机电一体化技术

1、机电一体化技术试卷 (一) 考试方法闭卷 考试时间分钟 共页 第1页 一、名词解释 (每小题2分共10分) 1. 测量灵敏度压电效应动态误差 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 _内旋换和外循环 2. 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_ _。 4. 某光栅的条纹密度是50条/mm光栅条纹间的夹角=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.

2、 某4极交流感应电机电源频率为50Hz转速为1470r/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c的数值则动态性能指标中的调整时间ts ( ) 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. 阻尼质量系统 B. 弹簧质量系统 弹簧阻尼系统 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

3、 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. 2051 C. PLC 5、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 检测环节 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

4、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几种类型? 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10分共20分) 1. 三相变磁阻式步进电动机转子齿数Z=100,双拍制通电要求电动机转速为120r/min输入脉冲频率为多少?步距角为多少 2. 采用PLC设计二个电磁阀A、B工作的系统 1) 按钮x1为A电磁阀打开按钮x2为A电磁阀关

5、闭 (输出y1); 2) 按钮x3为B电磁阀打开按钮x4为B电磁阀关闭 (输出y2); 3) 只有B电磁阀在工作中A电磁阀才能工作。 要求画出梯形图写出助记符指令程序。 机电一体化技术试卷 (一) 考试方法闭卷 考试时间分钟 共页 第1页 一、名词解释 (每小题2分共10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Y与输入的变化量X的比值。即为传感器灵敏度。 S=dy/dx=Y/X 3. 某些电介质当沿着一定的方向对它施加力而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。当外力去掉后它又重新恢

6、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. PLC 4. 20mm 5. 位置和速度 6. 0.02 7. 增加而减小 8. 2 9. 前馈控制器 10. 简单的直线运动控制 三、选择题 每小题2分共10分 1. B.2. A3. C.4. C5、D 四、判断题 每小题2分共10分) 1、2、³3、4

7、、³5、 五、问答题 每小题10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 空载时步进电动机由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

8、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 3.6º 2. (1) 梯形图助记符指令程序 STR X1 OR Y1 AND NOT X2 OUT Y1 STR X3 OR Y2 AND NOT X4 AND Y1 OUT Y2 机电一体化技术试卷 (二) 考试方法闭卷 考试时间分钟 共页 第1页 一、名词解释 (每小题2分共10分) 1、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分) 1、计算机在控

9、制中的应用方式主要有_。 2. 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=0.001孤度 则莫尔条纹的宽度是_。 10. 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 1.一个

10、典型的机电一体化系统应包含以下几个基本要素 A 机械本体 B 动力与驱动部分 C 执行机构 D. 控制及信息处理部分 2、机电一体化系统产品开发的类型 A 开发性设计 B 适应性设计 C 变参数设计 D 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 A屏蔽 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、可靠性和等指标。 2、伺服控制系统的

11、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。 4、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利用自身的物理特征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统计位移的尺寸。 5、FMC控制系统一般分二级分别是单元控制级和设备控制级。 五、问答题 每小题10分共30分) 1、计算机控制系统中如何用软件进行干扰的防护。 2、滚珠丝杠副的轴向间隙对系统有何影响如何处理 3、机电一体化系统中的计算

12、机接口电路通常使用光电藕合器光电藕合器的作用有哪些 六、综合应用题 (每小题10分共20分) 1.编写程序单片机读P1.0的状态,把这个状态传到P1.7指示灯去当P1.0为高电平时指示灯亮,低电平时指示灯不亮,采用中断完成这一输入输出过程每中断一次完成一个读写过程。 2. 光栅传感器刻线数为100线/mm设细分时测得莫尔条纹数为400试计算光栅位 移是多少毫米若经四倍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 机电一体化技术试卷(二) 答案 考试方法闭卷 考试时间分钟 共3页 第1页 一、名词解释 (每小题2分共10分) 1、所谓传感器的线性度就是其输出量与输入量之间的实际

13、关系曲线偏离直线的程度。又称 为非线性误差。 2、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、如果步进电动机通电循环的各拍中交替出现单、双相通电状态这种通电方式称为单双相轮流通电方式。如A AB B BCC CA 4、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。 5、指输出量复现输入信号要求的精确程度 二、填空题 每小题2分共20分) 1、 操作指导控制系统 分级计算机控制系统 监督计算机控制系统SCC 直接数字控制系统 2. 外循环插管式 内循环反向器式 3、单片机 PLC 总线工控机 4. 性能指标

14、系统功能 使用条件 经济效益。 5、CPU 存储器 接口模块 6. PLC 7、STD总线工业控制机 8、变压器隔离 光电隔离 9. 20mm 10. 模拟信号存储器 三、选择题 每小题2分共10分 1. A B C D 2、A B C 3、A B C D 4、A B C D 5、A B C D 四、判断题 每小题2分共10分) 1、2、3、4、5、 五、问答题 每小题10分共30分) 1、软件滤波用软件来识别有用信号和干扰信号并滤除干扰信号的方法称为软件滤波 软件“陷井” 软件“看门狗”WATCHDOG就是用硬件或软件的办法要求使用监控定时器定时检查某段程序或接口当超过一定时间系统没有检查这

15、段程序或接口时可以认定系统运行出错干扰发生可通过软件进行系统复位或按事先预定方式运行 。 2、如果滚珠螺旋副中有轴向间隙或在载荷作用下滚珠与滚道接触处有弹性变形则当螺杆反向转动时将产生空回误差。为了消除空回误差在螺杆上装配两个螺母1和2调整两个螺母的轴向位置使两个螺母中的滚珠在承受载荷之前就以一定的压力分别压向螺杆螺纹滚道相反的侧面使其产生一定的变形从而消除了轴向间隙也提高了轴向刚度。常用的调整预紧方法有下列三种。垫片调隙式 螺纹调隙式 齿差调隙式 3、1能保护系统元件不受高共模电压的损害防止高压对低压信号系统的损坏。 2泄漏电流低对于测量放大器的输入端无须提供偏流返回通路。 3共模抑制比高能

16、对直流和低频信号(电压或电流)进行准确、安全的测量。利用光电耦合方式实现载波调制可获得10kHz带宽但其隔离性能不如变压器耦合。 六、综合应用题 (每小题10分共20分) 1. 2. 光栅此时的位移 细分前4mm, 细分后 1mm 测量分辨率: 细分前0.01 mm/线 细分后:0.025 机电一体化技术试卷 (三) 考试方法闭卷 考试时间分钟 共页 第1页 一、名词解释 (每小题2分共10分) 1.机电一体化2.自动控制3.开环控制系统4.逆变器5. PWM 二 判断题 (每空1分共10分) 1. 直线运动导轨是用来支承和引导运动部件按给定的方向作往复直线运动。 2. 滚珠丝杆不能自锁。 3

17、. D/A转换的方式可分为并行转换的串行转换方式。 4. 同步通信是以字符为传输信息单位。 5. 异步通信常用于并行通道。 6. 查询I/O方式常用于中断控制中。 7. 串行通信可以分为以下四种方式 1全双工方式 2半双工方式 3同步通信 4异步通信。 三 填空题(每空1分共40分) 1. 从控制角度讲机电一体化可分为 控制系统和 控制系统。 2. 在机电一体化中传感器输出电信号的参量形式可以分为: 三种形式。 3. 多点接地优点 缺点 。 4. 一般来说伺服系统的基本组成为 、 、 和 等四大部分组成。 5. 在SPWM变频调速系统中通常载波是 而调制波是 6.从电路上隔离干扰的三种常用方法

18、是: 隔离 隔离 隔离。 7.开环步进电动机控制系统主要由 、 和 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 2 3 。 9. 产生电磁干扰必备的三个条件是 。 10.干扰传播途径有二种方式 1传导耦合方式干扰信号能量以 或 的形式通过金属导体传递。 2幅射耦合方式干扰信号能量以 的形式通过空间感应传递。 11. 指出下列干扰哪几种属于传导耦合方式 , ; 哪几种属于幅射耦合方式 , , 。 A.静电干扰 B.磁场干扰 C.漏电干扰 D.共阻抗感应干扰 E.电磁辐射干扰。 12.磁场屏蔽-对高频交变磁场应采用 的金属材料 作屏蔽体对低频交变磁场应采用 的材料作屏蔽体并保证磁路

19、畅通。 13.一点接地中1串联接地优点 缺点 2并联接地优点 缺点 仅适用于 电路。 四 解答题 (每小题5分共40分) 1一个典型的机电一体化系统应包含哪些几个基本要素 2斜齿轮传动机构中消除齿侧隙的常用方法 3、简述直流伺服电动机两种主要控制方式的工作原理。 4. 在微机控制系统中主机和外围设备间所交换的信息通常分为哪三类5数据信息可分为哪几种 6DAC0832有哪三种输入工作方式有哪二种输出工作方式 7.步进电动机控制系统中电动机通过丝杠螺母带动执行部件运动: 已知步距角脉冲数 N 频率 f 丝杠导程 p 试求执行部件: 位移量 L= ? 移动速度 V=? 8.有一变化量为0 16V的模

20、拟信号采用4位A/D转换器转换成数字量输入到微机控制系统中试求其量化单位q量化误差最大值emax 机电一体化技术试卷 (三) 考试方法闭卷 考试时间分钟 共页 第1页 一 名词解释 (每小题2分共10分) 1机电一体化-从系统的观点出发将机械技术 、微电子技术、信息技术、控制技术等在系统工程基础上有机地加以综合以实现整个系统最佳化的一门新科学技术。 2.自动控制由控制装置自动进行操作的控制。 3.开环控制系统无反馈的控制系统。 4.逆变器把固定的直流电变成固定或可调的交流电的 DC/AC变流器。 5. PWM通过调节脉冲的宽度改变负载电压平均值的脉宽调制斩波器。 二 判断题 (每空1分共10分

21、) 1. 2. 3. 4. ³ 5.³ 6.³ 7. 1 1 2 3 4 三 填空题(每空1分共40分 1. 开环、闭环 2. 电压输出 电流输出 频率输出 3. 互不干扰 接线多 复杂 4. 控制器 功率放大器 执行机构 和检测装置 5. 等腰三角波 三相正弦波 6. 光电 变压器 继电器 7. 环形分配器 功率放大器 步进电动机 8. 1采用计算机软件分配器 2小规模集成电路搭接的硬件分配器 3专用模块分配器 9干扰源 传播途径 接受干扰对象 原系统 系统 10. 1 电压 电流 。 2电磁场。 11. C , D ; A , B E。 12. 铜和铝等导电性

22、能好 铁等高导磁率 。 131最简单前后相互干扰 2干扰小接线多复杂低频<1MHZ。 四 解答题 (每小题5分共40分) 1、机械本体、动力与驱动部分、执行机构、传感测试部分、控制及信息处理部分 2.1垫片调整法 2轴向压簧调整法 3、一种是电枢电压控制即在定子磁场不变的情况下通过控制施加在电绕组两头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的强度从而控制电动机的转速和输出转矩。 4、数据信息、状态信息和控制信息 5、1数字量2模拟量3开关量4脉冲量 6、1直通方式 2单缓冲方式 3双缓冲方式 1单极性输出 2双极性输出 7、 L

23、 =(p/360°)N V =(p/360°)f 8、量化单位q1V 量化误差最大值emax±0.5V。 机电一体化技术试卷 (四) 考试方法闭卷 考试时间分钟 共2页 第1页 一、名词解释 每题2分 共10分 1、 机电一体化2、柔性制造系统3、静态设计4、系统软件5、感应同步器 二、填空题每空分共3分 1、对伺服系统的技术要求是_、_、_、_。 2、机电一体化的机械系统设计主要包括两个环节_、_。 3、计算机控制系统的类型包括_、_、 监督控制系统、_。 4、拟定机电一体化系统产品设计方案的方法通常有_、_、_。 5、 接口的基本功能主要有_、放大、_。 6、

24、 对直线导轨副的基本要求是_、_、 _、_和平稳。 7机电一体化机械系统应具有良好的侍服性能要求机械传动部件转动惯量小、阻力合理 _、_、_、_、并满足小型、轻量等要求。 8、伺服系统的基本组成包括_ 、 _、检测装置、 1单极性输出 2双极性输出 7、 L =(p/360°)N V =(p/360°)f 8、量化单位q1V 量化误差最大值emax±0.5V。 机电一体化技术试卷 (四) 考试方法闭卷 考试时间分钟 共2页 第1页 一、名词解释 每题2分 共10分 1、 机电一体化2、柔性制造系统3、静态设计4、系统软件5、感应同步器 二、填空题每空分共3分 1、

25、对伺服系统的技术要求是_、_、_、_。 2、机电一体化的机械系统设计主要包括两个环节_、_。 3、计算机控制系统的类型包括_、_、 监督控制系统、_。 4、拟定机电一体化系统产品设计方案的方法通常有_、_、_。 5、 接口的基本功能主要有_、放大、_。 6、 对直线导轨副的基本要求是_、_、 _、_和平稳。 7机电一体化机械系统应具有良好的侍服性能要求机械传动部件转动惯量小、阻力合理 _、_、_、_、并满足小型、轻量等要求。 8、伺服系统的基本组成包括_ 、 _、检测装置、 机电一体化技术试卷 (四)答案 考试方法闭卷 考试时间分钟 共3页 第1页 一、名词解释 每题2分 共10分 1、机电一

26、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 Manufacturing System是由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、静态设计是指依据系统的功能要求通过研究制定出机械系统的初步设计方案。 4、系统软件系统软件是由计算机的制造厂商提供的用来管理计算机本身的资源和方便 用户使用计算机的软件。 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

27、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。 二、填空题每空分共3分 1、系统精度 稳定性 响应特性 工作频率 2、静态设计 动态设计 3、分级计算机控制系统 直接数字控制系统 操作指导控制系统 4、通常有取代法 整体设计法 组合法 7、 数据格式转换、通信联络 6、导向精度高 耐磨性好 足够的刚度 对温度变化的不敏感性。 7阻尼合理 刚度大 抗振性好 间隙小 8、控制器、执行环节、比较环节 9、一点接地 多点接地 10、模块化设计 系统组成 修改和扩展方便 三、简答题 每小题5分共20分 1. 1单元中各加工设备的任务管理与调度其中包括制定单元作业计划、计划的管理与调度、设备和

28、单元运行状态的登录与上报。 2单元内物流设备的管理与调度这些设备包括传送带、有轨或无轨物料运输车、机器人、托盘系统、工件装卸站等。 3刀具系统的管理包括向车间控制器和刀具预调仪提出刀具请求、将刀具分发至需要它的机床等。 2. 图中的开关S周期性地开关在一个周期T内闭合的时间为则一个外加的固定直流电压U被按一定的频率开闭的开关S加到电动机的电枢上电枢上的电压波形将是一列方波信号其高度为U、宽度为如右图所示。电枢两端的平均电压为 UUUdtUTTTd01 式中 =/T=Ud/U(0<<1) 为导通率或称占空比。 当T不变时只要改变导通时间就可以改变电枢两端的平均电压Ud。当从0T改变时Ud由零连续增大到U。 3. 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又被称为恒转矩调速方式。而采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