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1、.1/6 机电一体化系统设计期末复习题 一、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.铂电阻属于热电偶 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
2、环伺服结构的特点不包括：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 9.某步进电动机三相单三拍运行时步距角为 3,三相六拍运行时步距角是多少？A.3 B.6 C.2 10.采用 PWM 驱动系统的优点不包括 A.频率高、频带窄 B.电流脉动小 C.电源的功率因数高 D.动态硬度好 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？12.下列哪一项不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
3、.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
4、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.2/6 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 D.工业机器人 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 D.变化而不变 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 .A速度变换 B转速变换 C力矩变换
5、 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 DCS 分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.A传动精度、稳定性、快速响应性 B传动精度、稳定性、低噪声 C传动精度、高可
6、靠性、小型轻量化 D传动精度、高可靠性、低冲击振动 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、两端装止推轴承与向心球轮承 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 Wc 32、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 C、特性软 D、启动电流大 33、步进电动机转速与脉冲电源的关系是 A、与电源脉冲频率成正比 B、与电源脉冲数成正比 C、与电源脉冲宽度成正比 C、与电源脉冲
7、幅值成正比 34、绝对码盘码道数越多,则 A、能分辨的角度越大 B、能分辨的角度越小 C、测量精度降低 D、能分辨的角度不变 35.进行行为、结构的映射是设计过程,A功能建模 B.行为建模 C.结构建模 D.评价决策 36.下列哪一项不是机电产品设计的类型,A.开发性设计可靠性设计 C.适应性设计 D.变异性设计 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 A.前大后小 B.前小后大 C.前后相等 D.平方关系.3/6
8、39.哪项不是谐波传动部件基本组成部件 A.刚轮 B.柔轮 C.波发生器 D.行星轮 40.全闭环系统的优点是 A.精度高 B.系统简单 C.成本较低 D.调试简单 41.如忽略电机电磁时间常数,电压为输入量,转角为输出量时,直流伺服电机数学模型是 A.比例环节 B.一阶系统 C.二阶系统 D.积分环节 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 C、提高传动效率 D、加大螺旋升角 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 B物质、能量、信息的传递 C物质、能量、信息的存储 D物质、能量、信息的融合 44.下列哪一项是机电一体化的特性
9、 .A装置的控制属于强电 X 畴 B自动信息处理,C支撑技术是电工技术 D以机械联结为主 45.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 A.1450r/min B.1470r/min C.735r/min D.2940r/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.直流伺服电动机动态特性 D.直流伺服电动机调速特性 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使得它们同步协调到达目标点.A.位置和加速度 B.速度和加速度 C.位置和速度 D.位置和方向 48.图示利用继电器触点实
10、现的逻辑函数为 A.B.AB+AB C.D.AB+AB 49.在数控系统中,复杂连续轨迹通常采用 方法实现.A.插补 B.切割 C.画线 D.自动 50.PD 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 51.PWM 指的是 .A.机器人 B.计算机集成系统 C.脉宽调制 D.可编程控制器 52.步进电机一般用于 控制系统中.A.开环 B.闭环 C.半闭环 D.前馈 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
11、.矢量和 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 .4/6 A100H B200H C1FFH D7FH 57、设某光栅的条纹密度是 250 条/mm,要用它测出 1um 的位移,应采用 细分电路.A1 倍频 B2 倍频 C3 倍频 D4 倍频 58、哪一项不是机电一体化系统中的测速元件 .A测速发电机 B光电编码器 C应变片 D涡流传感器 59、绝对编码盘的道数为 10 道,则位数为 10,能分辨的最小角度为 .
12、A360./211B360./210C360./212D360./210 60、对 RS-232C 通讯方式描述正确的是 .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 200Kbps C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
13、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
14、手 15.DCS 分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 X,安全电路设计,
15、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.5/6 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.机械工业中微电子技术应用有哪些方面,与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
16、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 F11000N,最大加速度为 10ms2,丝杠直径为d20mm,导程t4mm,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.4.数字采样闭环控制中误差 Enn=1,2,3,输出控制量 Unn=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,
17、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？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为输入量,速度 w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、CDCCDDCBDA BABBBBDDAC BACDC DDDAC BAABCBCBDA C
18、ADBBBCAAB CADCCADCBC 二、ABABABABBB BBBAA BBBBB BAAAA 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、电机每转的工作台位移量为：.6/6 4mm/5=0.8mm 要求的每转脉冲数为：0.8/0.005=160 2716028 答：绝对码盘的道数至少是 8 道.3、计
19、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 Fl100N 2惯性载力mFma5010500N 电机的驱动力矩为 4.根据 PID 的控制算式 可以得到绝对算式：initialnkkisnnsdnpnUeTTeeTTeKU11)(或者是增量算式：5OC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RC电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RC串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
20、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.6、3 相 6 拍驱动时步进电机的脉冲当量角1.220 6.反映在丝杠上的脉冲当量636006001mm 7、设电机输出力矩为Mm,那么 Ea=Kbm；Ea=Kbm 整理并消去中间变量得：11)()(2sTsTTKsUsmmab,其中,电磁时间常数aaaRLT,机电时间常数iabmmKRKJT 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.()()()()mi amiaMtK i tMsK Is