機電一體化復習試題(附答案)

1、機電一體化復習題一、名詞解釋1機電一體化2伺服控制3閉環(huán)控制系統(tǒng)4逆變器5 SPWM 6單片機7 I/O 接口8 I/O 通道9 串行通信10直接存儲器存?。―MA二、判斷題：1在計算機接口技術(shù)中 I/O通道就是I/O接口。 （ x ）2滾珠絲桿不能自鎖。（ V ）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。（x ）4異步通信是以字符為傳輸信息單位。（ V ）5同步通信常用于并行通信。（ X ）6無條件I/O方式常用于中斷控制中。（ X ）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

2、影響傳動精度的因素（ V ）（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、單項選擇題1 .步進電動機，又稱電脈沖馬達，是通過（ B ）決定轉(zhuǎn)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2 .對于交流感應電動機，其轉(zhuǎn)差率s的范圍為（ B）。A.1<s<2B.0<s 1C.-1<s<13 .PWM旨的是（C）。A.機器人B.計算機集成系統(tǒng)C.脈寬調(diào)制4 . PD稱為（B ）控制算法。A.比例B.比例微分C.比例積分D.-1<s<0D.可編程控制器D.

3、比例積分微分5 .在數(shù)控系統(tǒng)中，復雜連續(xù)軌跡通常采用（ A ）方法實現(xiàn)。D.自動A.插補B.切割 C. 畫線 四、填空題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：串行 通信和 并行 通信。2 .微機控制系統(tǒng)中的輸入與輸出通道一般包括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)的穩(wěn)定性和精度并盡量高伺服系統(tǒng)的響應速度。4 . 一般來說，伺服系統(tǒng)的執(zhí)行元件主要分為電磁式 液壓式 氣壓式和其它 等四大類型。5 .在SPW度頻調(diào)速系統(tǒng)中，通常載波是等腰三角波，而調(diào)制波是正弦波6 .異步交流電動機變頻調(diào)速

4、：a）基頻（額定頻率）以下的恒磁通變頻調(diào)速，屬于 恒轉(zhuǎn)矩 調(diào)速方式。b）基頻（額定頻率）以上的弱磁通變頻調(diào)速，屬于 恒功率調(diào)速方式。7 .開環(huán)步進電動機控制系統(tǒng)，主要由 .環(huán)形分配器 功率驅(qū)動器步進電機等組成。8 .實現(xiàn)步進電動機通電環(huán)形分配的三種常用方法是：1）計算機軟件2）硬件分配，3）專用環(huán)形分配器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）操作指導控制系統(tǒng) 2）直接控制系統(tǒng)3）監(jiān)督計算機控制系統(tǒng) 4）分級計算機控制系統(tǒng)10 .應用于工業(yè)控制的計算機主要有：1）單片機2） PLG 3）總線工控機等類型。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

5、電壓或電流的形式,通過金屬導體傳遞。12 .抑制電磁干擾的常用方法有屏蔽、隔離濾波接地合理布局和軟件抗干擾技術(shù)。13 .電場屏蔽-通常用銅、鋁等導電性能良好 的金屬材料作屏蔽體,并應保持良好 接地。14 .根據(jù)頻率特性解釋下列濾波器的作用：1）低通濾波器：只讓低頻成分通過,而高于截止頻率成分受到抑制、衰減，不讓通過。2）帶通濾波器：只讓 某一頻帶內(nèi)的成分 通過，而低于 上截止頻率成分 和高于 下截止 頻率成分的成分抑制,不讓通過。五、簡答題1.試簡述光電式轉(zhuǎn)速傳感器的測量原理。2.試述可編程控制器的工作原理。3.在模擬輸入通道中，采樣/保持器有什么作用？是否模擬輸入通道中必須采用采樣/保持器？

6、為什么？4.柔性制造系統(tǒng)的主要特點有哪些？5步進電動機是什么電機？它的驅(qū)動電路的功能是什么6.伺服控制系統(tǒng)一般包括哪幾個部分？每部分能實現(xiàn)何種功能?六、解答題（每小題5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(gòu)中消除齒側(cè)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(jié)構(gòu)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 .有一脈沖電源，通過環(huán)形分配器將脈沖分配給五相十拍通電的步進電機定子勵磁繞組，測得步進電機的轉(zhuǎn)速

7、為 100r/min ,已知轉(zhuǎn)子有24個齒，求：1 ）步進電機的步距角；2 ）脈沖電源的頻率。8.測量某加熱爐溫度范圍為1007124c，線性溫度變送器輸出 05V,用ADC080啾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。七、計算題1 .某光柵傳感器，刻線數(shù)為 100線/mm,設(shè)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？2 .若12位A/D轉(zhuǎn)換器的參考電壓是±2 .5V，試求出其采樣量化單位 q 。若輸入信號為1V,問轉(zhuǎn)換后的輸出數(shù)據(jù)值是多少。八、綜合應用題（每小題15分，

8、共30分）1 .分析下圖調(diào)整齒側(cè)間隙的原理1、4 錐齒輪2、3鍵5-壓簧6 一螺母7 -軸2、周向彈簧調(diào)整法2 .分析下圖差動螺旋傳動原理設(shè)螺桿3左、右兩段螺紋的旋向相同，且導程分別為Phi和R2。2為可動螺母機電一體化復習題參考答案一 名詞解釋1機電一體化技術(shù)綜合應用了機械技術(shù)、微電子技術(shù)、信息處理技術(shù)、自動控制技術(shù)、檢 測技術(shù)、電力電子技術(shù)、接口技術(shù)及系統(tǒng)總體技術(shù)等群體技術(shù)，以系統(tǒng)為出發(fā)點的最佳 功能價值的系統(tǒng)工程技術(shù)。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

9、電路。5 SPWM是指脈沖的寬度按正弦規(guī)律變化而和正弦波等效的PW瞰形。6它是把組成微機的 CPU存儲器I/O接口電路、定時器/計數(shù)器等制作在一塊集成芯片上 構(gòu)成一個完整的計算機。7 I/O 接口電路也簡稱接口電路。它是主機和外圍設(shè)備之間交換信息的連接部件（電路）。 它在主機和外圍設(shè)備之間的信息交換中起著橋梁和紐帶作用。8 I/O 通道也稱為過程通道。它是計算機和控制對象之間信息傳送和變換的連接通道。9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。串行通信又分為全雙工方式和半雙工方式、同步方式 和異步方式。10硬件在外設(shè)與內(nèi)存間直接

10、進行數(shù)據(jù)交換（ DMA而不通過CPU五、簡答題1 .光電式轉(zhuǎn)速傳感器是一種角位移傳感器，由裝在被測軸（或與被測軸相連接的輸入軸上的帶縫隙圓盤、光源、光電器件和指示縫隙盤組成。光源發(fā)生的光通過縫隙圓盤和指示縫隙照射到光電器件上。當縫隙圓盤隨被測軸轉(zhuǎn)動時，由于圓盤上的縫隙間距與指示 縫隙的間距相同，因此圓盤每轉(zhuǎn)一周，光電器件輸出與圓盤縫隙數(shù)相等的電脈沖，根據(jù) 測量單位時間內(nèi)的脈沖數(shù) N,則可測出轉(zhuǎn)速為60 Nn ） ,式中Z 圓盤上的縫隙數(shù)；n 轉(zhuǎn)速（r / min）;t測量時間（s）。2 .可編程控制器有兩種基本的工作狀態(tài)，即運行（ RUN和停止（STOP狀態(tài)。不管是在哪 種狀態(tài)，PLC都是反復

11、不斷地重復進行，直至PLC停機。在每次循環(huán)中，若處于運行（ RUN狀態(tài)，可編程控制器完成 5個階斷，如圖所示。若處于停止（STOP狀態(tài)，PLC也要循環(huán)進行內(nèi)部處理和通信服務。3 .由于任何一種 A/D轉(zhuǎn)換器都需要有一定時間來完成量化及編碼操作，因此，在轉(zhuǎn)換過程中，模擬量不能發(fā)生變化，否則，將直接影響轉(zhuǎn)換精度。采樣/保持器（SamPLE/Hold）就是使在A/D轉(zhuǎn)換時，保證輸入 A/D轉(zhuǎn)換器的模擬量不發(fā)生變化。模擬輸入通道中不一定非得采用采樣保持器。當輸入的模擬量信號變化緩慢時，也可省去采樣/保持器。4 . （1）柔性高，適應多品種中小批量生產(chǎn)； （2）系統(tǒng)內(nèi)的機床工藝能力上是相互補充和相 互替

12、代的；（3）可混流加工不同的零件；（4）系統(tǒng)局部調(diào)整或維修不中斷整個系統(tǒng)的運作；（5）多層計算機控制，可以和上層計算機聯(lián)網(wǎng)；（6）可進行三班無人干預生產(chǎn)。5 .步進電動機又稱電脈沖馬達，是通過脈沖數(shù)量決定轉(zhuǎn)角位移的一種伺服電動機，成本較低，易于采用計算機控制，且比直流交流電動機組成的開環(huán)控制系統(tǒng)精度高，因而被廣泛應用于開環(huán)控制的伺服系統(tǒng)中。步進電動機驅(qū)動電路實際上是一個功率開關(guān)電路，為使步進電動機能輸出足夠的轉(zhuǎn)矩以驅(qū)動負載工作，提供的足夠功率的控制信號。6 .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)、檢測環(huán)節(jié)、比較環(huán)節(jié)等個五部分。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

13、輸出與輸入間的偏差信號，通常由專門的電路或計算機來實現(xiàn)；控制器通常是計算機或PID控制電路；其主要任務是對比較元件輸出的偏差信號進行變換處理，以控制執(zhí)行元件按要求動作；執(zhí)行元件按控制信號的要求，將輸入的各種形式的能量轉(zhuǎn)化成機械能，驅(qū)動被控對象工作， 機電一體化系統(tǒng)中的執(zhí)行元件一般指各種電機或液壓、氣動伺服機構(gòu)等。被控對象是指被控制的機構(gòu)或裝置，是直接完成系統(tǒng)目的的主體， 一般包括傳動系統(tǒng)、 執(zhí)行裝置和負載；檢測環(huán)節(jié)指能夠?qū)敵鲞M行測量，并轉(zhuǎn)換成比較環(huán)節(jié)所需要的量綱的裝置，一般包括傳感器和轉(zhuǎn)換電路。六、解答題（每小題5分，共40分）1. 1 ）機械本體2）動力與驅(qū)動；3）傳感測試部分；4）執(zhí)行機

14、構(gòu)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(gòu)；導向機構(gòu)；執(zhí)行機構(gòu)。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7.1） K=2; M=5, Z=24; a =360/2*5*24=1.5 o2） f=400Hz8. 4 C ; +2_ C。七、計算題1）

15、 100 : 1=400: xx=4 mm四細分：400: 1=400: xx=1mm分辨率:1+ 400=2.5（ m）2） q=f max f min/2 i =5/2 12=0.00122n=3.5/0.00122=28692869 化為二進制為 101100110101八、綜合應用題 （每小題15分，共30分）1 .在錐齒輪4的傳動軸7上裝有壓簧5,其軸向力大小由螺母 6調(diào)節(jié)。錐齒輪4在壓簧5的作用下可軸向移動，從而消除了其與嚙合的錐齒輪1之間的齒側(cè)間隙。1、4錐齒輪2、3鍵5-壓簧6 -螺母7 -軸2 .當螺桿轉(zhuǎn)動 中角時，可動螺母 2的移動距離為1 = 2（Ph1 -ph2）（1）

16、如果凡與 用相差很小，則L很小。因此差動螺旋常用于各種微動裝置中。若螺桿3左、右兩段螺紋的旋向相反，則當螺桿轉(zhuǎn)動中角時，可動螺母 2的移動距離為中一 一、1 =2ii（Ph1 Ph2）可見，此時差動螺旋變成快速移動螺旋，即螺母 2相對螺母1快速趨近或離開。這種 螺旋裝置用于要求快速夾緊的夾具或鎖緊裝置中。機電一體化技術(shù)試題一、填空（每空2分，共20分）1 .機電一體化產(chǎn)品按用途可以劃分為和2 .控制及信息處理單元一般由控制計算機、一一和一一組成。3 .在小功率傳動鏈中，為使總的折算慣量最小，各級傳動比分配應遵守原則。4 .典型的可編程控制器由編程器、微處理器、貯存器、一一和一一等部分構(gòu)成。5

17、.傳感器的靜態(tài)特性能數(shù)主要有一一、一一二、遲滯和重復精度。二、簡答題（每題4分，共20分）1 .為什么采用機電一體化技術(shù)可以提高系統(tǒng)的精度？2 .機電一體化相關(guān)技術(shù)有哪些 ？ 3 .轉(zhuǎn)動慣量對傳動系統(tǒng)有哪些影響 ？4.簡述機電一體化產(chǎn)品設(shè)計中，詳細設(shè)計的主要內(nèi)容。5 .簡述A/D、D/A接口的功能。、分析題（20分）1.已知數(shù)控機床控制系統(tǒng)如圖所示，試說明圖中的各個部分屬于機電一體化系統(tǒng)巾的哪一 個基本要素？2.試分析圖示傳動系統(tǒng)中，齒輪減速器的傳動誤差對工作臺輸出精度的影響輸出四、計算題(24分)1.如圖所示電機驅(qū)動系統(tǒng), 為10m/ s2',絲杠直徑為控制功放伺服電機傳感器已知工作

18、臺的質(zhì)量為m=50kg負載力為F1= 1000N,最大加速度d = 20mm 導程t =4mm齒輪減速比為i=5，總效率為? =30% ,忽略絲杠慣量的影響，試計算電機的驅(qū)動力矩。2.已知某工作臺采用直流電機絲杠螺母機構(gòu)驅(qū)動，已知工作臺的行程 導程t = 4mm齒輪減速比為i=5 ,要求工作臺位移的測量精度為 的傳動誤差)。(1)試采用高速端測量方法，確定旋轉(zhuǎn)編碼器的每轉(zhuǎn)脈沖數(shù)L=250mrm 絲杠 o. 005mm忽略齒輪和絲杠(2)若將傳感器與絲杠的端部直接相連，no =500脈沖/轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)編碼器是否合用。nc同搬電機會口皿曲楮翁松探端理閆五、綜合題（16分）已知電機驅(qū)動的三自由度位置控制

19、系統(tǒng)，單個自由度的驅(qū)動系統(tǒng)如圖所示，確定整系統(tǒng)的控制方案、畫出控制系統(tǒng)原理圖。（至少提出兩個方案）關(guān)節(jié)答案及評分標準（供參考）一、填空每空2分，共20分）1 .辦公機電一體化產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)機電一體化產(chǎn)品民用機電一體化產(chǎn)品2 .控制軟件硬件接口3 .前小后大4 .電源輸入/輸出接口5 .靈敏度線性度二、簡答題（每題4分，共20分）1 .答：機電一體化技術(shù)使機械傳動部分減少，因而使機械磨損，配合間隙及受力變形等所引起的誤差大大減少，同時由于采用電子技術(shù)實現(xiàn)自動檢測，控制，補償和校正因各種干擾因素造成的誤差，從而提高精度。2 .答：機電一體化相關(guān)技術(shù)有：機械技術(shù)，計算機與信息處理技術(shù)，系統(tǒng)技術(shù)，白動控制

20、技術(shù)，傳感器測試技術(shù)和伺服驅(qū)動技術(shù)。3 .答：轉(zhuǎn)動慣量增大使機械負載增加，功率消耗大；使系統(tǒng)相應速度變慢，降低靈敏度； 使系統(tǒng)固有頻率下降，容易產(chǎn)生諧振。4 .答：詳細設(shè)計主要包括：系統(tǒng)總體設(shè)計；業(yè)務的分組；機械本體及工具設(shè)計；控制系統(tǒng) 設(shè)計：程序設(shè)計；后備系統(tǒng)設(shè)計；完成詳細設(shè)計書及制造圖樣；產(chǎn)品出廠及使用文件的設(shè)計。5 .答：A/D接口的功能是將溫度、壓力等物理量經(jīng)傳感器變成的電壓、電流等信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字量。DX A接口是將二進制數(shù)字量轉(zhuǎn)換成電壓信號。、分析題（20分）1 .（10分）解答：圖中各部可分為：（1）控制及信息處理單元：鍵盤、計算機、顯示；（2）測試傳感部分：光電編碼器、信號處理；（3）能源：電源；（4）驅(qū)動部分：功放、電機；（5）執(zhí)行機構(gòu)：聯(lián)軸器、齒 輪減速器、絲杠螺母機構(gòu)、工作臺2 . （10分）解答：齒輪傳動鏈位于