《機(jī)電一體化系統(tǒng)》模擬試卷1及參考答案

1、1及參考答案（每題3分共15分）1、機(jī)電一體化2、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)3、靈敏度（測(cè)量）4、變頻調(diào)速5、 FMS二、填空題（每空1分，共20分）1 、對(duì)伺服系統(tǒng)的技術(shù)要求是、。2、機(jī)電一體化的機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要包括兩個(gè)環(huán)節(jié)：、。3、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的類型包括、監(jiān)督控制系統(tǒng)、。4、接口的基本功能主要有、。5、對(duì)直線導(dǎo)軌副的基本要求是、和平穩(wěn)。6、伺服系統(tǒng)的基本組成包括、。三、選擇題（每題2分共10分）1. 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，又稱電脈沖馬達(dá)，是通過決定轉(zhuǎn)角位移的一種伺服電動(dòng)機(jī)。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(duì)于交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，其轉(zhuǎn)差率s的范圍為（<s<2<s<1C.-

2、1<s<1<s<0指的是（）。D.可編程控制器D.比例積分微分A.機(jī)器人B計(jì)算機(jī)集成系統(tǒng)C.脈寬調(diào)制4. PD稱為（）控制算法。A.比例B比例微分C.比例積分5. 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)（每小題7分，共21分）1. FMC的基本控制功能。2. PWM脈寬調(diào)速原理。3. 簡(jiǎn)述直流伺服電機(jī)兩種控制的基本原理。五、分析題（第1題14分，第2、3題10分，共34分）1 .半橋逆變電路的工作原理。2 .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(jìn)電機(jī)定子勵(lì)磁繞組,測(cè)得步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速為100r/min,已知轉(zhuǎn)子

3、有24個(gè)齒，求:1）步進(jìn)電機(jī)的步距角;2）脈沖電源的頻率。3 .分析下圖光電隔離信號(hào)輸出Vc+5vVc+5VVc+12V去微機(jī)R2R1來自機(jī)械系統(tǒng)b)a)答案一、名詞解釋（每題3分共15分）1、機(jī)電一體化：機(jī)電一體化技術(shù)綜合應(yīng)用了機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)、信息處理技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、檢測(cè)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)，實(shí)現(xiàn)多種技術(shù)功能復(fù)合的最佳功能價(jià)值的系統(tǒng)工程技術(shù)。2、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)又稱電脈沖馬達(dá)，是通過脈沖數(shù)量決定轉(zhuǎn)角位移的一種伺服電動(dòng)機(jī)。由于步進(jìn)電動(dòng)機(jī)成本較低，易于采用計(jì)算機(jī)控制，因而被廣泛應(yīng)用于開環(huán)控制的伺服系統(tǒng)中。3、靈敏度（測(cè)量）傳感器在靜態(tài)標(biāo)準(zhǔn)條件下輸入變化對(duì)輸出變

4、化的比值。4、采用改變電機(jī)通電頻率的方式來改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速的調(diào)速方式。5、柔性制造系統(tǒng)（FlexibleManufacturingSystem）是由兩臺(tái)或兩臺(tái)以上加工中心或數(shù)控機(jī)床組成，并在加工自動(dòng)化的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)物料流和信息流的自動(dòng)化，其基本組成部分有：自動(dòng)化加工設(shè)備，工件儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)，刀具儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)，多層計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)等。二、填空題(每空1分，共20分)1、系統(tǒng)精度穩(wěn)定性響應(yīng)特性工作頻率2、靜態(tài)設(shè)計(jì)動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)3、分級(jí)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)直接數(shù)字控制系統(tǒng)操作指導(dǎo)控制系統(tǒng)4、數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換通信聯(lián)絡(luò)放大6、導(dǎo)向精度高耐磨性好足夠的剛度對(duì)溫度變化的不敏感性。6、控制器執(zhí)行環(huán)節(jié)比較環(huán)節(jié)檢測(cè)裝置三、單項(xiàng)選擇題(每小題2分

5、，共10分)1.B2.B3.C4.C5.A四、簡(jiǎn)答題(每小題7分，共21分)1. (1)單元中各加工設(shè)備的任務(wù)管理與調(diào)度，其中包括制定單元作業(yè)計(jì)劃、計(jì)劃的管理與調(diào)度、設(shè)備和單元運(yùn)行狀態(tài)的登錄與上報(bào)。(2)單元內(nèi)物流設(shè)備的管理與調(diào)度，這些設(shè)備包括傳送帶、有軌或無軌物料運(yùn)輸車、機(jī)器人、托盤系統(tǒng)、工件裝卸站等。(3)刀具系統(tǒng)的管理，包括向車間控制器和刀具預(yù)調(diào)儀提出刀具請(qǐng)求、將刀具分發(fā)至需要它的機(jī)床等。2.圖中的開關(guān)S周期性地開關(guān)，在一個(gè)周期T內(nèi)閉合的時(shí)間為一則一個(gè)外加的固定直流電壓U被按一定的頻率開閉的開關(guān)S加到電動(dòng)機(jī)的電樞上，電樞上的電壓波形將是一列方波信號(hào)，其高度為U、寬度為，如右圖所示。電樞兩

6、端的平均電壓為：TUd1UdtTUUd101式中=/T=Ud/U,(0<<1)為導(dǎo)通率(或稱占空比)。當(dāng)T不變時(shí)，只要改變導(dǎo)通時(shí)間，就可以改變電樞兩端的平均電壓Ud。當(dāng)從0T改變時(shí)，Ud由零連續(xù)增大到U。3. 直流伺服電動(dòng)機(jī)的控制方式主要有兩種：一種是電樞電壓控制，即在定子磁場(chǎng)不變的情況下，通過控制施加在電樞繞組兩端的電壓信號(hào)來控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和輸出轉(zhuǎn)矩；另一種是勵(lì)磁磁場(chǎng)控制，即通過改變勵(lì)磁電流的大小來改變定子磁場(chǎng)強(qiáng)度，從而控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和輸出轉(zhuǎn)矩。采用電樞電壓控制方式時(shí)，由于定子磁場(chǎng)保持不變，其電樞電流可以達(dá)到額定值，相應(yīng)的輸出轉(zhuǎn)矩也可以達(dá)到額定值，因而這種方式又被稱為恒轉(zhuǎn)矩調(diào)

7、速方式。而采用勵(lì)磁磁場(chǎng)控制方式時(shí)，由于電動(dòng)機(jī)在額定運(yùn)行條件下磁場(chǎng)已接近飽和，因而只能通過減弱磁場(chǎng)的方法來改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。由于電樞電流不允許超過額定值，因而隨著磁場(chǎng)的減弱，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速增加，但輸出轉(zhuǎn)矩下降，輸出功率保持不變，所以這種方式又被稱為恒功率調(diào)速方式。四、分析題(第1題14分，第2、3題10分，共34分)1. 半橋逆變電路原理如左圖所示，它有兩個(gè)導(dǎo)電臂，每個(gè)導(dǎo)電臂由一個(gè)可控元件和一個(gè)反并聯(lián)二極管組成。在直流側(cè)接有兩個(gè)相互串聯(lián)的足夠大的電容，使得兩個(gè)電容的聯(lián)結(jié)點(diǎn)為直流電源的中點(diǎn)。設(shè)電力晶體管Vl和V2基極信號(hào)在一個(gè)周期內(nèi)各有半周正偏和反偏，且二者互補(bǔ)。當(dāng)負(fù)載為感性時(shí)，其工作波形如右圖所示。

8、輸出電壓波形u0為矩形波，其幅值為Um=Ud/2輸出電流i0波形隨負(fù)載阻抗角而異。設(shè)t2時(shí)刻以前V1導(dǎo)通。t2時(shí)刻給V1關(guān)斷信號(hào)，給V2導(dǎo)通信號(hào)，但感性負(fù)載中的電流i0不能立刻改變方向，于是VD2導(dǎo)通續(xù)流。當(dāng)t3時(shí)刻i0降至零時(shí)VD2截止，V2導(dǎo)通，i0開始反向。同樣，在t4時(shí)刻給V2關(guān)斷信號(hào)，給V1導(dǎo)通信號(hào)后，V2關(guān)斷，VD1先導(dǎo)通續(xù)流，t5時(shí)刻V1才導(dǎo)通。當(dāng)V1或V2導(dǎo)通時(shí)，負(fù)載電流和電壓同方向，直流側(cè)向負(fù)載提供能量；而當(dāng)VD1或VD2導(dǎo)通時(shí)，負(fù)載電流和電壓反方向，負(fù)載中電感的能量向直流側(cè)反饋，既負(fù)載將其吸收的無功能量反饋回直流側(cè)。反饋回的能量暫時(shí)儲(chǔ)存在直流側(cè)電容中，直流側(cè)電容起到緩沖這種無功能量的作用。二極管VD1、VD2是負(fù)載向直流側(cè)反饋能量的通道，同時(shí)起到使負(fù)載電流連續(xù)的作用，VD1、VD2被稱為反饋二極管或續(xù)流二極管。2. 1)K=2;M=5,Z=24;