2023年机电一体化系统设计基础课程形考作业材料.doc

机电一体化系统设计基础课程
形成性考核作业3

一、判断题（对的的打√，错误的打×）
1．数字式位移传感器有光栅、磁栅、感应同步器等，它们的共同特点是运用自身的物理特性，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记录位移的尺寸。（ ）
2．电液伺服系统的过载能力强，在强力驱动和高精度定位时性能好，适合于重载的高加减速驱动。（ ）
3．通常，步进电机的最高连续工作频率远大于它的最高启动频率。（ ）
4．脉冲分派器的作用是使电动机绕组的通电顺序按一定规律变化。（ ）
5．对直流伺服电动机来说，其机械特性越硬越好。（ ）
6．无论采用何种控制方案，系统的控制精度总是高于检测装置的精度。（ ）
7．一般说来，全物理仿真较之计算机仿真在时间、费用和方便性上都具有明显的优点，是一种经济、快捷与实用的仿真方法。（ ）
8．数字化物理样机就是一种结构设计软件，强调结构上的设计。（ ）
9．计算机控制系统的采样周期越小，其控制精度就越高。（ ）
10．PLC采用扫描工作方式，扫描周期的长短决定了PLC的工作速度。（ ）
11．通用型计算机系大多工作在为特定用户群设计的系统中，通常都具有低功耗、体积小、集成度高等特点。（ ）
12．现代嵌入式系统的设计方法是将系统划分为硬件和软件两个独立的部分，然后按各自的设计流程分别完毕。（ ）

二、单选题
1．下列哪个是传感器的动特性（ ）。
A．量程 B．线性度
C．灵敏度 D．幅频特性
2．在开环控制系统中,常用（ ）做驱动元件。
A．直流伺服电动机 B．步进电动机
C．同步交流伺服电动机 D．异步交流伺服电动机
3.光栅传感器的光栅是在一块长条形的光学玻璃上密集等间距平行的刻线，刻线数为100线/mm，此光栅传感器测量分辨率是（ ）mm。
A．1 B．0.1 C．0.01 D．0.001
4．计算机控制系统实际运营时，需要由用户自行编写（ ），具有实时性、针对性、灵活性和通用性。
A．实时软件 B．开发软件 C．系统软件 D．应用软件
5．以下除了（ ），均是由硬件和软件组成。
A．计算机控制系统 B．PLC控制系统
C．嵌入式系统 D．继电器控制系统
6．以下克制电磁干扰的措施，除了（ ），其余都是从切断传播途径入手。
A屏蔽 B隔离 C滤波 D软件抗干扰

三、简答题
1． 机电一体化系统仿真在系统设计过程中所起的作用是什么？
2．机电一体化系统仿真的模型重要有哪几种？分别应用于系统设计的哪个阶段？
3．PID控制算法中比例、积分、微分部分各起何作用？
4．系统采样周期的选择时，重要考虑的影响因素重要有哪些？
图 梯形图

I0.0
T0
（ ）

I0.1
I0.2
Q0.0
I0.2
Q0.1
Q0.0
T0
（ ）
3s
T0
5．简述下图所示梯形图的工作过程及逻辑关系，图中接线为：开关1（I0.0），开关2（I0.1），开关3（I0.2），红灯（Q0.0），绿灯（Q0.1）。

四、计算题
1．某工作台采用如图所示的直流电机丝杠螺母机构驱动，已知工作台的行程L=250mm，丝杠导程t=4mm，齿轮减速比为i=5，规定工作台位移的测量精度为0.005mm（忽略齿轮和丝杠的传动误差）。
（1）若采用高速端测量方法，将旋转编码器安装在电机输出轴上，拟定旋转编码器的每转脉冲数。
（2）若采用低速端测量方法，将传感器与丝杠的端部直接相连，ns=500脉冲/转的旋转编码器是否合用？
工作台
丝杠 滚珠螺母
齿轮减速器
联轴器
DC伺服
电机
i=5

图 直流电机丝杠螺母机构驱动工作台
2．图示为电枢控制式直流电动机的工作原理图。图中电机线圈的电流为i；L与R为线圈的电感与电阻；电机的输入电压为u；折算到电机转子轴上的等效负载转动惯量为JM；电机输出转矩和转速分别为T和ω；KE和KT分别为电枢的电势常数和转矩常数，试求输出转速与输入电压之间的传递函数。
图 直流电动机的工作原理

五、综合题
1．如图所示的系统，试分析齿轮减速器、丝杠螺母机构及传感器的误差对输出精度的影响。

2．用PLC实现对一台电动机的正反转控制。控制规定为：一方面电动机正转起动，3秒后自动反转，反转2秒后自动又回到正转，如此循环；可以随时停车。
（1）写出I/O分派表；
（2）选择PLC，画出梯形图。