最新机电一体化系统设计自考历年真题及答案资料.docx
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最新机电一体化系统设计自考历年真题及答案资料
二、简答题（本大题共8小题，每小题4分，共32分）
11、处理“机”与“电”关系采用哪些设计思想？
12、机电一体化设计过程包括哪些内容？
13、试说明液体动压支承的工作原理。
14、什么是直流伺服电动机？
它有怎样的工作特点？
15、永磁式步进电动机的结构及特点是什么？
16、步进电动机的单、双极性驱动电路，各自的特点是什么？
适用范围是什么？
17、半闭环控制系统的定义及特点是什么？
18、数控机床通常采用插补器生成运动控制指令，其中插补的概念是什么？
24、某他励直流电动机，电枢电阻为0.4
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。
25、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
，加速度限制分别为
。
试设计三次多项式样条函数点位控制指令。
27、设计一台电动机按要求动作的PLC控制系统。
具体要求：
系统只有一个按钮。
按一下，电动机正转5s再反转5s,如此重复3次后自动停止。
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。
2009年4月自学考试全国机电一体化系统设计试卷
（课程代码2245）
一、单项选择题（本大题共10小题，每小题1分，共10分）
在每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，请将其代码填写在题后的括号内。
错选、多选或未选均无分。
1．系统中用于提供驱动力改变系统运行状态，产生所希望运动的模块称为【】
A．驱动模块B．接口模块
C.微计算机模块D．测量模块
2．根据传动轴的不同特点，可选用不同类型的传动部件。
要求传动轴相交的传动部
件为【】
A．直齿圆柱齿轮B．斜齿圆柱齿轮
C．直齿锥齿轮D．蜗轮蜗杆
3．齿轮副的间隙会造成齿轮传动的回差，属于柔性消隙法的结构是【】
A．调整中心距法B．选择装配法
C．带锥度齿轮法D．压簧消隙结构
4．某光栅的条纹密度是l00条mm，要用它测出1
m的位移，应采用的细分电路是【】
A．四倍频B．八倍频
C．十倍频D．十六倍频
5．下列电动机中，没有绕组和磁极的电动机是【】
A．直流电动机B．超声波电动机
C．永磁同步电动机D．交流感应电动机
6下列操作中．可以使直流伺服电动机的理想空载转速升高的是【】
A.增大电枢电阻B.减小电枢电压
C．增大电枢电压D.减小电枢电阻
7．采样一数据系统中，若考虑系统的抑制干扰能力时，采样速率应为闭环系统通频
带的【】
A.10倍以上B．5倍
C.2倍D.（0.1～1）倍
8.自动导引车在平面上运动，一般具有的运动自由度是【】
A．2个B．3个
C.4个D．6个
9.属于模块化小型PLC，并能满足中等性能应用要求的PLC系统是【】
A．SIMATICS7-200PLCBSIMATICS7-300PLC
CSIMATICS7-400PLCD.SIMATICNET
10．载入一个动合触点的指令是【】
A．OR0.00B．LDNOT0.00
C．AND0.00D.LD0.00
二、简答题（本大题共8小题，每小题4分，共32分）
11．机电一体化的所渭“4A革命”是指什么?
12.机电一体化设计中，“增强机械系统”的设计思想是什么?
13．试说明滚珠丝杠螺母副传动装置的优缺点。
14．他励式直流电动机电枢接额定电压情况下空载运行，如果励磁线圈突然断线，电机
是否会停转?
为什么?
15．怎样控制步进电动机输出轴的角位移、转速及转向?
16．什么叫作步距角?
它与哪些因素有关?
若系统的步进电动机选定以后，还想进一步
减小步距角，可采用何种方法?
17．在实际系统中，数字PID控制器的两种实现方式是什么?
18．机器人按照控制水平可以分为哪三种类型?
哪一类肌器人运动控制水平最高？
三、计算题（本大题共4小题，每小题5分，共20分）
19．题19图所示为双波传动谐波齿轮减速器的原理图。
已知：
柔轮的齿数为200，刚轮
的齿数为202，波发生器的转速为1280r／min。
求：
（1）刚轮固定、波发生器输入时，柔轮输出的传动比。
（2）刚轮固定、波发生器输入时，柔轮输出的转速。
（3）柔轮固定、波发生器输入时，刚轮输出的转速。
20题20图所示，已知：
U
=12V，R=9K
．电位器共长60mm，现测出Uo（t）=4V．
试问电位器活动端现移动到什么位置?
21．四相步进电动机，转子50个齿。
若单拍制的塌大静转矩为0.1Nm，试计算双拍制
运行时的启动转矩T
和裕量角
。
22某直流电机伺服系统结构如题22图所示，已知：
四、简单应用题（本大题共3小题，每小题6分，共18分）
23．采样保持器的作用是在A／D进行转换期间保持采样输入信号大小不变。
试绘制出
表示采样保持器的基本电路原理图并说明之。
24.一台他励直流电动机．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T
h为多少（N*m）?
25.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P和
速度寄存器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10000Hz．P寄俘器的初始内容为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。
五、综合应用题（本大题共2小题，每小题10分，共20分）
26．某位置反馈系统如题26图所示，已知：
电动机时间常数T=0．2s，K
=0．1V／（
），K
=400（r／min）／V，
K
=0．5
／（r．min
．s），求：
。
（1）
=0时．系统的摄大超调量
%彩和调整时间t
（按△=±2％计算）；
（2）欲使系统具有最佳阻尼比，增设转速负反馈校正，确定
的值；
（3）校正后，系统的开环增益K及单位速度输入时的稳态误差。
27.设汁某机构按要求动作的PLC控制系统
动作要求：
按一次起动按钮，机构上升至限定位置，停3s，自动下降至原位后自动停。
（提示：
原位置，上升限定位置采用行程开关检测。
）
设计任务：
（1）列出PLC系统资源分配表：
（2）画出梯形图。
2009年4月全国自考机电一体化系统设计参考答案
2008年4月自学考试机电一体化系统设计试卷
（课程代码2245）
本试卷共10页，满分100分；考试时间150分钟。
一、单项选择题（本大题共10小题，每小题1分，共10分）
在每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，请将其代码填写
在题后的括号内。
错选、多选或未选均无分。
1．利用预先决定的指令控制一系列加工作业的系统称【】
A．伺服系统B．自动引导车
C．工业机器人D．数控系统
2．在机电一体化系统设计中，齿轮系常用于伺服系统传动机构中，作用是【】
A．减速，增矩B．增速，增矩
C．增速，减矩D．减速，减矩
3．导轨副用于引导运动部件的走向。
若导轨副机构简单、阻尼系数大、刚度大，但易产生
低速爬引现象，则导轨副为【】
A．滚动导轨副B．气浮导轨副
C．液体静压导轨副D．滑动导轨副
4．利用几个传感器单元同时感受被测量，因而其输出将是这些单元输出的总和，这种测量
技术被称为【】
A．平均技术B．差动技术
C．开环技术D．闭环技术
5．下列几种电动机中，不属于固定磁阻电动机的是【】
A．直流电动机B．永磁同步电动机
C．步进电动机D．交流感应电动机
6．下列特性中，不属于超声波电动机的优点的是【】
A．低速大转矩B．无电磁噪声、电磁兼容性好
C．价格低廉D．动态响应快
7．PID控制器中，P的作用是【】
A．降低系统稳态误差B．增加系统稳定性
C．提高系统无静差度D．减小系统阻尼
8．下列对“路径”和“轨迹”区别的描述不正确的是【】
A．路径只代表与轨迹有关的位置信息
B．路径是代表在空间直角坐标系或机器人连杆坐标系中运动的位置—时间曲线
C．轨迹是具有适当速度和（或）加速度信息的路径
D．轨迹控制不仅要求路径连续，而且要求速度连续
9．SIMATICS7--300PLC是【】
A．中、高档性能的PLCB．人机界面硬件
C．模块化小型的PLCD．超小型化的PLC
10．设计梯形图时，串联一个动合触点0．00对应的助记符语句是【】
A．ANDNOT0．00B．AND0．00
C．OR0．00D．ORNOT0．00
二、简答题（本大题共8小题，每小题4分，共32分）
11．机电一体化系统中，机械受控模块的作用是什么?
12．机电一体化设计思想是什么?
13．滚珠丝杠螺母副的间隙消除和预紧方法有哪几种?
14．直流伺服电动机的调节特性的含义是什么?
什么是直流伺服电动机的失灵区?
15．什么是步进电动机?
其转速、转角取决于什么?
16．对步进电动机驱动电路有什么要求?
17．全闭环控制系统的定义及特点是什么?
l8．什么是数字微分分析法?
三、计算题（本大题共4小题，每小题5分，共20分）
19．如题19图所示，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?
20．如题20图所示，用每转2000条刻线的增量编码器测电动机转速，已知时钟脉冲为2MHz，
在10个编码器脉冲间隔的时间里，计数器共计数10000个时钟脉冲，试求电动机转速
n?
21．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f为多少?
（3）若要电动机旋转1周半，其输入脉冲数为多少?
22．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，
Kn=2.5×103V／V，Kt=7.1N·m／A
求：
（1）系统增益k：
（2）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）
23．设计一个典型二阶RC有源低通滤波器的电路原理图。
24．一台他励直流电动机，额定电压为220V，额定电流为l16A，额定转速为1500r/min，
电枢绕组电阻为0.174Ω，试计算理想空载转速为多少（r／min）?
25．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。
五、综各应用题（本大题共2小题，每小题10分，共20分）
26．控制系统的结构图如题26图所示，已知G（s）=
，Gc（s）=Ts+l
（1）当T=0时，试确定系统的自然频率ωn，阻尼比ξ和最大超调量σ%；
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