机电一体化设计基础题库答案

《机电一体化设计根底》试题库答案一、判断题〔正确的打√，错误的打×〕1．机电一体化系统的主要功能就是对输入的物质按照要求进行处理，输出具有所需特性的物质。〔×〕2.系统论、信息论、控制论是机电一体化技术的理论根底，是机电一体化技术的方法论。〔√〕3．信息处理技术是指在机电一体化产品工作过程中，与工作过程各种参数和状态以及自动控制有关的信息输入、识别、变换、运算、存储、输出和决策分析等技术。〔√〕4．自动控制是在人直接参与的情况下，通过控制器使被控对象或过程自动地按照预定的规律运行。〔×〕5．产品的组成零部件和装配精度高，系统的精度一定就高。〔×〕6．为减少机械传动部件的扭矩反响对电机动态性能的影响，机械传动系统的根本固有频率应低于电气驱动部件的固有频率的2~3倍，同时，传动系统的固有频率应接近控制系统的工作频率，以免系统产生振荡而失去稳定性。〔×〕7．传动机构的转动惯量取决于机构中各部件的质量和转速。〔×〕8．在闭环系统中，因齿轮副的啮合间隙而造成的传动死区能使系统以6~10倍的间隙角产生低频振荡，采用消隙装置，以提高传动精度和系统稳定性。〔×〕9．进行机械系统结构设计时，由于阻尼对系统的精度和快速响应性均产生不利的影响，因此机械系统的阻尼比ξ取值越小越好。〔×〕10．滚珠丝杠垂直传动时，必须在系统中附加自锁或制动装置。〔√〕11．采用偏心轴套调整法对齿轮传动的侧隙进行调整，结构简单，且可以自动补偿侧隙。〔×〕12．采用虚拟样机代替物理样机对产品进行创新设计测试和评估，延长了产品开发周期，增加了产品开发本钱，但是可以改良产品设计质量，提高面向客户与市场需求能力。〔×〕×13．机电一体化系统是以微电子技术为主体、以机械局部为核心，强调各种技术的协同和集成的综合性技术。〔×〕14．机电一体化系统的机械系统与一般的机械系统相比，应具有高精度、良好的稳定性、快速响应性的特性。〔√〕15．双螺母消除轴向间隙的结构形式结构紧凑，工作可靠，调整方便，能够精确调整。〔×〕16.传感器的转换元件是指传感器中能直接感受或响应被测量的局部。〔×〕17．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。〔√〕18．选择传感器时，如果测量的目的是进行定性分析，那么选用绝对量值精度高的传感器，而不宜选用重复精度高的传感器。〔×〕19．传感器在使用前、使用中或修理后，必须对其主要技术指标标定或校准，以确保传感器的性能指标到达要求。〔√〕20．驱动局部在控制信息作用下提供动力，伺服驱动包括电动、气动、液压等各种类型的驱动装置。〔√〕21．气压式伺服驱动系统常用在定位精度较高的场合使用。〔×〕22．永磁型步进电动机即使其定子绕组断电也能保持一定转矩，故具有记忆能力，可用于定位驱动。〔√〕23．步进电动机的转动惯量越大，同频率下的起动转矩就越大。〔×〕24．直流伺服电动机的调速特性是电机转速与其输出转矩的关系。〔×〕25．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。〔√〕26．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。〔√〕27．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。〔√〕28．脉冲分配器的作用是使电动机绕组的通电顺序按一定规律变化。〔√〕29．对直流伺服电动机来说，其机械特性越硬越好。〔√〕30．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。〔×〕31．一般说来，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。〔×〕32．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。〔×〕33．计算机控制系统的采样周期越小，其控制精度就越高。〔√〕34．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。〔√〕35．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。〔×〕36．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局部，然后按各自的设计流程分别完成。〔×〕37．自动控制技术是机电一体化相关技术之一，直接影响系统的控制水平、精度、响应速度和稳定性。〔√〕38．计算机控制系统设计完成后，首先需要对整个系统进行系统调试，然后分别进行硬件和软件的调试。〔×〕39．PLC完善的自诊断功能，能及时诊断出PLC系统的软件、硬件故障，并能保护故障现场，保证了PLC控制系统的工作平安性。〔√〕40．现场总线系统采用一对一的设备连线，按控制回路分别进行连接，打破了传统控制系统的结构形式。〔×〕41．需求设计是指新产品开发的整个生命周期内，从分析用户需求到以详细技术说明书的形式来描述满足用户需求产品的过程。〔√〕42．目前，大局部硬件接口和软件接口都已标准化或正在逐步标准化，设计时可以根据需要选择适当的接口，再配合接口编写相应的程序。〔√〕43．计算机控制系统的软件主要分为系统软件和应用软件，应用软件一般不需要用户设计，系统软件都要由用户自行编写，所以软件设计主要是系统软件设计。〔×〕44．反求设计是建立在概率统计根底之上，主要任务是提高产品的可靠性，延长使用寿命，降低维修费用。〔×〕45．绿色设计是对已有的产品或技术进行分析研究，进而对该系统〔产品〕进行剖析、重构、再创造的设计。〔×〕46．虚拟设计是在基于多媒体的、交互的、嵌入式的三维计算机辅助设计环境中进行实体建模和装配建模，生成精确的系统模型，并在同一环境中进行一些相关分析，从而满足工程设计和应用的需要。〔√〕47．工业机器人驱动局部在控制信息作用下提供动力，包括电动、气动、液压等各种类型的传动方式。〔√〕48．数控机床中的计算机属于机电一体化系统的控制系统，而电机和主轴箱那么属于系统的驱动局部。〔×〕49.按输出轴的转角误差最小原那么，减速链传动中，从输入端到输出端的各级传动比应按“前大后小”分配。〔×〕50.按最小等效转动惯量原那么设计时，各级传动比的分配应为前小后大。〔√〕51.闭环伺服系统中工作台的位置信号仅能通过电机上的传感器或是安装在丝杠轴端的编码器检测得到。〔×〕52.步进电动机的转动惯量越大，同频率下的起动转矩就越大。〔×〕53.产品的组成零部件和装配精度高，系统的精度一定就高。〔×〕54.采用偏心轴套调整法对齿轮传动的侧隙进行调整，结构简单，且可以自动补偿侧隙。〔×〕55.齿轮传动的啮合间隙会造成一定的传动死区，假设在闭环系统中，传动死区会使系统产生低频振荡。〔√〕56.重复性是传感器静态特性指标之一，反映传感器输入量按同一方向做全量程连续屡次变动时，输出输入特性曲线的不一致性。〔√〕57.迟滞是传感器的一种动态误差，是由于在传感器的正反行程中的输出输入特性曲线不重合引起的。〔×〕58.迟滞是传感器静态特性指标之一，反映传感器输入量按同一方向做全量程连续屡次变动时，输出输入特性曲线的不一致性。〔×〕59.采用消隙机构，可以减小或消除回程误差，减小机械系统的传动误差。〔√〕60.采用虚拟样机代替物理样机对产品进行创新设计测试和评估，延长了产品开发周期，增加了产品开发本钱，但是可以改良产品设计质量，提高面向客户与市场需求能力。〔×〕61.传动轴在单向回转时回程误差对传动精度没有影响。〔×〕62.传动机构的转动惯量取决于机构中传动件的质量、转速和尺寸参数。〔×〕63.传动机构的转动惯量取决于机构中传动件的质量和转速。〔×〕64.传感器的静态特性是指输入量为常数时，传感器的输出与输入之间的关系。〔×〕传感器的转换元件是指传感器中能直接感受或响应被测量的局部。〔×〕传感器在使用前、使用中或修理后，必须对其主要技术指标标定或校准，以确保传感器的性能指标到达要求。〔√〕对直流伺服电动机来说，其机械特性越硬越好。〔×〕对应于某一频率，只有负载小于步进电机在该频率的最大动态转矩时，电机才能正常工作。〔√〕对于执行装置，选择较大的传动比可使系统的相对阻尼系数增大，有利于系统的稳定性。(√〕当负载折算到电机轴上的惯量等于电动机转子惯量时，系统能到达惯性负载和驱动力矩的最正确匹配。〔√〕电感传感器适合检测金属材料的物体，电容传感器适合检测任意材料的物体。〔√〕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。〔√〕反求设计是建立在概率统计根底之上，主要任务是提高产品的可靠性，延长使用寿命，降低维修费用。〔×〕仿真根据采用的模型可以分为计算机仿真、半物理仿真和全物理仿真。〔√〕光电传感器属于离散型传感器；温度传感器属于模拟型传感器。〔√〕滚珠丝杠副具有自锁功能。〔×〕工业PC机与个人计算IBMPC机的最大差异是换了工业电源。〔×〕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。〔√〕滚珠丝杠垂直传动时，必须在系统中附加自锁或制动装置。〔√〕工业PC机与个人计算机IBMPC机的最大差异是把IBMPC机中的母版分成了多块PC插件。〔√〕刚度对开环系统的稳定性没有影响。〔√〕滚动导轨的摩擦比滑动导轨摩擦小。〔√〕工业机器人驱动局部在控制信息作用下提供动力，包括电动、气动、液压等各种类型的传动方式。〔√〕回程误差并非只有传动机构反向时才会发生，即使单向回转，回程误差对传动精度也可能有一定影响。〔√〕接口技术是系统技术中的一个方面，它的功能是实现系统各局部之间的可靠连接。〔√〕接口技术是自动控制技术中的一个方面，它和计算机与信息处理技术密切相关。〔×〕机电一体化系统的主要功能就是对输入的物质按照要求进行处理，输出具有所需特性的物质。〔×〕机电一体化系统是以微电子技术为主体，以机械局部为核心，强调各种技术的协同和集成的综合性技术。〔×〕机电一体化产品的开发性设计是在保持原理方案不变条件下，对产品功能及结构的重新设计。〔×〕机电一体化产品的变参数设计是指改变局部结构尺寸而形成系列产品的设计。〔√机电一体化系统的机械系统与一般的机械系统相比，应具有高精度、良好的稳定性、快速响应性的特性。〔√〕机电一体化产品适应性设计是指改变局部结构尺寸而形成系列产品的设计。〔×机电一体化产品的适应性设计是对产品功能及结构重新进行的设计。〔√〕机械系统的刚度越大，固有频率越小。〔×〕机械技术的4大支柱学科分别是机械学、力学、加工工艺学和控制。〔√〕接口技术是自动控制技术中的一个方面，它和计算机与信息处理技术密切相关。〔×〕接口技术是系统技术中的一个方面，它的功能是实现系统各局部之间的可靠连接。〔√〕减小系统的阻尼和摩擦力均有利于提高系统的响应速度。〔√〕减少系统的阻尼系数可以提高闭环系统的稳定性。〔×〕计算机控制系统的采样周期越小，其控制精度就越高。〔×〕计算机控制系统设计完成后，首先需要对整个系统进行系统调试，然后分别进行硬件和软件的调试。〔×〕计算机控制系统的软件主要分为系统软件和应用软件，应用软件一般不需要用户设计，系统软件都要由用户自行编写，所以软件设计主要是系统软件设计。〔×〕绝对式光电编码器的输出量为脉冲信号，可以同时用于位置和速度测量。〔×进行机械系统结构设计时，由于阻尼对系统的精度和快速响应性均产生不利的影响，因此机械系统的阻尼比ξ取值越小越好。〔×〕控制系统的快速性取决于系统的频率特性和驱动系统的加速度。〔√〕开环控制系统执行装置的误差直接影响系统的输出，但不存在系统的稳定性问题。〔√〕开环控制系统的各环节误差的高频分量和低频分量都将影响系统的输出精度。〔√〕临界频率是接触式传感器的动态特性指标之一。〔√〕绿色设计是对已有的产品或技术进行分析研究，进而对该系统〔产品〕进行剖析、重构、再创造的设计。〔×〕目前，大局部硬件接口和软件接口都已标准化或正在逐步标准化，设计时可以根据需要选择适当的接口，再配合接口编写相应的程序。〔√〕脉冲分配器的作用是使步进电动机绕组的通电顺序按一定规律变化。〔√评定定位系统的主要性能指标是定位精度和定位时间。〔√〕PLC完善的自诊断功能，能及时诊断出PLC系统的软件、硬件故障，并能保护故障现场，保证了PLC控制系统的工作平安性。〔√〕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。〔√〕喷漆机器人的开发设计过程中，详细设计完成后即可进行样机的试制。〔×气压式伺服驱动系统常用在定位精度较高的场合使用。〔×〕驱动元件的选择及动力计算是机电一体产品开发过程理论分析阶段的工作之一。〔√〕驱动局部在控制信息作用下提供动力，伺服驱动包括电动、气动、液压等各种类型的驱动装置。〔√〕驱动装置中同一环节的误差，其高频分量和低频分量，对系统输出精度的影响应是一致的。〔×〕STD总线可采用总线复用技术，也支持多处理机系统。〔√〕STD总线的工控机常作为工业PC机的前端控制机，完成实时的在线控制。〔√STD总线可采用总线复用技术，但不支持多处理机系统。〔×〕数控机床中的计算机属于机电一体化系统的控制及信息处理单元，而电机和主轴箱那么属于系统的驱动局部。〔×〕数控机床中的计算机属于机电一体化系统的控制系统，而电机和主轴箱那么属于系统的驱动局部。〔×〕数控机床中的计算机属于机电一体化系统的控制及信息处理单元，而电机那么属于系统的驱动局部。〔√〕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。79.S〔√〕数字式传感器的动态特性是输入量变化的临界速度。〔×〕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。〔√〕双螺母消除轴向间隙的结构形式结构紧凑，工作可靠，调整方便，能够精确调整。〔×〕伺服驱动系统是实现电信号到机械动作的转换的装置和部件。〔√〕TTL电平接口不能用于驱动带电气隔离的继电器。〔×〕TTL电平接口能用于输出指示灯的控制，也能用于驱动带电气隔离的继电器。〔√〕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。〔√〕通常，工业控制机与独立设备连接时，均采用光电型模板。〔√〕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。〔×〕提高系统的固有频率，有利于提高系统的响应速度。〔√〕提高零部件本身的精度，能减小机械系统的传动误差。〔√〕提高机械系统的刚度可增加闭环系统的稳定性。〔√〕提高零件本身的制造安装精度可以减少传动误差和回程误差。〔√〕微机系统的数据总线中，在任何给定时刻，数据流只允许往一个方向传输。〔√微机系统中，任何给定时刻，数据流均允许沿数据总线双向传输。〔×〕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。〔×〕为适应工业仪表的要求，D/A的输出要配接V/I转换器。〔√〕为减少机械传动部件的扭矩反响对电机动态性能的影响，机械传动系统的固有频率应接近控制系统的工作频率，以免系统产生震荡而失去稳定性。〔×〕为减少机械传动部件的扭矩反响对电机动态性能的影响，机械传动系统的根本固有频率应低于电气驱动部件的固有频率的2~3倍，同时，传动系统的固有频率应接近控制系统的工作频率，以免系统产生振荡而失去稳定性。〔×〕系统论、信息论、控制论是机电一体化技术的理论根底，是机电一体化技术的方法论。〔√〕信息处理技术是指在机电一体化产品工作过程中，与工作过程各种参数和状态以及自动控制有关的信息输入、识别、变换、运算、存储、输出和决策分析等技术。〔√〕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局部，然后按各自的设计流程分别完成。〔×〕现场总线系统采用一对一的设备连线，按控制回路分别进行连接，打破了传统控制系统的结构形式。〔×〕选择传感器时，如果测量的目的是进行定性分析，那么选用绝对量值精度高的传感器，而不宜选用重复精度高的传感器。〔×〕需求设计是指新产品开发的整个生命周期内，从分析用户需求到以详细技术说明书的形式来描述满足用户需求产品的过程。〔√〕虚拟设计是在基于多媒体的、交互的、嵌入式的三维计算机辅助设计环境中进行实体建模和装配建模，生成精确的系统模型，并在同一环境中进行一些相关分析，从而满足工程设计和应用的需要。〔√〕要求运动平稳，启停频繁、动态性能好的降速传动链，按“最小等效转动惯量原那么”设计。〔√〕以提高精度和减少回程误差为目的的降速传动链，按“输出轴的转角误差最小原那么”设计。〔√〕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。〔×〕永磁型步进电动机即使其定子绕组断电也能保持一定转矩，故具有记忆能力，可用于定位驱动。〔√〕与交流同步电机一样，笼型交流异步电机也可以由PWM变频技术实现速度的调节。〔√〕自动控制技术是机电一体化相关技术之一，直接影响系统的控制水平、精度、响应速度和稳定性。〔√〕自动控制是在人直接参与的情况下，通过控制器使被控对象或过程自动地按照预定的规律运行。〔×〕伺服控制系统的比拟环节是将输入的指令信号与系统的反响信号进行比拟，以获得输出与输入间的偏差信号。〔√〕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。〔×〕对直流伺服电动机来说，其机械特性越硬越好。〔√〕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。〔×〕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。〔√〕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。〔√〕伺服控制系统的比拟环节是将输入的指令信号与系统的反响信号进行比拟，以获得输出与输入间的偏差信号。〔√〕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。〔√〕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。〔√〕FMC控制系统一般分二级，分别是单元控制级和设备控制级。〔√〕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。〔√〕滚珠丝杆不能自锁。〔√〕D/A转换的方式可分为并行转换的串行转换方式。〔√〕同步通信是以字符为传输信息单位。〔×〕异步通信常用于并行通道。〔×〕查询I/O方式常用于中断控制中。〔×〕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。〔√〕在计算机接口技术中I/O通道就是I/O接口。〔×〕滚珠丝杆不能自锁。〔√〕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。〔×〕异步通信是以字符为传输信息单位。〔√〕同步通信常用于并行通信。〔×〕无条件I/O方式常用于中断控制中。〔×〕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〔√〕.〔2〕螺杆轴向窜动误差是影响传动精度的因素〔√〕.〔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〔√〕.〔4〕温度误差是影响传动精度的因素〔√〕机电产品结构方案设计时遵循传动链最短原那么的好处是使传动精度高，而传动性能稳定性降低。〔×〕莫尔条纹具有使栅距的节距误差平均化的特点。〔√〕滚珠丝杠传动的特点是传动效率高、运动具有可逆性、传动精度高、磨损小，使用寿命长、不能自锁。〔×〕采用光电耦合器可以将前向通道、后向通道以及其他相关局部切断与电路的联系，从而有效地防止干扰信号进入微机。〔√〕动态显示是一位一位地轮流点亮各位数码管，这种逐位点亮显示器的方式称为行扫描。〔×〕分辨率是D/A转换器对输入量变化敏感程度的描述，与输入数字量的位数有关。8位数的分辨率为1/256，10位数的分辨率为1/1024。〔√〕在机电产品中假设有检测元件，那么该产品的控制系统一定是闭环的。〔×〕无源滤波器常采用LC谐振电路或RC网络作为滤波器件。〔√〕机电产品转动惯量大可使机械负载变大，灵敏度下降，但是不影响机械系统的响应速度。〔×〕执行机构运动循环图可以说明各机构间的配合协调关系。〔√〕机电产品结构设计是从：定量到定性，具体到抽象，粗略到精细的过程结构设计满足的目标：保证功能、提高性能、降低本钱。〔×〕双频激光干预仪是同一激光器发出的光分成幅值不同的两束光产生干预。得到的是按幅值变化的交流调频信号，信噪比高，可实现高分辨率测量。〔×〕滚珠丝杠传动中，当丝杠改变转动方向时，间隙会使运动产生空程，从而影响机构的传动精度。〔√〕采用光电耦合器可以将前向通道、后向通道以及其他相关局部切断与电路的联系，从而有效地防止干扰信号进入微机。〔√〕键码识别就是判断闭合键的代码，通常有2种方法，一种是静态检测法——称为编码键盘；另一种是动态检测法——成为非编码键盘。〔×〕选用D/A芯片时位数愈多精度愈高，其转换的时间愈长。〔√〕在机电产品中假设有检测元件，那么该产品的控制系统不一定是闭环的。〔√〕在微机检测系统的输入通道中，采样/保持〔S/H〕电路可有可无。〔×〕双片薄齿轮错齿调整法以消除齿侧间隙，但反向时不会出现死区。〔×〕采样时间是指对被测参数检测的时间。〔√〕二、单项选择题1．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，转子有24个齿，步进电机的步距角是〔C〕。a=360/(znk)=360/(24*5*2)A．0.6°B．1.2°C．1.5°D．2°2．步进电机转动后，其输出转矩随着工作频率增高而〔B〕。A．上升B．下降C．不变D．前三种情况都有可能3．采用脉宽调制〔PWM〕进行直流电动机调速驱动时，通过改变〔A〕来改变电枢回路的平均电压，从而实现直流电动机的平滑调速。A．脉冲的宽度B．脉冲的频率C．脉冲的正负D．其他参数4．含有微处理器，可进行程序编制或适应条件变化的接口是〔D〕。P220A．零接口B．被动接口C．主动接口D．智能接口5．HRGP-1A喷漆机器人中的活塞式液压缸属于系统中的〔C〕。P249A．能源局部B．测试传感局部C．驱动局部D．执行机构6．HRGP-1A喷漆机器人中的手部属于系统中的〔D〕。A．能源局部B．测试传感局部C．驱动局部D．执行机构7．通常，数控精密镗铣床等高精度数控设备，其伺服系统的控制方式均采用〔B〕。A．开环控制B．闭环控制C．半闭环控制D．混合控制8．数控机床进给系统的伺服电机属于设备的〔C〕。A．能源局部B．测试传感局部C．驱动局部D．执行机构9．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，转子有24个齿，步进电机的步距角是〔C〕。a=360/(znk)=360/(24*5*2)A．0.6°B．1.2°C．1.5°D．2°10．步进电机转动后，其输出转矩随着工作频率增高而〔B〕。A．上升B．下降C．不变D．前三种情况都有可能11．采用脉宽调制〔PWM〕进行直流电动机调速驱动时，通过改变〔A〕来改变电枢回路的平均电压，从而实现直流电动机的平滑调速。A．脉冲的宽度B．脉冲的频率C．脉冲的正负D．其他参数12．含有微处理器，可进行程序编制或适应条件变化的接口是〔D〕。P220A．零接口B．被动接口C．主动接口D．智能接口13．HRGP-1A喷漆机器人中的活塞式液压缸属于系统中的〔C〕。P249A．能源局部B．测试传感局部C．驱动局部D．执行机构14．HRGP-1A喷漆机器人中的手部属于系统中的〔D〕。A．能源局部B．测试传感局部C．驱动局部D．执行机构15．通常，数控精密镗铣床等高精度数控设备，其伺服系统的控制方式均采用〔B〕。A．开环控制B．闭环控制C．半闭环控制D．混合控制16．数控机床进给系统的伺服电机属于设备的〔C〕。A．能源局部B．测试传感局部C．驱动局部D．执行机构17．以下哪个是传感器的动特性〔D〕。A．量程B．线性度C．灵敏度D．幅频特性18．在开环控制系统中,常用〔B〕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19.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〔C〕mm。A．1B．0.1C．0.01D．0.00120．计算机控制系统实际运行时，需要由用户自行编写〔D〕，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21．以下除了〔D〕，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22．以下抑制电磁干扰的措施，除了〔D〕，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23．以下产品不属于机电一体化产品的是〔B〕。A．工业机器人B．电子计算机C．空调D．复印机24．多级齿轮传动中，各级传动比相等的分配原那么适用于按〔C〕设计的传动链。A．最小等效转动惯量原那么B．输出轴的转角误差最小原那么C．重量最轻原那么〔小功率装置〕D．重量最轻原那么〔大功率装置〕25．检测环节能够对输出进行测量，并转换成比拟环节所需要的量纲，一般包括传感器和〔B〕。A控制电路B转换电路C放大电路D逆变电路26．幅频特性和相频特性是模拟式传感器的〔B〕。A．静态特性指标B．动态特性指标C．输入特性参数D．输出特性参数27．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，，经四倍细分后，记数脉冲为400，光栅位移是〔A〕mm。A．1B．2C．3D．428．受控变量是机械运动的一种反响控制系统称(B)。A.顺序控制系统B.伺服系统C.数控机床D.工业机器人29．闭环控制的驱动装置中，丝杠螺母机构位于闭环之外，所以它的〔C〕。A．回程误差不影响输出精度，但传动误差影响输出精度B．传动误差不影响输出精度，但回程误差影响输出精度C．回程误差和传动误差都不会影响输出精度D．回程误差和传动误差都会影响输出精度30.以下可对交流伺服电动机进行调速的方法是〔B〕。A改变电压的大小B改变电动机的供电频率C改变电压的相位D改变电动机转子绕组匝数31.一般说来，如果增大幅值穿越频率ωc的数值，那么动态性能指标中的调整时间ts(B)A.产大B.减小C.不变D.不定32.加速度传感器的根本力学模型是(A)A.阻尼—质量系统B.弹簧—质量系统C.弹簧—阻尼系统D.弹簧系统33.齿轮传动的总等效惯量与传动级数(C)A.有关B.无关C.在一定级数内有关D.在一定级数内无关34.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(C)A.单片机B.205135、伺服控制系统一般包括控制器、被控对象、执行环节、比拟环节和检测环节等个五局部。(D)A换向结构B转换电路C存储电路D检测环节36.一个典型的机电一体化系统，应包含以下几个根本要素：(ABCD)A机械本体B动力与驱动局部C执行机构D.控制及信息处理局部37.机电一体化系统〔产品〕开发的类型:(ABC)A开发性设计B适应性设计C变参数设计D其它38.机电一体化系统〔产品〕设计方案的常用方法:(ABCD)A取代法B整体设计法C组合法D其它。39.机电一体化的高性能化一般包含:(ABCD)A高速化B高精度C高效率D高可靠性。40.抑制干扰的措施很多，主要包括:(ABCD)A屏蔽B隔离C滤波D接地和软件处理等方法41.受控变量是机械运动的一种反响控制系统称(

B)A.顺序控制系统B.伺服系统C.数控机床D.工业机器人42.齿轮传动的总等效惯量随传动级数(

A

)A.增加而减小B.增加而增加C.减小而减小

D.变化而不变43.滚珠丝杠螺母副结构类型有两类：外循环插管式和(

B

)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100条/mm，光栅条纹间夹角θ=0.001孤度，那么莫尔条纹的宽度是(

C

)A.100mmB.20mmC.10mm

D.0.1mm45.直流测速发电机输出的是与转速(

C

)A.成正比的交流电压

B.成反比的交流电压C.成正比的直流电压D.成反比的直流电压46.伺服控制系统一般包括控制器、被控对象、执行环节、比拟环节和(D)等个五局部。A换向结构B转换电路C存储电路D检测环节47.检测环节能够对输出进行测量，并转换成比拟环节所需要的量纲，一般包括传感器和(B)。A控制电路B转换电路C调制电路D逆变电路48.以下可对异步电动机进行调速的方法是(B)。A改变电压的大小B改变电动机的供电频率C改变电压的相位D改变电动机转子绕组匝数49.执行元件：能量变换元件，控制机械执行机构运动，可分为(A)、液压式和气动式等。A电气式B电磁式C磁阻式D机械式50、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51.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52.对于交流感应电动机，其转差率s的范围为〔B〕。A.1<s<2

B.0<s153.PWM指的是〔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54.PD称为〔C〕控制算法。A.比例

B.比例微分C.比例积分

D.比例积分微分55.在数控系统中，复杂连续轨迹通常采用〔A〕方法实现。A.插补

B.切割C.画线

D.自动三、简答题1．完善的机电一体化系统主要包括哪几局部？动力源动力源传感器执行部件控制器机械本体机电一体化系统的对应要素及相应功能关系2.简述机电一体化系统中的接口的作用。机电一体化系统中的接口的作用是实现系统与外部〔其他系统、操作者、环境〕的连接，一般分为机械接口、电气接口两方面。3．机械运动中的摩擦和阻尼会降低效率，但是设计中要适中选择其参数，而不是越小越好。为什么？因为适中选择机械运动中的摩擦和阻尼会，可提高系统的稳定性、保证系统具有良好的动态特性。4．简述机械系统的刚度对系统动态特性的影响。①失动量。系统刚度越大，因静摩擦力的作用所产生的传动部件的弹性变形越小，系统的失动量也越小。②固有频率。机械系统刚度越大，固有频率越高，可远离控制系统或驱动系统的频带宽度，从而防止产生共振。③稳定性。刚度对开环伺服系统的稳定性没有影啊，而对闭环系统的稳定性有很大影响，提高刚度可增加闭环系统的稳定性。5．什么是传感器的静态特性和动态特性？传感器的静态特性是指传感器的输入信号不随时间变化或变化非常缓慢时，所表现出来的输出响应特性。需要了解的主要参数有：线性范围、线性度、灵敏度、精确度、分辨力、迟滞、稳定性。传感器的动态特性是指其输出对随时间变化的输入量的响应特性。需要了解的主要参数有：幅频特性和相频特性。6．什么是伺服系统？伺服系统的一般组成有哪几个局部？伺服系统又称随动系统，它是以机械位置、速度和加速度为控制对象，在控制命令指挥下，控制元件的工作，使机械运动部件按照命令要求运动。一般来说，伺服系统组成框图如下图。伺服系统组成框图〔1〕控制器：伺服系统中控制器的主要任务是根据输入信号和反响信号决定控制策略，控制器通常由电子线路或计算机组成。〔2〕功率放大器：伺服系统中功率放大器的作用是将信号进行放大，并用来驱动执行机构完成某种操作，功率放大装置主要由各种电力电子器件组成。〔3〕执行机构：执行机构主要由伺服电动机或液压伺服机构和机械传动装置等组成。〔4〕检测装置：检测装置的任务是测量被控制量，实现反响控制。无论采用何种控制方案，系统的控制精度总是低于检测装置的精度，因此要求检测装置精度高、线性度好、可靠性高、响应快。7．简述直流伺服电动机脉宽调制的工作原理。直流伺服电动机脉宽调制〔PWM〕的工作原理：假设输入直流电压，可以调节导通时间得到一定宽度的与成比例的脉冲方波，给伺服电动机电枢回路供电，通过改变脉冲宽度来改变电枢回路的平均电压，从而输出不同大小的电压，使直流电动机平滑调速。8．比拟直流伺服电动机和交流伺服电动机的适用环境差异。电机调速原理容量范围制动力矩转速耐环境能力控制器DC调压大大低差(有摩擦粉尘)简单AC变频中中小高良复杂9． 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？在系统实际运行前，也希望对工程的实施结果加以预测，以便选择正确、高效的运行策略或提前消除设计中的缺陷，最大限度地提高实际系统的运行水平，采用仿真技术可以省时省力省钱地到达上述目的。10．机电一体化系统仿真的模型主要有哪几种？分别应用于系统设计的哪个阶段？仿真根据采用的模型可以分为：计算机仿真、半物理仿真、全物理仿真。计算机仿真：应用于系统设计阶段；半物理仿真：应用于部件及子系统研制阶段；全物理仿真：应用于系统研制阶段。11．PID控制算法中比例、积分、微分局部各起何作用？比例调节起纠正偏差的作用，其反响迅速；积分调节能消除静差，改善系统静态特性；微分调节有利于减少超调，加快系统的过渡过程。12．系统采样周期的选择时，主要考虑的影响因素主要有哪些？〔1〕根据香农采样定理，确定采样周期：，其中为被采信号角频率上限。〔2〕采样周期应大于执行元件动态调节稳定时间。〔3〕从系统随动性和抗干扰的角度，采样周期应尽可能小，这样时延小，反映迅速。〔4〕在多回路控制中，由于采用巡检控制方式，采样周期应足够大，以确保在一个采样周期内，能处理完所有回路的算法计算。〔5〕从计算机的精度上讲，采样周期不应太小。图梯形图I0.0T0〔〕I0.1I0.2Q0.0I0.2图梯形图I0.0T0〔〕I0.1I0.2Q0.0I0.2Q0.1Q0.0T0〔〕3sT0解：由图可知：开关1、开关2为常开，开关3为常闭，当开关1、开关2接通、开关3为常闭状态时，红灯能亮，同时启动定时器T0，沿时3秒，3秒后如果开关3为常闭状态，那么绿灯亮。14．何谓概念设计？简述概念设计的设计过程。对概念设计表述为：“在确定任务之后，通过抽象化，拟定功能结构，寻求适当的作用原理及其组合等，确定出根本求解途径，得出求解方案，这一局部设计工作叫做概念设计。”概念设计过程的步骤及采用的方法如图1所示求总功能求总功能总功能分解评价与决策功能逐级分解创造性方法、目录法、调查分析法形态学矩阵法黑箱法各种评价方法概念产品明确设计任务寻找子功能解原理解组合分析评价决策综合图1概念设计步骤15．如何进行机电一体化系统的可靠性设计？可靠性是指系统在规定的条件下和规定的时间内，完成规定功能的能力。通常用“概率”表示“能力”来实现可靠性指标的量化。〔1〕机电一体化系统的可靠性设计〔2〕控制系统可靠性设计〔3〕软件的可靠性技术16．简述HRGP－1A喷漆机器人的示教再现过程。HRGP－1A喷漆机器人由操作机、微型计算机控制装置、液压能源三局部组成。所谓示教，即操作人员用手操纵操作机的关节和手腕，展示操作过程，由于计算机通过传感器将示教过程检测到的参数存入存储器。所谓再现，即是将存储器存放的信息取出，经插补运算与采样得到的位置数据比拟，然后将差值输出，控制操作机按示教过程轨迹运动。17．简述数控设备中计算机数控装置的组成和功能。〔1〕数控设备中计算机数控装置的组成：运算器、控制器、存储器、输入接口及输入设备〔键盘、鼠标、模数转换器〕、输出接口及输出设备〔显示器、指示灯、数模转换器等〕、系统软件和应用软件等。〔2〕数控设备中计算机数控装置的功能：存储器：用于存储数据、指令；运算器：用于进行算术和逻辑运算；控制器：用于执行指令；输入接口：是微处理器接收外界信息的通道，有数字量、模拟量之分；输入设备：键盘、鼠标用于接收用户指令；模数转换器用于接收位置检测信息。输出接口：是微处理器向外界传递信息的通道，有数字量、模拟量之分；输出设备：显示器、指示灯用于显示计算机处理的结果或当前机床的状态；数模转换器用于将计算机计算的结果输出去，以便于控制。系统软件：控制、管理微机的软件，提供给用软件的支撑平台；应用软件：用户为解决实际问题而编写的程序。18．何谓概念设计？简述概念设计的设计过程。对概念设计表述为：“在确定任务之后，通过抽象化，拟定功能结构，寻求适当的作用原理及其组合等，确定出根本求解途径，得出求解方案，这一局部设计工作叫做概念设计。”概念设计过程的步骤及采用的方法如图1所示求总功能求总功能总功能分解评价与决策功能逐级分解创造性方法、目录法、调查分析法形态学矩阵法黑箱法各种评价方法概念产品明确设计任务寻找子功能解原理解组合分析评价决策综合图1概念设计步骤19．如何进行机电一体化系统的可靠性设计？可靠性是指系统在规定的条件下和规定的时间内，完成规定功能的能力。通常用“概率”表示“能力”来实现可靠性指标的量化。〔1〕机电一体化系统的可靠性设计〔2〕控制系统可靠性设计〔3〕软件的可靠性技术20．简述HRGP－1A喷漆机器人的示教再现过程。HRGP－1A喷漆机器人由操作机、微型计算机控制装置、液压能源三局部组成。所谓示教，即操作人员用手操纵操作机的关节和手腕，展示操作过程，由于计算机通过传感器将示教过程检测到的参数存入存储器。所谓再现，即是将存储器存放的信息取出，经插补运算与采样得到的位置数据比拟，然后将差值输出，控制操作机按示教过程轨迹运动。21．简述数控设备中计算机数控装置的组成和功能。〔1〕数控设备中计算机数控装置的组成：运算器、控制器、存储器、输入接口及输入设备〔键盘、鼠标、模数转换器〕、输出接口及输出设备〔显示器、指示灯、数模转换器等〕、系统软件和应用软件等。〔2〕数控设备中计算机数控装置的功能：存储器：用于存储数据、指令；运算器：用于进行算术和逻辑运算；控制器：用于执行指令；输入接口：是微处理器接收外界信息的通道，有数字量、模拟量之分；输入设备：键盘、鼠标用于接收用户指令；模数转换器用于接收位置检测信息。输出接口：是微处理器向外界传递信息的通道，有数字量、模拟量之分；输出设备：显示器、指示灯用于显示计算机处理的结果或当前机床的状态；数模转换器用于将计算机计算的结果输出去，以便于控制。系统软件：控制、管理微机的软件，提供给用软件的支撑平台；应用软件：用户为解决实际问题而编写的程序。22.步进电动机常用的驱动电路有哪几种类型?单电源驱动电路双电源驱动电路斩波限流驱动电路23.什么是步进电机的使用特性?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。24.机电一体化系统设计指标大体上应包括哪些方面?应包括系统功能、性能指标、使用条件、经济效益。25.计算机控制系统中，如何用软件进行干扰的防护。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〕的方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。26.滚珠丝杠副的轴向间隙对系统有何影响？如何处理？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，那么当螺杆反向转动时，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以下三种。垫片调隙式螺纹调隙式齿差调隙式27.机电一体化系统中的计算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？〔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，能对直流和低频信号(电压或电流)进行准确、平安的测量。28．一个典型的机电一体化系统，应包含哪些几个根本要素？机械本体、动力与驱动局部、执行机构、传感测试局部、控制及信息处理局部29.斜齿轮传动机构中消除齿侧隙的常用方法？1〕垫片调整法2〕轴向压簧调整法30.简述直流伺服电动机两种主要控制方式的工作原理。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。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？数据信息、状态信息和控制信息数据信息可分为哪几种？〔1〕数字量〔2〕模拟量〔3〕开关量〔4〕脉冲量DAC0832有哪三种输入工作方式？有哪二种输出工作方式？〔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34.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:：步距角θ，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=?L=(θp/360°)N；V=(θp/360°)f有一变化量为0~16V的模拟信号，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＝？量化单位q＝1V，量化误差最大值emax＝±0.5V。36.FMC的根本控制功能。〔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方案、方案的管理与调度、设备和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。37.PWM脉宽调速原理。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τ，那么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：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0~T改变时，Ud由零连续增大到U。38.简述直流伺服电机两种控制的根本原理。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，其电枢电流可以到达额定值，相应的输出转矩也可以到达额定值，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，因而只能通过减弱磁场的方法来改变电动机的转速。由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。39.控制系统接地通的目的。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。接地的目的有两个：一是为了平安，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，不致影响人身平安，称为平安接地；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。40.简述一个典型的机电一体化系统的根本组成要素。1〕机械本体2〕动力与驱动；3〕传感测试局部；4〕执行机构5〕控制及信息处理单元41.直齿圆柱齿轮传动机构中消除齿侧隙的常用方法？1〕、偏心轴套调整法2〕、双片薄齿轮错齿调整法42.简述机电一体化对机械系统的根本要求及机械系统的组成。对机械系统的根本要求：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。43.简述在微机控制系统中I/O控制方式及I/O接口的编址方式。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。44.简述伺服系统的结构组成。1)比拟环节；2)控制器；3)执行环节；4)被控对象；5)检测环节。45.DAC0832有哪三种输入工作方式？有哪二种输出工作方式？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46.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:：步距角θ，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=?L=(θp/360°)N；V=(θp/360°)f47.测量某加热炉温度范围为100~1124℃4℃;+248.机电一体化系统设计指标大体上应包括哪些方面?系统功能性能指标使用条件经济效益49.步进电动机常用的驱动电路有哪几种类型?其中哪种电路适于永磁式步进电动机?单极驱动双极驱动上下电压驱动斩波电路驱动细分电路50.步进电动机数控系统和参考脉冲伺服系统的输入信号是什么?输出轴的转速、转向、位置各自与哪些因素有关?参考脉冲序列转速与参考脉冲频率成正比输出轴转向由转向电平决定位置由位置电平决定51.什么是PLC的扫描工作制?即检测输入变量求解当前控制逻辑以及修正输出指令,重复进行。52.PWM的工作原理?斩波器调压的根本原理是通过晶闸管或自关断器件的控制，将直流电压断续加到负载〔电机〕上，利用调节通、断的时间变化来改变负载电压平均值。斩波器调压控制直流伺服电机速度的方法又称为脉宽调制〔PulseWidthModulation〕直流调速。53.步进电动机常用的驱动电路有哪几种类型?单极驱动双极驱动上下电压驱动斩波电路驱动细分电路54.用软件进行“线性化”处理时，采用计算法的原理是怎样的？当输出电信号与传感器的参数之间有确定的数字表达式时，就可采用计算法进行非线性补偿。即在软件中编制一段完成数字表达式计算的程序，被测参数经过采样、滤波和标度变换后直接进入计算机程序进行计算，计算后的数值即为经过线性化处理的输出参数。在实际工程上，被测参数和输出电压常常是一组测定的数据。这时如仍想采用计算法进行线性化处理，那么可应用数字上曲线拟合的方法对被测参数和输出电压进行拟合，得出误差最小的近似表达式。55.什么叫传感器？传感器的功用是什么？它是由哪几局部组成的？各局部的作用及相互关系如何？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。传感器的功用是：一感二传。组成：传感器一般是由敏感元件、传感元件和转换电路三局部组成。敏感元件：直接可以感受被测量的变化，并输出与被测量成确定关系的元件。转换元件：敏感元件的输出就是转换元件的输入，它把输入转换成电路参量。根本转换电路：上述的电路参量进入根本转换电路中，就可以转换成电量输出。传感器只完成被测参数到电量的根本转换56.试简述采样/保持器原理。采样/保持由存储电容C，模拟开关S等组成，如下图。当S接通时，输出信号跟踪输入信号，称采样阶段。当S断开时，电容C二端一直保持断开的电压，称保持阶段。由此构成一个简单采样/保持器。实际上为使采样/保持器具有足够的精度，一般在输入级和输出级均采用缓冲器，以减少信号源的输出阻抗，增加负载的输入阻抗。在电容选择时，使其大小适宜，以保证其时间常数适中，并选用漏泄小的电容。57.工业控制用的计算机主要有哪几种类型，它们分别适用于哪些场合？工业控制的计算机主要有单片微型计算机、可编程序控制器〔PLC〕、总线工控机等类型。根据机电一体化系统的大小和控制参数的复杂程度，选用不同的微型计算机。单片机或可编程控制器主要用于，控制量为开关量和少量数据信息的模拟量的小系统。对于数据处理量大的系统，那么往往采用基于各类总线结构的工控机，如STD总线工控机、IBM-PC总线工控机、Multibus工控机等。对于多层次、复杂的机电一体化系统，那么要采用分级分步式控制系统，在这种控制系统中，根据各级及控制对象的特点，可分别采用单片机、可编程控制器、总线工控机和微型机来分别完成不同的功能。58.试简述光电式转速传感器的测量原理。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，由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，根据测量单位时间内的脉冲数N，那么可测出转速为式中Z——圆盘上的缝隙数；n——转速(r／min)；t——测量时间(s)。59.试述可编程控制器的工作原理。可编程控制器有两种根本的工作状态，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，假设处于运行〔RUN〕状态，可编程控制器完成5个阶断，如下图。假设处于停止〔STOP〕状态，PLC也要循环进行内部处理和通信效劳。60.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？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，模拟量不能发生变化，否那么，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转换器的模拟量不发生变化。模拟输入通道中不一定非得采用采样保持器。当输入的模拟量信号变化缓慢时，也可省去采样/保持器。61.柔性制造系统的主要特点有哪些？〔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。62.步进电动机是什么电机？它的驱动电路的功能是什么?步进电动机又称电脉冲马达，是通过脉冲数量决定转角位移的一种伺服电动机，本钱较低，易于采用计算机控制，且比直流\交流电动机组成的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。63.伺服控制系统一般包括哪几个局部？每局部能实现何种功能？比拟环节是将输入的指令信号与系统的反响信号进行比拟，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；其主要任务是比照拟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，是直接完成系统目的的主体，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，并转换成比拟环节所需要的量纲的装置，一般包括传感器和转换电路。四、计算题1.某工作台采用直流电机丝杠螺母机构驱动如下图，电机轴的转动惯量Jm=4×10-4kg·m3，与电机输出轴相连的小齿轮的转动惯量J1=1×10-4kg·m3，大齿轮的转动惯量J2=1.8×10-4kg·m3，丝杠的转动惯量Js=3.8×10-4kg·m3。工作台的质量m=50kg，丝杠导程t=5mm〔1〕工作台折算到丝杠的等效转动惯量JG；〔2〕传动件折算到电机轴的等效转动惯量Je；〔3〕电机轴上的总转动惯量J。工作台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开工作台解：〔1〕JG=m〔t/2π〕2=50*1000*(0.005/2/3/14)2=0.03166(kg·m3)(2)Je=(J2+Js+JG)/i2=〔1.8×10-4+3.8×10-4+316.6×10-4〕/52=12.88×10-4(kg·m3)(3)J=J1+Je=1×10-4+12.88×10-4=13.88(kg·m3)2.某四级齿轮传动系统，各齿轮的转角误差为Δφ1=Δφ2=…=Δφ8=0.01弧度，各级减速比相同，即i1=i2=…=i4=3，求该系统的最大转角误差Δφmax。解：Δφmax=Δφ1/(i1*i2*i3*i4)+(Δφ2+Δφ3)/(i2*i3*i4)+(Δφ4+Δφ5)/(i3*i4)+(Δφ6+Δφ7/(i4)+Δφ8==0.01/34+0.02/33+0.02/32+0.02/3+0.01=0.01975〔弧度〕3．刻线为1024的增量式角编码器安装在机床的丝杠转轴上，丝杠的螺距为2mm，编码器在10秒内输出307200个脉冲，试求刀架的位移量和丝杠的转速分别是多少？解：〔1〕丝杠旋转一周有1024个脉冲，307200个脉冲对应于丝杠旋转307200/1024=300周，故刀架的位移量为300*2mm=600mm，〔2〕丝杠的转速为300*2π//10=60π〔弧度/秒〕4．如下图的电机驱开工作台系统，其中驱动x向工作台的三相双三拍步进电机，转子齿数z为100。滚珠丝杠的根本导程为l0=6mm。传动系统的横向(x向)脉冲当量δ为0.005mm/脉冲。试求：〔1〕步进电机的步距角α；〔2〕减速齿轮的传动比i。功放功放电机滚珠丝杠工作台i图电机驱开工作台示意图解：〔1〕K=3相，N=3拍，z=100步进电机的步距角α=360º/(z*m)=360º/(z*K*N)=360º/(100*3*3)=0.4º〔2〕由于一个脉冲，步进电机旋转0.4º，工作台横向(x向)脉冲当量0.005mm，由于滚珠丝杠的根本导程为l0=6mm，对应于丝杠转动一周360º，设一个脉冲丝杠转动的角度为x，那么6mm/360º=0.005/xº，得x=0.3º故减速齿轮的传动比i=0.3/0.4=3/45．某工作台采用如下图的直流电机丝杠螺母机构驱动，工作台的行程L=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0.005mm〔忽略齿轮和丝杠的传动误差〕。〔1〕假设采用高速端测量方法，将旋转编码器安装在电机输出轴上，确定旋转编码器的每转脉冲数。〔2〕假设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开工作台解：〔1〕设工作台位移〔测量精度〕0.005mm时，丝杠转动的角度为，那么有得：，假设对应于电机轴的角度为，那么，安装在电机输出轴上的旋转编码器共有，故旋转编码器的每转脉冲数为〔2〕因为>ns=500，故不合用。6．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图直流电动机的工作原理解：在零初始条件下进行拉氏变换：由〔4〕式得，带入到〔3〕式，得输出转速与输入电压之间的传递函数7.三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?20KHz3.6º8.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？假设经四倍细分后，记数脉冲仍为400，那么光栅此时的位移是多少？测量分辨率是多少？光栅此时的位移细分前4mm,细分后1mm测量分辨率:细分前0.01mm/线细分后:0.0259.三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)K=2;M=3,Z=80;α=360/2*3*80=0.75ºf=480Hz2)K=1;M=3,Z=80;α=360/1*3*80=1.5ºf=400Hz10.三相交流感应电动机，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三相交流感应电动机，电源频率50Hz，空载转速为1450r/min。(1)4极，空载转差率n=(1500-1450)/1500=3.3%(2)50Hz(3)50Hz16.5Hz11.刻线为1024的增量式角编码器安装在机床的丝杠转轴上，丝杠的螺距为2mm，编码器在10秒内输出307200个脉冲，试求刀架的位移量和丝杠的转速分别是多少？10s内转轴转了多少转：307200÷1024=300〔转〕位移量〔∵螺距T=2mm〕∴300×2=600(mm)转速：300÷10=30〔转/秒〕12.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100r/min，转子有24个齿，求：1〕步进电机的步距角；2〕脉冲电源的频率。1)K=2;M=5,Z=24;α=360/2*5*24=1.5º2)f=400Hz13.三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?K=1;M=3,Z=100;α=360/1*3*100=1.2ºf=600Hz14.某光栅传感器，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？假设经四倍细分后，记数脉冲仍为400，那么光栅此时的位移是多少？测量分辨率是多少？100：1=400：хx=4mm四细分：400：1=400：хx=1mm分辨率：1÷400=2.5(μm)15.假设12位A/D转换器的参考电压是±2.5V，试求出其采样量化单位q。假设输入信号为1V，问转换后的输出数据值是多少。10s内转轴转了多少转：307200÷1024=300〔转〕位移量〔∵螺距T=2mm〕∴300×2=600(mm