【50|50】

14、三相交流感应电动机，电源频率50Hz,空载转速为980r/min。

（1）该电动机为几极，空载转差率是多少？

（2）若最大转矩（Tmax）时对应的转差率为0.1，则该电动机稳定运行的转速范围是多少？

（3）最大转矩时，转子绕组电势频率为多少？

正确答案:

（1）该电动机的磁极对数为3，即6极空载s=0.2

（2）稳定运行的转速范围：

900r/min~980r/min

（3）最大转矩时转子绕组的电势频率发f2=Sf=0.1*50=5HZ关键字：

【6|900|980|5】

分数分配：

【25|25|25|25】

15、

有一采用三相三拍驱动方式的步进电机，其转子有160个齿，经一对齿轮减速（Z1=30,Z2=50）带动导程为8mm的滚珠丝杠驱动工作台移动。

工作台的最大移动速度Ｖmax＝1.5m/min。

试问：

电机的步

关键字：

【0.75|0.01|2500】

分数分配：

【30|40|30】

1、某伺服系统结构如题22图所示，已知：

Kp=60V／rad，Kf=O.24V·s／rad，Ra=3Ω，

3

Kn=2.5×103V／V，Kt=7.1N·m／A

求：

（1）系统增益kV：

（2）伺服刚度KR。

-1

正确答案：

【

（1）系统增益kV=Kp/Kf=60/0.24=250（S-1）

5

（2）伺服刚度KR=（Kp*Kn*Kt）/Ra=60*2.5*105*7.1/3=3.55*105（NM/rad）】

关键字：

【250|3.55】分数分配：

【50|50】2、一直双波谐波齿轮的柔轮齿数Z1=200，刚轮齿数Z2=202，波发生器的转速nH＝360r/min，如图所示。

求：

（1）柔轮从动时的传动比i。

（2）刚轮固定时的柔轮转速n1正确答案：

【

（1）i=-Z1/（Z2-Z1）=-200/（202-200）=-100

（2）n1=nH/i=-360/100=-3.6r/min

】

关键字：

【-100|-3.6】分数分配：

【50|50】

3、采用2000条刻线的增量编码器测电动机转速的方法如图所示。

已知时钟脉冲为8MHz,在lO个编码器脉冲问隔的时间里计数器共计200000个时钟脉冲，试求电动机转速n。

正确答案：

【时间测量值T=200000/8*106=0.025s

n=60N2/N*T=10*60/2000*0.025=12r/min

】

关键字：

【0.025|12】

分数分配：

【50|50】

4、三相变磁阻式步进电动机，转子40个齿。

要求：

（1）计算双拍制的步距角。

（2）若单拍制的最大转距为2N·m，计算单双拍制时的启动转矩。

正确答案：

【步距角=360/（m*Zr*C）=360/（3*40*1）=3（度）启动转矩=Tsm*COS（180/mc）=1.732（Nm）.

】

关键字：

【3|1.732】分数分配：

【50|50】

5、增量式编码器与12cm直径的跟踪轮一起使用，编码器为5000线，是确定每个脉冲的位移，以及为了测量7m距离所需计数器的位数。

正确答案：

【每个脉冲的位移=（3.14*12）/5000=0.007536cm/脉冲测量7m（即700cm）所需脉冲数=700/0.007536=92887.43取整为92888

92888大于2的16次方（用计算器，或记住2的15次方是32768，），小于2的17次方，因此所需计数器的位数为17位。

】

关键字：

【92888|17】

分数分配：

【70|30】

6、用步进电动机控制工作台的运动，

（1）设步距角1.8度，细分系数5，丝杠镙距2mm，进给速度v=120mm/min，求进给频率f。

（2）设8253芯片工作在方波发生器方式（方式3），GATE=1，CLK=2MH，z求时间常数寄存器的初值

k。

正确答案：

【

（1）进给速度v=120mm/min=2mm/s细分后的步距角=1.8/5

编码器旋转一周的脉冲数N=360/（1.8/5）=1000丝杠导程p=2mm

脉冲当量=p/N=2/1000mm/脉冲v=f*p/N=2f/1000=2f=1kHz

（2）k=2000000/1000=2000时间常数寄存器的初值k为2000

】

关键字：

【1000|2000】分数分配：

【50|50】

7、已知双波传动谐波齿轮减速器中，柔轮齿数ZR=200，刚轮齿数ZG=202，

波发生器转速nH=1500r／min。

试求：

（1）刚轮固定时柔轮的转速nR=?

（2）柔轮固定时刚轮的转速nG=?

正确答案：

【

（1）nR=nH*（ZR-ZG）/ZR=1500*（200-202）/200=-15r/min

（2）nG=nH*（ZG-ZR）/ZG=1500*（202-200）/202=14.85r/min

】

关键字：

【15|14.85】分数分配：

【50|50】

8、某五相步进电动机转子有36个齿，采用二相三相运行方式。

试计算：

（1）步距角θs为多少?

（2）若要电动机以200r／min的速度旋转，输入脉冲频率

（3）若要电动机旋转1周半，其输入脉冲数为多少?

正确答案：

【

（1）步距角=360/（m*Zr*C）=360/（5*36*2）=1（度）；

（2）输入脉冲频率f=（n*m*Zr*C）/60=（200*5*36*2）/60=1200（HZ）

（3）输入脉冲数=（360/1）*1.5=540

】

关键字：

【1|1200|540】

分数分配：

【40|30|30】

9、一直双波谐波齿轮的柔轮齿数Z1=200，刚轮齿数Z2=202，波发生器的转速nH图所示。

求：

（1）刚轮从动时的传动比i。

（2）柔轮固定时的刚轮转速n2。

正确答案：

【

（1）i=ZG/（ZG-ZR）=202/（202-200）=101

（2）n2=nH/i=600/101=5.94r/min

f为多少?

＝600r/min，如

】关键字：

【101|5.94】

分数分配：

【50|50】

10、一直双波谐波齿轮的柔轮齿数Z1=200，刚轮齿数Z2=202，柔轮的转速nH＝100r/min，如图所

示。

求：

（1）刚轮从动时的传动比i。

（2）波发生器固定时的刚轮转速n2。

正确答案：

【

（1）i=Z2/Z1=202/200=1.01

（2）n2=nR/i=100/1.01=99r/min

】

关键字：

【1.01|99】

分数分配：

【50|50】

11、若某一光栅的条纹密度为100条/mm，现利用光栅莫尔条纹的放大作用，把莫尔条纹的宽度调成10mm，求光栅条纹间的夹角。

正确答案：

【P=1/100=0.01

Θ=P/W=0.01/10=0.001（rad）

】

关键字：

【0.01|0.001】分数分配：