机电一体化系统设计应用题及计算题Word下载.docx
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【59|6|9】
【40|40|20】
5、
【100|3000|100】
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。
【6|5/6*x+1/6】
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?
UN=120V,Ra=200Ω,IN=0.1A
n=(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)
【1000|0.6】
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)?
【3.72|4171.6】
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。
【197|3000】
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。
【】
【20|1039】
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。
【12|10|6】
【20|20|60】
12、
【6|6|3|3】
【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
【运算放大器|R1】
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
【6|900|980|5】
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:
电机的步距角、脉冲当量、最大工作频率各为多少?
【0.75|0.01|2500】
【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,
Kn=2.5×
103V/V,Kt=7.1N·
m/A
求:
(1)系统增益kV:
(2)伺服刚度KR。
【
(1)系统增益kV=Kp/Kf=60/0.24=250(S-1)
(2)伺服刚度KR=(Kp*Kn*Kt)/Ra=60*2.5*105*7.1/3=3.55*105(NM/rad)】
【250|3.55】
【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。
(1)柔轮从动时的传动比i。
(2)刚轮固定时的柔轮转速n1
【
(1)i=-Z1/(Z2-Z1)=-200/(202-200)=-100
(2)n1=nH/i=-360/100=-3.6r/min
】
【-100|-3.6】
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。
时间测量值T=200000/8*106=0.025s
n=60N2/N*T=10*60/2000*0.025=12r/min
【0.025|12】
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。
步距角=360/(m*Zr*C)=360/(3*40*1)=3(度)
启动转矩=Tsm*COS(180/mc)=1.732(Nm).
【3|1.732】
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。
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。
【92888|17】
【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=2MHz,求时间常数寄存器的初值k。
(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=2
f=1kHz
(2)k=2000000/1000=2000
时间常数寄存器的初值k为2000
【1000|2000】
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=?
(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
【15|14.85】
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f为多少?
(3)若要电动机旋转1周半,其输入脉冲数为多少?
(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
【1|1200|540】
【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=600r/min,如图所示。
(1)刚轮从动时的传动比i。
(2)柔轮固定时的刚轮转速n2。
(1)i=ZG/(ZG-ZR)=202/(202-200)=101
(2)n2=nH/i=600/101=5.94r/min
【101|5.94】
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。
(2)波发生器固定时的刚轮转速n2。
(1)i=Z2/Z1=202/200=1.01
(2)n2=nR/i=100/1.01=99r/min
【1.01|99】
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。
P=1/100=0.01
Θ=P/W=0.01/10=0.001(rad)
【0.01|0.001】
12、
用每转3000条刻线的增量方法,采用图示的测量方法,在0.1s的采样周期内测得的编码器脉冲数为1000,求转速n。
n=60N1/(N*Δt)=60*1000/(3000*0.1)=200r/min】
【200】
【100】
13、
对于下图所示的加速度计,具有下列参数:
m=0.016kg,k=300N/m,Xmax=±
0.24cm,
(1)可以测量的最大加速度;
(2)系统频率。
(1)a=kx/m=0.24*300/0.016=45m/s2
(2)ωn=sqt(k/m)=137rad/s
【45|137】
14、
某三相感应电动机空载转速1485r/min,电源频率50Hz,额定转差率0.04。
(P145)
(1)该电机的极数为多少?
额定转速为多少?
(2)额定运行状态下,定子、转子绕组电势频率各为多少?
(3)电机空载时转子绕组电势频率较额定状态时变化如何?
(1)p=60f/n=60*50/1485=2.极数为4ne=(1-Se)*n0=(1-0.04)*1500=1440r/min
(2)定子绕组电势频率f1为50HZ、转子绕组电势频率f2=f*Se=50*0.04=2HZ
(3)电机空载时转子绕组电势频率较额定状态时小。
【1440|2|小】
【40|40|20】
15、
一台他励直流电动机,额定电压为220V,额定电流为116A,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?
Ke=(Ua-iaRa)/n=(220-116*0.174)/1500=0.133
n0=Ua/Ke=220/0.133=1654r/min
【0.133|1654】
16、
某线性位移测量仪,被测量位移由4.5mm变到5.0mm时,位移测量仪的输出电压由3.5V减至2.5V,求该仪器的灵敏度。
【ke=(2.5-3.5)/(5.0-4.5)=-2v/mm】
【2】
17、
某测速发电机的电动势系数为0.08v(r.min-1),角速度为125rad/s,试求该测速发电机的输出电压。
【U0=Ke*n=0.08*60*125/(2*3.14)=95.54V】
【95.54】
18、
某光电编码器作为系统的位置反馈,若系统中丝杠的螺距为4mm,光电编码器的分辨率为600脉冲/r,参考输入脉冲为1800脉冲/s,试求该工作台的线速度。
【v=(1800/600)*4=12mm/S】
【12】
19、
三相变磁阻式步进电动机,转子80个齿。
(1)要求电动机转速为60r/min,单双拍制通电,输入脉冲频率为多少?
(2)要求电动机转速为100r/min,单拍制通电,输入脉冲频率为多少?
(1)f=n*mZr*C/60=60*3*80*2/60=240HZ
(2)f=n*mZr*C/60=100*1*80*160=133HZ
【240|133】
20、
三相交流感应电动机,电源频率50Hz,空载转速为1450r/min。
(1)该电动机为几极,空载转差率是多少?
(2)堵转时定子、转子绕组电势频率各为多少?
(3)空载时,定子、转子绕组电势频率各为多少?
(1)p=60f/n0=60*50/1450=2,该电动机为4极,空载转差率,S=(n0-n)/n0=(1500-1450)/1500=0.03
(2)堵转时定子绕组电势频率为50Hz,转子绕组电势频率为50Hz
(3)空载时定子绕组电势频率为50Hz,转子绕组电势频率为Sf=0.03*50=1.5.
【4|0.03|50|1.5】
【25|25|25|25】
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