机电一体化系统设计期末复习题.docx

1、机电一体化系统设计期末复习题机电一体化系统设计 期末复习题、选择题（每题 2分，共50分）1.那些不是结构型传感器A.弹簧管 B.双金属片 C.水银温度计 D.电感电容2.那些不是物理型传感器的特点A.无中间转换机构 B.固体传感 C.集成D.体积大3.哪一项不是传感器指标A.类型 B.容量C.体积 B.线性度4.下列哪项对热电偶的说法不正确A.不能测量绝对温度 B.利用的是温差效应C.伯电阻属于热电偶 D.需要冷端补偿5.传感器的环境参数不包括什么A.环境温度 B.湿度 C.冲击 D.噪音6.传感器的基本性能参数不包括什么A.量程 B.灵敏度 C.动态特性 D.尺寸7.半闭环伺服结构的特点不

2、包括：A.系统简单 B.稳定性好C.调试困难 D.成本较低8.际转速1350r/min、电源频率50Hz的交流感应电动机，其转差率是多少?A.0.05 B.0.1 C.0.15 D.0.29.3 ,三相六拍运行时步距角是多少?D.1.5 C.电源的功率因数高 D.动态硬度好某步进电动机三相单三拍运行时步距角为A. 3 B. 6 C. 210.采用PWM区动系统的优点不包括A.频率高、频带窄 B.电流脉动小11.设丝杠导程5mm 2/4相步进电机的步距角为 1.8度，半步驱动时的脉冲当量为多少?A. 0.00625mm B.0.0125mm C.0.025mm D.0.05mm12.下列哪一项不

3、是机电一体化系统的主要构成装置A.电子装置 B.控制装置 C.驱动装置 D.机械装置13.下列把一项是出现低速爬行现象不稳定的主要原因A.电压不稳定 B.非线性摩擦力 C.负载扭矩不稳定 D.润滑不良14.滚动导轨预加负载的目的是什么A.防止超速 B.消除间隙 C.降低噪音 D.提高刚度15.哪项不是滚珠丝杠副的主要尺寸参数A.公称直径 B.长度 C.导程 D.行程16.哪项不是机械传动要满足伺服控制的主要要求A.传动精度 B.寿命长 C.稳定性 D.快速响应性17.下列哪一项属于变异性设计A.没有参照样板的设计 B.根据故障查找故障原因C.部更改，适应性变动 D.适应于量的方面变更要求，方案

4、功能结构不变18.哪项不是机电一体化产品概念设计的核心内容A.功能 B.原理 C.结构 D.模式19.传统的机电产品的设计注重A.安全系数设计 B.功能设计 C.机械设计 D.电路设计20.PI称为（ ）控制算法。A.比例 B. 比例微分 C.比例积分 D. 比例积分微分21.受控变量是机械运动的一种反馈控制系统称 （）A.顺序控制系统 B.伺服系统 C. 数控机床22.齿轮传动的总等效惯量随传动级数 （）A.增加而减小 B.增加而增加 C.减小而减小23、哪项不是串行通讯的特点（ ）。A.数据位传送 B.传输按位顺序进行C.只需要两根传输线 D.成本低但送速度慢24、哪项不是传动机构的本质（

5、 ）。A.速度变换 B.转速变换 C.力矩变换D. 工业机器人D. 变化而不变D.转角控制25、开关缓冲电路使用的二极管是（ ）。A.普通整流二极管 B.检波二极管C.快速二极管 D.大电流功率二极管26.下列哪一项不是DC龄布式控制系统的特点A.具有三层结构 B.系统控制危险性分散C.集中监视、操作和管理 D.布线简洁，系统开放27. 哪项不是固态继电器 SSR的特点A.高寿命 B.开关速度快 C.电磁兼容性好 D.有噪音28.测速发电机在机电一体化系统中主要用作测量（ ）A、交流电压 B、直流电压 C、位移量 D、转速29、在机电一体化系统中，机械传动要满足伺服控制的三个主要要求是（ ）。

6、30.使滚珠丝杠具有最大刚度的支承方式是（ ）A、一端装止推轴承 B、一端装化推轴承，另一端装向心球轮承C、两端装止推轴承 D、两端装止推轴承及向心球轮承31. 信号采样频率 Ws,信号有效频带 Wc和抗混叠滤波频率 Wf应满足如下关系 （）A、WcWsWf B、WcWfWs C、Ws Wc Wf D、Wf Ws Wc32.直流电动机电枢绕组的阻值小说明电机（A、特性硬 B、始动电压低33.步进电动机转速与脉冲电源的关系旦A、与电源脉冲频率成正比C、与电源脉冲宽度成正比34.绝对码盘码道数越多A、能分辨的角度越大C、测量精度降低35.进行行为、结构的映射是（）A功能建模B.行为建模36.下列哪

7、一项不是机电产品设计的类型 ，A.开发性设计B.可靠性设计 C.适应性设计37.下列哪一项属于适应性设计A.没有参照样板的设计 B.根据故障查找故障原因C.局部更改，适应性变动 D.适应于量的方面变更要求，方案功能结构不变38.小功率传动链中，为使总的折算惯量最小，各级传动比分配应遵守，则B、WcWfWs C、Ws Wc Wf）C、特性软 D、启动电流大止 （ ）与电源脉冲数成正比与电源脉冲幅值成正比）能分辨的角度越小能分辨的角度不变，C.结构建模D.评价决策B、C、B、D、D.变异性设计A.前大后小 B.前小后大 C.前后相等39.哪项不是谐波传动部件基本组成部件A.刚轮 B.柔轮40.全闭

8、环系统的优点是A.精度高 B.系统简单41.如忽略电机电磁时间常数 ，C.波发生器D.行星轮C.成本较低电压为输入量，C.二阶系统）A.比例环节 B. 一阶系统42.滚珠丝杠副的基本导程减小，可以（A、提高精度 B、提高承载能力43.下列哪一项不是机电一体化系统的主功能组成A.物质、能量、信息的变换C.物质、能量、信息的存储44.下列哪一项是机电一体化的特性（A.装置的控制属于强电范畴C.支撑技术是电工技术45.某4极交流感应电动机，电源频率为A.1450 : r/min : B.1470 : r/min :46.右图称（）A.直流伺服电动机调节特性B.直流伺服电动机机械特性C.直流伺服电动机

9、动态特性D.直流伺服电动机调速特性D.平方关系D.调试简单转角为输出量时，直流伺服电机数学模型是D.积分环节C、提高传动效率（ ）。B.物质、能量、信息的传递.物质、能量、信息的融合D、加大螺旋升角B.自动信息处理，.以机械联结为主当转差率为0.02时，其转速为（）D.2940 : r/min :50Hz,C.735 : r/min :47.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 得它们同步协调到达目标点。A.位置和加速度 B.C.位置和速度 D.48.图示利用继电器触点实现的逻辑函数为A.（A+ A） - （ B+B） B.A - B + AC.（A+B）

10、- （ A+B） D.A - B+A - B49.在数控系统中，A.插补 B.50.PD称为（A.比例 B.51.PWM旨的是（A.机器人52.步进电机一般用于（速度和加速度位置和方向）复杂连续轨迹通常采用（切割 C.画线 D.）控制算法。比例微分 C.比例积分）。B.计算机集成系统）控制系统中。）方法实现。自动D.比例积分微分C.脉宽调制D.可编程控制器D.前馈A.开环 B.闭环 C.半闭环53.下列哪个不是传感器的动特性 （）A.临界速度B.临界频率C.稳定时间D.分辨率54.感应同步器定尺绕组中感应的总电动势是滑尺上正弦绕组和余弦绕组所产生的感应电动势的（）A.代数和 B.代数差 C.矢

11、量和 D.矢量差55.在直流电机速度控制中改变电枢供电电压 U（保持励磁磁通 不变）属于（）调速A.恒功率B.变功率C.恒转矩D.变转矩56、输入电压量程为-10V+10的10位AD转换器的转换公式，-5V对应的AD输出值是（ ）。A.接口的信号电平值较低，不易损坏接口电路的芯片B. 传输速率较高，在异步传输时，波特率为 200KbpsC.其传输距离有限D.只用两根线即可实现 二、判断题（本大题共 10个小题，每题2分，共计20分，请使用“ A对B错”答案形式）。1.功能的等效性、各环节的互补性是机电一体化优化设计的条件。2.系统可靠性是各组成环节可靠性的逻辑或。3.可靠性原理是指规定条件和规

12、定时间内，完成规定功能的能力。4.工业三要素是资金、人才、技术。5.全闭环数控机床上位置传感元件是装在执行机构上。6.逻辑功能元包括：与、或、非、加、减、乘、除。7.现代设计方法强调产品全寿命周期最优化。8.机电一体化设计以强度和低压控制为中心，强调功能设计。9.液压伺服的缺点是效率低，保养麻烦，漏油污染环境，运动形式少，成本高，有附加装置。10.直流伺服电动机的空载转速 n0与堵转矩Tb之比的绝对值越小，则电机特性越软。11.RS-232接口在总线上允许连接多个收发器12.为了防止采样过程信号发生频率混叠可以在采样前设置一个高通滤波器13.液压马达为得到合适的运动速度和负载能力， 一般要使用

13、较大传动比的减速器， 传动机构的尺寸较大14.串口通讯至少要包含物理层（硬握手电气特性）和协议层（软握手）15.DC龄布式控制系统具有集中管理和分散控制的特点。 （）16.采用惠斯登电桥结构传感检测时，为消除温度干扰应采用的激励电源为恒压源 。（）17.在小功率传动链中为使总的折算惯量最小，各级传动比分配应遵守前大后小原则。 （）18.电气伺服驱动装置包括直流伺服和交流伺服 。（）19.传动出现低速爬行现象不稳定的主要原因是摩擦系数和转动惯量。 （）20.连续控制系统与点位控制系统之间最主要的区别在于点位控制系统有一个插补器21.机电产品的功能可以划分原理、结构、行为。22.能实现顺序控制的基

14、本功能是组合逻辑，计数器，定时器 。23.规划一个PLC控制系统的步骤为，分解被控对象和机器；建立功能规范 ，安全电路设计，详细说明操作功能，建立 PLC配置图，建立符号名表。24.顺序控制包括以状态控制为主和以时间控制为主两类。25.测速发电机的原理与直流电机相同26.对于传感器的非线性，可以通过标定采用曲线拟合和线性插值的方法来提高数据精度。27.常用的测温传感器中 Pt热电阻和热电偶测量的是相对温度。28.电液比例阀是用比例电磁铁来代替手动调节。29.开环控制系统中，多数采用步进电机作为伺服电机。30.产品的功能、原理、结构设计 ，是机电一体化产品概念设计的核心内容。三、分析题计算题1.

15、机械工业中微电子技术应用有哪些方面，及其对机电一体化设计的意义?2.某工作台采用直流电机丝杠螺母机构驱动，已知工作台的行程 L=250mm,丝杠导程t=4mm，齿轮减速比为i=5,要求工作台位移的测量精度为 0.005mm，采用高速端测量方法，采用绝对旋转编码器，则绝对码盘最少要求的道数为多少？(忽略齿轮和丝杠的传动误差) 。3.如图所示电机驱动系统， 已知工作台的质量为 m=50kg负载力为F1= 1000N，最大加速度为10m/s2,丝杠直径为 d= 20mm，导程t= 4mm，齿轮减速比为i=5，总效率为？=30%,忽略丝杠惯量 的影响，试计算电机的驱动力矩。输出4.数字采样闭环控制中误

16、差 En (n=1,2,3,)，输出控制量 Un (n=1,2,3,)，比例系数为 Kp , 微分时间常数为Td,积分时间常数 Ti,采样周期为Ts,试写出数字PID调节时的控制算式？5.画出集电极开路输出 (OC方式)驱动继电器的电路图和相应的缓冲电路， 试分析采用OC驱动的特点。6、丝杠导程6mm , 3相步进电机的步距角为 1.2度，3相6拍驱动时的脉冲当量为多少？ (15分)?7.设直流电机电枢感抗为 La,电枢内阻为Ra,转动惯量为Jm,速度电势常数 Kb,电流力矩常数Ki,电压u(t)为输入量，速度 w(t)为输出量时，求直流电机的传递函数？ ( 15分)8.分别说明相对旋转光电编

17、码器的 A、B相和Z相表示意义，请设计旋转方向鉴别电路?参考答案一、CDCCDDCBDABABBBBDDACBACDCDDDACBAABCBCBDACADBBBCAABCADCCADCBC二、 ABABA BABBBBBBAA BBBBBBAAAA ABAAA三、1.应用方面：1)对机器或机组系统运行参数进行巡检传感或控制2)对机器或机组系统工作程序的控制3)用电子技术代替传统产品中机械部件完成的功能，简化产品的机械结构4)节约材料5)节能降耗对机电一体化设计的意义：功能模块化；封装模块化；电路(板)器件微型化；可靠性高；抗干扰能力强；结构一体化；机电 产品体小、性优、价廉。2、 电机每转的工

18、作台位移量为：4mm/5=0.8mm要求的每转脉冲数为：0.8/0.005=1602716028答：绝对码盘的道数至少是 8道。3、 计算负载力负载力由外负载力、惯性负载力两部分构成(1)外负载力 Fl= 100N(2)惯性载力 Fm = ma= 50x 10= 500N电机的驱动力矩为_ 1 t 1Tm (Fl Fm)-i 2二1 0.004 1- (1000 500) 0.63N5 2 二 0.34、 根据PID的控制算式Un(t) =Kpe(t) Kdde/dt Ki.e(t)dtT T n可以得到绝对算式：Un =Kpen (en -en)三寸ekUinitialTs Ti J或者是增

19、量算式:|_Un =Kp(en e =(* 桓 一2*)奏e”TS Ti5.OC方式驱动继电器电路图和相应的缓冲电路图：缓冲电路方式可采用并联二极管、并联 RCfe路和并联压敏电阻等方法。交流开关的缓冲主要使用并联一个 RCI连电路和并联压敏电阻的方法。缓冲过程，例如并联二极管的缓冲电路：晶体管关断时，负载电流通过二极管续流，减轻了晶体管 的负担，抑制了 du/dt和过电压。采用集电极OC输出的特点：相当于开关输出。有较大电流驱动能力；能够实现“线与”功能；能够实现不同电路的接口。1.2/2 = 0. 6。6 = 0. 01mm6、3相6拍驱动时步进电机的脉冲当量角=反映在丝杠上的脉冲当量=

20、6/【360/0.7、设电机输出力矩为Mm(t),那么Ea(t)=K b sm(t) ； Ea (S) =K b sm(S)Mm(t) =Ka(t)= Mm(S)= Ka(s)Ua(S)= RaIa(s) La SI a ( S) E b ( S)JmMg JmS SMmG)整理并消去中间变量得:8. A、B两相是两组检测窄缝群， 节距同光电脉冲发生器圆盘上节距相等的窄缝， 但两组检测缝与圆盘上窄缝的对应位置错开 1/4节距，其目的是使 a,b两个光电变换器的输出信号相位上相差 90。Z相是零点脉冲，可以提示被测轴已经旋转一周。顺时针旋转时，通道A输出波形超前通道B波形90。；逆时针旋转时，通道A输出波形滞后通道B波形90 ;光电编码器每旋转一圈，Z相输出一个基准脉冲，基准脉冲的波形中心对准通道 A输出的波形中心。采用D触发器即可实现方向鉴别， D触发器的D端和时钟端分别接 A、B相信号，输出端 Q 输出0和1分别对应逆时针和顺时针的旋转方向。