机电一体化技术试题及答案.docx

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机电一体化技术试题及答案

《机电一体化技术》试卷

（一）

考试方法：

闭卷

考试时间120分钟共2页第1页

一、名词解释（每小题2分，共10分）

1.测量2.灵敏度3.压电效应4.动态误差5.传感器

二、填空题（每小题2分，共20分）

1.滚珠丝杆中滚珠的循环方式：

2.机电一体化系统，设计指标和评价标准应包括,

3•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O

4.某光柵的条纹密度是50条/mm,光栅条纹间的夹角0=0.001孤度，

则莫尔条纹的宽度是O

5.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,使它们同步协调到达目标点。

6.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。

7.齿轮传动的总等效惯

量与传动级数。

&累计式定时器工作时有O

9.复合控制器虜定具有。

10.钻孔、点焊通常选用类型。

三、选择题（每小题2分，共10分）

1.一般说来，如果增大幅值穿越频率3C的数值，则动态性能指标中的调整时间ts（）

A.产大B.减小C.不变D.不定

2.加速度传感器的基本力学模型是（）

A.阻尼一质量系统B.弹簧一质量系统C.弹簧一阻尼系统D.弹簧系统

3.齿轮传动的总等效惯量与传动级数（）

A.有关B.无关C.在一定级数有关D.在一定级数无关

4•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（）

A.单片机B.2051C.PLCD.DSP

5、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

四、判断题（每小题2分，共10分）

1、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，以获得输出与辙入间的偏差信号。

（）

2、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。

（）

3、对直流伺服电动机来说，其机械特性越硬越好。

（）

4、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。

（）

5、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。

（）

五、问笹题（每小题10分，共30分）

1.步进电动机常用的驱动电路有哪几种类型？

2.什么是步进电机的使用特性？

3.机电一体化系统设计指标大体上应包括哪些方面？

六、分析计算题（每小題10分，共20分）

1.三相变磁阻式步进电动机，转子齿数Z=l00,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.采用PLC设计二个电磁阀A、B工作的系统

1）按钮xl为A电磁阀打开，按钮x2为A电磁阀关闭（输出yl）；

2）按钮x3为B电磁阀打开，按钮x4为B电磁阀关闭（输出y2）；

3）只有B电磁阀在工作中，A电磁阀才能工作。

要求：

画出梯形图，写出助记符指令程序。

《机电一体化技术》试卷

（一）

考试方法：

闭卷考试时间120分钟共2页第1页

一、名词解释（每小题2分，共10分）

1.是人们借助于专门的设备，通过一定的方法对被测对象收集信息，取得数据概念的过程。

2.指在稳态下，输出的变化量AY与输入的变化＜AX的比值。

即为传感器灵敏度。

S=dy/dx=AY/AX

3.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，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，它又重新恢复到不带电的状态，这种现象被称为压电效应。

4.动态误差在被测量随时间变化过程中进行测量时所产生的附加误差称为动态误差。

5.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。

二、填空题（每小题2分，共20分）

1.循环外循环

2.性能指标系统功能使用条件经济效益

3.PLC4.20nun5.位置和速度6.0.027.增加而减小&29.前馈控制器10.简单的直线运动

控制

三、选择题（每小题2分，共10分）

1.B.2.A3.C.4.C5、D

四、判断题（每小题2分，共10分）

1、72,X3、J4、X5、J

五、问答题（每小题10分，共30分）

1.单电源驱动电路双电源驱动电路斩波限流驱动电路

2•步距误差步距误差直接影响执行部件的定位精度。

最大静转矩是指步进电动机在某相始终通电而处于靜止不动状态时，所能承受的最大外加转矩，亦即所能输出的最大电磁转矩，它反映了步进电动机的制动能力和低速步进运行时的负载能力。

启动矩一频特性空载时步进电动机由静止突然启动，并不失步地进入稳速运行所允许的最高频率称为最高启动频率。

启动频率与负载转矩有关。

运行矩频特性步进电动机连续运行时所能接受的最高频率称为最高工作频率，它与步距角一起决定执行部件的最大运行速度。

最大相电压和最大相电流分别是指步进电动机每相绕组所允许施加的最大电源电压和流过的最大电流。

3.应包括系统功能、性能指标、使用条件、经济效益。

六、分析计算题（每小题10分，共20分）

1.20KHz3.6!

2.

（1）梯形图：

（2）助记符指令程序：

STRXI

ANDNOT

OUT

ORY1

X2

Y1

《机电一体化技术》试卷

（二）

考试方法：

闭卷考试时间120分钟共2页第1页

一、名词解释（每小题2分，共10分）

1、线性度2、伺服控制系统3、三相六拍通电方式4、传感器5、系统精度

二、填空题（每小题2分，共20分）

1、计算机在控制中的应用方式主要有。

2、滚珠丝杆螺母副结构有两类：

o

3、应用于工业控制的计算机主要有筹类型。

4、机电一体化系统，设计指标和评价标准应包括。

5、可编程控制器主要由筹其它辅助模块组成。

6•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O

7、现在常用的总线工控制机有、PC总线工业控制机和CAN总线工业控制机等。

8、隔离放大黠中采用的耦合方式主要有两种。

9.某光柵的条纹密度是50条/mm,光栅条纹间的夹角0=0.001孤度，

则莫尔条纹的宽度是。

10.采样/保持器在保持阶段相当于一个"”。

三、选择題（每小题2分，共10分）

1•一个典型的机电一体化系统，应包含以下几个基本要素：

A机械本体B动力与驱动部分C执行机构

2、机电一体化系统（产品）开发的类型

A开发性设计B适应性设计C变参数设计

3、机电一体化系统（产品）设计方案的常用方法

A取代法B整体设计法C组合法

4、机电一体化的高性能化一般包含

A高速化B高精度C高效率

5、抑制干扰的措施很多，主要包括

A屛蔽B隔离C滤波

4.判断题（每小题2分，共10分）

1.变流器中开关器件的开关特性决定了控制电路的功率、

2.

D.控制及信息处理部分

D其它

D其它。

D高可靠性。

D接地和软件处理等方法

响应速度.频带宽度、可靠性和等指标。

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。

3、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，有直线和圆盘式两种，分别用作检测直线位移和转角。

（）

4、数字式位移传感器有光栅、磁柵、感应同步器等，它们的共同特点是利用自身的物理特征，制成直线型和圆形结构的位移传感器，输出信号都是脉冲信号，每一个脉冲代表输入的位移当量，通过计数脉冲就可以统计位移的尺寸。

（）

5、FMC控制系统一般分二级，分别是单元控制级和设备控制级。

（）

五、问答题（每小题10分，共30分）

1、计算机控制系统中，如何用软件进行干扰的防护。

2、滚珠丝杠副的轴向间隙对系统有何影响？

如何处理？

3、机电一体化系统中的计算机接口电路通常使用光电藕合器，光电藕合器的作用有哪些？

六、综合应用题（每小题10分，共20分）

1.编写程序：

单片机读P1.0的状态，把这个状态传到P1.7指示灯去，当P1.0为高电平时指示灯亮，低电平时指示灯不亮，采用中断完成这一输入输出过程，每中断一次完成一个读写过程。

2.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

移是多少亳米？

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？

《机电一体化技术》试卷

（二）答案

考试方法：

闭卷考试时间120分钟共3页第1页

一、名词解释（每小题2分，共10分）

1、所谓传感器的线性度就是其输出量与输入量之间的实际关系曲线偏离直线的程度。

又称为非线性误差。

2、一种能够跟踪输入的指令信号进行动作，从而获得精确的位置、速度及动力输出的自动控制系统。

3、如果步进电动机通电循环的各拍替出现单、双相通电状态，这种通电方式称为单双相轮流通电方式。

如A—AB-B一BC—C-*CA—

4、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。

5、指输出量复现输入信号要求的精确程度；

二、填空题（每小题2分，共20分）

1、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

2.外循环插管式循环反向器式3、单片机PLC总线工控机4•性能指标系统功能使用条件经济效益。

5、CPU存储器接口模块6.PLC7、STD总线工业控制机8、变压器隔离光电隔离9.20mm10.模拟信号存储器

三、选择题（每小题2分，共10分）

1.ABCD2、ABC3、ABCD4、ABCD5、ABCD

四、判断题（每小题2分，共10分）

1、3）2、3）3、3）4、3）5、（V）

五、问答题（每小题10分，共30分）

1、软件滤波用软件来识别有用信号和干扰信号，并滤除干扰信号的方法，称为软件滤波

软件“陷井”

软件'‘看门狗”（WATCHDOG）就是用硬件（或软件）的办法要求使用监控定时器定时检查某段程序或接口，当超过一定时间系统没有检查这段程序或接口时，可以认定系统运行出错（干扰发生），可通过软件进行系统复位或按事先预定方式运行。

2、如果滚珠螺旋副中有轴向间隙或在载荷作用下滚珠与滚道接触处有弹性变形，则当螺杆反向转动时，将产生空回误差。

为了消除空回误差，在螺杆上装配两个螺母1和2,调整两个螺母的轴向位置，使两个螺母中的滚珠在承受载荷之前就以一定的压力分别压向螺杆螺纹滚道相反的侧面，使其产生一定的变形，从而消除了轴向间隙，也提高了轴向刚度。

常用的调整预紧方法有下列三种。

垫片调隙式螺纹调隙式齿差调隙式

3、

（1）能保护系统元件不受高共模电压的损害，防止高压对低压信号系统的损坏。

（2）泄漏电流低，对于测量放大器的输入端无须提供偏流返回通路。

（3）共模抑制比高，能对直流和低频信号（电压或电流）进行准确、安全的测量。

利用光电耦合方式实现载波调制，可获得10kHz带宽，但其隔离性能不如变压器耦合。

六、综合应用题（每小题10分，共20分）

ORO

OOOOU

AJMP

MAIN

$上屯口动转向主骨序

（〉RG

0003H

；外部中断O人L」地址

AJMP

WINT

■rs向小断服务子程序

C^RG

OlCOH

｛主程序

MAIN：

SFTB

ITO

1选捋边沿融发方式

SETB

EXO

$允许外部中断O

SFTB

EA

iCPU允许中断

TTFRF：

AJMP

HERE

'主程洋踏劣

以下是中断服笛r：

ORG

0200H

WINTiMOV

A•斗OFFH

MOV

Pl,A

，设输入态

MOV

A,P】

&収开关数

R«

A

;P1.0Pl.7

MOV

Pi,A

*输出驱动灯泡发光

RET1

断返回

END

2.光栅此时的位移

细分前4mm.细分后

1mm

测量分辨率：

细分前0.01nun/线细分后:

0.025

《机电一体化技术》试卷（三）

考试方法：

闭卷

考试时间120分钟共2页第1页

一、名词解释（每小题2分，共10分）

1.机电一体化2.自动控制3.开环控制系统4.逆变器5.

二判断题（每空1分，共10分）

1.直线运动导轨是用来支承和引导运动部件按给定的方向作往复直线运动。

（）

2.滚珠丝杆不能自锁。

（）

3.D/A转换的方式可分为并行转换的串行转换方式。

（）

4.同步通信是以字符为传输信息单位。

（）

5.异步通信常用于并行通道。

（）

6.查询I/O方式常用于中断控制中。

（）

7.串行通信可以分为以下四种方式：

1）全双工方式；（）

2）半双工方式；（）

3）同步通信；（）

4）异步通信。

（）

三填空题：

（每空1分，共40分）

1.从控制角度讲，机电一体化可分为控制系统和控制系统。

2.在机电一体化中传感器输出电信号的参量形式可及分为：

三种形式。

3.多点接地：

优点：

缺点：

o

4.一般来说，伺服系统的基本组成为、、

和等四大部分组成。

5.在SPWM变频调速系统中，通常载波是,而调制波是

6.从电路上隔离干扰的三种常用方法是:

隔离，S毎，隔离。

7•开环步进电动机控制系统，主要由、和

等组成。

8•实现步进电动机通电环形分配的三种常用方法是：

1）

2）,3）

9.产生电磁干扰必备的三个条件是：

,。

10•干扰传播途径有二种方式：

1）传导耦合方式：

干扰信号能量以或的形式，通过金属导体传递。

2）幅射耦合方式：

干扰信号能量以的形式，通过空间感应传递。

11.指出下列干扰哪几种属于传导耦合方式：

；

哪几种属于幅射耦合方式：

,。

A.靜电干扰B.磁场干扰C•漏电干扰D.共阻抗感应干扰E.电磁辐射干扰。

12.磁场屏蔽一-对高频交变磁场应采用的金属材料

作屏蔽体；对低频交变磁场应采用的材料作屛蔽依，并保证磁路畅通。

13.—点接地中：

1）串联接地：

优点：

缺点：

2）并联接地：

优点：

缺点：

仅适用于电路。

四解答题（每小题5分，共40分）

1.一个典型的机电一体化系统，应包含哪些几个基本要素？

2.斜齿轮传动机构中消除齿侧隙的常用方法？

3.简述直流伺服电动机两种主要控制方式的工作原理。

4.在微机控制系统中，主机和外围设备间所交换的信息通常分为哪三类？

5.数据信息可分为哪几种？

6.DAC0832有哪三种输入工作方式？

有哪二种输出工作方式？

7.步进电动机控制系统中，电动机通过丝杠螺母带动执行部件运动：

已知：

步距角0,脉冲数N,频率f,丝杠导程p,试求执行部件：

位移量L=?

移动速度帖？

8•有一变化呈为0~16V的模拟信号，采用4位A/D转换器转换成数字量，输入到微机控制系统中，试求其量化单位q=?

量化误差最大值enuix=?

《机电一体化技术》试卷（三）

考试方法：

闭卷考试时间120分钟共2页第1页一名词解释（每小题2分，共10分）

1机电一体化一从系统的观点出发，将机械技术、微电子技术、信息技术、控制技术等在系统工程基础上有机地加以综合，以实现整个系统最佳化的一门新科学技术。

2.自动控制一由控制装置自动进行操作的控制。

3.开环控制系统一无反馈的控制系统。

4.逆变器一把固定的直流电变成固定或可调的交流电的DC/AC变流器。

5.PWM—通过调节脉冲的宽度改变负载电压平均值的脉宽调制斩波器。

二判断题（每空1分，共10分）

1.V2•J3.J4.X5.X6.X

7.1）VI2）V3）V4）V

三填空题（（每空1分，共40分）

1.开环、闭环

3.

互不干扰接线多复杂

5.等腰三角波（三相）正弦波

6.光电变压器继电器

7.环形分配器功率放大器步进电动机

&1）采用计算机软件分配器2）小规模集成电路搭接的硬件分配器3）专用模块分配器

9.干扰源传播途径接受干扰对象原系统系统

10.1）电压；电流。

2）电磁场。

11.C,D；A.BE。

12.铜和铝等导电性能好；铁等高导磁率。

13.1）最简单，；前后相互干扰，

2）干扰小，；接线多，复杂，低频（＜1MHZ）。

四解答题（每小题5分，共40分）

1、机械本体、动力与驱动部分、执行机构、传感测试部分、控制及信息处理部分

2.1）垫片调整法2）轴向压簧调整法

3、一种是电枢电压控制，即在定子磁场不变的情况下，通过控制施加在电绕组两头端的电压信号来控制电动机的转速和输出转矩；

另一种是励磁磁场控制即通过改变励磁电流的大小来改变定子磁场的强度，从而控制电动机的转速和输出转矩。

4、数据信息、状态信息和控制信息

5、

（1）数字量

（2）模拟量（3）开关量（4）脉冲量

6,

（1）直通方式

（2）单缓冲方式（3）双缓冲方式

（1）单极性输出

（2）双极性输出

7,L=（0p/360°）N；V=（0p/360°）f

8,量化单位q=1V,量化误差最大值emax=±O.5V.

《机电一体化技术》试卷（四）

考试方法：

闭卷考试时间120分钟共2页第1页

一、名词解释（每题2分共10分）

1、机电一体化2、柔性制造系统3、静态设计4、系统软件5、感应同步器

二、填空题（每空1分，共30分）

1、对伺服系统的技术要、、、。

2、机电一体化的机械系统设计主要包括两个环节：

、•

3、计算机控制系统的类型包括、、

监督控制系统、。

4、拟定机电一体化系统（产品）设计方案的方法通常有、、_

5、接口的基本功能主要有、放大、。

6、对直线导轨副的基本要、、

、和平稳。

7、机电一体化机械系统应具有良好的侍服性能，要求机械传动部件转动惯量小、阻力合理

、、、、并满足小型、轻量等要求。

8、伺服系统的基本组成包括_、_、检测装置、

9、工作接地分为一、

10、STD总线的技术特点高可靠性。

三、简答題（每小题5分，共20分）

1.FMC的基本控制功能。

2.PUM脉宽调速原理。

3.简述直流伺服电机两种控制的基本原理。

4.控制系统接地通的目的。

1.半桥逆变电路的工作原理。

四、分析题（每小题20分,

2.分析下图中传动大负载时消除齿便

1、6—小齿轮2、5—大齿轮3—齿轮4一预载装置7—齿条

《机电一体化技术》试卷（四）答案

考试方法：

闭卷考试时间120分钟共3页第1页

一、名词解释（每题2分共10分）

1、机电一体化：

机电一体化技术综合应用了机械技术、微电子技术、信息处理技术、自动控制技术、检测技术、电力电子技术、接口技术及系统总体技术等群体技术，实现多种技术功能复合的最佳功能价值的系统工程技术。

2、柔性制造系统：

柔性制造系统（FlexibleManufacturingSystem）是由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

3、靜态设计：

是指依据系统的功能要求，通过研究制定出机械系统的初步设计方案。

4、系统软件：

系统软件是由计算机的制造厂商提供的，用来管理计算机本身的资源和方便用户使用计算机的软件。

5、感应同步器：

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，有直线和圆盘式两种，分别用作检测直线位移和转角。

二、填空题（每空1分，共30分）

1、系统精度稳定性响应特性工作频率

2、静态设计动态设计

3、分级计算机控制系统直接数字控制系统操作指导控制系统

4、通常有取代法整体设计法组合法

7、数据格式转换、通信联络

6、导向精度高耐磨性好足够的刚度对温度变化的不敏感性。

7、阻尼合理刚度大抗振性好间隙小

8、控制器、执行环节、比较环节

9、一点接地多点接地

10、模块化设计系统组成修改和扩展方便

三、简答题（每小题5分，共20分）

1.

（1）单元中各加工设备的任务管理与调度，其中包括制定单元作业计划、计划的管理与调度、设备和单元运行状态的登录与上报。

（2）单元物流设备的管理与调度，这些设备包括传送带、有轨或无轨物料运输车、机器人、托盘系统、工件装卸站等。

（3）刀具系统的管理，包括向车间控制器和刀具预调仪提出刀具请求、将刀具分发至需要它的机床等。

2.

图中的开关S周期性地开关，在一个周期T闭合的时间为t,则一个外加的固定直流电压U被按一定的频率开闭的开关S加到电动机的电枢上，电枢上的电压波形将是一列方波信号，其高度为U、宽度为'，如右图所示。

电枢两端的平均电压为：

Ud=^Udt=^U=pU式中Q“/T=Ud/U,（0

当T不变时，只要改变导通时间旷，就可以改变电枢两端的平均电压Ud。

当'从0、T改变时，Ud由零连续增大到U。

2.直流伺服电动机的控制方式主要有两种：

一种是电枢电压控制，即在定子磁场不变的情况下，通过控制施加在电枢绕组两端的电压信号来控制电动机的转速和输出转矩；另一种是励磁磁场控制，即通过改变励磁电流的大小来改变定子磁场强度，从而控制电动机的转速和输出转矩。

采用电枢电压控制方式时，由于定子磁场保持不变，其电枢电流可以达到额定值，相应的输出转矩也可以达到额定值,因而这种方式又被称为恒转矩调速方式。

而采用励磁磁场控制方式时，由于电动机在额定运行条件下磁场已接近饱和,因而只能通过减弱磁场的方法来改变电动机的转速。

由于电枢电流不允许超过额定值，因而随着磁场的减弱，电动机转速增加，但输出转矩下降，输出功率保持不变，所以这种方式又被称为恒功率调速方式。

3.控制系统接地通的目的。

将电路、设备机壳等与作为零电位的一个公共参考点（）实现低阻抗的连接，称之谓接地。

接地的目的有两个：

一是为了安全，例如把电子设备的机壳、机座等与相接，当设备中存在漏电时，不致影响人身安全，称为安全接地；二是为了绐系统提供一个基准电位，例如脉冲数字电路的零电位点等，或为了抑制干扰，如屏蔽接地等。

称为工作接地。

工作接地包括一点接地和多点接地两种方式。

四、分析题（每小题20分，共40分）

1.半桥逆变电路原理如左图所示，它有两个导电臂，每个导电臂由一个可控元件和一个反并联二极管组成。

在直流侧接有两个相互串联的足够大的电容，使得两个电容的联结点为直流电源的中点。

设电力晶体管VI和V2基极信号在一个周期各有半周正偏和反偏，且二者互补。

当负载为感性时，其工作波形如右图所示。

输出电压波形u0为矩形波，其幅值为Um=Ud/2输出电流i0波形随负载阻抗角而异。

设t2时刻以前VI导通。

t2时刻给Y1关断信号，给V2导通信号，但感性负载中的电流iO不能立刻改变方向，于是Y