02245機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)2013年4-月試題及答案

1、2013 年 4 月高等教育自學(xué)考試全國統(tǒng)一命題考試 機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì) 試題 課程代碼： 02245 本試卷滿分 100 分，考試時(shí)間 150 分鐘 考生答題注意事項(xiàng)： 1. 本卷所有試卷必須在答題卡上作答。答在試卷和草稿紙上的無效。 2. 第一部分為選擇題。必須對應(yīng)試卷上的題號使用2B 鉛筆將“答題卡”的相應(yīng)代碼涂黑 3. 第二部分為非選擇題。必須注明大、小題號，使用 0.5 毫米黑色字跡筆作答。 4. 合理安排答題空間，超出答題區(qū)域無效。 第一部分 選擇題 一、單項(xiàng)選擇題 （ 本大題共 10小題，每小題 1分，共 10 分） 在每小題列出的四個(gè)備選項(xiàng)中只有一個(gè)是符合題目要求的，請將其選出

2、并將“答題 卡”的相應(yīng)代碼涂黑。未涂、錯(cuò)涂或多涂均無分。 1利用預(yù)先決定的指令控制一系列加工作業(yè)的系統(tǒng)稱為 A 自動引導(dǎo)車B. 伺服系統(tǒng) C 工業(yè)機(jī)器人D 數(shù)控系統(tǒng) 2齒輪副的間隙會造成齒輪傳動的回差，屬于柔性消隙法的結(jié)構(gòu)是 A 壓簧消隙結(jié)構(gòu)B 選擇裝配法 C 帶錐度齒輪法D. 調(diào)整中心距法 3. 某伺服電動機(jī)最高轉(zhuǎn)速為1500 r / min，通過聯(lián)軸器直接帶動滾珠絲杠旋轉(zhuǎn)，且絲杠螺 母帶動工作臺移動，若絲杠導(dǎo)程為 6mm則工作臺移動的最大速度為 A . 900 mm min B . 1500 mm min C . 3000mmmin D . 9000 mmmin 4. 當(dāng)金屬或半導(dǎo)體薄片置

3、于磁場中，有電流流過時(shí)，在垂直于電流和磁場的方向上將產(chǎn)生 電動勢。這種物理現(xiàn)象稱為 A .壓阻效應(yīng) B .壓電效應(yīng) C. 電阻效應(yīng) D .霍爾效應(yīng) 5. 在易燃易爆的工業(yè)環(huán)境中不宜使用的電動機(jī)是 A .直流電動機(jī)B .永磁同步電動機(jī) C .無刷電動機(jī)D .超聲波電動機(jī) 6在PWM放大器中，能夠?qū)崿F(xiàn)開通延遲的方法是 A. 晶體管驅(qū)動級加延遲 B .脈寬凋制器中減小死區(qū) C. 采用熔斷器保護(hù) D .晶體管飽和導(dǎo)通壓降檢測保護(hù) 7. 提高伺服系統(tǒng)剛度的方法是 A.增大電樞回路電阻 R B .增大系統(tǒng)增益Kv C .減小系統(tǒng)增益Kv D.減小電機(jī)反電勢系數(shù)Ke 8. 在具有位置環(huán)的全閉環(huán)交流伺服系統(tǒng)中

4、，速度環(huán)的反饋通常取自與伺服電動機(jī)同軸安 裝的 A .光柵尺B.磁柵尺 C .感應(yīng)同步器 D .光電編碼器 9. 適用于自動檢測、監(jiān)測及控制的西門子S7系列超小型的PLC是 A . SIMATIC S7 200PLC B . SIMATIC NET C . SIMATIC S7 300PLC D . SIMATIC S7 400PLC 10. 助記符語句 AND NOT 0.00的含義是 A . B . 載入一個(gè)動合觸點(diǎn) 0. 00 0. 00 并聯(lián) 丨動合觸點(diǎn) C . 串聯(lián)一 個(gè)動斷觸點(diǎn) 0. 00 D . 串聯(lián)一 個(gè)動合觸點(diǎn) 0. 00 第二部分非選擇題 二、簡答題（本大題共8小題，每小題

5、4分，共32分） 請?jiān)诖痤}卡上作答。 11. 什么是非線性時(shí)變系統(tǒng) ？ 12. 簡述機(jī)械受控模塊的定義及功能。 13. 簡述液體靜壓支承與液體動壓支承的工作原理。 14. PWM勺控制回路是一個(gè)電壓一一脈沖變換裝置，簡稱脈寬調(diào)制器，它是由哪些信號和部 件組成的？ 15. 簡述永磁式步進(jìn)電動機(jī)的工作原理及其特點(diǎn)。 16. 何謂步進(jìn)電動機(jī)的啟動頻率 ？影響它的因素有哪些？ 17. 比較半閉環(huán)和全閉環(huán)系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)。 18. 簡述數(shù)據(jù)采樣插補(bǔ)采用時(shí)間分割法進(jìn)行插補(bǔ)運(yùn)算的工作原理。 三、計(jì)算題（本大題共4小題，每小題5分，共20分） 請?jiān)诖痤}卡上作答。 19. 題19圖所示為某機(jī)床 X向進(jìn)給系統(tǒng)減速器的

6、總速比要求為30/7,取兩級減速，試按 最佳速比分配條件確定各齒輪的齒數(shù)。 1 1 崇; 口 ./I A 一 題19圉 20. 題20圖所示，用每轉(zhuǎn)1000條刻線的增量編碼器測電動機(jī)轉(zhuǎn)速。已知：時(shí)鐘脈沖為 2MHz，在10個(gè)編碼器脈沖間隔的時(shí)間里，計(jì)數(shù)器共計(jì)數(shù)20000個(gè)時(shí)鐘脈沖，試用測量 碼盤脈沖周期法求電動機(jī)轉(zhuǎn)速。 21. 用步進(jìn)電動機(jī)控制工作臺的運(yùn)動。 (1) 設(shè)步距角1.8 ，滾珠絲杠導(dǎo)程 4mm進(jìn)給脈沖頻率 2KHz,求進(jìn)給速度v(m/ min)。 (2) 若在工作臺抵達(dá)目標(biāo)(停止)點(diǎn)前0. 4mml各速度減半，求減速段電機(jī)運(yùn)行的時(shí)間。 22. 伺服系統(tǒng)如題22圖所示。 (1) 選擇

7、時(shí)間常數(shù)T的值，使阻尼比E =0. 5。 (2) 計(jì)算系統(tǒng)的伺服剛度矗。 四、 簡單應(yīng)用題 請?jiān)诖痤}卡上作答。 23. 24. 試設(shè)計(jì)一個(gè)典型二階高通濾波器的電路原理圖。 一臺直流伺服電動機(jī)在額定負(fù)載轉(zhuǎn)矩下運(yùn)行。當(dāng)控制電壓為210V,電樞回路的總電阻 為1OG時(shí)，電機(jī)的轉(zhuǎn)速為 2000r /min，電樞電流為 0. 1A。試求當(dāng)控制電壓升高為 220V，同時(shí)電樞回路的總電阻增加至200Q時(shí)，電機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)的轉(zhuǎn)速和電樞電流。 25.有一個(gè)4軸的運(yùn)動控制系統(tǒng)，起始坐標(biāo)為(0 , 3, -2 , 4)，終點(diǎn)坐標(biāo)為(4 , 8, -4 , -8), 設(shè)各軸容許的最大速度相同，各軸容許的最大加速度也相同

8、。利用三次多項(xiàng)式樣條函數(shù) 生成點(diǎn)位控制指令，在保證所有各軸的速度和加速度都不超過容許值的情況下，協(xié)調(diào)運(yùn) 動的容許時(shí)間小于 5，試求各軸容許的最大速度和最大加速度的最小值。 五、綜合應(yīng)用題(本大題共2小題，每小題10分，共20分) 請?jiān)诖痤}卡上作答。 尬某腔制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如題邸圈所示已知: 如二一一心川血 訐列燦亦1） 螢求系統(tǒng)的嚴(yán)大相位裕址?0% 求：（I ）匚的值：（此時(shí)的剪洙頻串（3）單-位抑速度輸人下的穩(wěn)態(tài)盪蓋匕 27.設(shè)計(jì)二臺電動機(jī)聯(lián)動的PLC控制系統(tǒng)。要求：按起動按鈕后，電動機(jī)M1起動，10s后 電動機(jī)M2自動起動；按停止按鈕后，M2停止，20s后M1再停止。試完成設(shè)計(jì)任務(wù)： 列出PL

9、C系統(tǒng)資源分配表。（2）畫出梯形圖程序。 絕密啟用前 教育自學(xué)考試全國統(tǒng)一命題考試 機(jī)電亠體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)試題答案及評分參考 JT 迤;（課程代碼02245） 5. A 10. C 一少項(xiàng)選擇題（本大題共io小題，毎小題1分共10分） 2. A3. D4. D 6 A *7. B 卜卜4-（-2看2；卜二卜卜8-4卜12； （2分） 由于各坐標(biāo)容許的迥邙相同.因此協(xié)調(diào)運(yùn)動容許時(shí)間按距 標(biāo)軸設(shè)計(jì).即 2 x %* max 所以怙=3.6 （2分） 因此各紬容許的最 機(jī)電型 an 所以/ 2.88 （2分） 小值為3.6.各牲容許的最大加速度的按小值為2.84 計(jì)試題答眾及評分參考第4頁（共5貞） 每小砸10分，共20分） 五.綜合應(yīng)用腔（本大題共 26. （ 1 ）開環(huán)傳遞函數(shù)- ?（滬吋 3+3 島=儲需 相位裕址tan加=- sin% +12 COS0M y 得 、cos 40* x0.2 = 0.92 （3 分） 剪切頻率點(diǎn)二息肅2.33（） （3分） （3）由2。哄）| = 1 得，TdKp=a）ct /.=| = 2.53 （2分） 單位加連度輸入下的鉉態(tài)誤差乩 = 0.39 （2 分） Kp 27.