機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)期末復(fù)習(xí)題

1、機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)期末復(fù)習(xí)題一、選擇題（每題2分，共50分）那些不是結(jié)構(gòu)型傳感器彈簧管B.雙金屬片C.水銀溫度計(jì)D.電感電容那些不是物理型傳感器的特點(diǎn)無(wú)中間轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)B.固體傳感C.集成D.體積大哪一項(xiàng)不是傳感器指標(biāo)類型B.容量C.體積B.線性度下列哪項(xiàng)對(duì)熱電偶的說(shuō)法不正確不能測(cè)量絕對(duì)溫度B.利用的是溫差效應(yīng)C.鉑電阻屬于熱電偶D.需要冷端補(bǔ)償傳感器的環(huán)境參數(shù)不包括什么A.環(huán)境溫度B.濕度C.沖擊D.噪音傳感器的基本性能參數(shù)不包括什么A.量程B.靈敏度C.動(dòng)態(tài)特性D.尺寸半閉環(huán)伺服結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)不包括：A.系統(tǒng)簡(jiǎn)單B.穩(wěn)定性好C.調(diào)試?yán)щyD.成本較低&際轉(zhuǎn)速1350r/min、電源頻率50Hz的交流

2、感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，其轉(zhuǎn)差率是多少？A.0.05B.0.1C.0.15D.0.2某步進(jìn)電動(dòng)機(jī)三相單三拍運(yùn)行時(shí)步距角為3，三相六拍運(yùn)行時(shí)步距角是多少？A.3B.6C.2D.1.5采用PWM驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)不包括A.頻率高、頻帶窄B.電流脈動(dòng)小C.電源的功率因數(shù)高D.動(dòng)態(tài)硬度好設(shè)絲杠導(dǎo)程5mm，2/4相步進(jìn)電機(jī)的步距角為1.8度，半步驅(qū)動(dòng)時(shí)的脈沖當(dāng)量為多少?A.0.00625mmB.0.0125mmC.0.025mmD.0.05mm下列哪一項(xiàng)不是機(jī)電一體化系統(tǒng)的主要構(gòu)成裝置A.電子裝置B.控制裝置C.驅(qū)動(dòng)裝置D.機(jī)械裝置下列把一項(xiàng)是出現(xiàn)低速爬行現(xiàn)象不穩(wěn)定的主要原因A.電壓不穩(wěn)定B.非線性摩擦力C.負(fù)載扭矩不

3、穩(wěn)定D.潤(rùn)滑不良滾動(dòng)導(dǎo)軌預(yù)加負(fù)載的目的是什么A.防止超速B.消除間隙C.降低噪音D.提高剛度哪項(xiàng)不是滾珠絲杠副的主要尺寸參數(shù)A.公稱直徑B.長(zhǎng)度C.導(dǎo)程D.行程哪項(xiàng)不是機(jī)械傳動(dòng)要滿足伺服控制的主要要求A.傳動(dòng)精度B.壽命長(zhǎng)C.穩(wěn)定性D.快速響應(yīng)性下列哪一項(xiàng)屬于變異性設(shè)計(jì)A.沒(méi)有參照樣板的設(shè)計(jì)B.根據(jù)故障查找故障原因C.部更改，適應(yīng)性變動(dòng)D.適應(yīng)于量的方面變更要求，方案功能結(jié)構(gòu)不變哪項(xiàng)不是機(jī)電一體化產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)的核心內(nèi)容A.功能B.原理C.結(jié)構(gòu)D.模式傳統(tǒng)的機(jī)電產(chǎn)品的設(shè)計(jì)注重A.安全系數(shù)設(shè)計(jì)B.功能設(shè)計(jì)C.機(jī)械設(shè)計(jì)D.電路設(shè)計(jì)PI稱為（）控制算法。A.比例B.比例微分C.比例積分D.比例積分微分

4、受控變量是機(jī)械運(yùn)動(dòng)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(jī)床齒輪傳動(dòng)的總等效慣量隨傳動(dòng)級(jí)數(shù)（）A.增加而減小B.增加而增加C.減小而減小A.數(shù)據(jù)位傳送B.傳輸按位順序進(jìn)行D.工業(yè)機(jī)器人D.變化而不變23、哪項(xiàng)不是串行通訊的特點(diǎn)（）。C.只需要兩根傳輸線D.成本低但送速度慢24、哪項(xiàng)不是傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的本質(zhì)（）。A.速度變換B.轉(zhuǎn)速變換C.力矩變換D.轉(zhuǎn)角控制25、開關(guān)緩沖電路使用的二極管是（）。A.普通整流二極管B.檢波二極管C.快速二極管D.大電流功率二極管下列哪一項(xiàng)不是DCS分布式控制系統(tǒng)的特點(diǎn)A.具有三層結(jié)構(gòu)B.系統(tǒng)控制危險(xiǎn)性分散C.集中監(jiān)視、操作和管理D.布線簡(jiǎn)潔，系統(tǒng)

5、開放哪項(xiàng)不是固態(tài)繼電器SSR的特點(diǎn)A.高壽命B.開關(guān)速度快C.電磁兼容性好D.有噪音測(cè)速發(fā)電機(jī)在機(jī)電一體化系統(tǒng)中主要用作測(cè)量（）A、交流電壓B、直流電壓C、位移量D、轉(zhuǎn)速29、在機(jī)電一體化系統(tǒng)中，機(jī)械傳動(dòng)要滿足伺服控制的三個(gè)主要要求是（）。A傳動(dòng)精度、穩(wěn)定性、快速響應(yīng)性C.傳動(dòng)精度、高可靠性、小型輕量化.使?jié)L珠絲杠具有最大剛度的支承方式是B傳動(dòng)精度、穩(wěn)定性、低噪聲D.傳動(dòng)精度、高可靠性、低沖擊振動(dòng)）A、一端裝止推軸承B、一端裝化推軸承，另一端裝向心球輪承C、兩端裝止推軸承D、兩端裝止推軸承及向心球輪承31信號(hào)采樣頻率Ws,信號(hào)有效頻帶Wc和抗混疊濾波頻率Wf應(yīng)滿足如下關(guān)系（）A、WcWsWfB

6、、WcWfWsC、WsWcWfD、WfWsWc32、直流電動(dòng)機(jī)電樞繞組的阻值小說(shuō)明電機(jī)（）A、特性硬B、始動(dòng)電壓低C、特性軟D、啟動(dòng)電流大）與電源脈沖數(shù)成正比33、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速與脈沖電源的關(guān)系是（A、與電源脈沖頻率成正比C、與電源脈沖寬度成正比34、絕對(duì)碼盤碼道數(shù)越多,則（A、能分辨的角度越大C、測(cè)量精度降低進(jìn)行行為、結(jié)構(gòu)的映射是B、C、B、D、與電源脈沖幅值成正比）能分辨的角度越小能分辨的角度不變）設(shè)計(jì)過(guò)程,A功能建模B.行為建模C.結(jié)構(gòu)建模D.評(píng)價(jià)決策下列哪一項(xiàng)不是機(jī)電產(chǎn)品設(shè)計(jì)的類型,A.開發(fā)性設(shè)計(jì)B.可靠性設(shè)計(jì)C.適應(yīng)性設(shè)計(jì)D.變異性設(shè)計(jì)下列哪一項(xiàng)屬于適應(yīng)性設(shè)計(jì)A.沒(méi)有參照樣板的設(shè)計(jì)B

7、.根據(jù)故障查找故障原因C.局部更改，適應(yīng)性變動(dòng)D.適應(yīng)于量的方面變更要求，方案功能結(jié)構(gòu)不變小功率傳動(dòng)鏈中，為使總的折算慣量最小，各級(jí)傳動(dòng)比分配應(yīng)遵守A.前大后小B.前小后大C.前后相等D.平方關(guān)系哪項(xiàng)不是諧波傳動(dòng)部件基本組成部件A.剛輪B.柔輪C.波發(fā)生器D.行星輪全閉環(huán)系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是A.精度高B.系統(tǒng)簡(jiǎn)單C.成本較低D.調(diào)試簡(jiǎn)單如忽略電機(jī)電磁時(shí)間常數(shù),電壓為輸入量，轉(zhuǎn)角為輸出量時(shí)，直流伺服電機(jī)數(shù)學(xué)模型是A.比例環(huán)節(jié)B.一階系統(tǒng)C.二階系統(tǒng)D.積分環(huán)節(jié)滾珠絲杠副的基本導(dǎo)程減小，可以（）A、提高精度B、提高承載能力C、提高傳動(dòng)效率D、加大螺旋升角下列哪一項(xiàng)不是機(jī)電一體化系統(tǒng)的主功能組成（）。A.物

8、質(zhì)、能量、信息的變換C.物質(zhì)、能量、信息的存儲(chǔ)下列哪一項(xiàng)是機(jī)電一體化的特性（A.裝置的控制屬于強(qiáng)電范疇C.支撐技術(shù)是電工技術(shù)物質(zhì)、能量、信息的傳遞D.物質(zhì)、能量、信息的融合）。自動(dòng)信息處理，D.以機(jī)械聯(lián)結(jié)為主45某4極父流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，電源頻率為50Hz，當(dāng)轉(zhuǎn)差率為0.02時(shí)，其轉(zhuǎn)速為（）A.1450r/minB.1470r/min右圖稱（）直流伺服電動(dòng)機(jī)調(diào)節(jié)特性直流伺服電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性直流伺服電動(dòng)機(jī)動(dòng)態(tài)特性直流伺服電動(dòng)機(jī)調(diào)速特性735r/minD.2940r/min連續(xù)路徑控制類中為了控制工具沿任意直線或曲線運(yùn)動(dòng)，必須同時(shí)控制每一個(gè)軸的（）使得它們同步協(xié)調(diào)到達(dá)目標(biāo)點(diǎn)。A.位置和加速度B.速度和加

9、速度位置和速度D.位置和方向圖示利用繼電器觸點(diǎn)實(shí)現(xiàn)的邏輯函數(shù)為（）A.（A+A）（B+B）B.AB+ABC.（A+B）（A+B）D.AB+AB在數(shù)控系統(tǒng)中，復(fù)雜連續(xù)軌跡通常采用（）方法實(shí)現(xiàn)。A.插補(bǔ)B.切割C.畫線D.自動(dòng)PD稱為（A.比例PWM指的是）控制算法。比例微分C.比例積分）。D.比例積分微分A.機(jī)器人B.計(jì)算機(jī)集成系統(tǒng)脈寬調(diào)制D.可編程控制器步進(jìn)電機(jī)一般用于（）控制系統(tǒng)中。A.開環(huán)B.閉環(huán)C.半閉環(huán)D.前饋下列哪個(gè)不是傳感器的動(dòng)特性（）A.臨界速度B.臨界頻率C.穩(wěn)定時(shí)間D.分辨率感應(yīng)同步器定尺繞組中感應(yīng)的總電動(dòng)勢(shì)是滑尺上正弦繞組和余弦繞組所產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的（）A.代數(shù)和B.代數(shù)

10、差C.矢量和D.矢量差在直流電機(jī)速度控制中改變電樞供電電壓U（保持勵(lì)磁磁通不變）屬于（）調(diào)速A.恒功率B.變功率C.恒轉(zhuǎn)矩D.變轉(zhuǎn)矩56、輸入電壓量程為-10V+10的10位AD轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換公式，-5V對(duì)應(yīng)的AD輸出值是（）。A100HB200HC1FFHD7FH57、設(shè)某光柵的條紋密度是250條/mm,要用它測(cè)出1um的位移，應(yīng)采用（）細(xì)分電路。A1倍頻B2倍頻C3倍頻D4倍頻58、哪一項(xiàng)不是機(jī)電一體化系統(tǒng)中的測(cè)速元件（）。A.測(cè)速發(fā)電機(jī)B.光電編碼器C.應(yīng)變片D.渦流傳感器59、絕對(duì)編碼盤的道數(shù)為10道，則位數(shù)為10，能分辨的最小角度為（）。360。/2iib.360。/2ioc.360。

11、/2坨d.360。/2io60、對(duì)RS-232C通訊方式描述正確的是（）。A接口的信號(hào)電平值較低，不易損壞接口電路的芯片傳輸速率較高，在異步傳輸時(shí)，波特率為200KbpsC其傳輸距離有限只用兩根線即可實(shí)現(xiàn)二、判斷題（本大題共10個(gè)小題，每題2分，共計(jì)20分，請(qǐng)使用“A對(duì)B錯(cuò)”答案形式）。功能的等效性、各環(huán)節(jié)的互補(bǔ)性是機(jī)電一體化優(yōu)化設(shè)計(jì)的條件。系統(tǒng)可靠性是各組成環(huán)節(jié)可靠性的邏輯或?？煽啃栽硎侵敢?guī)定條件和規(guī)定時(shí)間內(nèi)，完成規(guī)定功能的能力。工業(yè)三要素是資金、人才、技術(shù)。全閉環(huán)數(shù)控機(jī)床上位置傳感元件是裝在執(zhí)行機(jī)構(gòu)上。邏輯功能元包括:與、或、非、加、減、乘、除。現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法強(qiáng)調(diào)產(chǎn)品全壽命周期最優(yōu)化。機(jī)電

12、一體化設(shè)計(jì)以強(qiáng)度和低壓控制為中心，強(qiáng)調(diào)功能設(shè)計(jì)。液壓伺服的缺點(diǎn)是效率低,保養(yǎng)麻煩,漏油污染環(huán)境，運(yùn)動(dòng)形式少，成本高，有附加裝置。直流伺服電動(dòng)機(jī)的空載轉(zhuǎn)速n0與堵轉(zhuǎn)矩Tb之比的絕對(duì)值越小，則電機(jī)特性越軟。RS-232接口在總線上允許連接多個(gè)收發(fā)器為了防止采樣過(guò)程信號(hào)發(fā)生頻率混疊可以在采樣前設(shè)置一個(gè)高通濾波器液壓馬達(dá)為得到合適的運(yùn)動(dòng)速度和負(fù)載能力，一般要使用較大傳動(dòng)比的減速器，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的尺寸較大串口通訊至少要包含物理層（硬握手電氣特性）和協(xié)議層（軟握手）DCS分布式控制系統(tǒng)具有集中管理和分散控制的特點(diǎn)。（）采用惠斯登電橋結(jié)構(gòu)傳感檢測(cè)時(shí)，為消除溫度干擾應(yīng)采用的激勵(lì)電源為恒壓源。（）在小功率傳動(dòng)鏈中為

13、使總的折算慣量最小，各級(jí)傳動(dòng)比分配應(yīng)遵守前大后小原則。（）電氣伺服驅(qū)動(dòng)裝置包括直流伺服和交流伺服。（）傳動(dòng)出現(xiàn)低速爬行現(xiàn)象不穩(wěn)定的主要原因是摩擦系數(shù)和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。（）連續(xù)控制系統(tǒng)與點(diǎn)位控制系統(tǒng)之間最主要的區(qū)別在于點(diǎn)位控制系統(tǒng)有一個(gè)插補(bǔ)器機(jī)電產(chǎn)品的功能可以劃分原理、結(jié)構(gòu)、行為。能實(shí)現(xiàn)順序控制的基本功能是組合邏輯，計(jì)數(shù)器，定時(shí)器。規(guī)劃一個(gè)PLC控制系統(tǒng)的步驟為，分解被控對(duì)象和機(jī)器；建立功能規(guī)范，安全電路設(shè)計(jì)，詳細(xì)說(shuō)明操作功能，建立PLC配置圖，建立符號(hào)名表。順序控制包括以狀態(tài)控制為主和以時(shí)間控制為主兩類。測(cè)速發(fā)電機(jī)的原理與直流電機(jī)相同對(duì)于傳感器的非線性，可以通過(guò)標(biāo)定采用曲線擬合和線性插值的方法來(lái)提高

14、數(shù)據(jù)精度。常用的測(cè)溫傳感器中Pt熱電阻和熱電偶測(cè)量的是相對(duì)溫度。電液比例閥是用比例電磁鐵來(lái)代替手動(dòng)調(diào)節(jié)。開環(huán)控制系統(tǒng)中，多數(shù)采用步進(jìn)電機(jī)作為伺服電機(jī)。產(chǎn)品的功能、原理、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，是機(jī)電一體化產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)的核心內(nèi)容。三、分析題計(jì)算題機(jī)械工業(yè)中微電子技術(shù)應(yīng)用有哪些方面，及其對(duì)機(jī)電一體化設(shè)計(jì)的意義？某工作臺(tái)采用直流電機(jī)絲杠螺母機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)，已知工作臺(tái)的行程L=250mm,絲杠導(dǎo)程t=4mm,齒輪減速比為i=5,要求工作臺(tái)位移的測(cè)量精度為0.005mm,采用高速端測(cè)量方法，采用絕對(duì)旋轉(zhuǎn)編碼器,則絕對(duì)碼盤最少要求的道數(shù)為多少？(忽略齒輪和絲杠的傳動(dòng)誤差)。3.如圖所示電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，已知工作臺(tái)的質(zhì)量為m=50

15、kg負(fù)載力為Fl=1000N,最大加速度為10m/s2,絲杠直徑為d=20mm,導(dǎo)程t=4mm,齒輪減速比為i=5，總效率為=30%，忽略絲杠慣量4.數(shù)字采樣閉環(huán)控制中誤差En(n=1,2,3,.)，輸出控制量Un(n=1,2,3,.)，比例系數(shù)為Kp,微分時(shí)間常數(shù)為Td，積分時(shí)間常數(shù)Ti,采樣周期為Ts,試寫出數(shù)字PID調(diào)節(jié)時(shí)的控制算式？畫出集電極開路輸出(OC方式)驅(qū)動(dòng)繼電器的電路圖和相應(yīng)的緩沖電路，試分析采用OC驅(qū)動(dòng)的特點(diǎn)。6、絲杠導(dǎo)程6mm,3相步進(jìn)電機(jī)的步距角為1.2度,3相6拍驅(qū)動(dòng)時(shí)的脈沖當(dāng)量為多少？(15分)?設(shè)直流電機(jī)電樞感抗為L(zhǎng)a,電樞內(nèi)阻為Ra,轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為Jm,速度電勢(shì)常數(shù)

16、Kb,電流力矩常數(shù)Ki,電壓u(t)為輸入量，速度w(t)為輸出量時(shí)，求直流電機(jī)的傳遞函數(shù)？(15分)分別說(shuō)明相對(duì)旋轉(zhuǎn)光電編碼器的A、B相和Z相表示意義，請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)旋轉(zhuǎn)方向鑒別電路？參考答案：一、CDCCDDCBDABABBBBDDACBACDCDDDACBAABCBCBDACADBBBCAABCADCCADCBC二、ABABABABBBBBBAABBBBBBAAAAABAAA三、應(yīng)用方面：1）對(duì)機(jī)器或機(jī)組系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行巡檢傳感或控制2）對(duì)機(jī)器或機(jī)組系統(tǒng)工作程序的控制3）用電子技術(shù)代替?zhèn)鹘y(tǒng)產(chǎn)品中機(jī)械部件完成的功能，簡(jiǎn)化產(chǎn)品的機(jī)械結(jié)構(gòu)4）節(jié)約材料5）節(jié)能降耗對(duì)機(jī)電一體化設(shè)計(jì)的意義：功能模塊化；封裝

17、模塊化；電路（板）器件微型化；可靠性高；抗干擾能力強(qiáng)；結(jié)構(gòu)一體化；機(jī)電產(chǎn)品體小、性優(yōu)、價(jià)廉。2、電機(jī)每轉(zhuǎn)的工作臺(tái)位移量為：4mm/5=0.8mm要求的每轉(zhuǎn)脈沖數(shù)為：0.8/0.005=1602716028答：絕對(duì)碼盤的道數(shù)至少是8道。3、計(jì)算負(fù)載力負(fù)載力由外負(fù)載力、慣性負(fù)載力兩部分構(gòu)成（1）外負(fù)載力F1=1OON（2）慣性載力F=ma=50X10=500Nm電機(jī)的驅(qū)動(dòng)力矩為Tm=-丄-(Fl+Fm)-TOC o 1-5 h zi2兀耳=10004(1000+500)丄=0.63N52兀0.34.根據(jù)PID的控制算式U(t)=Ke(t)+Kde/dt+KJe(t)dtnpdiTTn可以得到絕對(duì)算

18、式：U二Ke+7(e-e)+r工e+UnpnTnn-1Tkinitialsik=1或者是增量算式：TTVUn=K(ee)+d(e+e2e)+sepnn-1Tnn-2n-1TnsiOC方式驅(qū)動(dòng)繼電器電路圖和相應(yīng)的緩沖電路圖：緩沖電路方式可采用并聯(lián)二極管、并聯(lián)RC電路和并聯(lián)壓敏電阻等方法。交流開關(guān)的緩沖主要使用并聯(lián)一個(gè)RC串連電路和并聯(lián)壓敏電阻的方法。緩沖過(guò)程，例如并聯(lián)二極管的緩沖電路：晶體管關(guān)斷時(shí)，負(fù)載電流通過(guò)二極管續(xù)流，減輕了晶體管的負(fù)擔(dān)，抑制了du/dt和過(guò)電壓。采用集電極OC輸出的特點(diǎn)：6、3相6拍驅(qū)動(dòng)時(shí)步進(jìn)電機(jī)的脈沖當(dāng)量角=1.2/2=0.6。反映在絲杠上的脈沖當(dāng)量=6/360/0.6】=0.01mm7、設(shè)電機(jī)輸出力矩為Mm(t),那么Ea(t)=Kbm(t)；Ea=Kb%M(t)=Ki(t)nM(s)=KI(s)TOC o 1-5 h zmiamiaU(s)=RI(s)+LsI(s)+E(s)aaaaabJdm(t)=M(t)nJs(s)=M(s)整理并消去中間變量得：1w(s)K=bU(s)TTs2+Ts+1ammmdtmmmLJR其中