机电一体化试题及答案汇总

1、机电一体化复习题2机电一体化复习题参考答案6机电一体化技术试题11答案及评分标准14机电一体化复习题18一、名词解释18二、填空题19三、简答题20四、选择题。（无答案）23zfjL> 25机电一体化技术试卷（一）27机电一体化技术试卷（一）答案29机电一体化技术试卷（二）31机电一体化技术试卷（二）答案34机电一体化技术试卷（三）36机电一体化技术试卷（三）答案39机电一体化技术试卷（四）41机电一体化技术试卷（四）答案43机电一体化技术试卷（五）46机电一体化技术试卷（五）答案48机电一体化系统设计试题52一、填空题（每空1分，共20分）52二、简答题（每题5分，共30分）53三、计

2、算题（共20分）（将本题答案写在答题纸上）53四、综合分析题（共30分）53机电一体化系统设计试题答案54一、填空题（每空1分，共20分）54二、简答（每题5分，共30分）54三、计算题（共20分）55四、综合分析题（30分）55机电一体化复习题一、名词解释1机电一体化2伺服控制3闭环控制系统4逆变器5SPWM 6单片机7 I/0接口8 I/O通道 9串行通信 10直接存储器存取（DMA）二、判断题：1在计算机接口技术中I /O通道就是I/O接口。（X ）2滚珠丝杆不能自锁。（V ）3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。（X ）4异步通信是以字符为传输信息单位。（V ）

3、5同步通信常用于并行通信。（X ）6无条件I/O方式常用于中断控制中。（X ）7从影响螺旋传动的因素看，判断下述观点的正确或错误（1）影响传动精度的主要是螺距误差、中径误差、牙型半角误差（J）（2）螺杆轴向窜动误差是影响传动精度的因素（V ）（3）螺杆轴线方向与移动件的运动方向不平行而形成的误差是影响传动精度的 因素（J）（4）温度误差是影响传动精度的因素（J）三、单项选择题1. 步进电动机，又称电脉冲马达，是通过（B ）决定转角位移的一种伺服电动机。A脉冲的宽度B脉冲的数量C脉冲的相位D脉冲的占空比2. 对于交流感应电动机，其转差率s的范围为（B）oS<1D. -l<s<0

4、3.PWM指的是（A.机器人制C）oB.计算机集成系统C.脉宽调D.可编程控制器A. l<s< 2B. 0<s 1C. -1<4. PD称为（B ）控制算法。A.比例B.比例微分C.比例积分D.比例积分微分5. 在数控系统中，复杂连续轨迹通常釆用（A ）方法实现。A.插补B.切割C.画线D.自动四、填空题1. 在计算机和外部交换信息中，按数据传输方式可分为：串行通信和仝 行_通信。2. 微机控制系统中的输入与输出通道一般包括 模拟量输入通道 模拟量输出通道、数字量输入通道 数字量输出通道 四种通道。3. 在伺服系统中，在满足系统工作要求的情况下，首先应保证系统的稳定性和

5、 精度并尽量高伺服系统的响应速度。4. 一般来说,伺服系统的执行元件主要分为电磁式液压式气压式和其它 等四大类型。.在SPW变频调速系统中，通常载波是等腰三角波，而调制波是正弦波6. 异步交流电动机变频调速：a）基频（额定频率）以下的恒磁通变频调速，属于恒转矩调速方式。b）基频（额定频率）以上的弱磁通变频调速，属于恒功率调速方式。7. 开环步进电动机控制系统，主要山.环形分配器功率驱动器步进电机等 组成。8. 实现步进电动机通电环形分配的三种常用方法是：1）计算机软件2）硬件分配,3）专用环形分配器9. 根据计算机在控制中的应用方式，把讣算机控制系统分为四类：1）操作指导控制系统2）直接控制系

6、统3 ）监督计算机控制系统4 ）分级计算机控制系统1 0 .应用于工业控制的计算机主要有：1）单片机2 ） PLC,3）总线工控机等类型。1 1.干扰传播途径有二种方式，其中传导耦合方式：干扰信号能量以电压或电流的形式,通过金属导体传递。12.抑制电磁干扰的常用方法有屏蔽、隔离 滤波接地合理布局和软件抗干 扰技术。1 3 .电场屏蔽-一通常用铜、铝等导电性能良好的金属材料作屏蔽体,并应 保持良好接地。14.根据频率特性解释下列滤波器的作用：I）低通滤波器：只讣低频成分通过,而高于截止频率成分受到抑制、衰减， 不让通过。2 ）带通滤波器：只让某一频带内的成分通过，而低于上截止频率成分和高 于下截

7、止频率成分的成分抑制,不让通过。五、简答题1试简述光电式转速传感器的测量原理。2. 试述可编程控制器的工作原理。3. 在模拟输入通道中，采样/保持器有什么作用？是否模拟输入通道中必须采用采样/保持器?为什么？4. 柔性制造系统的主要特点有哪些？5 步进电动机是什么电机？它的驱动电路的功能是什么？6 . 伺服控制系统一般包括哪儿个部分?每部分能实现何种功能？六、解答题（每小题5分，共40分）1 .简述一个典型的机电一体化系统的基本组成要素。2 .直齿圆柱齿轮传动机构中消除齿侧隙的常用方法？3. 简述机电一体化对机械系统的基本要求及机械系统的组成。4 .简述在微机控制系统中I/O控制方式及1/ 0

8、接口的编址方式。5. 简述伺服系统的结构组成。6. DAC0 8 32有哪三种输入工作方式?有哪二种输出工作方式？7. 有一脉冲电源，通过环形分配器将脉冲分配给五相十拍通电的步进电机定子励磁绕组，测得步进电机的转速为1 00r/m i n,已知转子有24个齿，求：1）步进电机的步距角；2）脉冲电源的频率。8 .测量某加热炉温度范围为1001124°C,线性温度变送器输出05V,用ADC080 9转换器输入到微机控制系统中，试求测量该温度环境的分辨率和精度。七、计算题I .某光栅传感器，刻线数为1 0 0线/mm,设细分时测得莫尔条纹数为40 0 , 试讣算光栅位移是多少毫米？若经四倍

9、细分后，记数脉冲仍为400,则光栅此时 的位移是多少？测量分辨率是多少？2. 若12位A/ D转换器的参考电压是土 2.5V,试求出其采样量化单位 Q o若输入信号为IV,问转换后的输出数据值是多少。八、综合应用题（每小题13分，共3 0分）1. 分析下图调整齿侧间隙的原理1、4-锥齿轮2、3 键5-压簧6-螺母7-轴2、周向弹簧调整法2. 分析下图差动螺旋传动原理设螺杆3左、右两段螺纹的旋向相同，且导程分别为和Pu。2为可动螺母机电一体化复习题参考答案一 名词解释1 机电一体化技术综合应用了机械技术、微电子技术、信息处理技术、自动控制技术、检测技术、电力电子技术、接口技术及系统总体技术等群体

10、技术, 以系统为出发点的最佳功能价值的系统工程技术。2伺服控制系统是一种能够跟踪输入的指令信号进行动作，从而获得精确的位 置、速度及动力输出的自动控制系统。3闭环控制系统是指具有反馈的控制系统。4 逆变器是将直流电变成交流电的电路。5 SPWM是指脉冲的宽度按正弦规律变化而和正弦波等效的PW波形。6它是把组成微机的CPU、存储器I/O接口电路、定时器/计数器等制作在一 块集成芯片上构成一个完整的计算机。7 I/O接口电路也简称接口电路。它是主机和外圉设备之间交换信息的连接部 件（电路）。它在主机和外围设备之间的信息交换中起着桥梁和纽带作用。8 I /0通道也称为过程通道。它是计算机和控制对象之

11、间信息传送和变换的 连接通道。9串行通信是数据按位进行传送的。在传输过程中，每一位数据都占据一个固定 的时间长度，一位一位的串行传送和接收。串行通信乂分为全双工方式和半 双工方式、同步方式和异步方式。10硬件在外设与内存间直接进行数据交换（DMA）而不通过CPU五、简答题1. 光电式转速传感器是一种角位移传感器，山装在被测轴（或与被测轴相连接的输入轴）上的带缝隙圆盘、光源、光电器件和指示缝隙盘组成。光源发生 的光通过缝隙圆盘和指示缝隙照射到光电器件上。当缝隙圆盘随被测轴转动 时，山于圆盘上的缝隙间距与指示缝隙的间距相同，因此圆盘每转一周，光电 器件输出与圆盘缝隙数相等的电脉冲，根据测量单位时间

12、内的脉冲数N ,则可 测出转速为ri Zi式中z圆盘上的缝隙数；n转速(r / min)；t测量时间(s)。2. 可编程控制器有两种基本的工作状态，即运行(RUN)和停止(STOP)状态。不 管是在哪种状态,PLC都是反复不断地重复进行，直至PLC停机。在每次循环中， 若处于运行(RUN)状态，可编程控制器完成5个阶断，如图所示。若处于停止 (STOP)状态，P LC也要循环进行内部处理和通信服务。RUNs rop . !内部处理|迪佶服务1输入处理程序执行愉岀处理1ZJ-3. 由于任何一种A/D转换器都需要有一定时间来完成量化及编码操作，因此, 在转换过程中，模拟量不能发主变化，否则，将直接

13、影响转换精度。采样/保持器 (SamP LE/Hold)就是使在A/D转换时，保证输入A/D转换器的模拟量不发生 变化。模拟输入通道中不一定非得釆用采样保持器。当输入的模拟量信号变化缓慢时, 也可省去采样/保持器。4. (1 )柔性高，适应多品种中小批量生产；(2)系统内的机床工艺能力上是相互 补充和相互替代的；(3 )可混流加工不同的零件；(4)系统局部调整或维修不中 断整个系统的运作；(5)多层计算机控制，可以和上层计算机联网;(6)可进行三 班无人干预生产。5. 步进电动机乂称电脉冲马达，是通过脉冲数量决定转角位移的一种伺服 电动机，成本较低，易于采用计算机控制，且比直流交流电动机组成的

14、开环控制 系统精度高，因而被广泛应用于开环控制的伺服系统中。步进电动机驱动电路实 际上是一个功率开关电路，为使步进电动机能输出足够的转矩以驱动负载工作, 提供的足够功率的控制信号。6. 伺服控制系统一般包括控制器、被控对象、执行环节、检测环节、比较环节 等个五部分。比较环节是将输入的指令信号与系统的反馈信号进行比较，以获得输出与输入间 的偏差信号，通常由专门的电路或计算机来实现；控制器通常是计算机或PID控制电路;其主要任务是对比较元件输出的偏差信 号进行变换处理，以控制执行元件按要求动作；执行元件按控制信号的要求，将输入的各种形式的能量转化成机械能，驱动被控 对象工作,机电一体化系统中的执行

15、元件一般指各种电机或液压、气动伺服机构 等。被控对象是指被控制的机构或装置，是直接完成系统LI的的主体，一般包括传动 系统、执行装置和负载；检测环节指能够对输出进行测量，并转换成比较环节所需要的量纲的装置，一般 包括传感器和转换电路。六、解答题（每小题5分，共40分）1. 1）机械本体2）动力与驱动;3）传感测试部分;4）执行机构5）控制及信息处理单元2. 1）、偏心轴套调整法2）、双片薄齿轮错齿调整法3. 对机械系统的基本要求:高精度；快速响应；良好的稳定性。机械系统的组成：传动机构;导向机构;执行机构。4. 程序控制方式、中断控制方式、直接存储器存取方式。独立编址；与储存器统一编址。5.

16、1）比较环节;2）控制器；3）执行环节；4）被控对象；5）检测环节。6. 输入工作方式：（1）直通方式（2）单缓冲方式（3）双缓冲方式输出工作方式：（1 ）单极性输出（2）双极性输出7. 1 ）K二2; M二5, Z二24； a =360/2*5*24二 1. 52）f=400Hz8. 4 °C ;+2°Co七. 计算题1）10 0 :1 =40 0 ： Xx 二 4 mm四细分:400： 1 二400： x° x二1mm分辨率：14-40 0=2. 5 （u m）2 ）q二f*-fain / 2= 5 / 2x2=0. 0 0 1 22n 二3. 5 /0. 0

17、0 1 2 2= 2 8692 86 9 化为二进制为 10 1 100 1 1 0 1 0 1八、综合应用题（每小题1 5分，共30分）1. 在锥齿轮4的传动轴7上装有压簧5 ,其轴向力大小由螺母6调节。锥齿轮4在压簧5的作用下可轴向移动，从而消除了其与啮合的锥齿轮1之间的 齿侧间隙。1、4 -锥齿轮2、3键5压簧6-螺母7 轴2. 当螺杆转动0角时，可动螺母2的移动距离为=碁（Ph_Ph2）（ 1 ）如果Pzi与比相差很小，则L很小。因此差动螺旋常用于各种微动装置中。若螺杆3左、右两段螺纹的旋向相反，则当螺杆转动。角时，可动螺母2的 移动距离为 心卷（儿+人2）可见，此时差动螺旋变成快速移

18、动螺旋，即螺母2相对螺母1快速趋近或离 开。这种螺旋装置用于要求快速夹紧的夹具或锁紧装置中。机电一体化技术试题一、填空（每空2分，共20分）1 .机电一体化产品按用途可以划分为 和2 .控制及信息处理单元一般由控制计算机、和组成。3 .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原则。4. 典型的可编程控制器曲编程器、微处理器、贮存器、和等部分构成。5. 传感器的静态特性能数主要有、迟滞和重复精度。二、简答题（每题4分，共20分）1. 为什么采用机电一体化技术可以提高系统的精度？2. 机电一体化相关技术有哪些？ 3.转动惯量对传动系统有哪些影响？4.简述机电一体化产品设计中，详

19、细设计的主要内容。5.简述A/D、D/A接 口的功能。三、分析题（20分）1. 已知数控机床控制系统如图所示，试说明图中的各个部分属于机电一体化系统1r-处理巾的哪一个基本要素?TL电机丄件和2. 试分析图示传动系统中，齿轮减速器的传动误差对工作台输出精度的影响?四. 计算题(24分)1 如图所示电机驱动系统，已知工作台的质量为m二50kg负载力为F1二10 0 0，最大加速度为10m/s2'，丝杠直径为d二20mm,导程t = 4mm,齿轮减速比为 i =5,总效率为ij = 30%,忽略丝杠惯量的影响，试il算电机的驱动力矩。输lli2.已知某工作台釆用直流电机丝杠螺母机构驱动，已

20、知工作台的行程L二250mm, 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o. 0 0 5 mm(忽 略齿轮和丝杠的传动误差)。(1) 试采用高速端测量方法，确定旋转编码器的每转脉冲数'(2) 若将传感器与丝杠的端部直接相连，n。=5 00脉冲/转的旋转编码器是 否合用。电机捉辕编码器联轴器五、综合题（16分）已知电机驱动的三自山度位置控制系统，单个自山度的驱动系统如图所示,确定整系统 的控制方案、画出控制系统原理图。（至少提岀两个方案）关节答案及评分标准（供参考）一、填空每空2分，共20分）1. 办公机电一体化产品 产业机电一体化产品民用机电一体化产品2.

21、 控制软件 硬件接口3 .前小后大4. 电源 输入/输出接口5. 灵敏度线性度二、简答题（每题4分，共20分）1. 答：机电一体化技术使机械传动部分减少，因而使机械磨损，配合间隙及受 力变形等所引起的误差大大减少，同时曲于釆用电子技术实现自动检测，控制，补偿和校正因各种干扰因素造成的误差，从而提高精度。2. 答:机电一体化相关技术有：机械技术，计算机与信息处理技术，系统技术，白 动控制技术,传感器测试技术和伺服驱动技术。3. 答：转动惯量增大使机械负载增加，功率消耗大；使系统相应速度变慢，降 低灵敏度；使系统固有频率下降，容易产生谐振。4. 答：详细设计主要包括：系统总体设计：业务的分组；机械

22、本体及工具设计; 控制系统设计:程序设计；后备系统设计;完成详细设计书及制造图样;产品出厂及使用文件 的设计。5 .答：A/D接口的功能是将温度、压力等物理量经传感器变成的电压、电流等 信号转换为数字量。D/A接口是将二进制数字量转换成电压信号。三、分析题（20分）1. （10分）解答：图中各部可分为：（1）控制及信息处理单元:键盘、计算机、显示；（2）测试传感部分：光电编 码器、信号处理；（3）能源：电源；（4）驱动部分:功放、电机；（5）执 行机构：联轴器、齿轮减速器、丝杠螺母机构、工作台2. （10分）解答：齿轮传动链位于电机之后，前向通道的闭环之外，其传动误差的低频分量和高频 分量都不

23、能通过闭环控制来消除，都会影响输出精度。四、计算题（24分）1. （12分）解：计算负载力（4分）负载力山外负载力、惯性负载力两部分构成外兔毅力F.IOOON惯性负载力Fe凡工阿 a（2）电机上的负裁力矩为&专”却出+時诗=0, 63Nm2. OL2 分）解：（I ）高速端测量设传感器的每转脉冲数为,n,每个脉冲对应工作台的位移为汕喀由测邀精度005thiiit则选取“ = 200光电编码器，则理论测鈕精度岛=6°°°V0005满足题u要求。(2)低速端测量传感器直接与丝杠连接，与减速比无关AL 脉冲/转可知S二300脉冲/转的编码器不合用。五、综合题(1

24、6分)解：可以使用工业PC机或者单片机完成系统的控制。具体可以有下三种方案：(1)工业PC机集中控制方案：用一台工业PC机对三个自由度实现集中控制，包 括任务管理和三个自山度的伺服控制，系统原理图如下。工业PC机输入输出接BA八L1甘由度1 i客由度2骨由度3L |1(2)工业PC机、单片机分级控制方案：用一台工业PC机与三个单片机通信，对三 个单片机实现管理，每个单片机负责一个自山度的伺服控制，控制系统原理图如下。(3) 单片机、单片机分级控制方案：用一个单片机作为主单片机与三个从单片机通信，对三个从单片机实现管理，每个从单片机负责一个自由度的伺服控制,控制系统原理 图如下。评分标准：正确回

25、答出三种方案之中的任意两个即可得满分。机电一体化复习题一、名词解释1、机电一体化：机电一体化技术综合应用了机械技术、微电子技术、信息 处理技术、自动控制技术、检测技术、电力电子技术、接口技术及系统总体技术 等群体技术，实现多种技术功能复合的最佳功能价值的系统工程技术。2、柔性制造系统：柔性制造系统(Flexible Manufactu r ing Syst e m) 是山两台或两台以上加工中心或数控机床组成，并在加工自动化的基础上实现物 料流和信息流的自动化。3、传感器：传感器适机电一体化系统中不可缺少的组成部分，能把各种不 同的非电量转换成电量,对系统运行中所需的自身和外界环境参数及状态进行

26、检 测，将其变成系统可识别的电信号，传递给控制单元。4、伺服电动机:伺服电动机乂称控制电机，其起动停I上、转速或转角随输入 电压信号的大小及相位的改变而改变。输入的电压信号乂称控制信号或控制电压, 改变控制信号可以改变电动机的转速及转向，驱动工作机构完成所要求的各种动 作。5、感应同步器：感应同步器是一种应用电磁感应原理制造的高精度检测 元件，有直线和圆盘式两种，分别用作检测直线位移和转角。6、人机接口：人机接口(HMI)是操作者与机电系统(主要是控制微机)之间进 行信息交换的接口，主要完成输入和输出两方面的工作。7、P L C ：可编程控制器(Programmabl e Log ical C

27、o ntr oiler)简 称PLC.是一种在继电器控制和计算机控制的基础上开发出来，并逐渐发展成为 以微处理器为核心，把自动化技术、计算机技术、通信技术融为一体的新型工业 自动控制装置，广泛应用在各种生产机械和生产过程的自动控制中。8、变频器:变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为 另一频率的电能控制装置，能实现对交流异步电机的软起动、变频调速、提 高运转精度、改变功率因素以及过流/过压/过载保护等功能。9、通信协议：通信协议是指通信双方就如何交换信息所建立的一些规定和 过程，包括逻辑电平的定义、应用何种物理传输介质、数据帧的格式、通信站地 址的确定、数据传输方式等。10、MP

28、S系统：模块化生产加工系统(Mod u 1 a r P roducti o n S y stem) 简称MP S系统，它是德国FESTO公司结合现代工业的特点研制开发的模拟自动 化生产过程，集机械、电子、传感器、气动、通信为一体的高度集成的机电一体 化装置。二、填空题1、电感式传感器是一种把微小位移变化量转变成輕变化量的位移传感器。2、光电编码器根据结构可分为增量式和绝对式。3、热电阻温度传感器的工作原理是基于金属的恐电阻效应。4、热电偶温度传感器的工作原理是基于物体的恐电效应。5、对伺服系统的技术要求是系统精度、稳定性、响应特性、工作频率。6、液压系统一般包括动力元件、执行元件、控制元件和辅

29、助元件四个部分。7、典型的气动驱动系统山气源装置、执行元件、控制元件和辅助元件组成。8、机电控制系统的机械装置主要包括传动机构、导向机构和执行器三个部 分。9、机电一体化的机械系统设计主要包括两个环节:軽型11、动态设讣。10、欠电流继电器利用其魁触点串接在被控线路中起欠流保护。1 I、过电流继电器利用其鈕触点串接在被控线路中起过流保护。12、接口的基本功能主要有数据格式转换、放大、通信联络。I 3、伺服系统的基本组成包括控制器、执行环节、检测装置、比较环节。14、工作接地分为一点接地、多点接地。15、机电一体化产品按用途可以划分为办公机电一体化产品、产业机电一体 化产品和民用机电一体化产品。

30、16、典型的可编程控制器曲编程器、微处理器、存储器、电源和输入/输 出接口等部分构成。17、S7-200 PLC的控制程序通常由用户程序、数据块和参数组成。18、PLC根据数据传输方式分为超和也£通信通信方式。19、PLC 的串行通信接口有 RS 2 32C、RS483、RS422。20、S7- 2 00的通信协议为PP I协议。2 1、交-直-交变频器的内部电路主要III整流电路、直流中间电路、逆变电 路和控制电路组成。22、机电一体化系统常用的能源有电力源、液压源和气压源。三、简答题1. 机电一体化系统的基本构成要素有哪些？答:一个较完整的机电一体化控制系统，包括以下儿个基本要素

31、:机械本体、 动力源、传感装置、驱动执行机构、控制器等，各要素和环节之间通过接口相联 系。2. 测试传感部分的作用答:测试传感部分的作用：对系统运行中所需要的本身和外界环境的各种参 数及状态进行检测，传输到信息处理单元，经分析处理后产生控制信息。3. 传感器是如何分类的？答:传感器的分类方法有如下儿种：按用途、工作原理、变换原理、输出信 号性质分类。4 .简述步进电动机驱动电路的组成。答：步进电动机的驱动电路山脉冲信号发生器、分频器、脉冲分配器和脉冲 放大器组成。5. 简述直流伺服电机两种控制方式的特点。答:直流伺服电动机的控制方式主要有两种：一种是电枢电压控制，即在定 子磁场不变的情况下，通

32、过控制施加在电枢绕组两端的电压信号来控制电动机的 转速和输出转矩；另一种是励磁磁场控制，即通过改变励磁电流的大小来改变定 子磁场强度，从而控制电动机的转速和输出转矩。采用电枢电压控制方式时，由于定子磁场保持不变，其电枢电流可以达到额 定值,相应的输出转矩也可以达到额定值，因而这种方式乂被称为恒转矩调速方 式。而釆用励磁磁场控制方式时，由于电动机在额定运行条件下磁场已接近饱和, 因而只能通过减弱磁场的方法来改变电动机的转速。山于电枢电流不允许超过额 定值，因而随着磁场的减弱，电动机转速增加，但输出转矩下降，输出功率保持不 变,所以这种方式又被称为恒功率调速方式。6. 为什么说接触器自锁线路具有欠

33、压和失压的保护作用？当失压和欠压时，接触器线圈的电磁吸引力消失或不足，接触器触点释放, 断开控制线路，从而使电动机主电路断开。7. 简述PLC系统与继电器接触器控制系统的区别。答：1）控制方式:继电器控制系统的控制是釆用硬件接线实现的，是利用继 电器机械触点的吊联或并联极延时继电器的滞后动作等组合形成控制逻辑，只能 完成既定的逻辑控制。PLC控制系统釆用存储逻辑，其控制逻辑是以程序方式存 储在内存中，要改变控制逻辑，只需改变程序即可，称软接线。2 ）工作方式：继电器控制系统采用并行的工作方式,PLC控制系统采用串 行工作方式。3）控制速度：继电器控制系统控制逻辑是依靠触点的机械动作实现控制，工

34、 作频率低，毫秒级，机械触点有抖动现象。PLC控制系统是山程序指令控制半导 体电路来实现控制，速度快,微秒级，严格同步，无抖动。4）定时与讣数控制：继电器控制系统是靠时间继电器的滞后动作实现延时控 制，而时间继电器定时精度不高，受环境影响大，调整时间困难。继电器控制系 统不具备计数功能。PLC控制系统用半导体集成电路作定时器，时钟脉冲由晶 体振荡器产生，精度高,调整时间方便，不受环境影响。另外PLC系统具备讣数功 能。5）可靠性和维护性：继电器控制系统可鼎性较差，线路复杂，维护匸作量 大，PLC控制系统可靠性较高，外部线路简单，维护工作量小。8. PLC交流开关量输入模块和直流开关量输入模块分

35、别适用什么场合？答：由于交流输入模块电路中增加了限流、滤波和整流三个环节，因此，输入 信号的延迟时间要比直流输入电路的要长，但山于其输入端是高电压，因此输入 信号的可黑性要比直流输入电路要高。一般来说，交流输入方式用于有油雾、粉 尘等恶劣环境，对系统响应要求不高的场合，而直流输入模块用于环境较好，电 磁干扰轻，对系统响应要求较高的场合。9 . PLC开关量输出模块有哪儿种类型?各能驱动何种负载？答:PLC的输出模块有三种：继电器输出、晶体管输出、晶闸管输出。继电 器输出型既可用于交流输出，也用于直流输出。晶体管输出型用于直流输出。双 向晶闸管输出型用于控制外部交流负载1 0 . PWM脉宽调速

36、原理。答:P WM是英文Pulse Width Mo du 1 a t i on （脉冲宽度调制）缩写, 按一定规律改变脉冲列的脉冲宽度，以调节输出量和波形的一种调值方式。11. 控制系统接地的目的。答：将电路、设备机壳等与作为零电位的一个公共参考点（大地）实现低阻 抗的连接,称之谓接地。接地的口的有两个:一是为了安全,例如把电子设备的机 壳、机座等与大地相接，当设备中存在漏电时，不致影响人身安全，称为安全接地； 二是为了给系统提供一个基准电位，例如脉冲数字电路的零电位点等，或为了抑 制干扰，如屏蔽接地等。称为工作接地。工作接地包括一点接地和多点接地两种 方式。12. 机电一体化系统设计的指标

37、主要包括哪些方面？答:主要包括系统功能、性能指标、使用条件、经济效益。1 3.为什么采用机电一体化技术可以提高系统的精度？答：机电一体化技术使机械传动部分减少，因而使机械磨损，配合间隙及受 力变形等所引起的误差大大减少，同时山于采用电子技术实现自动检测，控制，补偿和校正 因各种干扰因素造成的误差，从而提高精度。14. 机电一体化相关技术有哪些？答：机电一体化相关技术有：机械技术，计算机与信息处理技术，系统技术， 白动控制技术，传感器测试技术和伺服驱动技术。15. 简述机电一体化产品设计中，详细设计的主要内容。答：详细设计主要包括:系统总体设计；业务的分组；机械本体及工具设计； 控制系统设讣；程

38、序设计：后备系统设计;完成详细设计书及制造图样;产品出厂 及使用文件的设计。1 6.简述A/D、D/A接口的功能。答:A /D接口的功能是将温度、压力等物理量经传感器变成的电压、电流 等信号转换为数字量。D/A接口是将二进制数字量转换成电压信号。17.机电一体化产品对机械传动系统有哪些要求？答:机电一体化系统对机械传动系统的要求有:精度;稳定性;快速响应性;还 应满足小型、轻量、高速、低冲击振动、低噪声和高可靠性。1&S7- 2 00 PLC有哪些硬件资源，如何对他们寻址？答:S7-200 PLC的硬件资源包括输入输岀映像寄存器区（I/Q）、标志位存 储器区（M）、特殊标志位存储器区（

39、SM）、定时器存储器区（T）、计数器存储器区 （C）、顺序控制标志位区（S）、变量存储器区（V）、局部存储器区（L）、累加器 （AC） /高速计数器（HC）、模拟量输入输出寄存器（AI/AQ）等,S7-2 00 PLC的 寻址方式有立即数寻址、直接寻址和间接寻址三大类。1.受控变量是机械运动的一种反馈控制系统称（）C.数控机）B.成反比的D 成反比的四、选择题。（无答案）A. 顺序控制系统 B.伺服系统 床D.工业机器人2.直流测速发电机输出的是与转速（A.成正比的交流电压交流电压C.成正比的直流电压直流电压3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()B. 1

40、4 7 0A. 1 450 r/minr /mi n C. 7 35r/minJD. 2940 r/min 4. 计算步进电动机转速的公式为（360"B. Tso c os180°meC.60fmzxcD. 18 0°- me360°5. 图示利用继电器触点实现的逻辑函数为)A. (A+ A ) ( B+b)B. A B+ A BC. (A+B) ( A+ B)DAB+忑 BB.机械学与电子学D.机械学与计算机6. Mechatronics是两个不同学科领域名称的组合，这两个不同的学科A.机械学与信息技术C.机械学与自动化技术7. 计算机集成制造系统包括

41、（g. CAD、CAP P、CAWB. FMSC计算机辅助生产管理A A、B和C8. 直流伺服电动机的控制电压与输出转速之间的函数关系式称为其（）g.转速特性B.调节特性C.工作特性D.机械特性9. 步进电机在转子齿数不变的条件下，若拍数变成原来的2倍，则步距角为 原来的（）g. 0. 5倍oB. 2倍C. 0. 25倍心不变10. 感应同步器可用于检测（）A.位置。B.加速度C.速度。D.位移11. “机电一体化”在国外被称为（）A Machi n e°B. El e c tro n ics C. Mechat r o n i c s 4） A 和 B12. 机电一体化产品的动力与

42、驱动部分的主要功能是（）A.提供动力oB.传递运动C传递动力oD. A、B和C13. 在交流伺服电机中，控制绕组与励磁绕组在空间相差的电角度是（）A. 60° 浪45° C. 0° oD 90°1 4.光栅式位移传感器的栅距W、莫尔条纹的间距B和倾斜角0之间的关A. °系为（）D.&15.差分变压器传感器属于（）也涡流式B.自感型C互感型D 可变磁阻式16. 在自动控制系统中，伺服电机通常用于控制系统的（B. C和 DC 全闭环控制D半闭环控制五、应用题1 釆用PLC设计二台电动机A、B工作的系统。（1）按钮XI为A电动机起动，按钮X2

43、为A电动机停止（输出Y1）:（2）按钮X3为B电动机起动，按钮X 4为B电动机停止（输出Y2）；（3）只有A电动机在工作中,B电动机才能工作要求：画出梯形图，写出助记符指令程序。答：（1）梯形图：（2）助记符指令程序：STRORAND NOT0 UTSTRORAND N OTANDOUTXIY IX2Y IX3Y2X4Y1Y22、下图为小车送料过程示意图。现釆用可编程控制器控制，写出小车P LC控制的梯形图。小车的送料过程为：当小车处于左限位开关ST 1处时，按下 启动按钮，小车向右运行；碰到右限位开关ST2后，小车开始装料，装料时间为15 秒;然后小车向左运行，碰到左限位开关ST 1后，小车

44、开始卸料，卸料时间为 I 0秒;至此完成一次动作。任何时候压下停止按钮，小车将停止动作。根据上 述描述写岀用PLC控制的梯形图。输入/输出点的分配输入输出其它Y 4 3时间继电器1（15启动按钮X400右行电磁阀0秒）T450ST2X4 0 1装料电磁阀Y431时间继电器2 （10秒）T45 1ST1X402左行电磁阀Y4 32停止按钮X4 03卸料电磁阀Y4334、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L 3、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

45、用PLC控制的梯形图。输入/输岀点的分配输入输出其它启动按钮X400L2Y43O时间继电器1（1秒）T450停止按钮X401L4Y431时间继电器2（1秒）T451L6Y432L8Y433L3Y434L5Y435L7Y436L9Y437机电一体化技术试卷（一）一、名词解释（每小题2分，共10分）3.测量2.灵敏度3.压电效应4.动态误差5.传感器二、填空题（每小题2分，共20分）1. 滚珠丝杆中滚珠的循环方式： , o2. 机电一体化系统,设计指标和评价标准应包括3 顺序控制系统是按照预先规定的次序完成一系列操作的系统，顺序控制器通常用o4. 某光栅的条纹密度是50条/mm,光栅条纹间的夹角8

46、 = 0. 001孤度，则莫尔条纹的宽度是。5. 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 ,使它们同步协调到达目标点。6. 某4极交流感应电机，电源频率为50Hz,转速为1 4 70r / min,则转差率为7. 齿轮传动的总等效惯量与传动级数8. 累计式定时器工作时有9. 复合控制器必定具有10. 钻孔、点焊通常选用类型。三、选择题（每小题2分，共10分）1. 一般说来，如果增大幅值穿越频率3 c的数值，则动态性能指标中的调整时间 t S （）A.产大B.减小C.不变D.不定2. 加速度传感器的基本力学模型是（）A.阻尼一质量系统B.弹簧一质量系统 C.弹簧

47、一阻尼系统 D.弹簧系 统3. 齿轮传动的总等效惯量与传动级数（）A.有关B.无关C.在一定级数内有关 D.在一定级数内无关4. 顺序控制系统是按照预先规定的次序完成一系列操作的系统，顺序控制器通 常用（）A.单片机B.2051C. P LCD. DSP5. 伺服控制系统一般包括控制器、被控对象、执行环节、比较环节和（）等 个五部分。A 换向结构B转换电路C存储电路D检测环节四、判断题（每小题2分，共10分）1、伺服控制系统的比较环节是将输入的指令信号与系统的反馈信号进行比较，以获得输出与输入间的偏差信号。（）2、电气式执行元件能将电能转化成机械力，并用机械力驱动执行机构运动。如交流电机、直流

48、电机、力矩电机、步进电机等。（）3、对直流伺服电动机来说，其机械特性越硬越好。（）4、步进电机的步距角决定了系统的最小位移，步距角越小，位移的控制精度越低。5、伺服电机的驱动电路就是将控制信号转换为功率信号,为电机提供电能的控 制装置，也称其为变流器，它包括电压、电流、频率、波形和相数的变换。（）五、问答题（每小题10分，共30分）1. 步进电动机常用的驱动电路有哪儿种类型？2什么是步进电机的使用特性？3. 机电一体化系统设计指标大体上应包括哪些方面？六、分析计算题（每小题1 0分，共20分）1. 三相变磁阻式步进电动机，转子齿数Z=lO0,双拍制通电，要求电动机转速为I 20 r/m i n

49、,输入脉冲频率为多少？步距角为多少？2. 釆用PLC设计二个电磁阀A、B工作的系统1）按钮xl为A电磁阀打开，按钮x2为A电磁阀关闭（输出yl）;2）按钮x3为B电磁阀打开，按钮x4为B电磁阀关闭（输岀y2）；3）只有B电磁阀在工作中，A电磁阀才能工作。要求:画岀梯形图，写出助记符指令程序。机电一体化技术试卷（一）答案一、名词解释（每小题2分，共1 0分）1 .是人们借助于专门的设备，通过一定的方法对被测对象收集信息，取得数据概念的过程。2. 指在稳态下，输出的变化量AY与输入的变化量AX的比值。即为传感器 灵敏度。S =dy/dx= A Y/AX3. 某些电介质，当沿着一定的方向对它施加力而

50、使它产生变形时,内部就会产生 极化现象,同时在它的两个表面上将产生符号相反的电荷。当外力去掉后，它乂 重新恢复到不带电的状态，这种现象被称为压电效应。4. 动态误差在被测量随时间变化过程中进行测量时所产生的附加误差称为动态 误差。5. 传感器是一种以一定的精确度把被测量转换为与之有确定对应关系的，便于 应用的某种物理量的测量装置。二、填空题（每小题2分，共20分）1. 内循环外循环2. 性能指标系统功能使用条件经济效益3. P LC 4. 2 0 mm 5.位置和速度 6 .0. 027.增加而减小8. 2 9.前馈控制器1 0.简单的直线运动控制三、选择题（每小题2分，共1 0分）1. B.

51、 2.A3. C. 4.C5、D四、判断题（每小题2分，共10分）1、J2、X 3、J4、X5、J五、问答题（每小题1 0分，共30分）1 . 单电源驱动电路 双电源驱动电路 斩波限流驱动电路2. 步距误差步距误差直接影响执行部件的定位精度。最大静转矩是指步进电动机在某相始终通电而处于静止不动状态时，所能 承受的最大外加转矩，亦即所能输出的最大电磁转矩，它反映了步进电动机的制 动能力和低速步进运行时的负载能力。启动矩一频特性空载时步进电动机山静止突然启动，并不失步地进入稳速 运行所允许的最高频率称为最高启动频率。启动频率与负载转矩有关。运行矩频特性步进电动机连续运行时所能接受的最高频率称为最高

52、工作频 率，它与步距角一起决定执行部件的最大运行速度。最大相电压和最大相电流 分别是指步进电动机每相绕组所允许施加的最 大电源电压和流过的最大电流。3. 应包括系统功能、性能指标、使用条件、经济效益。六、分析计算题（每小题10分，共20分）1 . 20KHz 3.6°2. （1） 梯形图：（2）助记符指令STRX 1ORY1AND NOT X 2OUTY 1STRX 3ORY2AND NOT X4AND Y1OUTY24机电一体化技术试卷 （二）一、名词解释（每小题2分，共1 0分）3、线性度2、伺服控制系统3、三相六拍 通电方式4、传感器5、系统精度二、填空题 （每小题2分，共20

53、分）1、计算机在控制中的应用方式主要有o2 滚珠丝杆螺母副结构有两类： 3、应用于工业控制的计算机主要有等类型。4. 机电一体化系统，设计指标和评价标准应包括5、可编程控制器主要由等其它辅助模块组成。6 .顺序控制系统是按照预先规定的次序完成一系列操作的系统，顺序控制器通常用7、现在常用的总线工控制机有 、PC总线工业控制机和CAN总线工业控制机等。8、隔离放大器中采用的耦合方式主要有两种9.某光栅的条纹密度是50条/ mm,光栅条纹间的夹角8=0. 001孤度， 则莫尔条纹的宽度是O1 0 .采样/保持器在保持阶段相当于一个“三、选择题（每小题2分，共10分）I 一个典型的机电一体化系统,应

54、包含以下儿个基本要素:D.控制及信息处A机械本体 B动力与驱动部分 C执行机构 理部分2、机电一体化系统（产品）开发的类型A开发性设计B适应性设讣C变参数设讣其它3、机电一体化系统（产品）设计方案的常用方法A 取代法B整体设计法C组合法D其它。4、机电一体化的高性能化一般包含A高速化B高精度C高效率D高可靠性。5、抑制干扰的措施很多，主要包括B隔离C滤波D接地和软件处理等方法 四、判断题（每小题2分，共10分）1、变流器中开关器件的开关特性决定了控制电路的功率、响应速度、频带宽度、可鼎性和等指标。（2、伺服控制系统的比较环节是将输入的指令信号与系统的反馈信号进行比较,以获得输出与输入间的偏差信号。（3、感应同步器是一种应用电磁感应原理制造的高精度检测元件，有直线和圆盘式两种，分别用作检测直线位移和转角。（）