機電一體化系統(tǒng)設計試題及答案.doc

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. 一、名詞解釋 (每小題2分，共10分) 1. 測量2.靈敏度3. 壓電效應4. 動態(tài)誤差 5. 傳感器 二、填空題 （每小題2分，共20分) 1. 滾珠絲桿中滾珠的循環(huán)方式： _內(nèi)旋換和外循環(huán) 2. 機電一體化系統(tǒng)，設計指標和評價標準應包括 ___ _______， __________， __________ ， __________。 3. 順序控制系統(tǒng)是按照預先規(guī)定的次序完成一系列操作的系統(tǒng)， 順序控制器通常用________。 4. 某光柵的條紋密度是50條/mm，光柵條紋間的夾角θ=0.001孤度， 則莫爾條紋的寬度是_______________________。 5. 連續(xù)路徑控制類中為了控制工具沿任意直線或曲線運動，必須同時控制 每一個軸的______________________，使它們同步協(xié)調(diào)到達目標點。 6. 某4極交流感應電機，電源頻率為50Hz，轉速為1470r/min，則轉差率為_____________。7. 齒輪傳動的總等效慣量與傳動級數(shù)__________________________________________。 8. 累計式定時器工作時有_____________________________________________________。 9. 復合控制器必定具有__________________________________。 10. 鉆孔、點焊通常選用_______________________________________類型。 三、選擇題 （每小題2分，共10分） 1. 一般說來，如果增大幅值穿越頻率ωc的數(shù)值，則動態(tài)性能指標中的調(diào)整時間ts ( ) A. 產(chǎn)大 B. 減小 C. 不變 D. 不定 2. 加速度傳感器的基本力學模型是 ( ) A. 阻尼—質(zhì)量系統(tǒng) B. 彈簧—質(zhì)量系統(tǒng) C. 彈簧—阻尼系統(tǒng) D. 彈簧系統(tǒng) 3. 齒輪傳動的總等效慣量與傳動級數(shù) ( ) A. 有關 B. 無關  C. 在一定級數(shù)內(nèi)有關 D. 在一定級數(shù)內(nèi)無關 4. 順序控制系統(tǒng)是按照預先規(guī)定的次序完成一系列操作的系統(tǒng)，順序控制器通常用 ( ) A. 單片機 B. 2051 C. PLC D. DSP 5、伺服控制系統(tǒng)一般包括控制器、被控對象、執(zhí)行環(huán)節(jié)、比較環(huán)節(jié)和 檢測環(huán)節(jié) 等個五部分。 A 換向結構 B 轉換電路 C 存儲電路 D檢測環(huán)節(jié) 四、判斷題 （每小題2分，共10分) 1、伺服控制系統(tǒng)的比較環(huán)節(jié)是將輸入的指令信號與系統(tǒng)的反饋信號進行比較，以獲得輸出 與輸入間的偏差信號。（ ） 2、電氣式執(zhí)行元件能將電能轉化成機械力，并用機械力驅動執(zhí)行機構運動。如交流電機、直流電機、力矩電機、步進電機等。（ ） 3、對直流伺服電動機來說，其機械特性越硬越好。（ ） 4、步進電機的步距角決定了系統(tǒng)的最小位移，步距角越小，位移的控制精度越低。（ ） 5、伺服電機的驅動電路就是將控制信號轉換為功率信號，為電機提供電能的控制裝置，也稱其為變流器，它包括電壓、電流、頻率、波形和相數(shù)的變換。（ ） 五、問答題 （每小題10分，共30分) 1. 步進電動機常用的驅動電路有哪幾種類型? 2. 什么是步進電機的使用特性? 3. 機電一體化系統(tǒng)設計指標大體上應包括哪些方面? 一、名詞解釋 (每小題2分，共10分) 1. 是人們借助于專門的設備，通過一定的方法對被測對象收集信息，取得數(shù)據(jù)概念的過程。 2. 指在穩(wěn)態(tài)下，輸出的變化量ΔY與輸入的變化量ΔX的比值。即為傳感器靈敏度。 S=dy/dx=ΔY/ΔX 3. 某些電介質(zhì)，當沿著一定的方向對它施加力而使它產(chǎn)生變形時，內(nèi)部就會產(chǎn)生極化現(xiàn)象，同時在它的兩個表面上將產(chǎn)生符號相反的電荷。當外力去掉后，它又重新恢復到不帶電的狀態(tài)，這種現(xiàn)象被稱為壓電效應。 4. 動態(tài)誤差在被測量隨時間變化過程中進行測量時所產(chǎn)生的附加誤差稱為動態(tài)誤差。 5. 傳感器是一種以一定的精確度把被測量轉換為與之有確定對應關系的，便于應用的某種物理量 的測量裝置。 二、填空題 （每小題2分，共20分) 1. 內(nèi)循環(huán) 外循環(huán) 2. 性能指標 系統(tǒng)功能 使用條件 經(jīng)濟效益 3. PLC 4. 20mm 5. 位置和速度 6. 0.02 7. 增加而減小 8. 2 9. 前饋控制器 10. 簡單的直線運動控制 三、選擇題 （每小題2分，共10分） 1. B.2. A3. C.4. C5、D 四、判斷題 （每小題2分，共10分) 1、√2、3、√4、5、√ 五、問答題 （每小題10分，共30分) 1. 單電源驅動電路 雙電源驅動電路 斬波限流驅動電路 2. 步距誤差 步距誤差直接影響執(zhí)行部件的定位精度。 最大靜轉矩 是指步進電動機在某相始終通電而處于靜止不動狀態(tài)時，所能承受的最大外加轉矩，亦即所能輸出的最大電磁轉矩，它反映了步進電動機的制動能力和低速步進運行時的負載能力。 啟動矩一頻特性 空載時步進電動機由靜止突然啟動，并不失步地進入穩(wěn)速運行所允許的最高頻率稱為最高啟動頻率。啟動頻率與負載轉矩有關。 運行矩頻特性 步進電動機連續(xù)運行時所能接受的最高頻率稱為最高工作頻率，它與步距角一起決定執(zhí)行部件的最大運行速度。 最大相電壓和最大相電流 分別是指步進電動機每相繞組所允許施加的最大電源電壓和流過的最大電流。 3. 應包括系統(tǒng)功能、性能指標、使用條件、經(jīng)濟效益。 一、名詞解釋 (每小題2分，共10分) 1、線性度2、伺服控制系統(tǒng)3、三相六拍通電方式4、傳感器5、系統(tǒng)精度 二、填空題 （每小題2分，共20分) 1、計算機在控制中的應用方式主要有_____________________________。 2. 滾珠絲桿螺母副結構有兩類： _____________________________。 3、應用于工業(yè)控制的計算機主要有 ______________________________等類型。 4. 機電一體化系統(tǒng)，設計指標和評價標準應包括________________________________。 5、可編程控制器主要由_____________________________等其它輔助模塊組成。 6. 順序控制系統(tǒng)是按照預先規(guī)定的次序完成一系列操作的系統(tǒng)， 順序控制器通常用_______________________________________________________。 7、現(xiàn)在常用的總線工控制機有 ________ 、PC總線工業(yè)控制機和CAN總線工業(yè)控制機等。 8、隔離放大器中采用的耦合方式主要有兩種_____________________________。 9. 某光柵的條紋密度是50條/mm，光柵條紋間的夾角θ=0.001孤度， 則莫爾條紋的寬度是_______________________。 10. 采樣/保持器在保持階段相當于一個“_____________________________”。 三、選擇題 （每小題2分，共10分） 1.一個典型的機電一體化系統(tǒng)，應包含以下幾個基本要素： A 機械本體 B 動力與驅動部分 C 執(zhí)行機構 D. 控制及信息處理部分 2、機電一體化系統(tǒng)（產(chǎn)品）開發(fā)的類型 A 開發(fā)性設計 B 適應性設計 C 變參數(shù)設計 D 其它 3、機電一體化系統(tǒng)（產(chǎn)品）設計方案的常用方法 A 取代法 B 整體設計法 C組合法 D其它。 4、機電一體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、抑制干擾的措施很多，主要包括 A屏蔽 B隔離 C濾波 D接地和軟件處理等方法 四、判斷題 （每小題2分，共10分) 1、變流器中開關器件的開關特性決定了控制電路的功率、響應速度、頻帶寬度、可靠性和等指標。（ ） 2、伺服控制系統(tǒng)的比較環(huán)節(jié)是將輸入的指令信號與系統(tǒng)的反饋信號進行比較，以獲得輸出與輸入間的偏差信號。（ ） 3、感應同步器是一種應用電磁感應原理制造的高精度檢測元件，有直線和圓盤式兩種，分別用作檢測直線位移和轉角。（ ） 4、數(shù)字式位移傳感器有光柵、磁柵、感應同步器等，它們的共同特點是利用自身的物理特征，制成直線型和圓形結構的位移傳感器，輸出信號都是脈沖信號，每一個脈沖代表輸入的位移當量，通過計數(shù)脈沖就可以統(tǒng)計位移的尺寸。（ ） 5、FMC控制系統(tǒng)一般分二級，分別是單元控制級和設備控制級。（ ） 五、問答題 （每小題10分，共30分) 1、計算機控制系統(tǒng)中，如何用軟件進行干擾的防護。 2、滾珠絲杠副的軸向間隙對系統(tǒng)有何影響？如何處理？ 六、綜合應用題 (每小題10分，共20分) 2. 光柵傳感器，刻線數(shù)為100線/mm，設細分時測得莫爾條紋數(shù)為400，試計算光柵位 移是多少毫米？若經(jīng)四倍細分后，記數(shù)脈沖仍為400，則光柵此時的位移是多少？測量分辨率是多少？ 一、名詞解釋 (每小題2分，共10分) 1、所謂傳感器的線性度就是其輸出量與輸入量之間的實際關系曲線偏離直線的程度。又稱 為非線性誤差。 2、一種能夠跟蹤輸入的指令信號進行動作，從而獲得精確的位置、速度及動力輸出的自動控制系統(tǒng)。 3、如果步進電動機通電循環(huán)的各拍中交替出現(xiàn)單、雙相通電狀態(tài)，這種通電方式稱為單雙相輪流通電方式。如A→ AB→ B→ BC→C → CA→… 4、是一種以一定的精確度把被測量轉換為與之有確定對應關系的，便于應用的某種物理量 的測量裝置。 5、指輸出量復現(xiàn)輸入信號要求的精確程度； 二、填空題 （每小題2分，共20分) 1、 操作指導控制系統(tǒng) 分級計算機控制系統(tǒng) 監(jiān)督計算機控制系統(tǒng)（SCC） 直接數(shù)字控制系統(tǒng) 2. 外循環(huán)插管式 內(nèi)循環(huán)反向器式 3、單片機 PLC 總線工控機 4. 性能指標 系統(tǒng)功能 使用條件 經(jīng)濟效益。 5、CPU 存儲器 接口模塊 6. PLC 7、STD總線工業(yè)控制機 8、變壓器隔離 光電隔離 9. 20mm 10. 模擬信號存儲器 三、選擇題 （每小題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、判斷題 （每小題2分，共10分) 1、（√）2、（√）3、（√）4、（√）5、（√） 五、問答題 （每小題10分，共30分) 1、軟件濾波用軟件來識別有用信號和干擾信號，并濾除干擾信號的方法，稱為軟件濾波 軟件“陷井” 軟件“看門狗”（WATCHDOG）就是用硬件（或軟件）的辦法要求使用監(jiān)控定時器定時檢查某段程序或接口，當超過一定時間系統(tǒng)沒有檢查這段程序或接口時，可以認定系統(tǒng)運行出錯（干擾發(fā)生），可通過軟件進行系統(tǒng)復位或按事先預定方式運行 。 2、如果滾珠螺旋副中有軸向間隙或在載荷作用下滾珠與滾道接觸處有彈性變形，則當螺桿反向轉動時，將產(chǎn)生空回誤差。為了消除空回誤差，在螺桿上裝配兩個螺母1和2，調(diào)整兩個螺母的軸向位置，使兩個螺母中的滾珠在承受載荷之前就以一定的壓力分別壓向螺桿螺紋滾道相反的側面，使其產(chǎn)生一定的變形，從而消除了軸向間隙，也提高了軸向剛度。常用的調(diào)整預緊方法有下列三種。墊片調(diào)隙式 螺紋調(diào)隙式 齒差調(diào)隙式 。 六、綜合應用題 (每小題10分，共20分) 1 光柵此時的位移 細分前4mm, 細分后 1mm 測量分辨率: 細分前0.01 mm/線 細分后:0.025 一、名詞解釋 (每小題2分，共10分) 1.機電一體化2自動控制3.開環(huán)控制系統(tǒng)4.逆變器 二 判斷題 (每空1分，共10分) 1. 直線運動導軌是用來支承和引導運動部件按給定的方向作往復直線運動。（　?。? 2. 滾珠絲桿不能自鎖。（　　） 3. D/A轉換的方式可分為并行轉換的串行轉換方式。（　　） 4. 同步通信是以字符為傳輸信息單位。（　　） 5. 異步通信常用于并行通道。（　　） 6. 查詢I/O方式常用于中斷控制中。（　?。? 7. 串行通信可以分為以下四種方式： 1）全雙工方式；（　?。? 2）半雙工方式；（　　） 3）同步通信； （ ） 4）異步通信。 （ ） 三 填空題：(每空1分，共40分) 1. 從控制角度講，機電一體化可分為 控制系統(tǒng)和 控制系統(tǒng)。 2. 在機電一體化中傳感器輸出電信號的參量形式可以分為: ； ； 三種形式。 3. 多點接地：優(yōu)點： ，缺點： 。 4. 一般來說，伺服系統(tǒng)的基本組成為 、 、和 等四大部分組成 5. 在SPWM變頻調(diào)速系統(tǒng)中，通常載波是 ，而調(diào)制波是 。 6.從電路上隔離干擾的三種常用方法是: 隔離， 隔離， 隔離。 7.開環(huán)步進電動機控制系統(tǒng)，主要由 、 和 等組成。 8. 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 實現(xiàn)步進電動機通電 14. 環(huán)形分配的三種常用方法是：1） ，2） ，3） 。 9. 產(chǎn)生電磁干擾必備的三個條件是： ， ， 。 10.干擾傳播途徑有二種方式： 1）傳導耦合方式：干擾信號能量以 或 的形式，通過金屬導體傳遞。 2）幅射耦合方式：干擾信號能量以 的形式，通過空間感應傳遞。 11. 指出下列干擾哪幾種屬于傳導耦合方式： , ; 哪幾種屬于幅射耦合方式： , , 。 A.靜電干擾 B.磁場干擾 C.漏電干擾 D.共阻抗感應干擾 E.電磁輻射干擾。 12.磁場屏蔽---對高頻交變磁場應采用 的金屬材料 作屏蔽體；對低頻交變磁場應采用 的材料作屏蔽體，并保證磁路暢通。 13.一點接地中：1）串聯(lián)接地：優(yōu)點： ，缺點： ， 2）并聯(lián)接地：優(yōu)點： ，缺點： ，僅適用于 電路。 四 解答題 (每小題5分，共40分) 1．一個典型的機電一體化系統(tǒng)，應包含哪些幾個基本要素？ 2．斜齒輪傳動機構中消除齒側隙的常用方法？ 3、簡述直流伺服電動機兩種主要控制方式的工作原理。 4. 在微機控制系統(tǒng)中，主機和外圍設備間所交換的信息通常分為哪三類？ 5．數(shù)據(jù)信息可分為哪幾種？ 7.步進電動機控制系統(tǒng)中，電動機通過絲杠螺母帶動執(zhí)行部件運動: 已知：步距角θ，脈沖數(shù) N ，頻率 f ，絲杠導程 p ，試求執(zhí)行部件: 位移量 L= ? 移動速度 V=? 一　名詞解釋 (每小題2分，共10分) 1機電一體化--從系統(tǒng)的觀點出發(fā)，將機械技術 、微電子技術、信息技術、控制技術等在系統(tǒng)工程基礎上有機地加以綜合，以實現(xiàn)整個系統(tǒng)最佳化的一門新科學技術。 2.自動控制—由控制裝置自動進行操作的控制。 3.開環(huán)控制系統(tǒng)—無反饋的控制系統(tǒng)。 4.逆變器—把固定的直流電變成固定或可調(diào)的交流電的 DC/AC變流器。 二 判斷題 (每空1分，共10分) 1. √ 2. √ 3. √ 4. 5. 6. 7. 1） √1 2）√ 3）√ 4）√ 三 填空題（(每空1分，共40分） 1. 開環(huán)、閉環(huán) 2. 電壓輸出 電流輸出 頻率輸出 3. 互不干擾 接線多 復雜 4. 控制器 功率放大器 執(zhí)行機構 和檢測裝置 5. 等腰三角波 （三相）正弦波 6. 光電 變壓器 繼電器 7. 環(huán)形分配器 功率放大器 步進電動機 8. 1）采用計算機軟件分配器 2）小規(guī)模集成電路搭接的硬件分配器 3）專用模塊分配器 9．干擾源 傳播途徑 接受干擾對象 原系統(tǒng) 系統(tǒng) 10. 1） 電壓 ；電流 。 2）電磁場。 11. C , D ; A , B E。 12. 銅和鋁等導電性能好 ；鐵等高導磁率 。 13．1）最簡單，；前后相互干擾， 2）干擾小，；接線多，復雜，低頻（<1MHZ）。 四　解答題　(每小題5分，共40分) 1、機械本體、動力與驅動部分、執(zhí)行機構、傳感測試部分、控制及信息處理部分 2.1）墊片調(diào)整法 2）軸向壓簧調(diào)整法 3、一種是電樞電壓控制，即在定子磁場不變的情況下，通過控制施加在電繞組兩頭端的電壓信號來控制電動機的轉速和輸出轉矩； 另一種是勵磁磁場控制即通過改變勵磁電流的大小來改變定子磁場的強度，從而控制電動機的轉速和輸出轉矩。 4、數(shù)據(jù)信息、狀態(tài)信息和控制信息 5、（1）數(shù)字量（2）模擬量（3）開關量（4）脈沖量 7、 L =(θp/360)N ； V =(θp/360)f 一、名詞解釋 （每題2分　共10分） 1、 機電一體化2、柔性制造系統(tǒng)3、靜態(tài)設計4、系統(tǒng)軟件5、感應同步器 二、填空題（每空１分，共3０分） 1、對伺服系統(tǒng)的技術要求是____________、____________、____________、___________。 2、機電一體化的機械系統(tǒng)設計主要包括兩個環(huán)節(jié)：____________、____________。 3、計算機控制系統(tǒng)的類型包括________________________、_______________________、 監(jiān)督控制系統(tǒng)、________________________。 5、 接口的基本功能主要有______________、放大、_________________。 6、 對直線導軌副的基本要求是_________________________、_____________________、 ____________________、__________________和平穩(wěn)。 7．機電一體化機械系統(tǒng)應具有良好的侍服性能，要求機械傳動部件轉動慣量小、阻力合理 ___________、_____________、____________、____________、并滿足小型、輕量等要求。 8、伺服系統(tǒng)的基本組成包括______________ 、 _____________________、檢測裝置、 ____________________。 9、工作接地分為_______________、 ______________。 三、簡答題 （每小題5分，共20分） 3. 簡述直流伺服電機兩種控制的基本原理。 4. 控制系統(tǒng)接地通的目的。 四、分析題 （每小題20分，共40分) 1. 半橋逆變電路的工作原理。 一、名詞解釋 （每題2分　共10分） 1、機電一體化: 機電一體化技術綜合應用了機械技術、微電子技術、信息處理技術、自動控制技術、檢測技術、電力電子技術、接口技術及系統(tǒng)總體技術等群體技術，實現(xiàn)多種技術功能復合的最佳功能價值的系統(tǒng)工程技術。 2、柔性制造系統(tǒng)：柔性制造系統(tǒng)（Flexible Manufacturing System）是由兩臺或兩臺以上加工中心或數(shù)控機床組成，并在加工自動化的基礎上實現(xiàn)物料流和信息流的自動化 3、靜態(tài)設計：是指依據(jù)系統(tǒng)的功能要求，通過研究制定出機械系統(tǒng)的初步設計方案。 4、系統(tǒng)軟件：系統(tǒng)軟件是由計算機的制造廠商提供的，用來管理計算機本身的資源和方便 用戶使用計算機的軟件。 5、感應同步器: 感應同步器是一種應用電磁感應原理制造的高精度檢測元件，有直線和圓盤式兩種，分別用作檢測直線位移和轉角。 二、填空題（每空１分，共3０分） 1、系統(tǒng)精度 穩(wěn)定性 響應特性 工作頻率 2、靜態(tài)設計 動態(tài)設計 3、分級計算機控制系統(tǒng) 直接數(shù)字控制系統(tǒng) 操作指導控制系統(tǒng) 5數(shù)據(jù)格式轉換、通信聯(lián)絡 6、導向精度高 耐磨性好 足夠的剛度 對溫度變化的不敏感性。 7．阻尼合理 剛度大 抗振性好 間隙小 8、控制器、執(zhí)行環(huán)節(jié)、比較環(huán)節(jié) 9、一點接地 多點接地 三、簡答題 （每小題5分，共20分） 3. 直流伺服電動機的控制方式主要有兩種：一種是電樞電壓控制，即在定子磁場不變的情況下，通過控制施加在電樞繞組兩端的電壓信號來控制電動機的轉速和輸出轉矩；另一種是勵磁磁場控制，即通過改變勵磁電流的大小來改變定子磁場強度，從而控制電動機的轉速和輸出轉矩。 采用電樞電壓控制方式時，由于定子磁場保持不變，其電樞電流可以達到額定值，相應的輸出轉矩也可以達到額定值，因而這種方式又被稱為恒轉矩調(diào)速方式。而采用勵磁磁場控制方式時，由于電動機在額定運行條件下磁場已接近飽和，因而只能通過減弱磁場的方法來改變電動機的轉速。由于電樞電流不允許超過額定值，因而隨著磁場的減弱，電動機轉速增加，但輸出轉矩下降，輸出功率保持不變，所以這種方式又被稱為恒功率調(diào)速方式。 4. 控制系統(tǒng)接地通的目的。 將電路、設備機殼等與作為零電位的一個公共參考點（大地）實現(xiàn)低阻抗的連接，稱之謂接地。接地的目的有兩個：一是為了安全，例如把電子設備的機殼、機座等與大地相接，當設備中存在漏電時，不致影響人身安全，稱為安全接地；二是為了給系統(tǒng)提供一個基準電位，例如脈沖數(shù)字電路的零電位點等，或為了抑制干擾，如屏蔽接地等。稱為工作接地。工作接地包括一點接地和多點接地兩種方式。 四、分析題 （每小題20分，共40分) 1. 半橋逆變電路原理如左圖所示，它有兩個導電臂，每個導電臂由一個可控元件和一個反并聯(lián)二極管組成。在直流側接有兩個相互串聯(lián)的足夠大的電容，使得兩個電容的聯(lián)結點為直流電源的中點。 設電力晶體管Vl和V2 基極信號在一個周期內(nèi)各有半周正偏和反偏，且二者互補。當負載為感性時，其工作波形如右圖所示。輸出電壓波形u0 為矩形波，其幅值為Um =Ud /2輸出電流i0 波形隨負載阻抗角而異。設t2 時刻以前V1 導通。t2 時刻給V1關斷信號，給V2 導通信號，但感性負載中的電流i0 不能立刻改變方向，于是VD2 導通續(xù)流。當t3時刻i0 降至零時VD2 截止，V2 導通，i0 開始反向。同樣，在t4 時刻給V2 關斷信號，給V1 導通信號后，V2 關斷，VD1 先導通續(xù)流，t5 時刻V1 才導通。 當V1 或 V2 導通時，負載電流和電壓同方向，直流側向負載提供能量；而當VD1 或 VD2導通時，負載電流和電壓反方向，負載中電感的能量向直流側反饋，既負載將其吸收的無功能量反饋回直流側。反饋回的能量暫時儲存在直流側電容中，直流側電容起到緩沖這種無功能量的作用。二極管VD1 、VD2是負載向直流側反饋能量的通道，同時起到使負載電流連續(xù)的作用，VD1 、VD2被稱為反饋二極管或續(xù)流二極管。 一、名詞解釋 (每小題2分，共10分) 1機電一體化2伺服控制3閉環(huán)控制系統(tǒng)4逆變器 二 判斷題：(每小題1分，共10分) 1 在計算機接口技術中I/O通道就是I/O接口?！。ā　。? 2 滾珠絲桿不能自鎖。（　?。? 3 無論采用何種控制方案，系統(tǒng)的控制精度總是高于檢測裝置的精度。（　?。? 4 異步通信是以字符為傳輸信息單位。（　?。? 5 同步通信常用于并行通信。（　?。? 6 無條件I/O方式常用于中斷控制中。（　　） 7從影響螺旋傳動的因素看，判斷下述觀點的正確或錯誤 （1）影響傳動精度的主要是螺距誤差、中徑誤差、牙型半角誤差（　　） （2）螺桿軸向竄動誤差是影響傳動精度的因素（　?。? （3）螺桿軸線方向與移動件的運動方向不平行而形成的誤差是影響傳動精度的因素（　?。? （4）溫度誤差是影響傳動精度的因素（　　） 三、選擇題 (每小題1分，共40分) 1. 在計算機和外部交換信息中，按數(shù)據(jù)傳輸方式可分為 ： 通信 和 通信。 2. 微機控制系統(tǒng)中的輸入與輸出通道一般包括 、 、 、 四種通道。 3. 在伺服系統(tǒng)中，在滿足系統(tǒng)工作要求的情況下，首先應保證系統(tǒng)的 和 ，并盡量高伺服系統(tǒng)的響應速度。 4. 一般來說，伺服系統(tǒng)的執(zhí)行元件主要分為 、 、 和其它 等四大類型。 5. 在SPWM變頻調(diào)速系統(tǒng)中，通常載波是 ， 而調(diào)制波是 。 6. 異步交流電動機變頻調(diào)速： 2） 基頻（額定頻率）以下的恒磁通變頻調(diào)速，屬于 調(diào)速方式。 3） 基頻（額定頻率）以上的弱磁通變頻調(diào)速，屬于 調(diào)速方式。 7. 開環(huán)步進電動機控制系統(tǒng)，主要由 、 和 等組成。 8. 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 實現(xiàn)步進電動機通電 14. 環(huán)形分配的三種常用方法是：1） ，2） ，3） 。 9. 根據(jù)計算機在控制中的應用方式，把計算機控制系統(tǒng)分為四類：1） ，2） ， 3） ，4） 。 10．應用于工業(yè)控制的計算機主要有： 1） ，2） ，3） 等類型。 11.干擾傳播途徑有二種方式，其中傳導耦合方式：干擾信號能量以 或 的形式，通過金屬導體傳遞。 12. 抑制電磁干擾的常用方法有屏蔽、 、 、 、合理布局和軟件抗干擾技術。 13. 電場屏蔽----通常用 的金屬材料作屏蔽體，并應保持良 好 。 14．根據(jù)頻率特性解釋下列濾波器的作用： 1）低通濾波器：只讓 通過，而高于 受到抑制、衰 減，不讓通過。 2）帶通濾波器：只讓 通過，而高于 部分。 A 換向結構 B 轉換電路 C 存儲電路 D檢測環(huán)節(jié) 四　解答題 (每小題8分，共40分) 1．簡述一個典型的機電一體化系統(tǒng)的基本組成要素。 2．直齒圓柱齒輪傳動機構中消除齒側隙的常用方法？ 3．簡述機電一體化對機械系統(tǒng)的基本要求及機械系統(tǒng)的組成。 4. 簡述在微機控制系統(tǒng)中I/O控制方式及I/O接口的編址方式。 5．簡述伺服系統(tǒng)的結構組成。 6．DAC0832有哪三種輸入工作方式？有哪二種輸出工作方式？ 7. 步進電動機控制系統(tǒng)中，電動機通過絲杠螺母帶動執(zhí)行部件運動: 已知：步距角θ，脈沖數(shù) N ，頻率 f ，絲杠導程 p ，試求執(zhí)行部件: 位移量 L= ? 移動速度 V=? 8. 測量某加熱爐溫度范圍為100~1124℃，線性溫度變送器輸出0~5V，用ADC0809轉換器輸入到微機控制系統(tǒng)中，試求測量該溫度環(huán)境的分辨率和精度。 一 名詞解釋 (每小題2分，共10分) 1 機電一體化技術綜合應用了機械技術、微電子技術、信息處理技術、自動控制技術、檢 測技術、電力電子技術、接口技術及系統(tǒng)總體技術等群體技術，以系統(tǒng)為出發(fā)點的最佳 功能價值的系統(tǒng)工程技術。 2 伺服控制系統(tǒng)是一種能夠跟蹤輸入的指令信號進行動作，從而獲得精確的位置、速度及動力輸出的自動控制系統(tǒng)。 3 閉環(huán)控制系統(tǒng)是指具有反饋的控制系統(tǒng)。 4 逆變器是將直流電變成交流電的電路。 二 判斷題 (每小題1分，共10分) 1　（）2 （√）3 （）4 （√）5 （）6 （） 7 （√）（√）（√）（√） 三、選擇題 (每小題1分，共40分) 1. 串行通信 并行通信 2. 模擬量輸入通道 模擬量輸出通道 數(shù)字量輸入通道 數(shù)字量輸出通道 3. 穩(wěn)定性和精度 4. 電磁式 液壓式 氣壓式 5. 等腰三角波 正弦波 6. 恒轉矩 恒功率 7. 環(huán)形分配器 功率驅動器 步進電機 8. 計算機軟件 硬件分配 專用環(huán)形分配器 15. 16. 17. 18. 19. 20. 21. 22. 23. 24. 25. 26. 計算 9. 操作指導控制系統(tǒng) 直接控制系統(tǒng) 監(jiān)督計算機控制系統(tǒng) 分級計算機控制系統(tǒng) 10．單片機 PLC 總線工控機 11. 電壓 電流 12.隔離 濾波 接地 13.銅 鋁等導電性能良好 接地 14．1） 低頻成分 截止頻率成分 2）某一頻帶內(nèi)的成分 上截止頻率成分 下截止頻率成分 四　解答題 (每小題8分，共40分) 1． 1）機械本體2）動力與驅動；3）傳感測試部分；4）執(zhí)行機構 5）控制及信息處理單元 2．1）、偏心軸套調(diào)整法 2）、雙片薄齒輪錯齒調(diào)整法 3． 對機械系統(tǒng)的基本要求：高精度；快速響應；良好的穩(wěn)定性。 機械系統(tǒng)的組成：傳動機構；導向機構；執(zhí)行機構。 4. 程序控制方式、中斷控制方式、直接存儲器存取方式。 獨立編址；與儲存器統(tǒng)一編址。 5． 1) 比較環(huán)節(jié)；2) 控制器；3) 執(zhí)行環(huán)節(jié)；4) 被控對象；5) 檢測環(huán)節(jié)。 6．輸入工作方式：（1）直通方式 （2）單緩沖方式（3）雙緩沖方式 輸出工作方式：（1）單極性輸出 （2）雙極性輸出 7. L =(θp/360)N ； V =(θp/360)f 8. 4 ℃ ; +2℃。 一、名詞解釋 (每小題2分，共10分) 1. 機電一體化2. 分辨力3. 靈敏度(測量)4. 永磁同步電動機:5. 復合控制器 二、單項選擇題 (每小題2分，共10分) 1. 受控變量是機械運動的一種反饋控制系統(tǒng)稱 ( ) A.順序控制系統(tǒng) B.伺服系統(tǒng) C.數(shù)控機床 D.工業(yè)機器人 2. 齒輪傳動的總等效慣量隨傳動級數(shù)( ) A.增加而減小 B.增加而增加 C.減小而減小 D.變化而不變 3. 滾珠絲杠螺母副結構類型有兩類：外循環(huán)插管式和( ) A.內(nèi)循環(huán)插管式 B.外循環(huán)反向器式 C.內(nèi)、外雙循環(huán) D.內(nèi)循環(huán)反向器式 4.某光柵條紋密度是100條/mm，光柵條紋間夾角θ=0.001孤度，則莫爾條紋的寬度是( ) A.100mm B.20mm C.10mm D.0.1mm 5. 直流測速發(fā)電機輸出的是與轉速 ( ) A.成正比的交流電壓B.成反比的交流電壓 C.成正比的直流電壓 D.成反比的直流電壓 三、簡答題 (每小題6分，共30分) 1、機電一體化系統(tǒng)設計指標大體上應包括哪些方面? 2、步進電動機常用的驅動電路有哪幾種類型?其中哪種電路適于永磁式步進電動機? 3、步進電動機數(shù)控系統(tǒng)和參考脈沖伺服系統(tǒng)的輸入信號是什么?輸出軸的轉速、轉向、位置各自與哪些因素有關? 4、什么是PLC的掃描工作制? 5、PWM的工作原理? 四、計算題 (每小題10分，共20分) 1.三相變磁阻式步進電動機，轉子80個齒。 (1)要求電動機轉速為60r/min,單雙拍制通電，輸入脈沖頻率為多少? (2)要求電動機轉速為100r/min，單拍制通電，輸入脈沖頻率為多少? 2. 三相交流感應電動機，電源頻率50Hz，空載轉速為1450r/min。 (1)該電動機為幾極，空載轉差率是多少? (2)堵轉時定子、轉子繞組電勢頻率各為多少? (3)空載時，定子、轉子繞組電勢頻率各為 一、名詞解釋 (每小題2分，共10分) 1 機電一體化技術綜合應用了機械技術、微電子技術、信息處理技術、自動控制技術、檢 測技術、電力電子技術、接口技術及系統(tǒng)總體技術等群體技術，以系統(tǒng)為出發(fā)點的最佳 功能價值的系統(tǒng)工程技術。 2 傳感器能檢測到的最小輸入增量稱分辨力，在輸入零點附近的分辨力稱為閾值。 3 靈敏度(測量) 傳感器在靜態(tài)標準條件下輸入變化對輸出變化的比值。 4 以電子換向取代了傳統(tǒng)的直流電動機的電刷換向的電動機。 5 復合控制器帶有前饋控制系統(tǒng)的反饋控制器。它的作用是使系統(tǒng)能以穩(wěn)定的零誤差跟蹤已知的輸入信號。 二、單項選擇題 (每小題2分，共10分) 1. B2. A3. B4. C5. C 三、簡答題 (每小題6分，共30分) 1、系統(tǒng)功能 性能指標 使用條件 經(jīng)濟效益 2、單極驅動 雙極驅動 高低電壓驅動 斬波電路驅動 細分電路 3、參考脈沖序列 轉速與參考脈沖頻率成正比 輸出軸轉向 由轉向電平?jīng)Q定 位置由位置電平?jīng)Q定 4、即檢測輸入變量求解當前控制邏輯以及修正輸出指令,重復進行。 5、斬波器調(diào)壓的基本原理是通過晶閘管或自關斷器件的控制，將直流電壓斷續(xù)加到負載（電機）上，利用調(diào)節(jié)通、斷的時間變化來改變負載電壓平均值。斬波器調(diào)壓控制直流伺服電機速度的方法又稱為脈寬調(diào)制（Pulse Width Modulation）直流調(diào)速。 四、計算題 (每小題10分，共20分) 1) K=2; M=3, Z=80; α=360/2*3*80=0.75 f=480Hz 2) K=1; M=3, Z=80; α=360/1*3*80=1.5 f=400Hz 2. 三相交流感應電動機，電源頻率50Hz，空載轉速為1450r/min。 (1) 4極，空載轉差率n=(1500-1450)/1500=3.3% (2) 50Hz (3) 50Hz 16.5 Hz 一、名詞解釋 (每小題2分，共10分) １、檢測傳感器 ２、伺服電動機 3、靜壓軸承 4、靜壓導軌 5、屏蔽 二、填空題（每小題１分，共30分） 1、機電一體化系統(tǒng)中常見的軸承包括____________、___________、__________、磁軸承。 2、機電一體化系統(tǒng)一般由______________、_____________、接口、__________________、 _____________、______________等部分組成。 .3、按干擾的耦合模式干擾可分為靜電干擾、____________________、__________________、 _________________、_______________等干擾類型。 .4、機電一體化是從系統(tǒng)的觀點出發(fā)，將_____________、____________、___________、機 械技術等在系統(tǒng)工程的基礎上有機的加以綜合，實現(xiàn)整個機械系統(tǒng)________而建立的一門新 的科學技術。 5、伺服系統(tǒng)的基本組成部分包括_____________、____________、執(zhí)行機構、___________ 四大部分。 6、用軟件識別有用信號和干擾信號、并濾去干擾信號的方法稱為_____________、識別信 號的原則有_____________、______________。 7、機電一體化系統(tǒng)（產(chǎn)品）設計類型大致可分為________________、適應性設計、 ________________。 8、機電一體化系統(tǒng)包括______________、_____________、信息處理技術、____________、 ____________、總體等相關技術。 9、 機電一體化系統(tǒng)對機械傳動總傳動比確定的最佳選擇方案有______________________、 _____________________、質(zhì)量最小原則。 三、問答題（每題10分,　共 40分） 2、步進電動機常用的驅動電路有哪幾種類型? 3、用軟件進行“線性化”處理時，采用計算法的原理是怎樣的？ 4、模擬式 四、分析擴展的RAM6264的地址范圍和和工作原理。（20分傳感器信號處理過程包括哪些環(huán)節(jié)？ ） 一、名詞解釋 (每小題2分，共10分) １、檢測傳感傳感器是一種以一定的精確度把被測量轉換為與之有確定對應關系的，便于應用的某種物理量的測量裝置。 ２、伺服電動機是一種能夠跟蹤輸入的指令信號進行動作，從而獲得精確的位置、速度及動力輸出電動機 3、靜壓軸承從外部油源給軸瓦提供壓力油，使球磨機進、出料端的大軸在高壓油膜的作用下浮起，與軸瓦無直接接觸，處在液體磨擦狀態(tài)，從而極大地降低了起動力矩和旋轉阻力矩， 4、靜壓導軌是在兩個相對運動的導軌面間通入壓力油或壓縮空氣，使運動件浮起，以保證兩導軌面間處于液體或氣體摩擦狀態(tài)下工作。 5、屏蔽是利用導電或導磁材料制成的盒狀或殼狀屏蔽體，將干擾源或干擾對象包圍起來從而割斷或削弱干擾場的空間耦合通道，阻止其電磁能量的傳輸。 二、填空題（每小題１分，共30分） 1、滾動軸承 滑動軸承 靜壓軸承 磁軸承。 2、機械本體 動力與驅動 執(zhí)行機構 傳感器檢測部分 控制及處理部分 .3、為靜電干擾 磁場耦合干擾 漏電耦合干擾 .4、檢測技術 伺服技術 計算機與信息處理技術 5、控制器 檢測環(huán)節(jié) 比較環(huán)節(jié) 被控對象 6、軟件濾波 時間原則 空間原則 屬性原則 7、開發(fā)性設計 變參數(shù)設計 8、機械技術 檢測技術 伺服技術 計算機與信息處理技術 自動控制技術和系統(tǒng)總體技術 9 轉動慣量原則 輸出軸轉角誤差最小原則 三、問答題（每題10分,　共 40分） 2、單極驅動 雙極驅動 高低電壓驅動 斬波電路驅動 細分電路 3、當輸出電信號與傳感器的參數(shù)之間有確定的數(shù)字表達式時，就可采用計算法進行非線性補償。即在軟件中編制一段完成數(shù)字表達式計算的程序，被測參數(shù)經(jīng)過采樣、濾波和標度變換后直接進入計算機程序進行計算，計算后的數(shù)值即為經(jīng)過線性化處理的輸出參數(shù)。 在實際工程上，被測參數(shù)和輸出電壓常常是一組測定的數(shù)據(jù)。這時如仍想采用計算法進行線性化處理，則可應用數(shù)字上曲線擬合的方法對被測參數(shù)和輸出電壓進行擬合，得出誤差最小的近似表達式。 4、模擬式傳感器信號處理過程包括:將非電物理量轉換成電量，并經(jīng)放大、濾波等一系列處理后，需經(jīng)模/數(shù)變換將模擬量變成數(shù)字量，才能送入計算機系統(tǒng)。模/數(shù)轉換過程包括信號的采樣/保持、多路轉換（多傳感器輸入時）、A/D處理等過程。 四、分析擴展的RAM6264的地址范圍和和工作原理。（20分） RAM6264的地址范圍為0000H~1FFFH P0口與6264的I/O數(shù)據(jù)線相連，另一方面經(jīng)74LS373與6264的低8位地址線連； P2.0~P2.4與6264的高5相連；6264的寫使端與單片機的WR相連；輸出使能端與單片機的RD相連；CS片選信號端直接接地。 采用MOVX @DPTR 來訪問此RAM 一、名詞解釋 (每小題2分，共10分) 1、DMA 2、中斷 3、共模干擾 、伺服控制技術 5、串行通信 二、填空題 （每空１分，共3０分） 1、機電一體化是從系統(tǒng)的觀點出發(fā)____________、____________、___________、信息技 術等在系統(tǒng)工程的基礎上有機的加以綜合，實現(xiàn)整個機械系統(tǒng)________而建立的一門新 的科學技術。 2、機電一體化產(chǎn)品中需要檢測的物理量分成____________和____________兩種形式。 3、計算機控制系統(tǒng)的類型包括________________________、_______________________、 監(jiān)督控制系統(tǒng)、________________________。 4 機械結構因素對侍服系統(tǒng)性能的影響有__________________、____________________、 結構彈性變形、__________________間隙的影響。 7、 接口的基本功能主要有______________、放大、_________________。 8、 對直線導軌副的基本要求是_________________________、_____________________、 ____________________、__________________和平穩(wěn)。 7．機電一體化機械系統(tǒng)應具有良好的侍服性能，要求機械傳動部件轉動慣量小、阻力合理 ___________、___________、__________、____________、并滿足小型、輕量等要求。 8、伺服系統(tǒng)的基本組成包括______________ 、 _____________________、檢測裝置、 ____________________。 9、擬定機電一體化系統(tǒng)的設計方案的方法有_______________、組合法、 ______________。 10、STD總線的技術特點_________________、______________、______________________、 高可靠性。  四、分析擴展的ROM27256的工作地址范圍和工作原理 (30分) 一、名詞解釋 (每小題2分，共10分) 1、外設與內(nèi)存間直接進行數(shù)據(jù)交換（DMA）而不通過CPU 2、為了提高CPU的效率和使系統(tǒng)具有良好的實時性，采用中斷方式CPU就不必花費大量時間去查詢各外圍設備的狀態(tài)了。而是當外圍設備需要請求服務時，向CPU發(fā)出中斷請求，CPU響應外圍設備中斷，停止執(zhí)行當前程序，轉去行一個外圍設備服務的程序，中斷處理完畢，CPU又返回來執(zhí)行原來的程序。 3、共模干擾往往是指同時加載在各個輸入信號接口斷的共有的信號干擾。 4、伺服控制技術是一種能夠跟蹤輸入的指令信號進行動作，從而獲得精確的位置、速度及動力輸出的自動控制技術。 5、串行通信是數(shù)據(jù)按位進行傳送的。在傳輸過程中，每一位數(shù)據(jù)都占據(jù)一個固定的時間長度，一位一位的串行傳送和接收。 二、填空題 （每空１分，共3０分） 1、 機械技術 檢測技術 伺服技術 協(xié)調(diào)工作 2、 電量 非電量 3、 操作指導控制系統(tǒng) 直接數(shù)字控制系統(tǒng) 監(jiān)督計算機控制系統(tǒng) 分級計算機控制系統(tǒng) 4、阻尼 摩擦 慣量 9、 變換 耦合 10、 導向精度高 耐磨性好 足夠的剛度 對溫度變化的不敏感性 7、摩擦小 度大 振性好 隙小 8、控制器 執(zhí)行環(huán)節(jié) 比較環(huán)節(jié) 9、取代法 整體法 10、模塊化設計 系統(tǒng)組成 修改和擴展方便 四、分析擴展的ROM27256的工作地址范圍和工作原理 (30分) ROM27256的地址范圍為0000H~7FFFH P0口與27256的I/O數(shù)據(jù)線相連，另一方面經(jīng)8282與27256的低8位地址線連；用于擴展32KB的片外ROM；P2.0~P2.6與27256的7相連；6264的寫使端與單片機的WR相連；輸出使能端OE與單片機的PSEN相連；CE片選信號端與P2.7相連。 采用MOVC @A+PC或MOVC @A+DPTR來訪問此ROM 一、名詞解釋 (每小題2分，共10分) 1. 變頻調(diào)速 2. FMS 3. 響應特性4. 敏感元件5. 壓電效應 二、選擇題 （每小題2分，共10分） 1、伺服控制系統(tǒng)一般包括控制器、被控對象、執(zhí)行環(huán)節(jié)、比較環(huán)節(jié)和_________等個五部分。 A 換向結構 B 轉換電路 C 存儲電路 D檢測環(huán)節(jié) 2、檢測環(huán)節(jié)能夠對輸出進行測量，并轉換成比較環(huán)節(jié)所需要的量綱，一般包括傳感器和 _______。 A 控制電路 B 轉換電路 C 調(diào)制電路 D 逆變電路 3、以下可對異步電動機進行調(diào)速的方法是_______。 A 改變電壓的大小 B 改變電動機的供電頻率 C 改變電壓的相位 D 改變電動機轉子繞組匝數(shù) 4、執(zhí)行元件：能量變換元件，控制機械執(zhí)行機構運動，可分為 ________、液壓式和氣動式等。 A 電氣式 B 電磁式 C 磁阻式 D 機械式 5、步進電動機，又稱電脈沖馬達，是通過 ________ 決定轉角位移的一種伺服電動機。 A 脈沖的寬度 B 脈沖的數(shù)量 C 脈沖的相位 D 脈沖的占空比 三、簡答題 (每小題10分，共30分) 1什么叫傳感器？傳感器的功用是什么？它是由哪幾部分組成的？各部分的作用及相互關系如何？ 2. 試簡述采樣/保持器原理。 3. 工業(yè)控制用的計算機主要有哪幾種類型，它們分別適用于哪些場合？ 四、簡單應用題 (每小題10分，共20分) 1. 刻線為1024的增量式角編碼器安裝在機床的絲杠轉軸上，已知絲杠的螺距為2mm，編碼器在10秒內(nèi)輸出307200個脈沖，試求刀架的位移量和絲杠的轉速分別是多少？ 2. 有一脈沖電源，通過環(huán)形分配器將脈沖分配