机电一体化技术试题答案3.docx
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机电一体化技术试题答案3
《机电一体化技术》试卷（四）
一、名词解释（每小题2分，共10分）
1.变频调速
2.FMS
3.响应特性
4•敬感元件
5.压电效应
二、选择题（每小题2分，共10分）
1、伺服控制系统一般包括控制器、被控对象、执行环节、比较环节和
等个五部分。
A换向结构B转换电路
C存储电路D检测环节
2、检测环节能够对输出进行测量，并转换成比较环节所需要的量纲，一般包括
传感器和。
A控制电路B转换电路
C调制电路D逆变电路
3、以下可对异步电动机进行调速的方法是。
A改变电压的大小B改变电动机的供电频率
C改变电压的相位D改变电动机转子绕组匝数
4、执行元件：
能量变换元件，控制机械执行机构运动，可分为、液压
式和气动式等。
A电气式B电磁式
C磁阻式D机械式
5、步进电动机，乂称电脉冲马达，是通过决定转角位移的一种伺服
电动机。
A脉冲的宽度B脉冲的数量
C脉冲的相位D脉冲的占空比
三、简答题（每小题10分，共30分）
1什么叫传感器？
传感器的功用是什么？
它是山哪儿部分组成的？
各部分的作用及相互关系如何？
2.试简述采样/保持器原理。
3.工业控制用的计算机主要有哪儿种类型，它们分别适用于哪些场合？
四、简单应用题（每小题10分，共20分）
1.刻线为1024的增量式角编码器安装在机床的丝杠转轴上，已知丝杠的螺距为2mm,编码器在10秒内输出307200个脉冲，试求刀架的位移量和丝杠的转速分别是多少？
2.有一脉冲电源，通过环形分配器将脉冲分配给五相十拍通电的步进电机定子励磁绕组,测得步进电机的转速为100r/min,已知转子有24个齿，求：
1）步进电机的步距角：
2）脉冲电源的频率。
五、综合应用题（每小题15分，共30分）
1.三相变磁阻式步进电动机，转子齿数Z=100,双拍制通电，要求电动机转速为120r/min,
输入脉冲频率为多少?
步距角为多少？
2.根据下面的电路图，编写利用该接口电路一次完成A/D转换，并把转换的结果的高8位放入R2中，低8位放入R3中的程序段。
《机电一体化技术》试卷（四）答案
一、名词解释（每小题2分，共10分）
1•采用改变电机通电频率的方式来改变电机的转速的调速方式
2.柔性制造系统（FlexibleManufacturingSystem）是山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，其基本组成部分有：
自动化加工设备，工件储运系统，刀具储运系统，多层计算机控制系统等。
3.响应特性：
指的是输出量跟随输入指令变化的反应速度，决定了系统的工作效率。
4•敏感元件是直接可以感受被测量的变化，并输出与被测量成确定关系的元件。
5•压电效应：
某些电介质，当沿着一定的方向对它施加力而使它产生变形时，内部就会产生极化现象，同时在它的两个表面上将产生符号相反的电荷。
当外力去掉后，它乂重新恢复到不带电的状态，这种现象被称为压电效应。
二、选择题（每小题2分，共10分）
1、D2、B3、B4、A5、B
三、简答题侮小題10分，共30分）
1.传感器是一种以一定的精确度把被测量转换为与之有确定对应关系的，便于应用的某种物理量的测量装置。
传感器的功用是：
一感二传。
组成：
传感器一般是山敬感元件、传感元件和转换电路三部分组成。
敬感元件：
直接可以感受被测量的变化，并输出与被测量成确定关系的元件。
转换元件：
敬感元件的输出就是转换元件的输入，它把输入转换成电路参量。
基本转换电路：
上述的电路参量进入基本转换电路中，就可以转换成电量输出。
传感器只完成被测参数到电量的基本转换。
2.采样/保持由存储电容C,模拟开关S等组成，如图所示。
当S接通时，输出信号跟踪输入信号，称釆样阶段。
当S断开时，电容C二端一直保持断开的电压，称保持阶段。
由此
构成一个简单采样/保持器。
实际上为使采样/保持器具有足够的精度，一般在输入级和输出级均釆用缓冲器，以减少信号源的输出阻抗，增加负载的输入阻抗。
在电容选择时，使其大小适宜，以保证其时间常数适中，并选用漏泄小的电容。
3.工业控制的汁算机主要有单片微型汁算机、可编程序控制器（PLC）、总线工控机等类型。
根据机电一体化系统的大小和控制参数的复朵程度，选用不同的微型计算机。
单片机或可编程控制器主要用于，控制量为开关量和少量数据信息的模拟量的小系统。
对于数据处理量大的系统，则往往采用基于各类总线结构的工控机,如STD总线工控机、IBM-PC总线工控机、MultibusT控机等。
对于多层次、复杂的机电一体化系统，则要采用分级分步式控制系统，在这种控制系统中，根据各级及控制对象的特点，可分别采用单片机、可编程控制器、总线工控机和微型机来分别完成不同的功能。
四、简单应用题（每小题10分，共20分）
1.
10s内转轴转了多少转：
3072004-1024=300（转）
位移量（•・•螺距T=2mm）
.•.300X2=600（mm）
转速：
3004-10=30（转/秒）
2.1）K=2;M=5,Z=24;
*=360/2*5*24=1.5°
2）f=400Hz
五、综合应用题（每小题15分，共30分）
1-K=l;M=3,Z=100;a=360/l*3*100=1.2°
f=600Hz
2MAIN：
MOV
RO,#7CH；选择AD574,并令A0=0
MOVX@R0,A
LOOP：
NOP
:
启动A/D转换，全12位
JBP3.2,LOOP
;查询转换是否结束
MOVXA,@R0
;读取高8位
MOVR2,A
;存人R2中
MOVRO,#7DH
；令A0=l
MOVXA,@R0
:
读取低4位，尾随4个0
MOVR3,A
；存入R3中
《机电一体化技术》试卷（五）
一、名词解释（每小题2分，共10分）
1.单片机
2.I/O接口
3・I/O通道
4.串行通信
5•直接存储器存取（DMA）
2.
单项选择题（每小题2分，共10分）
D.可编程控制器
D.比例积分微分
3.PWM指的是（）。
A.机器人B.计算机集成系统C.脉宽调制
4.PD称为（）控制算法。
A•比例B•比例微分C•比例积分
5.在数控系统中，复杂连续轨迹通常采用（）方法实现。
A.插补B.切割C.画线D自动
三、简答题（每小题5分，共30分）
1.试简述光电式转速传感器的测量原理。
2.试述可编程控制器的丄作原理。
3.在模拟输入通道中，采样/保持器有什么作用？
是否模拟输入通道中必须釆用采样/保持器？
为什么？
4.柔性制造系统的主要特点有哪些？
5步进电动机是什么电机？
它的驱动电路的功能是什么？
6.伺服控制系统一般包括哪儿个部分？
每部分能实现何种功能？
四、计算题（每小题10分，共20分）
1.某光栅传感器，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？
2.若12位A/D转换器的参考电压是土2.5V,试求出其采样量化单位q。
若输入信号为IV,问转换后的输出数据值是多少。
五、综合应用题（每小题15分，共30分）
1•分析下图调整齿侧间隙的原理
1、4一锥齿轮2、3—键
5—压簧6—螺母7—轴
2、周向弹簧调整法
2.分析下图差动螺旋传动原理
设螺杆3左、右两段螺纹的旋向相同，且导程分别为Phi和Ph2。
2为可动螺母
《机电一体化技术》试卷（五）答案
一、名词解释（每小题2分，共10分）
1.它是把组成微机的CPU、存储器I/O接口电路、定时器/计数器等制作在一块集成芯片上构成一个完整的计算机。
2.I/O接口电路也简称接口电路。
它是主机和外圉设备之间交换信息的连接部件（电路）。
它在主机和外围设备之间的信息交换中起着桥梁和纽带作用。
3.I/O通道也称为过程通道。
它是计•算机和控制对象之间信息传送和变换的连接通道
4.串行通信是数据按位进行传送的。
在传输过程中，每一位数据都占据一个固定的时间长
度，一位一位的串行传送和接收。
串行通信乂分为全双工方式和半双工方式、同步方式和异步方式。
5•硬件在外设与内存间直接进行数据交换（DMA）而不通过CPU
二、单项选择题（每小题2分，共10分）
1.B2.B3.C4.C5.A
三、简答题（每小题5分，共30分）
1.光电式转速传感器是一种角位移传感器，山装在被测轴（或与被测轴相连接的输入轴）上的带缝隙圆盘、光源、光电器件和指示缝隙盘组成。
光源发生的光通过缝隙圆盘和指示缝隙照射到光电器件上。
当缝隙圆盘随被测轴转动时，山于圆盘上的缝隙间距与指示缝隙的间距相同，因此圆盘每转一周，光电器件输出与圆盘缝隙数相等的电脉冲，根据测量单位时间内的脉冲数N,则可测出转速为
STOP
内部处理
通信服务
输入处理
程序执行
输岀处理
RUN
式中z——圆盘上的缝隙数：
n——转速（r/min）；
t测量时间（s）。
2.可编程控制器有两种基本的工作状态，即运行（RUN）和停止（STOP）状态。
不管是在哪种状态，PLC都是反复不断地重复进行，直至PLC停机。
在每次循环中，若处于运行（RUN）状态，可编程控制器完成5个阶断，如图所示。
若处于停止（STOP）状态，PLC也要循环进行内部处理和通信服务。
3.由于任何一种A/D转换器都需要有一定时间来完成量化及编码操作，因此,在转换过程中，模拟量不能发生变化，否则，将直接影响转换精度。
采样/保持器（SamPLE/Hold）就是使在A/D转换时，保证输入A/D转换器的模拟量不发生变化。
模拟输入通道中不一定非得采用采样保持器。
当输入的模拟量信号变化缓慢时,也可省去采样/保持器。
4.
（1）柔性高，适应多品种中小批量生产；
（2）系统内的机床工艺能力上
是相互补充和相互替代的；（3）可混流加工不同的零件；（4）系统局部调整或维修不中断整个系统的运作；（5）多层计算机控制，可以和上层计算机联网；
（6）可进行三班无人干预生产。
5.步进电动机乂称电脉冲马达，是通过脉冲数量决定转角位移的一种伺服电动机，成本较低，易于釆用计算机控制，且比直流\交流电动机组成的开环控制系统精度高，因而被广泛应用于开环控制的伺服系统中。
步进电动机驱动电路实际上是一个功率开关电路，为使步进电动机能输出足够的转矩以驱动负载工作，提供的足够功率的控制信号。
6.伺服控制系统一般包括控制器、被控对象、执行环节、检测环节、比较环节等个五部分。
比较环节是将输入的指令信号与系统的反馈信号进行比较，以获得输出与输入间的偏差信号，通常由专门的电路或计算机来实现；
控制器通常是计算机或PID控制电路；其主要任务是对比较元件输出的偏差信号进行变换处理，以控制执行元件按要求动作；
执行元件按控制信号的要求，将输入的各种形式的能量转化成机械能，驱动被控对象工作，机电一体化系统中的执行元件一般指各种电机或液压、气动伺服机构等。
被控对象是指被控制的机构或装置，是直接完成系统LI的的主体，一般包括传动系统、执行装置和负载；
检测环节指能够对输出进行测量，并转换成比较环节所需要的量纲的装置,一般包括传感器和转换电路。
四、计算题（每小题10分，共20分）
1）100：
1=400：
x
x=4mm
四细分：
400：
1=400：
x
x=1mm
分辨率：
14-400=2.5（Pm）
2）10s内转轴转了多少转：
3072004-1024=300（转）
位移量（•・•螺距T=2mm）
A300X2=600（mm）
转速：
3004-10=30（转/秒）
五、综合应用题（每小题15分，共30分）
1.在锥齿轮4的传动轴7上装有压簧5,其轴向力大小山螺母6调节。
锥齿轮4在压簧5的作用下可轴向移动，从而消除了其与啮合的锥齿轮1之间的齿侧间隙。
1、4一锥齿轮2、3—键
5—压簧6—螺母7—轴
2.当螺杆转动0角时，可动螺母2的移动距离为
I二話Ph\_Phd
（1）
如果Phi与Ph2相差很小，则L很小。
因此差动螺旋常用于各种微动装置中。
若螺杆3左、右两段螺纹的旋向相反，则当螺杆转动0角时，可动螺母2的移动距离为
/二養（P"l+坨2）⑵
可见，此时差动螺旋变成快速移动螺旋，即螺母2相对螺母1快速趋近或离开。
这种螺旋装置用于要求快速夹紧的夹具或锁紧装置中。
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