机电一体化技术 综合习题Word文件下载.docx
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B.检测通道
C.控制通道
D.系统间通道
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（
）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
6．受控变量是机械运动的一种反馈控制系统称
A.顺序控制系统
B.伺服系统
C.数控机床
D.工业机器人
7．滚珠丝杠螺母副结构类型有两类：
外循环插管式和（
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
8．直流测速发电机输出的是与转速（
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
9．具有某种智能功能的工业机器人属于（
）。
A.第一代机器人
B.第二代机器人
C.第三代机器人
D.第四代机器人
10．由存储、输送和装卸三个子系统组成的系统属于柔性制造系统中的（
A.加工系统
B.物料系统
C.能量系统
D.信息系统
四、简述题（每小题5分，共25分）
1．步进电动机常用的驱动电路有哪几种类型?
2．机电一体化系统应包括的基本要素有哪些？
并指出各要素所对应的功能。
3．一个典型的机电一体化系统，应包含哪些几个基本要素？
4．何为“可靠性指标”？
如何衡量它？
机电一体化系统及产品常用的可靠性指标有哪些？
5．斜齿轮传动机构中消除齿侧隙的常用方法？
五、分析计算题（共15分）
1.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。
综合练习
（一）答案
1．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的基础上有机地加以综合，实现整个机械系统最佳化而建立起来的一门新的科学技术。
2．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。
3．一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。
4．产品在规定的条件下和规定的时间内，完成规定功能的能力。
5．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。
1.性能指标
系统功能
使用条件
经济效益
2.负载角加速度最大
响应速度
3.纵向肋板
横向肋板
斜置肋板
4.20mm
5.加工系统
物料系统
能量系统
信息系统
6.光电
变压器
继电器
7.一点接地多点接地
8.0.02
1.B.
2.A
3.C.
4.B
5.D
6.B
7.B
8.C
9.B
10.B
四、简述题（每小题5分，共25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.答：
机械本体：
使构造系统的各子系统、零部件按照一定的空间和时间关系安置在一定的位置上，并保持特定的关系。
动力部分：
按照机电一体化系统的要求为系统提供能量和动力使系统正常运行。
检测部分：
把系统运行过程中所需要的本身和外界环境的各种参数及状态进行检测，变成可识别信号，送往控制装置，经过信息处理后产生相应的控制信息。
执行机构：
根据控制信息和指令完成所要求的动作。
控制器：
根据系统的状态信息和系统的目标，进行信息处理，按照一定的程序发出相应的控制信号，通过输出接口送往执行机构，控制整个系统有目的地运行。
接口：
各子系统之间进行物质、能量和信息的交换、放大、传递。
3.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
4.答：
“可靠性指标”是可靠性量化分析的尺度。
衡量可靠性高低的数量指标有两类，一类是概率指标，另一类是寿命指标。
常用的可靠性指标有可靠度、失效率、平均寿命、平均维修时间、有效度。
5.1）垫片调整法
2）轴向压簧调整法
五、分析计算题（共15分）
1.
（1）
梯形图：
（２）助记符指令程序：
STR
X1
OR
Y1
AND
NOT
X2
OUT
X3
Y2
ANDNOT
X4
AND
Y1
OUT
综合练习
（二）
一、名词解释（每小题4分，共20分）
1、线性度
2、系统精度
3、自动控制
4、I/O接口
5、压电效应
二、填空题（每空1分，共20分）
1、可编程控制器主要由___________、_________、_________等其它辅助模块组成。
2、采样/保持器在保持阶段相当于一个“___________________”。
3、按控制方法划分，伺服系统可分为
系统。
4、直接差分法有
两种。
5、衡量机电一体化系统可靠性高低的数量指标有
6、微机控制系统中的输入与输出通道一般包括
、
四种通道。
7、一般来说，伺服系统的执行元件主要分为
和其他等四大类型。
8、STD总线的技术特点____________、_________、_______________、高可靠性。
1、机电一体化的核心是（
）
A.动力部分
B.检测部分
C.控制器
D.接口
2、在设计齿轮传动装置时，对于要求运转平稳，启动频繁和动态性能好的降速传动链，可按什么原则设计？
（
A.输出轴转角误差最
B.等效转动惯量最小
C.质量最小
D.A和B两者
3、产品在规定的条件下和规定的时间内，完成规定功能的概率为（
A.可靠度
B.失效率
C.平均寿命
D.平均维修时间
4、目前大部分工业机器人都采用多少级机器人控制？
A.一级
B.二级
C.三级
D.四级
5、下列不属于机电一体化系统（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个别设计法
6、抑制干扰的措施很多，下列不属于的是那一项？
A屏蔽
B隔离
C过滤
D接地和软件处理等方法
7、PD称为（ ）控制算法。
A.比例
B.比例微分
C.比例积分
D.比例积分微分
8、对于交流感应电动机，其转差率s的范围为（ ）。
A.1<
s<
2
B.0<
s1
C.-1<
1
D.-1<
9、以下可对异步电动机进行调速的方法是（
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
10、步进电动机，又称电脉冲马达，是通过（
）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
1、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？
2、步进电动机常用的驱动电路有哪几种类型?
3、模拟式传感器信号处理过程包括哪些环节？
4、什么是PLC的扫描工作制?
5、PWM的工作原理?
五、综合应用题（共15分）
1、某数控机床位置控制系统的参数如下：
K=35N.M/rad；
fm=8N.M；
f=12N.M；
J=21Kg.M2；
Ts-Tc=1.5N.M；
求其临界转速Ωc。
（已知出现爬行时系统的临界初始相位Фc为70°
综合练习
（二）答案
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关系曲线偏离直线的程度。
又称
为非线性误差。
2、指输出量复现输入信号要求的精确程度；
3、自动控制—由控制装置自动进行操作的控制。
4、I/O接口电路也简称接口电路。
它是主机和外围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。
5、压电效应：
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，它又重新恢复到不带电的状态，这种现象被称为压电效应。
1、CPU存储器
接口模块
2、模拟信号存储器
3、开环伺服系统
闭环伺服系统
4、向前差分法
向后差分法
5、概率指标
寿命指标
6、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
7、电磁式
液压式气压式
8、模块化设计系统组成
修改和扩展方便
1、A
2、D
3、A
4、B
5、D
6、C
7、C
8、B
9、B
10、B
四、问答题（每小题5分，共25分）
1、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，则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，则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。
2、单极驱动双极驱动
高低电压驱动
斩波电路驱动
细分电路
3、模拟式传感器信号处理过程包括:
将非电物理量转换成电量，并经放大、滤波等一系列处理后，需经模/数变换将模拟量变成数字量，才能送入计算机系统。
模/数转换过程包括信号的采样/保持、多路转换（多传感器输入时）、A/D处理等过程。
4、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。
5、斩波器调压的基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（Pulse
Width
Modulation）直流调速。
1、解：
根据
求得
根据
则
综合练习（三）
1、开环控制系统
2、逆变器
3、分辨力
4、复合控制器
5、FMS
二判断题（每空2分，共20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、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20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、一般来说，伺服系统的基本组成为、、和等四大部分组成。
4、在SPWM变频调速系统中，通常载波是，而调制波是。
5、实现步进电动机通电环形分配的三种常用方法是：
1），2），3）。
6、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。
7、工业机器人的发展可划分为代。
四、简答题（每小题4分，共20分）
1、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？
2、数据信息可分为哪几种？
3、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＝？
4、试述可编程控制器的工作原理。
5、柔性制造系统的主要特点有哪些？
五、计算题（每小题10分，共20分）
1、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？
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？
2、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?
综合练习（三）答案
一 名词解释（每小题4分，共20分）
1、开环控制系统—无反馈的控制系统。
2、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。
3、传感器能检测到的最小输入增量称分辨力，在输入零点附近的分辨力称为阈值。
4、复合控制器带有前馈控制系统的反馈控制器。
它的作用是使系统能以稳定的零误差跟踪已知的输入信号。
5、柔性制造系统（FlexibleManufacturingSystem）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，其基本组成部分有：
自动化加工设备，工件储运系统，刀具储运系统，多层计算机控制系统等。
1、√
2、√
3、√
4、×
5、×
6、×
7、
1）
√
2）√
3）√
4）√
三填空题（（每空1分，共20分）
1、开环
闭环
2、电压输出
电流输出
频率输出
3、控制器
功率放大器
执行机构
和检测装置
4、等腰三角波
（三相）正弦波
5、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
6、
C，D；
A，B，E。
7、三
四 解答题 （每小题4分，共20分）
1、数据信息、状态信息和控制信息
2、
（1）数字量
（2）模拟量（3）开关量（4）脉冲量
3、量化单位q＝1V，量化误差最大值emax＝±
0.5V。
4、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，PLC也要循环进行内部处理和通信服务。
5、
（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。
五、计算题
（每小题10分，共20分）
1、
100：
1=400：
х
x=4mm
四细分：
400：
x=1mm
分辨率：
1÷
400=2.5（μm）
2、K=1;
M=3,Z=100;
α=360/1*3*100=1.2º
f=600Hz
综合练习（四）
一、名词解释（每题4分 共20分）
1、柔性制造系统
2、静态设计
3、灵敏度
4、传感器
5、I/O通道
二、填空题（每空１分，共2０分）
1、对伺服系统的技术要求是____________、____________、____________、___________。
2、计算机控制系统的类型包括___________、________________、监督控制系统、_____________。
3、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。
4、伺服系统的基本组成包括_________、_____________、检测装置、________________。
5、计算机在控制中的应用方式主要有____________、____________、_______________、_____________。
6、滚珠丝杆螺母副结构有两类：
______________、_______________。
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ωc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、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
D.DSP
3、某光栅条纹密度是100条/mm，光栅条纹间夹角θ=0.001孤度，则莫尔条纹的宽度是__
A.100mm
B.20mm
C.10mm
D.0.1mm
4、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
5、检测环节能够对输出进行测量，并转换成比较环节所需要的量纲，一般包括传感器和
_______。
A控制电路
C调制电路
D逆变电路
三、简答题（每小题5分，共25分）
1、FMC的基本控制功能。
2、控制系统接地通的目的。
3、步进电动机是什么电机？
它的驱动电路的功能是什么?
4、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。
5、测量某加热炉温度范围为100~1124℃，线性温度变送器输出0~5V，用ADC0809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。
四、分析题（共25分）
1、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
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