机电一体化系统设计题库2

2 题图所示 已知 Ui 12V R 9k 电位器共长 60mm 现测出 Uo t 4V 试问电位器活动端现移动到什么位置 5 分 3 四相步进电动机 转子 50 个齿 若单拍制的最大静转矩为 0 1N m 试计算双拍制运行时的启动转矩 Tst 和裕量角 r 5 分 4 5 分 1 采样保持器的作用是在 A D 进行转换期间保持采样输入信号大小不变 试绘制出表示采样保持器的基本电路原理图 并进行说明 6 分 2 一台他励直流电动机 额定电压为 440V 额定电流为 76 2A 额定转速为 1050r min 电枢绕组电阻为 0 393 试计 算电动机的堵转转矩 Tb 为多少 N m 6 分 3 6 分 1 图示两种结构设计中哪种较好 说明理由 当结构断面发生突然变化时 引起力流方向的急剧改变 使得力流密度增加 产生应力集中 在结构设计时应采取措 施 使力流方向变化平缓 减小应力集中 图 a 为轮轴联接 力流方向变化急剧 A 处应力集中 图 b 力流方向变化 较平缓 应力集中小 2 下图为欲用可编程控制器控制的天塔闪光灯示意图 控制要求是 按下启动按钮后 L2 L4 L6 L8 亮 1 秒 后灭 接着 L3 L5 L7 L9 亮 1 秒后灭 再接着 L2 L4 L6 L8 亮 1 秒后灭 如此循环下去 根据上述描述写 出用 PLC 控制的梯形图 输入 输出点的分配 输入输出其它 启动按钮X400L2Y430时间继电器 1 1 秒 T450 停止按钮X401L4Y431时间继电器 2 1 秒 T451 L6Y432 L8Y433 L3Y434 L5Y435 L7Y436 L9Y437 五 综合应用题 本大题共 2 小题 每小题 10 分 共 20 分 1 10 分 2 设计某机构按要求动作的 PLC 控制系统 动作要求 按一次起动按钮 机构上升至限定位置 停 3s 自动下降至原位后自动停 提示 原位置 上升限定位置采用行程开 关检测 设计任务 1 列出 PLC 系统资源分配表 2 画出梯形图 1 资源分配表 0 00 起动按钮 动合 0 01 上限位行程开关 动合 0 02 原位行程开关 动合 10 00 电机上升 正转 继电器 10 01 电机下降 反转 继电器 1 对于如图所示的槽轮机构说明其工作原理 答 工作原理是 拨销盘以不变的角速度旋转 拨销转过 2 角时 槽轮 转过相邻两槽间的夹角 2 在拨销转过其余部分的 2 角时 槽轮静止不动 直到拨销进入下一个槽内 又重 复以上循环 2 对于图示的支承结构 应用力传递原理说明哪种支承的刚性最好 哪种支承的刚性最差 1 拨销盘 2 锁紧弧 3 槽轮 4 定位弧 5 拨销 答 图 a 中由于力的传递路线最短 所以刚性最好 图 e 中由于力线要沿弹簧传递 路线最长 故刚性最差 四 求如图所示机械系统的传递函数其中为输出 为输入 0 tX tFi 五 五 对于如图所示的存储器扩展连接图 要求补充其未连接的部分 并分析该扩展存储器芯片的地址范围 设 8051 未连接的地址线接地 两片 8kB 的程序存储器扩展连线图 答 连线图如上图所示 左片存储器的地址范围为 0000H 1FFFH 右片存储器的地址范围为 8000H 9FFFH 24 已知双波谐波齿轮的柔轮齿数 Z1 200 刚轮齿数 Z2 202 波发生器的转速 nH 600r min 如图 a b c d e 试求 1 刚轮固定时柔轮的转速 n1 2 柔轮固定时刚轮的转速 n2 1 刚轮固定时 n1 2 柔轮固定时 25 已知某一线性电位器的测量位移原理如图所示 若电位器的总电阻 R 2k 电刷位移为 X 时的相 应电阻 Rx 1k 电位器的工作电压 Vi 12V 负载电阻为 RL 1 已测得输出电压 Vo 5 8V 求 RL 2 试计算此时的测量误差 V0 1 当 V01 5 8 时 5 8 5 8 空载时 设测量出 5 8 输出电压时的测量误差 则 26 某二阶系统如图所示 1 求系统对 r t 阶跃响应的最大超调量 和调节时间 ts 2 求 r t 1 t n t 0 1 共同作用下的稳态误差 ess 1 求 ts 2 求 ess 二阶系统 ai 0 闭环稳定 R s Ess 27 三相变磁阻式步进电动机 转子 80 个齿 1 要求电动机转速为 60r min 单双拍制通电 输入脉冲频率为多少 2 要求电动机转速为 100r min 单拍制通电 输入脉冲频率为多少 1 即 2 单拍制即 f 五 简单应用题 本大题共 4 小题 每小题 6 分 共 24 分 28 已知一阶低通有源滤波器电路如图所示 要求 1 一阶低通滤波器现存在什么弱点 2 将其改进为二阶低通滤波器 画出电路图 1 一阶低通滤波器存在过渡区域衰减缓慢的 弱点 2 二阶低通有源滤波器电路图 29 三相交流感应电动机 电源频率 50Hz 空载转速为 1450r min 1 该电动机为几极 空载转差率是多少 2 堵转时定子 转子绕组电势频率各为多少 3 空载时 定子 转子绕组电势频率各为多少 1 即该电动机为四级空载时转差率为 S 2 堵转时 S 定子绕组电势频率 f1 50Hz 转子绕组电势频率 f2 Sf1 50Hz 3 空载时 定子绕阻电势频率 f1 50Hz 转子绕组电势频率 f2 30 二阶系统结构图如图所示 设 K1 0 1 K2 10 T1 0 5s 1 求系统对 r t 的阶跃响应的最大超调量 及调节时间 ts 取 5 2 求系统增益 Ks 及伺服刚度 KR 3 求 r t 1 t 及 n t 0 1 共同作用下系统的稳态误差 ess 1 G s 1 型 v p 2 性能指标 ts 3 系统增益与伺服刚度 Ks Kv K1K2 1 KR K1 0 1 4 essr essn 31 考虑 x y 平面上的直线运动路径 源点坐标 5 2 终点坐标为 1 1 设两轴最大加速度限制 xmax ymax 2 试设计三次多项式样条函数点位控制指令 32 某控制系统结构图如图所示 图中 GC s Kp 1 Tds Gp s 1 确定 Kp和 Td的值 以使系统性能同时满足 在单位抛物线 恒加速度 函数作用下的稳态误差 essa 0 2 幅值穿越 截止 频率 c 5 2 计算系统在上述取值条件下的相位裕量 m 开环传函G s Gc s Gp s 2 确定 Kp和 Td 由 essa 取 Kp 2 5 在 1 25T 3 相应的 33 采用 PLC 设计二台电动机 A B 工作的系统 1 按钮 X1 为 A 电动机起动 按钮 X2 为 A 电动机停止 输出 Y1 2 按钮 X3 为 B 电