《机电一体化技术》十套考试简答题目Word下载.docx
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《机电一体化技术》试卷
（二）
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
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。
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0.01mm/线细分后:
0.025
《机电一体化技术》试卷（三）
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？
6．DAC0832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=?
8.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＝？
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=（θp/360°
）N；
V=（θp/360°
）f
8、量化单位q＝1V，量化误差最大值emax＝±
0.5V。
《机电一体化技术》试卷（四）
三、简答题（每小题5分，共20分）
1.FMC的基本控制功能。
2.PWM脉宽调速原理。
3.简述直流伺服电机两种控制的基本原理。
4.控制系统接地通的目的。
四、分析题（每小题20分，共40分）
1.半桥逆变电路的工作原理。
2.分析下图中传动大负载时消除齿侧齿侧间隙的原理
1、6－小齿轮2、5－大齿轮3－齿轮4－预载装置7－齿条
《机电一体化技术》试卷（四）答案
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τ，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：
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。
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。
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。
1.半桥逆变电路原理如左图所示，它有两个导电臂，每个导电臂由一个可控元件和一个反并联二极管组成。
在直流侧接有两个相互串联的足够大的电容，使得两个电容的联结点为直流电源的中点。
设电力晶体管Vl和V2基极信号在一个周期内各有半周正偏和反偏，且二者互补。
当负载为感性时，其工作波形如右图所示。
输出电压波形u0为矩形波，其幅值为Um=Ud/2输出电流i0波形随负载阻抗角而异。
设t2时刻以前V1导通。
t2时刻给V1关断信号，给V2导通信号，但感性负载中的电流i0不能立刻改变方向，于是VD2导通续流。
当t3时刻i0降至零时VD2截止，V2导通，i0开始反向。
同样，在t4时刻给V2关断信号，给V1导通信号后，V2关断，VD1先导通续流，t5时刻V1才导通。
当V1或V2导通时，负载电流和电压同方向，直流侧向负载提供能量；
而当VD1或VD2导通时，负载电流和电压反方向，负载中电感的能量向直流侧反馈，既负载将其吸收的无功能量反馈回直流侧。
反馈回的能量暂时储存在直流侧电容中，直流侧电容起到缓冲这种无功能量的作用。
二极管VD1、VD2是负载向直流侧反馈能量的通道，同时起到使负载电流连续的作用，VD1、VD2被称为反馈二极管或续流二极管。
当传动负载大时，可采用双齿轮调整法。
如图所示，小齿轮1、6分别与齿条7啮合，与小齿轮1、6同轴的大齿轮2、5分别与齿轮3啮合，通过预载装置4向齿轮3上预加负载，使大齿轮2、5同时向两个相反方向转动，从而带动小齿轮l、6转动，其齿便分别紧贴在齿条7上齿槽的左、右侧，消除了齿侧间隙。
《机电一体化技术》试卷（五）
四 解答题（每小题8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I/O接口的编址方式。
5．简述伺服系统的结构组成。
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:
移动速度V=?
8.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。
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。
5．1）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：
7.L=（θp/360°
8.4℃;
+2℃。
《机电一体化技术》试卷（六）
三、简答题（每小题6分，共30分）
1、机电一体化系统设计指标大体上应包括哪些方面?
2、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?
3、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?
4、什么是PLC的扫描工作制?
5、PWM的工作原理?
四、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?
2.三相交流感应电动机，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
五、分析扩展的EPROM2764的地址范围及工作原理（20分）
《机电一体化技术》试卷（六）答案
1、系统功能性能指标使用条件经济效益
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、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
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（PulseWidthModulation）直流调速。
1）K=2;
M=3,Z=80;
α=360/2*3*80=0.75º
f=480Hz
2）K=1;
α=360/1*3*80=1.5º
f=400Hz
（1）4极，空载转差率n=（1500-1450）/1500=3.3%
（2）50Hz
（3）50Hz16.5Hz
五、0000H~1FFFH
由于EA接地故PC指针由外部0000H开始执行,74LS373为地址锁存器用于锁存来自P0口的EPROM的地址的低8位,P2口提供EPROM的地址的高5位.P0口分时用作数据传输口。
《机电一体化技术》试卷（七）
三、问答题（每题10分, 共40分）
1．分析、说明如图所示计算机控制系统中信号变换与传输的过程、原理。
3、用软件进行“线性化”处理时，采用计算法的原理是怎样的？
4、模拟式
四、分析扩展的RAM6264的地址范围和和工作原理。
（20分传感器信号处理过程包括哪些环节？
）
《机电一体化技术》试卷（七）答案
1．采样过程是用采样开关（或采样单元）将模拟信号按一定时间间隔抽样成离散模拟信号的过程。
因采样后得到的离散模拟信号本质上还是模拟信号，未数量化，不能直接送入计算机，故还需经数量化，变成数字信号才能被计算机接受和处理。
量化过程（简称量化）就是用一组数码（如二进制码）来逼近离散模拟信号的幅值，将其转换成数字信号，由于计算机的数值信号是有限的，因此用数码来逼近模拟信号是近似的处理方法。
信号进入计算机后经其处理经D/A转换后输出。
D/A转换器是将数字量转换成模拟量的装置。
模拟量输出主要由D/A转换器和输出保持器组成。
它们的任务是把微机输出的数字量转换成模拟量。
多路模拟量输出通道的结构形式，主要取决于输出保持器的结构形式。
保持器一般有数字保持方案和模拟保持方案两种。
这就决定了模拟量输出通道的两种基本结构形式。
3、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，则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。
4、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。
（20分）
RAM6264的地址范围为0000H~1FFFH
P0口与6264的I/O数据线相连，另一方面经74LS373与6264的低8位地址线连；
P2.0~P2.4与6264的高5相连；
6264的写使端与单片机的WR相连；
输出使能端与单片机的RD相连；
CS片选信号端直接接地。
采用MOVX@DPTR来访问此RAM
《机电一体化技术》试卷（八）
三、分析下图斩波限流电路的工作原理（30分）
四、分析扩展的ROM27256的工作地址范围和工作原理（30分）
《机电一体化技术》试卷（八）答案
三、分析下图斩波限流电路的工作原理（30分）
当环形分配器的脉冲输入高电平（要求该相绕组通电）加载到光电耦合器OT的输入端时，晶体管VT1导通，并使VT2和VT3也导通。
在VT2导通瞬间，脉冲变压器TI在其二次线圈中感应出一个正脉冲，使大功率晶体管VT4导通。
同时由于VT3的导通，大功率晶体管VT5也导通。
于是绕组W中有电流流过，步进电动机旋转。
由于W是感性负载，其中电流在导通后逐渐增加，当其增加到一定值时，在检测电阻R10上产生的压降将超过由分压电阻R7和电阻R8所设定的电压值Vref，使比较器OP翻转，输出低电平使VT2截止。
在VT2截止瞬时，又通过TI将一个负脉冲交连到二次线圈，使VT4截止。
于是电源通路被切断，W中储存的能量通过VT5、R10及二极管VD7释放，电流逐渐减小。
当电流减小到一定值后，在R10上的压降又低于Vref，使OP输出高电平，VT2、VT4及W重新导通。
在控制脉冲持续期间，上述过程不断重复。
当输入低电平时，VTl～VT5等相继截止，W中的能量则通过VD6、电源、地和VD7释放。
该电路限流值可达6A左右，改变电阻R10或R8的值，可改变限流值的大小。
波形图如下
ROM27256的地址范围为0000H~7FFFH
P0口与27256的I/O数据线相连，另一方面经8282与27256的低8位地址线连；
用于扩展32KB的片外ROM；
P2.0~P2.6与27256的7相连；
输出使能端OE与单片机的PSEN相连；
CE片选信号端与P2.7相连。
采用MOVC@A+PC或MOVC@A+DPTR来访问此ROM。
《机电一体化技术》试卷（九）
三、简答题（每小题10分，共30分）
1什么叫传感器？
传感器的功用是什么？
它是由哪几部分组成的？
各部分的作用及相互关系如何？
2.试简述采样/保持器原理。
3.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？
四、简单应用题（每小题10分，共20分）
1.刻线为1024的增量式角编码器安装在机床的丝杠转轴上，已知丝杠的螺距为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？
2.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，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。
五、综合应用题（每小题15分，共30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?
2.根据下面的电路图,编写利用该接口电路一次完成A/D转换,并把转换的结果的高8位放入R2中,低8位放入R3中的程序段。
《机电一体化技术》试卷（九）答案
1.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部分组成。
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。
基本转换电路：
上述的电路参量进入基本转换电路中，就可以转换成电量输出。
传感器只完成被测参数到电量的基本转换。
2.采样/保持由存储电容C，模拟开关S等组成，如图所示。
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。
3.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。
1.10s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）
2.1）K=2;
M=5,Z=24;
α=360/2*5*24=1.5º
2）f=400Hz
1.
K=1;
M=3,Z=100;
α=360/1*3*100=1.2º
f=600Hz
2MAIN：
MOVR0，#7CH；
选择AD574，并令A0=0
MOVX@R0，A；
启动A/D转换，全12位
LOOP：
NOP
JBP3.2，LOOP；
查询转换是否结束
MOVXA，@
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