2023 西南大學(xué) 大作業(yè)《機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)》

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單項(xiàng)選擇題

1、傳感器測(cè)量系統(tǒng)的性能由輸出-輸入關(guān)系特性描寫。輸出變化量與對(duì)應(yīng)輸入（被測(cè)量）變化量的比值稱為（）。

量程閾值分辯率靈敏度

2、某傳感器是一種輸出電壓隨轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角變化的角位移測(cè)量裝置，且僅能用來測(cè)量角位移。該傳感器為（）。

旋轉(zhuǎn)變壓器感應(yīng)同步器光柵磁柵

3、某光柵條紋密度為每lmm刻100條，光柵條紋的夾角為0.005弧度，則莫爾條紋的寬度W為（）。

0.1mm1mm2mm

可復(fù)現(xiàn)性重復(fù)性誤差精度

20、在系統(tǒng)中負(fù)責(zé)處理由測(cè)量模塊和接口模塊提供信息的模塊稱()。

軟件模塊通信模塊驅(qū)動(dòng)模塊微計(jì)算機(jī)模塊

21、系統(tǒng)中用于提供驅(qū)動(dòng)力改變系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，產(chǎn)生所希望運(yùn)動(dòng)的模塊稱為()。

驅(qū)動(dòng)模塊接口模塊微計(jì)算機(jī)模塊測(cè)量模塊

22、某傳感器是一種輸出電壓隨轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角變化的角位移測(cè)量裝置，且僅能用來測(cè)量角位移。該傳感器為()。

旋轉(zhuǎn)變壓器感應(yīng)同步器光柵磁柵

23、

連續(xù)路徑控制類中為了使控制工具沿任意直線或曲線運(yùn)動(dòng)，必需同時(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)。

位置和加速度速度和加速度位置和速度位置和方向

24、齒輪傳動(dòng)的總等效慣量隨傳動(dòng)級(jí)數(shù)()。

增加而減小增加而增加減小而減小變化而不變

25、直流測(cè)速發(fā)電機(jī)輸出的是與轉(zhuǎn)速()

C.成正比的交流電壓成反比的交流電壓成正比的直流電壓成反比的直流電壓

26、伺服控制系統(tǒng)一般包括控制器、被控對(duì)象、執(zhí)行環(huán)節(jié)、比較環(huán)節(jié)和檢測(cè)環(huán)節(jié)等個(gè)五部分。()

B.存儲(chǔ)電路轉(zhuǎn)換電路檢測(cè)環(huán)節(jié)換向結(jié)構(gòu)判斷題

27、將傳感器測(cè)量的被測(cè)對(duì)象信號(hào)輸入到單片機(jī)數(shù)據(jù)總線的通道為后向通道。后向通道在單片機(jī)一側(cè)有三種類型：數(shù)據(jù)總線、并行I/O口和定時(shí)/計(jì)數(shù)器口。()

A.√B.×

28、機(jī)電一體化控制系統(tǒng)的一般設(shè)計(jì)步驟應(yīng)為：確定系統(tǒng)整體控制方案；確定控制算法；選用微型計(jì)算機(jī)；系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)；軟件設(shè)計(jì)等。()

A.√B.×

29、同步通信常用于并行通信。（）

A.√B.×

30、伺服控制系統(tǒng)的比較環(huán)節(jié)是將輸入的指令信號(hào)與系統(tǒng)的反饋信號(hào)進(jìn)行比較，以獲得輸出與輸入間的偏差信號(hào)。（?）

A.√B.×

31、伺服電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路就是將控制信號(hào)轉(zhuǎn)換為功率信號(hào)，為電機(jī)提供電能的控制裝置，也稱其為變流器，它包括電壓、電流、頻率、波形和相數(shù)的變換。（?）

A.√B.×

32、變流器中開關(guān)器件的開關(guān)特性決定了控制電路的功率、響應(yīng)速度、頻帶寬度、可靠性和等指標(biāo)。（）

A.√B.×

33、在全自動(dòng)洗衣機(jī)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)過程中，控制系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)是理論分析階段的任務(wù)之一。()

A.√B.×

34、機(jī)電—體化產(chǎn)品的適應(yīng)性設(shè)計(jì)是指對(duì)產(chǎn)品功能及結(jié)構(gòu)重新進(jìn)行的設(shè)計(jì)。()

A.√B.×

35、伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)電信號(hào)到機(jī)械動(dòng)作的轉(zhuǎn)換的裝置和部件。()

A.√B.×

36、門動(dòng)控制技術(shù)是機(jī)電一體化六個(gè)相關(guān)技術(shù)之一，而接口技術(shù)是自動(dòng)控制技術(shù)中的一個(gè)方面。()

A.√B.×

37、在閉環(huán)控制系統(tǒng)中，驅(qū)動(dòng)裝置中各環(huán)節(jié)的誤差因其在系統(tǒng)中所處的位置不同，對(duì)系統(tǒng)輸出精度的影響不同。()

A.√B.×

38、電氣驅(qū)動(dòng)部件的固有頻率應(yīng)高于機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的基本固有頻率2～3倍。()

A.√B.×

39、在全自動(dòng)洗衣機(jī)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)過程中，控制系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)是理論分析階段的任務(wù)之一。（）

A.√

B.×

40、驅(qū)動(dòng)部分在控制信息作用下提供動(dòng)力，伺服驅(qū)動(dòng)包括電動(dòng)、氣動(dòng)、液壓等各種類型的驅(qū)動(dòng)裝置。（）

A.√B.×

41、遲滯是傳感器靜態(tài)特性指標(biāo)之—，反映傳感器輸入量按同一方向做全量程連續(xù)屢屢變動(dòng)時(shí)，輸出輸入特性曲線的不一致性。()

A.√B.×

42、TTL電平接口能用于輸出指示燈的控制，也能用于驅(qū)動(dòng)帶電氣隔離的繼電器。()

A.√B.×

43、尋常，提高響應(yīng)速度和提高系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)精度是有矛盾的，若想同時(shí)實(shí)現(xiàn)高速度和高精度，需要綜合考慮各環(huán)節(jié)和整個(gè)系統(tǒng)的控制形式。()

A.√B.×

44、直流伺服電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路中，脈寬凋制放大器由于管耗大，因而多用于小功率系統(tǒng)。()

A.√B.×

45、電氣驅(qū)動(dòng)部件的固有頻率應(yīng)高于機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的基本固有頻率2～3倍.()

A.√B.×

46、伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)電信號(hào)到機(jī)械動(dòng)作的轉(zhuǎn)換的裝置和部件。()

A.√B.×

47、驅(qū)動(dòng)部分在控制信息作用下提供動(dòng)力，伺服驅(qū)動(dòng)包括電動(dòng)、氣動(dòng)、液壓等各種類型的驅(qū)動(dòng)裝置。()

A.√B.×

48、D/A轉(zhuǎn)換的方式可分為并行轉(zhuǎn)換的串行轉(zhuǎn)換方式。（）

A.√

B.×

49、無論采用何種控制方案，系統(tǒng)的控制精度總是高于檢測(cè)裝置的精度。（）A.√B.×

50、直線運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌是用來支承和引導(dǎo)運(yùn)動(dòng)部件按給定的方向作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)。（A.√

B.×

51、同步通信是以字符為傳輸信息單位。（）

A.√B.×

52、查詢I/O方式常用于中斷控制中。（）

）A.√B.×

53、感應(yīng)同步器是一種應(yīng)用電磁感應(yīng)原理制造的高精度檢測(cè)元件，有直線和圓盤式兩種，分別用作檢測(cè)直線位移和轉(zhuǎn)角。（）

A.√B.×

54、在計(jì)算機(jī)接口技術(shù)中I/O通道就是I/O接口。（）

A.√B.×

主觀題55、

機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)指標(biāo)大體上應(yīng)包括哪些方面?

參考答案：

應(yīng)包括系統(tǒng)功能、性能指標(biāo)、使用條件、經(jīng)濟(jì)效益。

56、開放式體系結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn)是什么?

參考答案：

答：開放式體系結(jié)構(gòu)是近年來在電子工業(yè)和計(jì)算機(jī)工業(yè)中流行的一種設(shè)計(jì)思想，其主要特點(diǎn)是：向未來的VLSI開放；向不同用戶層次開放；向用戶的特別要求開放；采用模塊化結(jié)構(gòu)。

57、在使用光電編碼器測(cè)量位移或轉(zhuǎn)速時(shí)，什么是高速端測(cè)量方案，什么是低速端測(cè)量方案?各有什么特點(diǎn)。

參考答案：

解答：使用光電編碼器測(cè)量位移或轉(zhuǎn)速有高速端測(cè)量和低速端測(cè)量兩種方案。(1)高速端測(cè)量：將編碼器安裝在電機(jī)軸上的測(cè)量方案。高速端測(cè)量的特點(diǎn)：同樣的測(cè)量精度要求，對(duì)編碼器的測(cè)量精度要求較低。傳動(dòng)件包括在閉環(huán)之外，傳動(dòng)誤差直接影響輸出精度，傳動(dòng)誤差無法通過控制進(jìn)行補(bǔ)償，因此對(duì)傳動(dòng)鏈的精度要求較高。(2)低速端測(cè)量：將編碼器安裝在負(fù)載軸上的測(cè)量方案。低速端測(cè)量的特點(diǎn)：對(duì)編碼器的精度要求較高，但傳動(dòng)鏈包括在閉環(huán)內(nèi)，從而通過閉環(huán)來消除傳動(dòng)誤差，對(duì)傳動(dòng)鏈的精度要求較低。

58、

步進(jìn)電機(jī)具有哪些特點(diǎn)?

參考答案：

步進(jìn)電機(jī)具有以下特點(diǎn)：①步進(jìn)電機(jī)的工作狀態(tài)不易受各種干擾因素(如電源電壓的波動(dòng)、電流的大小與波形的變化、溫度等)的影響，只要在它們的大小未引起步進(jìn)電機(jī)產(chǎn)生“丟步〞現(xiàn)象之前，就不影響其正常工作；②步進(jìn)電機(jī)的步距角有誤差，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過一定步數(shù)以后也

會(huì)出現(xiàn)累積誤差，但轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過一轉(zhuǎn)以后，其累積誤差變?yōu)椤傲悒?，因此不?huì)長期積累；③控制性能好，在起動(dòng)、中止、反轉(zhuǎn)時(shí)不易“丟步〞。因此，步進(jìn)電機(jī)廣泛應(yīng)用于開環(huán)控制的機(jī)電一體化系統(tǒng)，使系統(tǒng)簡化，并可靠地獲得較高的位量精度。

59、機(jī)電一體化系統(tǒng)（產(chǎn)品）對(duì)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的基本要求是什么？

參考答案：

縝密化，高速化，小型、輕量化。

60、試說明滾珠絲杠螺母副傳動(dòng)裝置的優(yōu)缺點(diǎn)。

參考答案：

滾珠絲杠螺母副是一種高精度的傳動(dòng)裝置。它采用滾動(dòng)摩擦螺旋取代了滑動(dòng)摩擦螺旋，具有磨損小、傳動(dòng)效率高、傳動(dòng)平穩(wěn)、壽命長、精度高、溫升低等優(yōu)點(diǎn)。由于滾珠絲杠螺母副具有摩擦小，便于消除傳動(dòng)間隙等突出優(yōu)點(diǎn)，他給機(jī)電一體化系統(tǒng)的性能改善帶來了巨

大的好處。缺點(diǎn)：不能自鎖，用于升降傳動(dòng)時(shí)需另加鎖緊裝置。61

、

參考答案：

62、說明機(jī)電一體化系統(tǒng)（產(chǎn)品）的設(shè)計(jì)步驟。

參考答案：

機(jī)電一體化產(chǎn)品的設(shè)計(jì)流程主要包括以下幾步：（1）根據(jù)目的功能確定產(chǎn)品的規(guī)格、性能指標(biāo)（2）產(chǎn)品功能部件、功能要素的劃分（3）接口的設(shè)計(jì)

（4）綜合評(píng)價(jià)（或整體評(píng)價(jià)）（5）可靠性復(fù)查（6）試制與調(diào)試

63、支承的基本要求是什么？

參考答案：

①方向精度和置中精度；②摩擦阻力矩的大?。虎墼S用載荷；④對(duì)溫度變化的敏感性；

⑤耐磨性以及磨損的可補(bǔ)償性；⑤抗振性；⑦成本的高低。

64、

半閉環(huán)控制系統(tǒng)的定義及特點(diǎn)是什么?

參考答案：

（1）伺服系統(tǒng)中，當(dāng)位置傳感器安裝在伺服電動(dòng)機(jī)軸上，用以間接測(cè)量工作臺(tái)的位移時(shí)，這種間接測(cè)量的系統(tǒng)稱為半閉環(huán)系統(tǒng)。

（2）特點(diǎn)，可以避免傳動(dòng)機(jī)構(gòu)非線性引起系統(tǒng)產(chǎn)生極限換和爬行振蕩，比全閉環(huán)系統(tǒng)簡單實(shí)現(xiàn)，可節(jié)省投資

65、試說明滾珠絲杠螺母副傳動(dòng)裝置的優(yōu)缺點(diǎn)。

參考答案：

滾珠絲杠螺母副是一種高精度的傳動(dòng)裝置。它采用滾動(dòng)摩擦螺旋取代了滑動(dòng)摩擦螺旋，具

有磨損小、傳動(dòng)效率高、傳動(dòng)平穩(wěn)、壽命長、精度高、溫升低等優(yōu)點(diǎn)。由于滾珠絲杠螺母副具有摩擦小，便于消除傳動(dòng)間隙等突出優(yōu)點(diǎn)，他給機(jī)電一體化系統(tǒng)的性能改善帶來了巨大的好處。缺點(diǎn)：不能自鎖，用于升降傳動(dòng)時(shí)需另加鎖緊裝置。

66、機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)的指標(biāo)主要包括哪些方面？參考答案：

答：主要包括系統(tǒng)功能、性能指標(biāo)、使用條件、經(jīng)濟(jì)效益

67、機(jī)電一體化系統(tǒng)對(duì)執(zhí)行元件的基本要求是什么？

參考答案：

答：1慣量小、動(dòng)力大2體積小、重量輕3便于維修、安裝4易于微機(jī)控制68

、

參考答案：

光電隔離電路的工作原理：

為了防止強(qiáng)電干擾以及其他干擾信號(hào)通過I/O控制電路進(jìn)入計(jì)算機(jī)，影響其工作，尋常的方法是首先采用濾波吸收，抑制干擾信號(hào)的產(chǎn)生，然后采用光電隔離的方法，使微機(jī)與強(qiáng)電部件不共地，阻斷干擾信號(hào)的傳導(dǎo)。(相關(guān)內(nèi)容表達(dá)正確給3分，其它酌情扣分)

控制輸出時(shí)，從上圖可知，微機(jī)輸出的控制信號(hào)經(jīng)74LS04非門反相后，加到光電耦合器G的發(fā)光二極管正端。當(dāng)控制信號(hào)為高電平日，經(jīng)74LS04非門反相后，加到發(fā)光二極管正端

的電平為低電平，因此，發(fā)光二極管不導(dǎo)通，沒有光發(fā)出。這時(shí)光敏晶體管截止，輸出信號(hào)幾乎等于加在光敏晶體管集電極上的電源電壓。

當(dāng)控制信號(hào)為低電平日，發(fā)光二極管導(dǎo)通并發(fā)光，光敏晶體管接收發(fā)光二極管發(fā)出的光而導(dǎo)通，于是輸出端的電平幾乎等于零。同樣的道理，可將光電耦合器用于信息的輸入，當(dāng)然，光電耦合器還有其他連接方式，以實(shí)現(xiàn)不同要求的電平或極性轉(zhuǎn)換。(相關(guān)內(nèi)容表達(dá)正確給5分，其它酌情扣分)光電隔離電路的作用：

（1）可將輸入與輸出端兩部分電路的地線分開，各自使用一套電源供電。這樣信息通過光電轉(zhuǎn)換，單向傳遞，又由于光電耦合器輸入與輸出端之間絕緣電阻十分大(一般為1011Ω-10