机电一体化系统标准设计期末复习题.doc

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.下列哪项对热电偶说法不正确
A.不能测量绝对温度 B.利用是温差效应
C.铂电阻属于热电偶 D.需要冷端赔偿
5.传感器环境参数不包含什么
A.环境温度 B.湿度 C.冲击 D.噪音
6.传感器基础性能参数不包含什么
A.量程 B. 灵敏度 C.动态特征 D.尺寸
7.半闭环伺服结构特点不包含：
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.0.2
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° D.1.5°
10.采取PWM驱动系统优点不包含
A.频率高、频带窄 B.电流脉动小 C.电源功率因数高 D.动态硬度好
11.设丝杠导程5mm，2/4相步进电机步距角为1.8度，半步驱动时脉冲当量为多少？
A. 0.00625mm B.0.0125mm C.0.025mm D.0.05mm
12.下列哪一项不是机电一体化系统关键组成装置
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关键原因
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.滚动导轨预加负载目标是什么
A.预防超速 B.消除间隙 C.降低噪音 D.提升刚度
15.哪项不是滚珠丝杠副关键尺寸参数
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关键要求
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.没有参考样板设计 B.依据故障查找故障原因
C.部更改，适应性变动 D.适应于量方面变更要求，方案功效结构不变
18.哪项不是机电一体化产品概念设计关键内容
A.功效 B.原理 C.结构 D.模式
19.传统机电产品设计重视
A.安全系数设计 B.功效设计 C.机械设计 D.电路设计
20.PI称为（　　　）控制算法。
A.百分比 B.百分比微分 C.百分比积分 D.百分比积分微分
21.受控变量是机械运动一个反馈控制系统称( )
A.次序控制系统 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.改变而不变
23、哪项不是串行通讯特点（ ）。
A．数据位传送 B．传输按位次序进行
C．只需要两根传输线 D．成本低但送速度慢
24、哪项不是传动机构本质（ ）。
A．速度变换 B．转速变换 C．力矩变换 D．转角控制
25、开关缓冲电路使用二极管是（ ）。
A．一般整流二极管 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分布式控制系统特点
A.含有三层结构 B.系统控制危险性分散
C.集中监视、操作和管理 D.布线简练，系统开放
27.哪项不是固态继电器SSR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关键用作测量（ ）
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三个关键要求是（ ）。
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. .使滚珠丝杠含有最大刚度支承方法是（ ）
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应满足以下关系 ( )
A、Wc<Ws<Wf B、Wc<Wf<Ws C、Ws < Wc < Wf D、Wf < Ws < Wc
32、直流电动机电枢绕组阻值小说明电机（ ）
A、特征硬 B、始动电压低 C、特征软 D、开启电流大
33、步进电动机转速和脉冲电源关系是( )
A、和电源脉冲频率成正比 B、和电源脉冲数成正比
C、和电源脉冲宽度成正比 C、和电源脉冲幅值成正比
34、绝对码盘码道数越多,则（ ）
A、能分辨角度越大 B、能分辨角度越小
C、测量精度降低 D、能分辨角度不变
35. 进行行为、结构映射是（）设计过程,
A．功效建模 B. 行为建模 C. 结构建模 D. 评价决议
36.下列哪一项不是机电产品设计类型,
A.开发性设计 B. 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.没有参考样板设计 B.依据故障查找故障原因
C.局部更改，适应性变动 D.适应于量方面变更要求，方案功效结构不变
38.小功率传动链中，为使总折算惯量最小，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
39.哪项不是谐波传动部件基础组成部件
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.百分比步骤 B.一阶系统 C.二阶系统 D.积分步骤
42.滚珠丝杠副基础导程减小，能够（ ）
A、提升精度 B、提升承载能力 C、提升传动效率 D、加大螺旋升角
43. 下列哪一项不是机电一体化系统主功效组成（ ）。
A．物质、能量、信息变换 B．物质、能量、信息传输
C．物质、能量、信息存放 D．物质、能量、信息融合
44. 下列哪一项是机电一体化特征（ ）。
A．装置控制属于强电范围 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.1450［r/min］ B.1470［r/min］ C.735［r/min］ D.2940［r/min］
46.右图称( )
A.直流伺服电动机调整特征
B.直流伺服电动机机械特征
C.直流伺服电动机动态特征
D.直流伺服电动机调速特征
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，必需同时控制每一个轴( )使得它们同时协调抵达目标点。
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现逻辑函数为( )
A.(A+)·(+B) B.A·+·B
C.(A+B)·(+) D.A·B+·
49.在数控系统中，复杂连续轨迹通常采取（　　　）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.百分比 B.百分比微分 C.百分比积分 D.百分比积分微分
51.PWM指是（　　　）。
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.步进电机通常见于（　　　）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动特征( )
A.临界速度 B.临界频率 C.稳定时间 D.分辨率
54.感应同时器定尺绕组中感应总电动势是滑尺上正弦绕组和余弦绕组所产生感应电动势( )
A.代数和 B.代数差 C.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(保持励磁磁通Φ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～+1010位AD转换器转换公式，-5V对应AD输出值是（ ）。
A．100H B．200H C． 1FFH D．7FH
57、设某光栅条纹密度是250条/mm，要用它测出1um位移，应采取（ ）细分电路。
A．1倍频 B．2倍频 C．3倍频 D．4倍频
58、哪一项不是机电一体化系统中测速元件（ ）。
A．测速发电机 B．光电编码器 C．应变片 D．涡流传感器
59、绝对编码盘道数为10道，则位数为10，能分辨最小角度为（ ）。
A．360。/211 B．360。/210 C．360。/212 D．360。/210
60、对RS-232C通讯方法描述正确是（ ）。
A．接口信号电平值较低，不易损坏接口电路芯片
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、判定题（本大题共10个小题，每题2分，累计20分，请使用“A对B错”答案形式）。
1. 功效等效性、各步骤互补性是机电一体化优化设计条件。
2. 系统可靠性是各组成步骤可靠性逻辑或。
3. 可靠性原理是指要求条件和要求时间内，完成要求功效能力。
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实施机构上。
6. 逻辑功效元包含:和、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，强调功效设计。
9. 液压伺服缺点是效率低,保养麻烦,漏油污染环境，运动形式少，成本高，有附加装置。
10. 直流伺服电动机空载转速n0和堵转矩Tb之比绝对值越小，则电机特征越软。
11. RS-232接口在总线上许可连接多个收发器
12. 为了预防采样过程信号发生频率混叠能够在采样前设置一个高通滤波器
13. 液压马达为得到适宜运动速度和负载能力，通常要使用较大传动比减速器，传动机构尺寸较大
14. 串口通讯最少要包含物理层（硬握手电气特征）和协议层（软握手）
15. DCS分布式控制系统含有集中管理和分散控制特点。（）
16. 采取惠斯登电桥结构传感检测时，为消除温度干扰应采取激励电源为恒压源 。（）
17. 在小功率传动链中为使总折算惯量最小，各级传动比分配应遵守前大后小标准。（）
18. 电气伺服驱动装置包含直流伺服和交流伺服 。（）
19. 传动出现低速爬行现象不稳定关键原因是摩擦系数和转动惯量。（）
20. 连续控制系统和点位控制系统之间最关键区分在于点位控制系统有一个插补器
21. 机电产品功效能够划分原理、结构、行为。
22. 能实现次序控制基础功效是组合逻辑，计数器，定时器 。
23. 计划一个PLC控制系统步骤为,分解被控对象和机器；建立功效规范,安全电路设计, 具体说明操作功效，建立PLC配置图, 建立符号名表。
24. 次序控制包含以状态控制为主和以时间控制为主两类。
25. 测速发电机原理和直流电机相同
26. 对于传感器非线性，能够经过标定采取曲线拟合和线性插值方法来提升数据精度。
27. 常见测温传感器中Pt热电阻和热电偶测量是相对温度。
28. 电液百分比阀是用百分比电磁铁来替换手动调整。
29. 开环控制系统中，多数采取步进电机作为伺服电机。
30. 产品功效、原理、结构设计 ，是机电一体化产品概念设计关键内容。

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，及其对机电一体化设计意义？

2. 某工作台采取直流电机丝杠螺母机构驱动，已知工作台行程L=250mm,丝杠导程t=4mm,齿轮减速比为i=5,要求工作台位移测量精度为0.005mm，采取高速端测量方法，采取绝对旋转编码器，则绝对码盘最少要求道数为多少？（忽略齿轮和丝杠传动误差）。

3．图所表示电机驱动系统，已知工作台质量为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ŋ=30％，忽略丝杠惯量影响，试计算电机驱动力矩。

4. 数字采样闭环控制中误差En（n=1,2,3,…），输出控制量Un（n=1,2,3,…），百分比系数为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调整时控制算式？

5. 画出集电极开路输出（OC方法）驱动继电器电路图和对应缓冲电路，试分析采取OC驱动特点。

6、 丝杠导程6mm，3相步进电机步距角为1.2度，3相6拍驱动时脉冲当量为多少？(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，求直流电机传输函数？（15分）

8. 分别说明相对旋转光电编码器A、B相和Z相表示意义，请设计旋转方向判别电路？

参考答案：
一、 CDCCD DCBDA
BABBB BDDAC
BACDC DDDAC
BAABC BCBDA
CADBB BCAAB
CADCC ADCBC

二、ABABA BABBB
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控制
3)用电子技术替换传统产品中机械部件完成功效，简化产品机械结构
4)节省材料
5)节能降耗
对机电一体化设计意义：
功效模块化；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、电机每转工作台位移量为：
4mm/5=0.8mm
要求每转脉冲数为：
0.8/0.005=160
27<160<28
答：绝对码盘道数最少是8道。

3、计算负载力
负载力由外负载力、惯性负载力两部分组成
（1）外负载力Fl＝100N
（2）惯性载力＝ma＝50×10＝500N
电机驱动力矩为

4. 依据PID控制算式

能够得到绝对算式：
或是增量算式：

5．OC方法驱动继电器电路图和对应缓冲电路图：
缓冲电路方法可采取并联二极管、并联RC电路和并联压敏电阻等方法。
交流开关缓冲关键使用并联一个RC串连电路和并联压敏电阻方法。
缓冲过程，比如并联二极管缓冲电路：晶体管关断时，负载电流经过二极管续流，减轻了晶体管负担，抑制了du/dt和过电压。
采取集电极OC输出特点：
相当于开关输出。有较大电流驱动能力；能够实现“线和”功效；能够实现不一样电路接口。

6、3相6拍驱动时步进电机脉冲当量角＝1.2／2＝0． 6。
反应在丝杠上脉冲当量＝6／【360／0．6】＝0．01mm

7、设电机输出力矩为Mm(t)， 那么
Ea(t)=Kbωm(t)； Ea (s) =Kbωm(s)

整理并消去中间变量得：
，其中，电磁时间常数，机电时间常数
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窄缝，但两组检测缝和圆盘上窄缝对应位置错开1/4节距，其目标是使a,b两个光电变换器输出信号相位上相差90。Z相是零点脉冲，能够提醒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，基准脉冲波形中心对准通道A输出波形中心。
采取D触发器即可实现方向判别，D触发器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旋转方向。