机电一体化专业系统设计复习题.doc

《机电一体化系统设计》复习大纲
第一章 概论
本章知识要点：
1. 机电一体化系统基本概念：系统、机电一体化、机电一体化系统和系统数学模型
2. 典型机电一体化系统几种形式：机械关节伺服系统、数控机床、工业机器人、自动引导车、顺序控制系统、柔性制造系统、计算机集成制造系统、微机电系统
3. 典型机电一体化系统功能模块构成：机械受控模块、测量模块、驱动模块、通信模块、微计算机模块、软件模块、接口模块
4. 典型机电一体化系统构成模块作用
5. 机电一体化系统设计根据与评价原则
6. 机电一体化系统设计过程
第二章 机械受控模块 （重点章节）
本章知识要点：
1. 齿轮分类及选用
2. 齿轮系传动比最佳分派条件及最小等效转动惯量原则
3. 齿轮副间隙消除办法
4. 滚珠丝杠螺母副构造类型
5. 滚珠丝杠螺母副间隙消除及预紧办法
6. 滚珠丝杠螺母副支撑形式
7. 谐波齿轮减速器工作原理及构造
8. 谐波齿轮传动特点
9. 谐波齿轮传动速比计算
10. 轴系构成和分类，轴系技术规定
11. 导轨用途及分类
12. 滚动导轨构造、工作原理
13. 数学模型物理意义
第三章 测量模块（重点章节）
本章知识要点：
1. 机械量传感器分类
2. 传感器性能指标（工作特性、静态特性和动态特性）
3. 传感器性能规定和改进办法
4. 位移传感器（旋转变压器、感应同步器、增量式光电编码器、光栅）构造和工作原理
5. 速度传感器（直流测速发电机、码盘式转速传感器）构造和工作原理
6. 加速度传感器分类及特点
7. 力、转矩和压力传感器构造和特点
8. 霍尔式电流传感器工作原理和特性
9. 信号调理电路
10.数据采集系统分类和数据采集系统重要构成
第四章 电机及其驱动电路（重点章节）
本章知识要点：
1. 电动机分类及特点
2. 直流电动机构造与工作原理
3. 直流电动机静态和动态特性
4. 直流电动机驱动电路：线性直流功率放大器和PWM功率放大器工作原理
5. 交流感应电动机构造与工作原理
6. 交流感应电动机机械特性
7. 交流变频调速（恒压频比调速和转差频率控制）原理
8. 超声波电动机工作原理及特点
9. 电动机选取
第五章 步进电动机运动控制系统（重点章节）
本章知识要点：
1. 步进电动机运动控制系统构成
2. 步进电动机分类及各自工作原理
3. 步进电动机特性及重要技术指标
4. 步进电动机驱动电路（单极性驱动电路、双极性驱动电路、斩波恒流驱动电路）原理
5. 步进电动机细分驱动原理和细分驱动电路
6. 步进电动机脉冲分派器
7. 步进电动机DDA法运动控制原理
第六章 闭环伺服控制系统
本章知识要点：
1. 闭环伺服系统构成方案
2. 闭环伺服系统数学模型（电流环、速度环、位置环）
3. 闭环伺服系统性能（静态性能、动态性能）分析及改进性能办法
4. 模仿伺服系统重要技术指标
5. 数字PID控制算法
6. 计算机控制位置伺服系统构成
第七章 数控机器运动控制指令生成
本章知识要点：
1. 运动控制分类（点位控制、持续控制）
2. 插补概念
3. DDA法插补原理和DDA法插补
4. 数据采样法插补原理
5. 直线与圆弧轨迹插补实现
第八章 顺序控制系统
本章知识要点：
1. 顺序控制系统构成、工作原理
2. PLC定义和顺序控制原理
3. PLC控制和通用计算机控制区别
4. 惯用PLC（西门子S7系列PLC、欧姆龙C系列PLC）及编程软件
5. 顺序逻辑表达法（布尔代数方程、梯形逻辑图）
6. 惯用PLC编程指令
第二某些 复习题练习
一、单项选取题
1. 直流测速发电机输出是与转速 【 C 】
A.成正比交流电压                  B.成反比交流电压
C.成正比直流电压                  D.成反比直流电压
2. 某4极（极对数为2）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 【 B 】
A.1450 r/min                     B.1470 r/min
C.735 r/min                        D.2940 r/min
3. 由计算机网络将计算机辅助设计、计算机辅助规划、计算机辅助制造联接成系统称 【D 】
A. 顺序控制系统 B. 自动导引车系统
C. 柔性制造系统 D. 计算机集成制造系统
4. 谐波齿轮演变来自于 【D 】
A. 直齿锥齿轮传动 B. 蜗杆副传动
C. 斜齿锥齿轮传动 D. 行星齿轮传动
5. 某光栅条纹密度为100条/mm，光栅条纹夹角 为0.005弧度，则莫尔条纹宽度为 【C 】
A. 0.1mm B. 1mm C. 2mm D. 5mm
6. 运用几种传感器单元同步感受被测量，因而其输出将是这些单元输出总和，这种测量技术被称为 【A 】
A. 平均技术 B. 开环技术 C. 差动技术 D. 闭环技术
7. 滚珠丝杆副基本导程减少，可以 【 D 】
A. 加大螺旋升角 B. 提高承载能力
C. 提高传动效率 D. 提高精度
8. 某步进电动机三相单三拍运营时步距角为3°，三相双三拍运营时步距角为 【 A 】
A. 3° B. 6° C. 1.5° D. 7.5°
9. 某交流感应电动机，实际转速1350r/min，电源频率50Hz，则其极对数为 【 B 】
A. 1 B. 2 C. 3 D. 4
10. MEMS意思是 【A 】
A. 微机电系统 B. 柔性制造系统
C. 计算机集成制造系统 D. 微电子系统
11. 直流电动机机械特性硬度与 【D 】
A. 电枢电阻成反比 B. 反电动势系数成正比
C. 转矩系数成正比 D. 电枢电阻成正比
12. 低频信号可以通过，高频信号不能通过滤波器是 【C 】
A. 高通滤波器 B. 带通滤波器
C. 低通滤波器 D. 带阻滤波器
13. 某三相步进电动机，转子40个齿，欲使其步距1.5，应采用通电方式为 【C 】
A. 单拍制 B. 双拍制 C. 单双拍制 D. 细分电路
14. “机电一体化”含义是 【 C 】
A. 以机为主加点电 B. 机械部与电子部合并
C. 机械与电子集成技术 D. 以电裁减机
15. 在机电一体化系统设计中，齿轮系惯用于伺服系统传动机构中，作用是 【A 】
A. 减速，增矩 B. 增速，增矩
C. 增速，减矩 D. 减速，减矩
16. 某传感器是一种输出电压随转子转角变化角位移测量装置，且仅能用来测量角位移。该传感器为 【A 】
A. 旋转变压器 B. 感应同步器
C. 光栅 D. 磁栅
17. 易产生低速爬行现象导轨是 【C 】
A. 滚动导轨 B. 静压导轨
C. 滑动导轨 D. 气浮导轨
18. 机械传动装置在机电一体化系统中是必不可少，由于在电动机和负载之间经常需要 【A 】
A. 匹配转矩和转速 B. 增长传动功率
C. 缩小传动功率 D. 维持转速恒定
19. 若从系统抑制干扰能力考虑，采样速率应选为闭环系统通频带 【D 】
A. 5倍 B. 10倍 C. 8倍 D. 10倍以上
20. PWM指是 【B 】
A. 机器人 B. 脉宽调制 C. 计算机集成系统 D. 可编程控制器
21. 若要使长光栅能测出比栅距还小位移量，则应运用 【B 】
A. 莫尔条纹作用 B. 细分技术
C. 数显表 D. 计算机数字解决
22. 交流感应电动机，相应s=1转矩称 【A 】
A. 堵转转矩 B. 最大转矩
C. 额定转矩 D. 负载转矩
23. 使滚珠丝杠具备最大刚度支承方式是 【C 】
A. 双推－简支 B. 单推－单推
C. 双推－双推 D. 双推－自由
24. 与旋转变压器输出电压大小关于因素是 【A 】
A. 转子位置 B. 转子材料
C. 转子直径 D. 转子长度
25. 用预先决定指令控制一系列加工作业系统称 【D 】
A. 伺服系统 B. 自动引导车
C. 工业机器人 D. 数控系统
26. 若两平面之问油液成楔形，两者相对运动时将产生压力，从而可以承载。运用这一原理设计出各种形式滑动摩擦支承轴系为 【 C 】
A. 液体静压支承 B. 气体静压支承
C. 液体动压支承 D. 气体动压支承
27. 三相交流感应电动机中，定子三相对称绕组中接入三相对称交流电源后，三相绕组中电流在定子与转子之间气隙中产生磁场是 【C 】
A. 脉动磁场 B. 静止磁场
C. 圆形旋转磁场 D. 无磁场
28. 在系统中负责解决由测量模块和接口模块提供信息模块称 【D 】
A. 软件模块                    B. 通信模块
C. 驱动模块                    D. 微计算机模块
29. 在满量程范畴内由同一方向趋近同一种输入，持续几次测量所得输出之间最大差值称【B 】
A. 可复现性                  B. 重复性
C. 误差                     D. 精度
30．齿轮副间隙会导致齿轮传动回差，属于柔性消隙法构造是 【D 】
A．调节中心距法 B．选取装配法
C．带锥度齿轮法 D．压簧消隙构造
31. 在采样数据系统中，若考虑对系统响应速度影响时，采样周期应选为系统最小时间常数
【D 】
A.10倍          B.5倍       C.2 倍         D.（0.1~1）
32. SIMATIC S7-200 PLC编程软件是 【A 】
A.STEP7-Micro/WIN          B.CX-Programmer      
C.ProTool                 D.WINCC
33. 交流感应电动机正常工作时，其转差率s范畴为 【B 】
A. 1＜s＜2 B. 0＜S＜1
C. -1＜s＜1 D. -1＜s＜0
34.DDA插补法称为 【 B 】
A. 逐点比较法 B. 数字微分分析法
C. 数字积分分析法 D. 数据采样插补法
35. 描写静态系统数学模型是 【A 】
A. 代数方程 B. 微分方程
C．状态空间方程 D. 逻辑方程
36. 步进电动机，又称电脉冲马达，是通过 ________ 决定转角位移一种伺服电动机。 【 B 】
A. 脉冲宽度 B. 脉冲数量
C. 脉冲相位 D. 脉冲占空比
37. 测得码盘式转速传感器发出500个脉冲所用时间为10s，码盘每转脉冲数为20，则转速为
【D 】
A. 25r/min B. 30r/min C. 50r/min D. 150r/min
38. 步进电动机输入单脉冲时，电动机从一种通电状态切换到另一种通电状态不引起失步区域称为
【C 】
A. 死区 B. 振荡区 C. 动稳定区 D. 平衡区
39. 输入和输出满足线性叠加原理系统称为 【A 】
A. 线性系统 B. 定常系统 C. 时变系统 D. 随机系统
40. 复合控制器反馈控制是 【A 】
A. 误差控制 B. 串级控制 C. 闭环控制 D. 开环控制
41. 按照预先规定顺序完毕一系列操作系统称 【A 】
A.顺序控制系统   B.伺服系统     C.数控机床         D.工业机器人
42. 普通说，齿轮传动总等效惯量随传动级数 【A 】
A.增长而减小    B.增长而增长    C.减小而减小       D.变化而不变
43. 滚珠丝杠螺母副构造类型重要有两类：外循环插管式和 【D 】
A.内循环插管式                      B.外循环反向器式
C.内、外双循环                      D.内循环反向器式
44. 某光栅条纹密度是200条/mm，光栅条纹间夹角θ=0.005孤度，则莫尔条纹宽度是【D 】
A.100mm     B.20mm            C.10mm                D. 1mm
45. 如下传感器中测量是相对角位移是 【C 】
A. 旋转变压器 B. 绝对式编码器 C. 增量式编码器 D. 都不对的
46. 加速度传感器基本力学模型是 【C 】
A. 质量-阻尼系统 B. 弹簧-阻尼系统
C. 质量-弹簧-阻尼系统 D. 都不对的
47. 直流电动机反电动势与 【C 】
A. 电枢电流成正比 B. 电枢电流成反比
C. 转子转速成正比 D. 转子转速正反比
48. PLC适合于 【B 】
A. 数据采集为主 B. 顺序控制为主
C. 科学计算为主 D. 管理为主
49. 运用三次多项式样条函数生成控制指令加速度最大值在 【A 】
A. 运动起点和终点 B. 运动中间点
C. 常加速度 D. 以上都不对的
50. 电动机中引入电流环后伺服系统,下列论述对的是 【A 】
A. 电流环实质上是转矩控制回路 B. 电流环可以稳定转速
C. 电流环可以等价成一种积分环节 D. 都不对的
51. 某光栅条纹密度是l00条/mm，要用它测出1μm位移，应采用细分电路是 【C 】
A．四倍频 B．八倍频
C．十倍频 D．十六倍
52. 下列操作中．可以使直流伺服电动机抱负空载转速升高是 【C 】
A. 增大电枢电阻 B. 减小电枢电压
C．增大电枢电压 D. 减小电枢电阻
53. DDA法生成直线、圆弧都是有一系列 构成。 【C 】
A. 弧线 B. 抛物线
C．折线 D. 渐开线
54. PD控制器称为 控制器。 【B 】
A. 比例 B. 比例微分
C．比例积分 D. 积分微分
55. 直流测速电动机输出是与转速 【B 】
A. 成正比交流电压 B. 成正比直流电压
C．成反比交流电压 D. 成正比交流电流
56. 描写动态系统数学模型是 【B 】
A. 代数方程组 B. 微分方程组
C．逻辑方程组 D. 以上都对的
57. 伺服控制系统普通涉及控制器、被控对象、执行环节、比较环节和 等五个某些。
【D 】
A. 换向构造 B. 转换电路
C. 存储电路 D. 检测环节
58. PWM指是 。 【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
59. 滚珠丝杠螺母副精度依照使用范畴及规定，可分为 个级别。 【C 】
A. 3 B. 5 C. 7 D.9
60. 压电式传感器产生电荷极性为 【D 】
A. 正电荷 B. 正电荷和负电荷
C. 负电荷 D. 正电荷或负电荷
二、多项选取
1. 伺服系统普通是一种闭环位置控制系统，其输入信号可以是 【ABD 】
A. 模仿电压信号 B. 脉冲信号 C．开关量信号 D. 二进制数字信号
2. 下列选项中，属于超声波电动机特点选项有 【BCD 】
A. 输出功率大 B. 动态响应快 C．运营无噪声 D. 低速大转矩
3. 如下选项中，能反映传感器工作特性性能指标有 【 ABC 】
A. 敏捷度 B. 量程 C. 辨别率 D. 可靠性
4. 如下选项中，属于谐波齿轮传动特点选项有 【ABCD 】
A. 小体积，大速比 B. 运动平稳
C．齿面磨损小 D. 可实现差速传动
5. 机电一体化设计根据及评价指标涉及 【BCD 】
A. 系统功能 B. 使用条件
C. 性能指标 D. 社会经济效益
6. 机电一体化系统设计根据和评价原则大体上应涉及 。 【ABCD 】
A. 系统功能 B. 性能指标 C. 使用条件 D. 经济效益
7. 如下关于步进电动机论述对的是 【ABD 】
A. 脉冲分派器可以由逻辑电路硬件实现 B. 脉冲分派器可以由软件实现
C. 步进电动机转速由脉冲数决定 D. 步进电动机转速由脉冲频率决定
8. 消除滚珠丝杆螺母副轴向间隙办法有 【ABCD 】
A. 双螺母齿差式预紧 B. 双螺母垫片式预紧
C. 双螺母螺纹式预紧 D. 单螺母变导程预紧
9. 如下选项中，能反映传感器静态特性性能指标有 【ABD 】
A. 线性度 B. 重复性 C.最大超调量 D. 可复现性
10. 在实际应用中，可以提高传感器性能技术有 ABCD 】
A. 差动技术 B. 平均技术 C. 闭环技术 D. 屏蔽、隔离抗干扰技术
11. 下列关于步进电动机驱动电路论述对的是 【ABD 】
A. 双极性驱动电路适合于驱动混合式步进电动机
B. 单极性驱动电路适合于驱动反映式步进电动机
C. 驱动直流电动机电路也能驱动步进电动机
D. 细分电路可以提高步进电动机辨别率
12. 在机电一体化系统设计中，解决“机”和“电”关系时所遵循设计思想有【ABCD 】
A. 代替机械系统 B. 简化机械系统
C. 增强机械系统 D. 综合机械系统
13. 如下选项中，能反映传感器动态特性性能指标有 【BCD 】
A. 线性度 B. 最大超调量
C. 调节时间 D. 上升时间
14. 描写顺序控制办法有 【 ABCD 】
A. 梯形图 B. 顺序功能图 C. 流程图 D. 状态图
15. 如下选项中，可以测量速度传感器有 【 ACD 】
A. 测速发电机 B. 光栅 C. 码盘式转速传感器 D. 感应同步器
三、填空题
1. 直流电动机驱动电路重要有线性直流功率放大器和 脉宽调制（PWM） 放大器。
2. 闭环伺服系统可分为三个控制环路：电流环，速度环及 位置环 。
3. 步进电动机转速与输入 脉冲频率 成正比。
4. FX系列 PLC是 （日本）三菱 产品。
5. 闭环伺服系统中电流环以直流电动机 电枢电流 作为反馈量，以实现对转矩控制。
6. PID控制器中，I作用是使系统增长一阶纯积分，从而提高系统一种 无静差度 。
7. PID控制器中，P作用是增长 开环增益 ，减少系统误差，增长系统通频带。
8. 直流伺服电动机机械特性是指电枢电压恒定状况下，电动机转矩与 转速 关系。
9. 旋转变压器是一种输出电压随转子 转角 变化测量装置。
10. 滚动轴承精度分为B、C、D、E、G五级。其中 B 级精度最高。
11. 伺服系统刚度是指输出轴单位位置误差所能承受 负载转矩 。
12. 两个动合触点串联，可以表达（逻辑）与 逻辑关系。
13. 输入和输出满足线性叠加原理系统，称为 线性 系统。
14. 某光电编码器作为系统位置反馈，若系统中丝杠螺距为4mm，光电编码器辨别率为600脉冲/r，参照输入脉冲为1800脉冲/s，则该工作台运动速度为 12mm/s 。
15. 超声波电动机是运用压电陶瓷 逆压电 效应产生超声振动来驱动转子转动。
16. 感应同步器是一种运用 电磁感应 原理来测量位移检测装置。
17. 某五相步进电动机转子有36个齿，采用二相三相运营方式，则其步距角为 1 度。
18. 按滚珠循环方式不同，滚珠丝杠螺母副有内循环和_外循环子___ ______两种构造。
19. 描述决定系统输入与输出之间数学方程式，称为系统 数学模型 。
20. SIMATIC S7-200 PLC是 德国）西门子 产品。
21. 闭环伺服系统可分为三个控制环路：电流环， 速度环 及位置环。
22. PID控制器中D作用是给系统提供阻尼，增长系统 稳定性 。
23. 数控机床持续途径控制中，为了控制工具沿任意直线或曲线运动，必要同步控制每一种轴位置和_速度____________，使它们同步协调到达目的点。
24. 某2对磁极交流感应电动机，空载转速为1200r/min，电源频率为50Hz，则空载转差率为 0.2 。
25. 闭环伺服系统中电流环以直流电动机电枢电流作为反馈量，以实现对 转矩 控制。
26. 能产生输出变化被测变量最小变化量称为传感器 阀值（死区） 。
27. 在交流电动机恒压频比调速过程中，电动机输出 最大转矩 基本不变。
28. 某四极（p=2）交流电动机通以50HZ工频电时，转速为1350r/min，则该电动机转差率为 0.1 。
29. 霍尔式传感器是基于 霍尔效应 原理工作传感器。
30. 滤波器作用是抑制信号中 噪声水平 。

填空题答案
1. 脉宽调制（PWM） 2. 位置环 3. 脉冲频率 4.（日本）三菱 5. 电枢电流
6. 无静差度 7. 开环增益 8. 转速 9. 转角 10. B
11. 负载转矩 12. （逻辑）与 13. 线性 14. 12mm/s 15. 逆压电
16. 电磁感应 17. 1 18. 外循环子 19. 数学模型 20. （德国）西门
21. 速度环 22. 稳定性 23. 速度 24. 0.2 25. 转矩
26. 阀值（死区） 27. 最大转矩 28. 0.1 29. 霍尔效应 30. 噪声水平
四、简答题
1. 典型机电一体化系统包括哪些功能构造模块。
答：机械受控模块、测量模块、驱动模块、通信模块、微机模块、软件模块和接口模块。
2. 测量位移传感器惯用有哪些?
答：感应同步器，旋转变压器，光栅,光电编码器，电位器，差动变压器，涡流传感器
3. 试阐明滚珠丝杠螺母副传动装置优缺陷。
4. 在实际应用中，可以提高传感器性能技术有哪些？
5. 什么叫伺服系统？
6. 机电一体化系统构造中驱动模块是指什么？在机电一体化系统中有什么作用?
答：机电一体化系统构造中驱动模块是电动机及其驱动电路构成技术模块。作用是提供驱动力，变化系统包括速度和方向运动状态，产生所但愿运动输出。
7. 在模仿输入通道中，采样/保持器有什么作用？与否模仿输入通道中必要采用采样/保持器？
答：由于任何一种A/D转换器都需要有一定期间来完毕量化及编码操作，因而，在转换过程中，模仿量不能发生变化，否则，将直接影响转换精度。采样/保持器（SamPLE/Hold）就是使在A/D转换时，保证输入A/D转换器模仿量不发生变化。
模仿输入通道中不一定非得采用采样保持器。当输入模仿量信号变化缓慢时，也可省去采样/保持器。
8. 试简述光电式转速传感器测量原理。
答：光电式转速传感器是一种角位移传感器，由装在被测轴(或与被测轴相连接输入轴)上带缝隙圆盘、光源、光电器件和批示缝隙盘构成。光源发生光通过缝隙圆盘和批示缝隙照射到光电器件上。当缝隙圆盘随被测轴转动时，由于圆盘上缝