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机械电子学试题库答案

《机械电子学》试题库答案

一、填空题

1、从功能上讲，机电一体化系统可以分为五大组成部分，即机械结构、执行机构、驱动部件、信息检测部件、信息处理和控制单元。

2、机械电子系统的特点是动力传动和逻辑功能互相分离、动力或能量传递的路是电源—伺服控制单元—机电换能器—执行机构、信息传递的路是计算机—接口—伺服控制单元。

3、机电一体化系统广泛使用电传动方式，对于低速重负荷系统则采用电液伺服传动系统，在某些自动线上则使用气压传动。

4、所谓伺服机构是一种以位移为控制量的闭环控制系统。

5、数字IC在机械电子装置中的作用，有实现各种逻辑、实现信息的存储、实现数字量的运算、实现电路之间的参数匹配、提供基准波形。

6、8.数字IC的主要参数有

、

、

与

、

、噪声容限和抗干扰能力。

7、从功能上讲，机电一体化系统可分为五大组成部分：

即机械结构、执行机构、驱动部件、信息检测部件、信息处理和控制单元。

8、所谓伺服机构是一种以位移为控制量的闭环控制系统。

9、接口的主要作用有：

变换、放大、传递。

10、机电一体化系统对执行元件的基本要求是惯性小动力大、体积小重量轻、便于维修安装、易于微机控制。

11、机械电子学的共性相关技术有六项，分别是机器感知技术，伺服驱动技术，信息处理技术，精密机械技术，自动控制技术，系统总体技术。

12、执行元件种类包括：

电动、液压、气压。

13、机电一体化系统广泛使用电传动方式，对于低速重负荷系统则采用电液伺服传动系统，在某些自动线上则使用气压传动。

14、选用步进电机时应考虑的问题有转矩与惯量的匹配条件、步距角的选择与精度。

15、一个脉冲所产生的坐标轴移动量叫脉冲当量。

16、设计过程被描述成一种映射过程。

即通过选择适当的设计参数，将在功能域中的功能要求，映射到物理空间中的设计参数，这个映射过程需要遵循设计的两个基本公理，即独立性公理，信息公理。

17、在串行通信中，一般通信速率越高，传输距离越近。

18、微型计算机应用分为两大类：

检测控制类、数据处理类。

19、微处理器CPU是微型计算机的中央处理部分，它主要包括运算逻辑部件、寄存器和内部逻辑控制部件三大部分。

20、串行接口选用原则有可靠性要高、通讯速度和通讯距离应满足设计要求、抗干扰能力强。

21、PLC在设计上的特点有控制程序可变、具有高度的可靠性、接口功能强、编程直观简单、模块化结构。

22、通常PLC对用户程序的循环扫描可程分为输入采用阶段、程序执行阶段、输出刷新阶段三个阶段。

23、软件一般分为系统软件、应用软件和数据库及数据管理软件。

24、传感器是一种能按照一定规律将被测量转变成可以输出信号的装置，在机电一体化技术中，传感器是将非电量被测量转变成电量的测量装置。

25、智能传感器既具有传感器的检测功能，又具有微处理器的智能。

26、根据使用能量的不同，可以将执行元件分为电气式、液压式和气压式等几种类型。

27、机电一体化系统对执行元件的基本要求是惯性小动力大、体积小重量轻、便于维修安装、易于微机控制。

28、步进电机的性能指标有步距角、静态特性、动态特性。

29、选用步进电机时应顾虑的问题有转矩与惯量的匹配条件、步距角的选择与精度。

30、直流伺服电机的特点有稳定性好、可控性好、响应迅速、控制功率低损耗小、转矩大。

31、液压伺服系统是由液压控制元件、液压执行元件组成的控制系统。

32、影响控制系统的机械结构参数有摩擦的影响、齿隙的影响、传动误差的影响、转动惯量的影响、弹性变形的影响等。

33、同步带轮的主要参数有带轮齿数Z、带轮的节线与节圆直径、

、带轮齿顶圆直径、带轮的标号。

34、按照控制机器所要完成的任务不同，伺服控制系统分为点位控制和连续路径控制两大类。

35、一个脉冲所产生的坐标轴移动量叫脉冲当量，脉冲当量是脉冲分配的基本单位，由加工精度决定。

36、机器人的基本定义为一种机械装置、可以编程、具有自动控制系统。

37、机器人的构成分为执行机构、驱动装置、控制系统、智能系统。

38、传感器控制系统由传感器、信息处理以及执行机构三部分组成。

39、对机器人的编程方式有示教编程、离线编程和语言编程。

40、数控机床是用计算机控制的全自动加工设备，其优点是适应性强、加工精度高、生产效率高、减轻操作者劳动强度、良好的经济效益、有利于生产管理。

41、数控机床的组成有输入介质、数控装置、伺服系统、反馈系统、适应控制和机床。

42、从控制论的观点来看，世界是由物质、能量和信息三大要素组成的。

43、机电一体化系统要实现其目的功能，一般需要具备五种内部功能，即主功能、动力功能、计测功能、控制功能和结构功能。

44、传统机器由动力、传动机、工作机三部分组成。

机电一体化系统与其五种内部功能相对应，则由动力源、机械本体、执行机构、传感器、计算机五部分组成。

45、PLC的基本工作原理可由三个阶段来概述：

（1）输入采样阶段

（2）用户程序执行阶段（3）输出刷新阶段

46、PLC的编程语言用得最多的编程语言是梯形图和顺序功能图

47、传感器按输出信号的性质分类，分为二值型、模拟型和数字型。

48、感应同步器是一种应用电磁感应原理来测量位移的高精度检测元件，有直线式和圆盘式两类，分别用来检测直线位移和角位移。

49、常见的光栅从形状上可分为长光栅和圆光栅两大类。

前者用于检测直线位移，后者用于检测角位移。

光栅的检测精度比较高，可达士lum。

50、绝对值式编码器有三种类型：

光电编码器、磁性编码器和接触式编码器。

目前使用最多的是光电编码器。

51、算术平均滤波方法的原理是，对信号连续进行n次采样，以其算术平均值作为有效采样值。

52、静态误差补偿有三种：

1）非线性补偿；

（2）零位误差补偿；（3）增益误差补偿

53、根据执行元件的不同，伺服系统可分为电气式、液压式和气动式伺服系统

54、伺服系统根据控制原理，即有无检测环节及其检测部件，可分为开环、半闭环和闭环三种基本的控制方式。

55、对伺服系统的基本要求可以用“稳、准、快”三个字加以概括，即要求有高的稳定性、准确性和快速性。

56、从伺服系统控制技术的发展来看，伺服系统出现过三种基本方式，即①模拟式，②混合式，③数字方式

57、直流电机的驱动调速常用的方法有可控硅法和PWM法等。

58、控制理论分为三个阶段：

1）经典控制理论2）现代控制理论3）智能控制理论。

59、经典控制理论的分析方法主要包括:

时域分析法、根轨迹分析法、频率分析法等三大分析方法。

60、机电一体化系统中的基本控制类型：

（1）数字控制系统；

（2）伺服控制系统；（3）顺序控制系统；（4）过程控制系统。

61、机电一体化系统与其五种内部功能相对应，由动力源、机械本体、执行机构、传感器、计算机组成，各部分之间通过接口相联系。

62、机电一体化共性关键技术主要有六项，分别是机械技术、计算机与信息处理技术、检测与传感技术、自动控制技术、伺服驱动技术、系统总体技术。

63、伺服驱动技术的主要研究对象是伺服驱动单元及其驱动装置。

64、检测与传感装置包括传感器和信号检测电路。

65、PLC从工作过程上说分成三个阶段，即输入采样、用户程序执行、输出刷新。

66、感应同步器是一种应用电磁感应原理来测量位移的高精度检测元件，分为直线式和圆盘式。

直线式由定尺和滑尺组成，表面有正弦绕组和余弦绕组，当余弦绕组与定尺绕组位移相同时，正弦绕组与定尺绕组错开1/4节距。

67、光栅主要由标尺光栅和光栅读数头组成，通常，标尺光栅固定在活动部件上（如工作台或丝杠），光栅读数头安装在固定部件上。

68、常用下列指标描述步进电机的工作性能：

单相通电的矩角特性、启动力矩、空载和负载启动频率、动态转矩和矩频特性、步矩精度。

69、可靠性指标是指可靠性量化分析的尺度，包括故障分布函数和故障密度函数、可靠度、平均寿命、失效率、有效度。

70、消除或减小结构谐振的技术措施是提高结构的固有频率和增加阻尼抑制谐振。

71、谐波齿轮传动由三个主要构件所组成，即具有内齿的刚轮、具有外齿的柔轮和波发生器。

72、滚珠丝杠副中滚珠的循环方式有内循环和外循环二种。

73、常用的导轨调整方法有压板和镶条法两种方法。

对燕尾形导轨可采用镶条（垫片）方法同时调整垂直和水平两个方向的间隙。

74、机电一体化系统一般具备五种内部功能，主功能、动力功能、计测功能、控制功能、结构功能，其中主功能是直接必需的。

75、单片机的系统扩展包括RAM扩展、ROM扩展、I/O扩展。

76、检测与传感装置包括传感器和信号检测电路。

77、PLC的编程语言包括梯形图、语句表、顺序功能图。

78、伺服驱动技术的主要研究对象是伺服驱动单元及其驱动装置。

79、常用下列指标描述步进电机的工作性能：

单相通电的矩角特性、启动力矩、空载和负载启动频率、动态转矩和矩频特性、步矩精度。

80、可靠性指标是指可靠性量化分析的尺度，包括故障分布函数和故障密度函数、可靠度、平均寿命、失效率、有效度。

81、消除或减小结构谐振的技术措施是提高结构的固有频率和增加阻尼抑制谐振。

82、差补运算分成两类，脉冲增量差补和数据采样差补。

83、常用的导轨调整方法有压板和镶条法两种方法。

对燕尾形导轨可采用镶条（垫片）方法同时调整垂直和水平两个方向的间隙。

84、机电一体化系统要实现其目的功能，一般具备五种内部功能：

主功能、动力功能、计测功能控制功能、结构功能。

85、机电一体化系统的故障分为硬件逻辑故障、软件故障和瞬态干扰故障。

86、光栅检测系统由多路信号采集细分电路、放大环节、整形环节、辨向电路组成。

87、旋转变压器的鉴相测量方式是根据旋转变压器转子绕组中感应电势的相位来确定被测转角的大小；鉴幅测量方式是根据旋转变压器转子绕组中感应电势的幅值来实现角位移检测。

88、感应同步器是一种应用电磁感应原理来测量位移的高精度检测元件，分为直线式和圆盘式。

89、同步带的主要参数：

带轮齿数、带轮的节线与节圆直径、带轮齿形角和带轮齿顶圆直径。

90、按干扰的耦合模式干扰可分为___静电干扰__、___磁场耦合干扰__、__漏电耦合干扰_等干扰类型。

91、常用的脉冲增量插补算法有：

逐点比较法、数字积分法。

92、可靠性指标是指可靠性量化分析的尺度，包括故障分布函数和故障密度函数、可靠度、平均寿命、失效率、有效度。

93、某4极交流感应电动机，电源频率为50Hz，当转差率为0.02时，其同步转速为1500r/min，转子转速为1470r/min。

94、根据误差的性质，误差可分为随机误差、系统误差、粗大误差；按误差来源，可分为原理误差、制造误差、运行误差。

95、齿轮传动的总等效惯量与传动级数____增加而减小__。

96、对直线导轨副的基本要求是___导向精度高__、___耐磨性好_、足够的刚度、对温度变化的不敏感性。

97、计算机在控制中的应用方式主要有___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_。

98、应用于工业控制的计算机主要有__单片机、PLC、总线工控机__等类型。

99、滚珠丝杆中滚珠的循环方式：

__内循环__，___外循环__。

100、机电一体化系统，设计指标和评价标准应包括_性能指标_，_系统功能_，__使用条件_，经济效益_。

101、顺序控制系统是按照预先规定的次序完成一系列操作的系统，顺序控制器通常用___PLC__。

102、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_20mm_。

103、连续路径控制类中为了控制工具沿任意直线或曲线运动，必须同时控制每一个轴的__位置和速度_，使它们同步协调到达目标点。

104、某4极交流感应电机，电源频率为50Hz，转速为1470r/min，则转差率为__0.02__。

105、齿轮传动的总等效惯量随传动级数__增加而减小__。

106、滚珠丝杆螺母副结构有两类：

__外循环插管式和内循环反向器式___。

107、伺服系统的基本组成包括__控制器__、_功率放大器_、检测装置、__检测装置__。

108、从电路上隔离干扰的三种常用方法是:

光电隔离、变压器隔离、继电器隔离。

109、开环步进电动机控制系统，主要由环形分配器、功率放大器和步进电动机等组成。

110、微机控制系统中的输入与输出通道一般包括模拟量输入通道、模拟量输出通道、数字量输入通道、数字量输出通道四种通道。

111、隔离放大器中采用的耦合方式主要有两种__变压器隔离、光电隔离__。

112、抑制电磁干扰的常用方法有屏蔽、滤波、隔离、降低和消除公共阻抗、合理布局和软件抗干扰技术。

113、接口的基本功能主要有___数据格式转换__、放大、__通信联络__。

114、在伺服系统中，在满足系统工作要求的情况下，首先应保证系统的稳定性和精度，并尽量高伺服系统的响应速度。

115、在机电一体化中传感器输出电信号的参量形式可以分为:

电压输出；电流输出；频率输出三种形式。

116、一般来说，伺服系统的基本组成为控制器、功率放大器、执行机构和检测装置等四大部分组成。

117、开环步进电动机控制系统，主要由环形分配器、功率放大器和步进电动机等组成。

118、对伺服系统的技术要求是__系统精度__、__稳定性__、__响应特性__、_工作频率__。

119、对直线导轨副的基本要求是导向精度高、耐磨性好、足够的刚度、对温度变化的不敏感性。

120、伺服驱动技术的主要研究对象是伺服驱动单元及其驱动装置。

121、PLC从工作过程上说分成三个阶段，即输入采样、用户程序执行、输出刷新。

122、消除或减小结构谐振的技术措施是提高结构的固有频率；增加阻尼抑制谐振。

123、一个典型的机电一体化系统，应包含以下几个基本要素：

机械本体、动力与驱动部分、执行机构、控制及信息处理部分。

124、抑制干扰的措施很多，主要包括：

屏蔽、隔离、滤波、接地和软件处理等方法。

125、可编程控制器主要由__CPU、存储器、接口模块_等其它辅助模块组成。

126、从控制角度讲，机电一体化可分为开环控制系统和闭环控制系统。

127、在机电一体化中传感器输出电信号的参量形式可以分为:

电压输出；电流输出；频率输出三种形式。

二、判断题

1、传感器的主要参数有灵敏度、分辨率、抗干扰性、可靠性和耐环境性等。

（√）

2、机电一体化可以大大提高机械的使用性能，提高机械的信息响应能力和自动化程度。

（√）

3、驱动部件只能进行能量的转换，一般不受控制。

（×）

4、从控制理论的系统观点来看，只有电气系统才具有一定的输入、输出关系。

（×）

5、机构也可以表达复杂的逻辑关系。

（×）

6、机械具有动力传递和信息处理双重功能。

（√）

7、要提高自动化程度必须采用微电子化的控制系统。

（√）

8、微电子技术和电力电子技术都是弱电技术。

（×）

9、传感器实际上就是信息变换装置。

（√）

10、不同的微处器，它们的功能和特性基本相似。

（×）

11、微机的选用应根据不同的应用场合和服务对象，选不同的品种和不同的档次。

（√）

12、微机在完成有关控制的处理后，总是以数字信号通过

口或数据总线送给控制对象。

（√）

13、单片机受集成度限制，片内存储器容量较小，又无法通过输入，输出口线扩展，因而应用受到限制。

（×）

14、可靠性问题是机电一体化系统设计的一个重要组成部分。

（√）

15、汇编语言和机器语言一样，都具有很强的互换性。

（×）

16、没有精确可靠的传感器，就没有精确可靠的自动检测和控制系统。

（√）

17、测量条件虽然各部相同，但对传感器的要求基本一样。

（×）

18、气敏传感器可用于各种可燃气体、有害气体的检测报警。

（√）

19、为了满足高性能传感器的需要，有必要使用复合材料。

（√）

20、执行机构是机械电子学的组成部分，它将来自信息处理部分的指令转变成所要求的机械动作。

（√）

21、气压式执行元件具有很高的定位精度。

（×）

22、步进电机又称电脉冲马达，它能将电脉冲信号转换成机械角位移的执行元件。

（√）

23、步进电机的转矩、效率、精度、高速性都很好。

（×）

24、细分驱动的特点是在不改动电机参数的情况下，能使步距角增大。

（×）

25、交流伺服电机结构紧凑、外形小、重量轻。

（√）

26、液压伺服系统按信号的产生和传递形式分为机—液，电—液伺服系统两大类。

（√）

27、转动惯量越大，对稳定性、动态响应越好。

（×）

28、同步带传动与一般带传动相比具有无滑动、传动比稳定的优点。

（√）

29、滚珠螺旋传动与滑动螺旋传动和其它直线运动副相比具有运动效率高、能自锁。

（×）

30、步进电机的步距角决定了系统的最小位移，步距角越小，位移的控制精度越低。

（×）

31、伺服电机的驱动电路就是将控制信号转换为功率信号，为电机提供电能的控制装置，也称其为变流器，它包括电压、电流、频率、波形和相数的变换。

（√）

32、伺服控制系统的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。

（√）

33、数字控制，是机电一体化的关键技术。

（√）

34、点位控制对于运动轨迹上每一个点坐标都具有一定的精度要求。

（×）

35、直线插补的终点判断，可采用两种办法，一是每走一步判断

且

是否成立；如果成立，插补结束，否则继续。

（√）

36、在闭环数控系统中常用脉冲增量插补算法。

（×）

37、机器人的手臂运动轨迹和姿态完全由存贮于计算机内的指令决定。

（√）

38、电气驱动的工业机器人适用于要求力比较大，或易燃易爆的场合。

（×）

39、计算机控制系统有集中控制、主从控制和分布控制三种。

（√）

40、专业化自动加工机床最适合于批量化生产模式。

（×）

41、伺服系统包括驱动装置和执行机构两大部分。

（√）

42、伺服控制系统的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。

（√）

43、电气式执行元件能将电能转化成机械力，并用机械力驱动执行机构运动。

如交流电机、直流电机、力矩电机、步进电机等。

（×）

44、对直流伺服电动机来说，其机械特性越硬越好。

（√）

45、步进电机的步距角决定了系统的最小位移，步距角越小，位移的控制精度越低。

（×）

46、伺服电机的驱动电路就是将控制信号转换为功率信号，为电机提供电能的控制装置，也称其为变流器，它包括电压、电流、频率、波形和相数的变换。

（√）

二、选择

1、直流测速发电机输出的是与转速（C）；

A.成正比的交流电压                 B.成反比的交流电压

C.成正比的直流电压                 D.成反比的直流电压

2、某4极交流感应电动机，电源频率为50Hz，当转差率为0.02时，其转速为（B）

A.1450［r/min］                    B.1470［r/min］

C.735［r/min］                     D.2940［r/min］

3、直流电机的调速方法是（C）

A.改变电枢电压Ua             B.在电枢回路中传入电阻

C.改变磁极对数                    D.电枢电压不变，在励磁电路中传入调节电阻Rf

4、谐波齿轮传动的缺点（B）

A.传动比大；B.转动惯量大启动力矩大；

C.传动精度高；D.承载能力强；

5、直流测速发电机输出的是与转速（C）

A.成正比的交流电压                 B.成反比的交流电压

C.成正比的直流电压                 D.成反比的直流电压

6、以下可对异步电动机进行调速的方法是（B）。

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

7、谐波齿轮传动由三个主要构件所组成，其中不包括（C）。

A.具有内齿的刚轮               B.具有外齿的柔轮

C.轴承                   D.波发生器

8、对于交流感应电动机，其转差率s的范围为（B）。

A.1

9、齿轮传动链的级数及各级传动比的分配原则（D）。

A.最小等效转动惯量原则；B.输出轴转角误差最小原则；

C.重量最轻原则；D.效率最高的原则

10、齿轮传动的总等效惯量与传动级数（C）

A、有关B、无关C、在一定级数内有关D、在一定级数内无关

11、顺序控制系统是按照预先规定的次序完成一系列操作的系统，顺序控制器通常用（C）

A、单片机B、2051C、PLCD、DSP

12、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（D）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

13、一个典型的机电一体化系统，应包含以下几个基本要素：

（ABCD）

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

14、抑制干扰的措施很多，主要包括（ABCD）

A、屏蔽B、隔离C、滤波D、接地和软件处理等方法

15、齿轮传动的总等效惯量随传动级数（A）

A、增加而减小B、增加而增加

C、减小而减小D、变化而不变

16、滚珠丝杠螺母副结构类型有两类：

外循环插管式和（D）

A、内循环插管式B、外循环反向器式

C、内、外双循环D、内循环反向器式

17、某光栅条纹密度是100条/mm，光栅条纹间夹角θ=0.001孤度，则莫尔条纹的宽度是（C）

A、100mmB、20mmC、10mmD、0.1mm

18、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（D）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

19、执行元件：

能量变换元件，控制机械执行机构运动，可分为（A）、液压式和气动式等。

A、电气式B、电磁式C、磁阻式D、机械式

20、步进电动机，又称电脉冲马达，是通过（B）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、名词解释

1、机电一体化：

利用微电子技术最大限度地发挥机械能的一种技术。

2、微电子技术：

半导体集成电路技术。

3、计算机信息处理技术：

信息处理是由计算机或微处理器完成信息的输入、运算、推理、存储和输出过程的方法和技术。

4、模拟IC：

专门用于处理连续变化的模拟量。

5、数字IC：

专门用