2002-2011年机电一体化系统设计自考历年真题及答案资料Word文档下载推荐.doc

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20.简述典型机电一体化系统中的微处理机模块

21.题21图为步进电动机单极性驱动电路。

试简述图中VT、R、VD、和Rf的作用

22.在机电一体化系统设计中，“路径”和“轨迹”这两个概念之间有什么区别？

23.简述时间/事件驱动顺序控制系统的类型。

四、计算题（本大题共3小题，每小题5分，共15分）

2007年4月自考机电一体化系统设计参考答案

2006年4月自学考试全国机电一体化考试试卷

（课程代码　2245）

本试卷共11页，满分100分，考试时间150分钟。

总分

题号

一

二

三

四

五

核分人

题分

14

10

16

20

复查人

得分

评卷人

一、单项选择题（本大题共14小题，每小题1分，共14分）在每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，请将其代码填写在题后的括号内。

错选、多选或未选均无分。

1．有伺服放打器、执行机构、传动装置等组成的模块称【】

A．机械结构模块B．测量模块

C．驱动模块D．接口模块

2．使滚珠丝杠具有最大刚度的支承方式是【】

A．双推－双推B．双推－简支

C．单推－单推D．双推－自由

3．机械传动装置在机电一体化系统中是必不可少的，因为在电动机和负载之间经常需要【】

A．匹配转矩和转速B．增加传动功率

C．缩小传动功率D．维持转速恒定

4．用户可通过哪种方法来调节仪表放大器之增益？

【】

A．内部电阻B．外部电阻

C．输入电压D．输出电压

5．于旋转变压器输出电压大小有关的因素是【】

A．转子位置B．转子材料

C．转子直径D．转子长度

6．为提高感应同步器鉴相法工作方式的灵敏度，需要使节距W的尺寸【】

A．增大B．保持不变

C．减小D．取任意值

7．交流感应电动机，对应S=时的转矩称【】

A．堵转转矩B．负载转矩

C．额定转矩D．最大转矩

8．直流电动机中，称【】

A．电动机电磁时间常数B．电动机机电时间常数

C．机械系统时间常数D．电动机反电势系数

9．某三相步进电动机，转子40个齿，欲使其步距1.5，应采用的通电方式为【】

A．单拍制B．双拍制

C．单双拍制D．细分电路

10．若考虑对系统响应速度的影响，采样－数据系统中的采样周期应选为系统最小时间常数的【】

A．（O.1～1）倍B．2倍

C．5倍D．10倍

11．在串联校正的比例－积分－微分（PID）控制器中，I的作用是【】

A．改善稳定性B．加快系统响应速度

C．提高无静差度D．增大相位裕量

12．一般机器都是多轴的。

为完成协调运动，所有运动轴都必须【】

A．同时启动B．同时停止

C．分时启动，分时停止D．同时启动，同时停止

13．图示利用继电器触点实现的逻辑函数为【】

A．

B．

C．

D．

14．梯形图中二网络并联，采用的助记符指令为【】

A．ORB．AND

C．ORSTRD．ANDSTR

二、名词解释题（本大题共5小题，每小题2分，共10分）

15．计算机集成制造系统

16．支承件的静刚度

17．测量中的量程

18．直流伺服电动机的调节特性

20．机电一体化设计中，“替代机械系统”的设计思想是什么?

21．简述步进电动机单极性驱动电路的组成及工作原理。

22．如何消除因截断误差造成的积累误差?

23．简述描写时间驱动顺序过程经常采用的方法。

四、计算题（本大题共4小题，每小题5分，共20分）

24．若根据滚珠丝杠副的结构参数查表得系数＝3,试计算当外部轴向力＝20000N，轴向预载荷力为3000N时，该滚珠丝杠副的传动刚度是多少?

25．采用2000条刻线的增量编码器测电动机转速的方法如图所示。

已知时钟脉冲为8MHz,在lO个编码器脉冲问隔的时间里计数器共计200000个时钟脉冲，试求电动机转速n。

26.直流电动机T型双极开关放大器电路如题26（a）图

（1）若其基极信号的波形如题26（b）图所，试在该图中画出对应的电枢电压和电枢电流的稳态波形。

（2）若要求、的均值都为零，试在题26（c）图中画出的波形。

27．三相变磁阻式步进电动机，转子40个齿。

要求：

（1）计算双拍制的步距角。

（2）若单拍制的最大转距为2N·

m，计算单双拍制时的启动转矩。

五、简单应用题（本大题共4小题，每小题6分，共24分）

28．题28图“四倍频细分和辨向电路”，图中、为反向器。

～为单稳触发器。

试分析：

（1）正向运动时，与或门、的输出脉冲。

（2）反向运动时，与或门、的输出脉冲。

29．某直流电机电枢电阻50，做电动机使用时电枢加110V电压，空载电枢电流O.1A，空载转速3000r／min。

（励磁保持额定状态）

（1）电机空载损耗功率为多少?

（2）电机的反电动势系数为多少?

（3）若电机做发电机用，转速保持2000r／rain，外接300负载电阻，则其电枢电流为

多少?

30．已知系统结构图如题30图所示。

（1）若=25，=0，求阶跃响应的最大超调量％（定义：

％=100%）和

调节时间（取△=±

0．05）．‘

（2）当=25，欲使系统为最佳阻尼，确定的值。

31．xy平面内由（1，－1）点以v=2的恒速运动到（9，1）点，设采样周期为0.01s，试求出

两点直线插补的递推计算式。

六、综合应用题（本大题共2小题，每小题8分，共16分）

33．PLC控制系统的梯形图如题33图所示。

（1）写出助记符指令程序；

（2）列出Y1、Y2、Y4输出变量的布尔代数方程。

2006年4月机电一体化系统设计参考答案

2004年4月自考全国机电一体化系统设计试卷

（课程代码2245）

在每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，请将其代码填写在题后的括号内，错选、多选或未选均无分。

1．由计算机网络将计算机辅助设计、计算机辅助规划、计算机辅助制造联接成的系统称

A．顺序控制系统B．自动导引车系统

C．柔性制造系统D．计算机集成制造系统【】

2．易产生低速爬行现象的导轨是

A．滚柱导轨B．静压导轨

C．滑动导轨D．气浮导轨【】

3．谐波齿轮演变自

A．直齿锥齿轮传动B．斜齿锥齿轮传动

C．蜗杆副传动D．行星齿轮传动【】

4．机床的调速方法很多，其中最有利于实现自动化，并可简化机械结构的方法是

A．机械方法B．液压方法

C．电气方法D．气动方法【】

5．码盘式转速传感器采用增量式编码器直接连接到转轴上，产生一系列脉冲，从而得到

A．电压信号B．数字式电流信号

C．电流信号D．数字式速度信号【】

6．若要使长光栅能测出比栅距还小的位移量，则应利用

A．莫尔条纹的作用B．细分技术

C．数显表D．计算机数字处理【】

7．交流感应电动机，对应s=1的转矩称

A．堵转转矩B．最大转矩

C．额定转矩D．负载转矩【】

8．直流电动机系统中，称

A．电动机电磁时问常数B．电动机机电时间常数

C．机械系统时间常数D．电动机反电势系数【】

9．某步进电动机，三相，转子40个齿，欲使其步距0.5°

，应采用的通电方式为

A．单拍制B．双拍制

C．单双拍制D．细分电路【】

10．若考虑系统抑制干扰的能力，选择采样周期的一条法则是：

采样速率应选为闭环系统通频带的

A．5倍B．8倍

C．10倍D．10倍以上【】

11．在数控系统中，软伺服系统的系统增益Ka为

A．（2～5）1／sB．（8～50）1／s

C．（50～100）1／sD．（120～150）1／s【】

12．考虑多轴系统的运动，若每一根轴都按最快速度运动，其结果必是各轴有先后地到达各自的终点坐标，所形成的轨迹是一条

A．直线B．曲线

C．圆弧D．折线【】

14．梯形图中两触点并联，采用的助记符指令为

A．ORB．AND

C．ORSTRD．ANDSTR【】

15．柔性制造系统

16．开式导轨

17．闭环技术

18．直流伺服电动机的机械特性

19．采样——数据系统

三、简答题（本大题共4小题，每小题4分，共16分）

20．机电一体化设计中，增强机械系统的思想是什么?

21．简述步进电动机双极性驱动电路的组成及原理。

22．根据数控机床加工作业任务不同，其运动控制分为哪几种类型?

并说明其功能。

23．描写事件驱动过程常用什么方法?

24．若根据滚珠丝杠副的结构参数，查表得系数，试计算当外部轴向力，轴向预载荷力为5000N时，该滚珠丝杠副的传动刚度是多少。

25．若某一光栅的条纹密度为100条／mm，现利用光栅莫尔条纹的放大作用，把莫尔条纹的宽度调成10mm，求光栅条纹间的夹角。

26．某三相感应电动机空载转速1485r／min，电源频率50Hz，额定转差率0.04。

①该电机为几极，额定转速为多少?

②额定运行状态下，定子、转子绕组电势频率各为多少?

③电机空载时转子绕组电势频率较额定状态时变化如何?

27．三相变磁阻式步进电动机，转子60个齿。

①若单拍制通电的最大转矩为1N·

②若要求电机转速为240r／min，计算单拍制通电的输入脉冲频率。

28．要求将电荷放大器与压电传感器组合。

使电荷放大器的输出电压与压电传感器的电荷成正比，与反馈电容成反比。

试画出压电传感器与电荷放大器的组合电路图。

29．某直流电动机电枢电阻100，作电动机使用时，电枢加110V电压，空载电枢电流

0.1A，空载转速4000r／min。

①若用该电机做发电机，仍保持4000r／min，空载输出电压为多少?

②该电机空载损耗为多少?

③作发电机时，若转速为2000r／min，外接400负载电阻，则电枢电流为多少?

2004年4月机电一体化系统设计试题答案

第66页

全国2002年4月机电一体化系统设计答案

02245

1.B2.A3.D4.C5.C

6.C7.B8.B9.C10.B

11.B12.C13.A14.B

15.机械与电子的集成技术。

16.指轴系抵抗冲击、振动、噪声的特性。

17.输出变化量与对应的输入（被测量）变化量的比值。

有时称为增量增益或标度因子。

18.以电子换向取代了传统直流电动机的电刷换向，又称无刷电动机。

19.在反馈控制器的基础上附加一个前馈控制器，二者的组合称为复合控制器。

它的作用是使系统能以零稳定误差跟踪已知的输入信号。

20.应包括系统功能、性能指标、使用条件、经济效益。

21.主要有：

单极性驱动电路、双极性驱动电路、高低压驱动电路、斩波驱动电路、细分电路。

其中双极性驱动电路适于永磁式步进电动机。

22.

（1）参考脉冲序列。

转速与参考脉冲频率成正比。

（2）输出轴转向由转向电平决定。

位置由参考脉冲数决定。

23.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。

四、计算题（本大题共4小题，每小题5分，共20分）

24.

（1）刚轮固定时：

n1=-

（2）柔轮固定时

25.V0=

（1）当V01=5.8时，5.8=

5.8=

（２）空载时ＲＬ＝

设测量出5.8Ｖ输出电压时的测量误差

则

26.

（1）求闭环传函及误差表达式

C（s）=CR（s）+CN（s）=

E（s）=R（s）-C（s）=[1-]R（s）-

（2）求

ts=

（3）求ess

二阶系统ai>

0闭环稳定

R（s）=

Ess=

27.

（1）

即

（2）单拍制

即：

f=

28．

（1）一阶低通滤波器存在过渡区域衰减缓慢的弱点。

2）二阶低通有源滤波器电路图

（3）低通滤波幅频率特性示意图。

29．

（1）即该电动机为四级

空载时转差率为：

S=

（2）堵转时：

S＝１

定子绕组电势频率f1=50Hz,转子绕组电势频率f2=Sf1=50Hz

（1）空载时：

定子绕阻电势频率f1＝50Hz,转子绕组电势频率：

f2=

30.

（1）G（s）=1型　Ｋv=Ｋp=

（2）性能指标

（3）系统增益与伺服刚度

Ks=Kv=K1K2=1，KR=K1=0.1

（4）essr=

essn=-

31.

所以协调运动先设计x轴，再利用下列直线方程变换成y轴控制指令

y（t）=-

x（t）=5+3（1-5）（）2-2（1-5）（）3=5-t2+

y（t）=-2+

六、综合应用题（本大题共２小题，每小题８分，共１６分）

32.

（1）开环传函

G（s）=Gc（s）Gp（s）=

（2）确定Kp和Td

由essa=取Kp=2.5

在

1+25T

（3）相应的

33.

（1）梯形图：

（２）助记符指令程序：

STRX1

ORY1

ANDNOTX2

OUTY1

STRX3

ORY2

ANDNOTX4

ANDY1

OUTY2