青岛科技大学 机电一体化技术 期末考试复习题及参考答案.docx
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青岛科技大学机电一体化技术期末考试复习题及参考答案
一、选择题
1、机电一体化的基本五大组成要素是:
机械本体、动力与驱动、执行机构、传感测试和A。
A.控制与信息处理B.结构组成C.运动传递D.接口耦合,能量转换
2、机械转动系统的基本元件为阻尼、弹簧和D。
A.转矩B.弹性系数C.质量D.转动惯量
3、在力-电压相似变换中,机械系统质量m与电路系统A为一对相似量。
A.电感LB.电阻RC.电容CD.电流
4、在传感器的基本构成中,C可以将非电物理量转换成电路参数量。
A.敏感元件B.基本转换电路C.转换元件D.电路元件
5、在传感器的静态特性指标中,B反映了理论直线和校准曲线之间的偏差。
A.灵敏度B.线性度C.重复性D.分辨力
6、C可以不用角位移传感器检测就可实现角位移的控制。
A.交流电动机B.直流电动机C.步进电机D.力矩电机
7、在选择电动机确定其力矩特性时,能反应出电动机长期连续工作于交变载荷下的特性是C。
A.峰值力矩B.电机功率C.均方根力矩D.传动效率
8、步进电机的驱动电路中一般要先产生脉冲信号,然后经过A,最后经功率放大后驱动步进电机。
A.脉冲分配器B.计数器C.速度控制器D.位置控制器
9、在解决微处理器与外设速率匹配的接口电路中常采用无条件传送、查询式传送和B三种数据传送方式。
A.DMA传送B.中断传送C.有条件传送D.数据锁存传送
10、ISA总线共有B条信号线。
A.32B.98C.96D.56
11、典型的机电一体化产品是有机械本体、执行机构、传感测试部分、控制与信息处理单元以及A组成。
A.动力部分B.接口耦合,能量转换C.结构组成D.运动传递
12、机械平动系统的基本元件有质量、阻尼和A。
A.弹簧B.转动惯量C.转矩D.弹性系数
13、在力-电压相似变换中,机械系统阻尼f与电路系统B为一对相似量。
A.电容CB.电阻RC.电感LD.电流
14、在传感器的基本构成中,D可以直接感受被测量并以确定关系输出一物理量。
A.电路元件B.转换元件C.基本转换电路D.敏感元件
15、在有强电或强电磁干扰的环境中,D放大器可以防止电网电压等对测量回路的损坏。
A.A/DB.程控增益C.测量D.隔离
16、B可以不用角位移传感器检测就可实现角位移的控制。
A.力矩电机B.步进电机C.交流电动机D.直流电动机
17、在选择电动机确定其力矩特性时,能反应出电动机长期连续工作于交变载荷下的特性是B。
A.传动效率B.均方根力矩C.峰值力矩D.电机功率18、步进电机的驱动电路中一般要先产生脉冲信号,然后经过脉冲分配器,最后
经后驱动步进电机。
A
A.功率放大B.位置控制器C.速度控制器D.计数器
19、步进电动机三相六拍通电方式为B。
A.A-B-C-AB.A-AB-B-BC-C-CA-A
C.AB-BC-CA-ABD.AC-BA-CB-AC
20、下列哪个总线是单向总线,D。
A.控制总线B.传输总线C.数据总线D.地址总线
21、如下所示,(D)属于典型的机电一体化系统。
A.传感器B.电机C.PLCD.数控车床
22、在串行通信中,若数据传送的速率是120字符/秒,且每一个字符包含10个数据位,则传送的波特率为(C)
A.120B.840C.1200D.600
23、数字滤波与硬件RC滤波器相比较,下列不属于其优点的是(C)。
A.无阻抗匹配问题B.可对频率很低的信号滤波
C.速度更快D.稳定性更高
24、在有强电或强电磁干扰的环境中,(C)放大器可以防止电网电压等对测量
回路的损坏。
A.测量B.程控增益C.隔离D.A/D25、下列不属于电感式传感器的有(C)
A.电涡流式传感器B.变磁阻式传感器C.感应同步器D差动变压器26、某交流异步感应电动机,实际转速1500rpm,电源频率50Hz,极对数为1,则其转差率为(C)
A.0.4B.0.3C.0.5D.0.6
27、在选择电动机确定其力矩特性时,能反应出电动机最严重工作情况特性的是
(A)
A.峰值力矩B.电机功率C.均方根力矩D.传动效率
28、可编程控制器与通用微处理器的根本区别是(C)。
A.PLC可采用梯形图编程B.PLC具有多种诊断能力
C.PLC的扫描工作机制D.PLC专为工业环境而设计
29.步进电机一般用于(B)控制系统中。
A.闭环B.开环C.半闭环D.前馈
30、在选用步进电机时,电机的最大静转矩是步进电机的重要技术数据之一,它的大小应该是电机轴上负载转矩的(B)倍。
A.0.3~0.5B.2~3C.4~5D.0.2~0.25
31、某交流异步感应电动机,实际转速1350rpm,电源频率50Hz,则其极对数为
(B)
A.1B.2C.3D.432、计算步进电动机步距角的公式为(A)
A.360︒B.
mzrc
Tsm
cos180︒
mc
C.60fmzrc
D.180︒-360︒
mc
33、PWM是指(C)
A.机器人B.计算机集成系统C.脉宽调制D.可编程控制器34、“机电一体化”与英文单词(C)一致。
A.MechnicsB.ElectronicsC.MechatronicsD.Electric-Machine35、属于传感器动态特性指标的是(D)
A.重复性B.线性度C.灵敏度D.固有频率
36、测量范围大的电容式位移传感器的类型为(A)
A.变极板面积B.变极距型
C.介质变化D.容栅型
37、某光栅的条纹密度是100条/mm,光栅条纹间的夹角θ=0.0001孤度,则莫尔条纹的宽度是(A)
A.0mmB.20mmC.10mmD.0.1mm38、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39步进电动机三相六拍通电方式为(B)
A.A-B-C-AB.A-AB-B-BC-C-CA-A
C.AB-BC-CA-ABD.AC-CB-BA-AC
40、对于交流电动机,其转差率s的范围为(B)A.1
C.-1
41、机械平移系统的基本元件是质量、阻尼和弹簧,其中阻尼器的数学模型是:
D
A.F(t)=Md2x(t)
B.F(t)=K[X(t)-X(t)]
dt212
C.F(t)=f[dθ1dt-dθ2dt]D.F(t)=f[dx1dt-dx2dt]
42.电感式传感器按其转换方式的不同,可分为自感型与D。
A.涡流型B.可变磁阻型C.可变间隙型D.互感型
43.电容式传感器按其工作原理,可分为极距变化型、面积变化型和D。
A.距离变化型B.间隙变化型C.磁阻变化型D.介质变化型
44.下面不能检测直线位移的传感器是C。
A.差动变压器B.感应同步器C.光电编码器D.光栅
45.接近式位置传感器按工作原理常主要分为电磁式、光电式、气压式、超声波式和D五种类型。
A.磁通式B.反射式C.阻力式D.静电容式
46.在选择电动机确定其力矩特性时,能反应出电动机平均工作情况特性的是
C。
A.峰值力矩B.电机功率C.均方根力矩D.传动效率
47.步进电机根据其结构和工作原理的不同,可分为变磁阻式、混合式和
B三种形式。
A.反应式B.永磁式C.电磁式D.空心杯转子式
48.IBMPC总线共有C条信号线。
A.32B.98C.96D.62
49.RS-232串行口的逻辑电平有效区为:
C。
A.-5V~+5VB.-15V~+15V
C.-15V~-5V和+5V~+15VD.-10V~+10V
二、判断题
1-5√√×××6-10××××√
11-15×××√√16-20√×√√√
21——25:
××√××26——30:
√√××√
31——35:
√√×√×36——40:
××√×√
1、电子技术是机电一体化涉及的相关技术之一。
(√)
2、不同的系统可能具有相同的传递函数。
(√)
3、电路网络指有源网络。
(×)
4、加速度传感器能测量加速度,不能测量振动。
(×)
5、位置传感器可以检测多种状态。
(×)
6、模拟式传感器的信号输出只有电压和电流两种形式。
(×)
7、同相输入放大器主要特点是提高输入阻抗和抑制共模信号。
(×)
8、逐次逼近型A/D转换器速度低于双积分式A/D转换器。
(×)
9、数字滤波通常比模拟滤波速度高。
(×)
10、有质量的物体具有加速度就存在惯性载荷。
(√)
11、传动误差指输入轴正向回转变为反向回转时,输出轴在转角上的滞后量。
(×)
12、交流电机的调速性能比直流电机好。
(×)
13、电压一定,电机速度越高,带负载能力越强。
(×)
14、脉宽调制放大器适合驱动大功率、低转速的直流电机。
(√)
15、变频调速是交流电机的调速方式之一。
(√)
16、步进电机是数字电机。
(√)
17、四相步进电机有三种通电方式。
(×)
18、当脉冲频率不变时,步距角越小,转子速度下降。
(√)
19、总线是由地址总线、数据总线和控制总线组成。
(√)
20、中断传送是数据传送的方式之一。
(√)21、机电一体化技术就是机械技术和电子技术的合成。
(×)22、经常采用微分方程建立数字控制系统的时域数学模型。
(×)
23、在自感型变磁阻式位移传感器中,按工作原理讲,变面积式要比变气隙式线性度好。
(√)
24、位置传感器输出量为一模拟量。
(×)
25、相比RC模拟滤波器,数字滤波可实现频率很低信号的滤波。
(×)
26、从机械特性上看,直流电动机的调速特性要比交流电动机好。
(√)
27、对步进电机,当脉冲频率不变时,步矩角越大,转速越高。
(√)
28、空程误差是指输入轴单向回转时,输出轴转角的实际值相对理论值的变动量。
(×)
29、PLC与通用微处理机的最大区别就是可以采用梯形图语言编程。
(√)
30、RS-232C接口总线为增加抗干扰能力,采用了负逻辑电路。
(√)
31、机电一体化技术不仅仅包含机械技术和电子技术。
(√)
32、不同的物理系统可能具有相同的传递函数。
(√)
33、模拟传感器也可输出开关量。
(×)
34、数字滤波使用计算机程序来实现的。
(√)
35、逐次逼近型A/D转换器速度低于双积分式A/D转换器。
(×)
36、空程误差是指输入轴单向回转时,输出轴转角的实际值相对理论值的变动量。
(×)
37、变频调速是直流电机的调速方式之一。
(×)
38、对步进电机,当脉冲频率不变时,步矩角越大,转速越高。
(√)
39、PLC与通用微处理机的最大区别就是可以采用梯形图语言编程。
(×)
40、多路模拟开关可实现多路输入信号与公共输出通道之间的切换。
(√)
41、在选择控制系统的采样频率时,采样频率应该小于等于被采样信号中有意义幅度的最高频率分量的两倍,这样才可以实现不失真传输。
(×)
42、可利用微分方程来建立计算机控制系统的时域数学模型。
(×)
43、光栅的条纹密度是200条/mm,光栅条纹间的夹角θ=0.0001孤度,则莫尔条纹的宽度是10mm。
(×)
44、灵敏度是指传感器在静态标准条件下,输出变化对输入变化的比值,对于线性系统,灵敏度是常数。
(√)
45、接触式传感器是用来判断在某一范围内是否有某一物体的一种传感器。
(×)
46、感应同步器是一种应用电磁感应原理制造的高精度检测元件。
(√)
47、用光电式转速传感器测量轴的转速,若大圆盘上缝隙数为60条,且在10s的测量时间内测得600个脉冲,则轴的转速为60rpm。
(√)
48、V/F转化器可实现测试信号的模数转换。
(×)
49、细分驱动可以很好改善步进电机的低频特性,但无法改变步距角的大小。
(×)
50、微型化×是未来机电一体化的发展趋势。
(√)
51、高精度是机械系统设计的基本要求。
(√)
52、传感器的静态特性是指输入量缓慢变化或不变时所表现的输出和输入的关系。
(√)
53、导向精度不是导轨设计的基本要求。
(√)
54、滚动导轨是指两导轨面之间为滑动摩擦。
(√)
55、光电式传感器只能测量直线位移传感器。
(√)
56、质量、弹簧、阻尼是机械系统建模的三大基本元件。
(√)
57、压电式加速度传感器的基本原理是利用压电效应。
(√)
58、步进电机是数字式电机,靠直流电源供电而工作。
(√)
59、变频调速是直流电机调速的方式之一。
(√)
60、家用电脑是工业上三大类计算机之一。
(√)
61、嵌入式系统的应用很多,其中手机便是其应用之一。
(√)
62、在转矩一定的情况下,直流电机的供电电压越大,转速越高。
(√)
63、微分方程求解困难,所以我们通常借助拉氏变换将其转换为频率域代数方程。
(√)
64、信息采集接口的作用之一是传感器信息采集及处理。
(√)
65、采样保持器原理上由采样开关及保持电容构成。
(√)
66、电场屏蔽是用于抑制噪声源和敏感设备之间由于存在电场耦合产生的干扰。
(√)
67、计算机是机电一体化系统的最核心组成。
(√)
68、放大器可以实现对微弱信号的放大。
(√)
69、工业控制计算机的基本组成和个人办公用计算机是完全一样的。
(√)
三、名词解释
1、静态特性:
指传感器被测量的值处于稳定状态时,传感器的输出输入关系。
2、步进电机:
将电脉冲信号转换成机械角位移或线位移的执行元件。
每外加一个脉冲信号,就运动一步。
3、并行通信:
指数据的各位同时传送(1分),可以用字并行传送,也可以用字节并行传送。
4、灵敏度:
在静态标准条件下,输出变化对输入变化的比值。
5、PLC:
可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统,专为在工业环境下应用而设计;它采用了可编程序的存储器,用来在其内部存储指令和执行逻辑运算、算术运算、顺序控制、定时、计数等操作命令。
6莫尔条纹
答:
指示光栅和标尺光栅栅距相等。
指示光栅在其自身的平面内相对于标尺光栅倾斜一个很小的角度θ,两线纹相交,当平行光垂直照射在标尺光栅上,在与两块光栅线纹相交的钝角平分线方向出现明暗相间的粗短条纹。
7、步距角
答:
每输入一个脉冲信号,步进电机转子转过的角度。
8、波特率
答:
数据传输速率的规定。
即每秒钟可传送数据的二进制位数。
9采样定理
答:
带限信号不丢失信息的最低采样频率大于等于原信号中的最高频率的2倍。
10系统总线
答:
一组信号的集合,是一种传送规定信息的公共通道,也称为数据公路,通过它可以把各种数据和命令传送到各自要去的地方。
11、转矩特性:
电机转矩与速度的关系
12并行通信:
计算机通信的一种,通信中数据的各位同时传送
四、填空
1、电容式位移传感器分为介质变化型、面积变化型和极距变化型三类。
2、机电一体化各构成部件遵循的原则是接口耦合、能量转换
、信息控制和运动传递。
3、列举三种常用的微机总线USB、IEEE和
PCI。
(答案不唯一)
4、采样/保持器硬件上主要由开关和保持电容构成。
5、典型的载荷有摩擦载荷、惯性载荷和环境载荷部分。
6、光栅传感器细分的目的是为提高测量精度。
7、机电一体化系统中,当信息处理量大时,优先选用工控机做控制中心。
8、同步通信的速度比异步通信的速度要快。
9、8位微处理器,通常有8条数据线,16根地址线的寻址空间是64K。
11、列举两种直流电机的驱动电路互补式输出和线性桥式输出。
8、根据供电电压不同,感应同步器分为鉴相式和鉴赋式两大类。
9扭转系统通常在分析时可以简化为三大元件,列举两个分别是扭簧和转动惯量。
10、传动链的传动精度主要包括传动误差和空程误差两部分。
11、交流电机的转子转速比磁场转速慢。
12、列举三种先进制造方式(FMS)、(CIMS)、(精良生产)。
(答案不唯一)
13、传感器是指将被测非电量输入转换为电量输出的装置。
14、列举两种测量线位移的传感器电感式和电容式。
(不唯一)
15、电涡流式传感器分为高频反射式和低频透射式两种。
16、A/D转换器是指将模拟量转换为数字量的转换器件或芯片。
17、请列举交流电机的两种调速方式,变磁极对数和改变转差率。
18、光栅是一种将位移转换成光信号的位移检测装置。
19、三相步进电动机三相六拍通电方式为A-AB-B-BC-C-CA-A,双三拍通电方式为AB-BC-CA。
20、总线中数据总线为双向的,还有地址总线为单向总线,控制总线为双向总线。
五、简答题
1、机电一体化系统的基本组成要素有哪些?
答:
1)机械部分。
机械本体是任何机电一体化产品必不可少的一部分。
2)动力部分。
为系统提供能量和动力,使系统正常运行。
3)测试传感部分。
将系统自身和外界环境的各种参数及状态(物理量或者化学量),变成可识别信号。
由各种传感器实现。
4)执行机构(运动部件)。
根据控制信息和指令,完成要求的动作。
5)控制及信息单元。
将来自各传感器的检测信息和外部输入命令进行集中、储存、分析、加工。
根据信息处理结果按照一定的程序和节奏发出相应的指令控制整个系统有目的地运行。
2、传感器由哪几部分构成?
相应的作用是什么?
答:
传感器由三大部分部分组成:
敏感元件、敏感元件和基本转换电路
1)敏感元件,其作用是直接感受被测量,并以确定关系输出一物理量。
2)转换元件,其作用是将敏感元件输出的非电物理量转换成电路参量。
3)基本转换电路,将电路参量转换成便于测量的电量。
3、变气隙式电感位移传感器由哪几部分构成?
其工作原理?
答由三部分构成:
线圈、铁心和活动衔铁
测量原理:
被测位移构件与活动衔铁相连,当被测构件产生位移时,活动衔铁随之移动,空气隙发生变化,引起磁阻发生变化,从而引起电感值发生变化。
4、可编程控制器的硬件主要有哪几部分组成?
并写出各部分的作用?
1)中央处理器:
CPU是PLC的核心,主要用来运行用户程序,监控输入/输出接口状态。
2)存储器:
分为系统程序存储器和用户程序及数据存储器。
前者主要存放系统管理和监控程序及对用户程序作编译处理的程序。
用户不得更改。
用户程序及数据存储器主要存放用户编制的应用程序、输入输出变量及各种暂存数据和中间结果。
3)输入输出模块:
PLC与输入/输出设备联接的部件。
4)电源:
指为CPU、存储器、I/O接口等内部电子电路所配置的开关稳压电源。
5)其它外部设备。
5、交流电机调速有几种方式?
答共有三种调速方式:
改变极对数p;调节转差率s;改变供电电源频率f
6、放大器的选择原则?
分别举出满足这些原则的放大器?
答:
放大器选择共有四个原则:
高共模抑制比;高增益;低噪声;高输入阻抗。
同相输入放大器:
具有很高的输入阻抗。
差动放大器:
具有高共模抑制比。
仪器放大器:
具有高共模抑制比;高增益;低噪声;高输入阻抗这四个特点。
7、串行通信包含哪两种通信方式?
两者的区别?
答:
串行通信两种方式:
异步通信和同步通信。
异步通信:
一个起始位表示字符的开始,用停止位表示字符的结束,一帧数据只传送一个字符。
同步通信:
是一种连续串行传送数据的通讯方式,一次只传送一帧信息,每帧信息通常含若干个数据字符(数据包)。
靠同步字符完成收发双方同步。
8、PLC与普通微机的区别?
1)工作方式。
PLC是扫描工作机制,而普通微机是中断控制方式。
2)编程语言。
PLC采用梯形图、STL语句表等进行编程。
3)接口电路。
PLC带有各种I/O模块可供直接利用,而普通微机与外界连接需要专门的接口电路。
4)PLC具有多种诊断能力,模块式结构,易于维修。
5)PLC只能进行简单的数学运算,当数学运算复杂时,PLC无法与普通微机竞争。
9、试述PWM放大器用于直流电机驱动的工作原理?
答:
PWM放大器利用大功率晶体管的开关作用,将直流电源电压转换成一定频率的方波电压,加在直流电动机的电枢上,通过对方波脉冲宽度的控制,改变电枢的平均电压,从而调节电机的转速。
11、光栅位移传感器的测量原理?
答:
光栅检测直线位移的原理是将标尺光栅的运动转换成莫尔条纹的移动,这主要应用莫尔条纹的放大作用。
当θ很小时,栅距W和莫尔条纹的节距Wc有下列关系:
Wc=W/θ。
由此可见,不需经过复杂的光学系统,只要减小θ角,便可以将光栅的栅距放大很多倍,从而大大简化了电子放大线路(3分)。
且光栅线在
200线/mm以下可以通过增加线纹的密度或提高线纹的精度来提高分辨精度,对于200线/mm以上则可以通过倍频的方法提高测量精度。
12、可编程控制器的硬件主要有哪几部分组成?
并写出各部分的作用?
1)主机
主机部分包括中央处理器(CPU)、系统程序存储器和用户程序及数据存储器。
CPU是PLC的核心,主要用来运行用户程序,监控输入/输出接口状态。
系统程序存储器,主要存放系统管理和监控程序及对用户程序作编译处理的程序。
用户不得更改。
用户程序及数据存储器,主要存放用户编制的应用程序输入输出变量及各种暂存数据和中间结果。
2)输入/输出(I/O)接口
I/O接口是PLC与输入/输出设备联接的部件。
一般采用光电耦合电路,以减少电磁干扰。
3)电源
PLC电源是指为CPU、存储器、I/O接口等内部电子电路所配置的开关稳压电源。
4)编程器
编程器是PLC重要的外部设备,用于手持编程。
5)输入/输出扩展接口
输入/输出扩展接口用于将扩充外部输入/输出端子数的扩展单元与主机联接在一起。
6)外部设备接口
外部设备接口将外部设备与主机相联,以完成相应操作。
13、计算机控制系统的分类及其各自的特点?
1)操作指导控制系统
优点:
比较简单、且安全可靠,特别是对于未摸清控制规律的系统更为适用。
缺点:
要由人工操作,速度受到限制。
2)直接数字控制系统(DDC)
用一
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