西南交大習題集光機電一體化控制技術

1、第1章 概論一、選擇題1 一個典型的機電一體化系統(tǒng)，應包含以下幾個基本要素（ ）。A： 機械本體 B：動力與驅動部分 C： 執(zhí)行機構 D：控制及信息處理部分2、機電一體化的高性能化一般包含（ ）。A：高速化 B：高精度 C：高效率 D：高可靠性。3機電一體化系統(tǒng)的核心是（ ）。A：動力部分B：執(zhí)行機構C：控制器D：接口4機電一體化系統(tǒng)中，根據(jù)控制信息和指令完成所要求的動作這一功能的是（ ）。A：機械本體B：動力部分C：控制器D：執(zhí)行機構二、填空題1、在未來機電一體化系統(tǒng)發(fā)展呈現(xiàn) ， 、 、， 、 趨勢三、論述題舉例說明光機電一體化系統(tǒng)和機電一體化技術含義光機電一體化系統(tǒng)的主要組成要素機電一體化

2、系統(tǒng)的關鍵技術有那些機電一體化系統(tǒng)的未來發(fā)展趨勢？為什么采用機電一體化技術可以提高系統(tǒng)的精度?四、判斷題1機電一體化系統(tǒng)就是機械系統(tǒng)和電子系統(tǒng)簡單合于一起的系統(tǒng)。第2章 機電一體化系統(tǒng)分析基礎一 多項選擇題1光機電一體化的系統(tǒng)設計原則主要包括（ ）。 A. 機電互補原則B. 功能優(yōu)化原則C. 自動化原則 D. 效益最大原則 E開放性原則2. 模擬信號數(shù)字化的第一步是在時間上對信號進行（ ）處理。A. 量化處理 B.采樣離散化處理 C. 編碼處理 D. 調制處理3PCM是指（ ）。 A. 脈幅調制 B. 脈寬調制 C.脈位調制 D. 脈沖編碼調制4. 經采樣后的信息屬于（ ）。A. 數(shù)字信號 B

3、.離散化的模擬信號 C. 連續(xù)模擬信號 D. 調制信號5. 數(shù)字信號是對時間離散模擬信號進行（ ）處理后得到的。A. 量化處理 B.采樣離散化處理 C. 編碼處理 D. 調制處理三 填空題 1光機電一體化的理論基礎主要涉 ， 和 。2光機電一體化系統(tǒng)所涉及的信號有兩類 和 。四 綜合題1模擬信號與數(shù)字信號的特點是什么？2論述機電一體化系統(tǒng)信息傳輸過程。3論述模擬信息數(shù)字化的基本原理。第3章 機電一體化系統(tǒng)建模與仿真一 、選擇題 1. 在機械系統(tǒng)運動學模型建立過程中，慣性力與質量體運動的（ ）成正比，彈簧力與質量體運動的（ ）成正比， 阻尼與質量體運動的（ ）成正比。A.位移 B. 速度 C.

4、加速度 D. 摩擦2、電路系統(tǒng)的動態(tài)模型建立主要是基于如下定理（ ）。A：奈奎斯特定理 B：基爾霍夫電壓定理 C：歐姆定理 D：基爾霍夫電流定理E：終值定理3、機械系統(tǒng)動態(tài)模型建立主要是基于如下定律（ ）。A：牛頓定一運動定律 B：牛頓定二運動定律 C：牛頓定三運動定律 D：萬有引力定律 4、適合應用傳遞函數(shù)描述的系統(tǒng)是（ ）：A、單輸入，單輸出線性定常系統(tǒng)； B、單輸入，單輸出線性時變系統(tǒng)；C、單輸入，單輸出的定常系統(tǒng)； D、非線性系統(tǒng)。二、 填空題1通常情況下，將系統(tǒng)模型可以分為兩大類： 和 。2 機電一體化系統(tǒng)的數(shù)學模型一般按特征分類，常見的有 和 ， 和 ， 和 ， 和 。3研究系統(tǒng)的

5、動態(tài)品質與特征時，通常有兩種數(shù)學模型描述方法： 和 。4在機電一體化系統(tǒng)建模過程中，機械系統(tǒng)主要有三個基本元件： 、 和 。5在機電一體化系統(tǒng)建模過程中，電路系統(tǒng)主要有三個基本元件： 、 和 。三、綜合題1簡述為什么在機電一體化系統(tǒng)設計，需要進行機電一體化系統(tǒng)建模和仿真分析。并說明模型建立的兩種基本方式和他們的主要特點。2簡述基爾霍夫電流、電壓定理3機電一體化反饋控制系統(tǒng)的主要組成部分是什么？4簡述系統(tǒng)仿真的目的和意義5已知一系統(tǒng)結構如下圖所示，求系統(tǒng)傳遞函數(shù)R(S)C(S)6、以下圖所示，汽車的正運動方向如圖，假定發(fā)動機的牽引力為u, 忽略汽車車輪的旋轉慣量，假設阻礙汽車運動的摩擦力與汽車速

6、度成正比，求：（1）：畫出汽車的巡航控制的自由體圖；（2）：寫出其運動方程；（3）：寫出其傳遞函數(shù)V(s)/U(s)；(4)：若該系統(tǒng)通過反饋控制實現(xiàn)其巡航，請分別說明該控制系統(tǒng)的執(zhí)行機構、被控過程或對象、傳感器以及控制器分別是什么，并構畫出其系統(tǒng)控制框圖；(5)：基于其傳遞函數(shù)形式，用狀態(tài)方程描述汽車的運動方程（設定輸出汽車的位置為x）。7：下圖串聯(lián)電路。寫出輸出電壓與輸入電壓之間傳遞函數(shù)RLCLRUo(t)Ui(t)第4章 傳感器與接口技術一 、名詞解釋1、線性度2、傳感器分辨率3、傳感器靈敏度4、測量準確度二選擇題 1衡量傳感器品質主要參數(shù)包括：（ ）。A：靈敏度 B：分辨力 C：準確度

7、D：精確度 E：重復性 F：線性度 2傳感器在機電一體化系統(tǒng)中主要用于( )。 A. 控制 B.檢測 C. 計算 D. 編碼3傳感器的種類按工作原理分可以分為（ ）。 A. 結構型 B. 開關型 C. 物型型 D. 數(shù)字型4模擬信息處理電路一般包括（ ）。 A. 放大 B. 濾波 C. 補償 D. D/A轉換 E. 驅動電路5智能傳感器主要硬件結構是指將敏感元件與（ ）相結合。 A. 放大器 B. 濾波器 C. 微處理器 D. 控制器6. 電橋是用來測量傳感器的電阻、電容或電感變化的電路，它是將這些參量的變化變換為電壓或電流信號變化的電路。全橋的電壓靈敏度比單橋提高了( )倍 A. 1 B.

8、2 C. 4 D.87. 衡量放大器放大能力的指標是（ ）。 A. 輸入阻抗 B. 放大倍數(shù)C. 輸出阻抗 D. 通頻帶 二 填空題1傳感器的接口電路主要功能包括：對傳感器的輸出信號進行 、 、 、 、 及 等處理。2傳感器從結構上一般由 、 、 三部分組成。 3 傳感器基本轉換電路主要包括： 、 、 及 、 電路。4. 放大器主要技術指標包括： 、 、 及 三 綜合題1隔離放大器的作用和特點2傳感器模擬信號采樣中應該注意哪些問題？3 機電一體化系統(tǒng)通常涉及到控制，并要求測量控制量，因為電信號可以傳輸、放大且容易處理，我們通常讓傳感器輸出為一個與被測量成比例的電壓或電流信號。描述一個傳感器，輸

9、出與下列物理量成比例的電信號,并列舉一個或兩個在我們實現(xiàn)生活中的應用實例。(10分)。 （a）溫度 （b）壓力 （c）液位 （d）管道體內的流量 （e）線位移 （f）角位移 (g)線速度 (h) 轉速 (i) 移動加速度 (j) n力矩第5章 驅動系統(tǒng)設計一、單項選擇題1機電一體化系統(tǒng)中，根據(jù)控制信息和指令完成所要求的動作這一功能的是（ ）。A機械本體B動力部分C控制器D執(zhí)行機構 2將脈沖信號轉換成角位移的執(zhí)行元件是（ ）A旋轉變壓器B交流伺服電動機C步進電動機D光電編碼盤3由電信號處理部分和液壓功率輸出部分組成的控制系統(tǒng)是（ ）A交流伺服系統(tǒng)B直流伺服系統(tǒng)C電液伺服系統(tǒng)D步進電動機控制系統(tǒng)4

10、當直流伺服電動機外加電壓等于額定電壓，勵磁電流等于額定電流時，電動機轉速隨控制電流變化的關系曲線稱( D )A.直流伺服電動機機械特性 B.動態(tài)特性C.失靈區(qū) D.直流伺服電動機轉速特性5載荷是執(zhí)行機構設計計算過程的一項重要原始數(shù)據(jù)，在機電一體化系統(tǒng)設計中，典型載荷是指在機構上的（ ）。A.摩擦載荷 B.慣性載荷 C.外載荷 D.各種環(huán)境載荷三、 填空題 1.在機電一體化系統(tǒng)機械齒輪傳動的設計上，通常我們需要遵循 、 、 原則。 2機電一體化系統(tǒng)的執(zhí)行機構的多采用電動機作為驅動器件，在機電一體化反饋控制系統(tǒng)中，常用的電動機有 和 兩種。四、簡述題1簡述直流電動機的工作特性？2. 簡述直流電動機

11、的機械特性？3對于機電一體化系統(tǒng)中，分別說明其傳感器、執(zhí)行機構、控制器的作用，并列舉你所了解的傳感器和執(zhí)行機構類型。五、 綜合題1一臺他勵直流電動機，額定電壓=220 V , 額定轉速 r/min , 電動機鐵損W ，機械摩擦損耗W ，電樞回路總電阻，V，求電磁轉矩、輸入功率和效率。2一他勵直流電動機，額定電壓=440 V，額定功率KW,額定電流，額定轉速 r/min，電樞回路總電阻，額定勵磁電流，忽略電樞反應影響。試求：額定輸出轉矩和在額定電流時的電磁轉矩。3、在機電一體化系統(tǒng)中，液壓伺服系統(tǒng)的運用越來越廣泛，并被廣泛地應用于位置和速度的控制，試說明在液壓伺服系統(tǒng)中，比例閥的主要作用。并根據(jù)

12、下圖所示，描述出比例閥控制時比例閥閥芯移動位移和閥執(zhí)行機構負載位移之間的傳遞函數(shù)。（其中執(zhí)行機構移動部分質量為M,等效粘性阻尼常數(shù)為f）。第6章 機電一體化控制技術一、 單項選擇題1 在時域里描述系統(tǒng)動態(tài)響應的主要指標 ( ) A：上升時間 B： 超調量 C：穩(wěn)定時間 D：穩(wěn)態(tài)誤差 E：調節(jié)時間 F：系統(tǒng)帶寬 2 在數(shù)字控制中，保持器的主要作用是（ ）： A：提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性 B改善系統(tǒng)動態(tài)性能 C：采樣電壓值保持一個采樣周期； D：消除系統(tǒng)干擾E：提高抗干擾能力 3 在數(shù)字控制系統(tǒng)中，控制器前向通路上一般需要對控制信號進行（ ）處理；A：A/D采樣 B：采樣保持 C：量化處理D：D/A轉換

13、E：信號同一化處理4. 在設計數(shù)字控制器的過程中，我們需要通過采樣定理來確定系統(tǒng)的采樣周期，采樣周期的選擇要符合采用定理，即采樣頻率必須大于輸入信息所包含最高頻率的 （ ）倍。、A、2； B、4； C、5 ； D、105. 在數(shù)字控制中，被控對象或控制器控制律主要是由（ ）描述。A：微分方程 B：差分方程 C：積分方程 D：偏分方程 6，采用負反饋形式連接后（ ）： A. 一定能使閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定； B. 系統(tǒng)動態(tài)性能一定會提高；C. 需要調整系統(tǒng)的結構參數(shù)，才能改善系統(tǒng)性能；D. 一定能使干擾引起的誤差逐漸減小，最后完全消除。. 提高系統(tǒng)抗干擾能力7，描述控制系統(tǒng)的性能指標主要包括（ ）A：對常

14、值或“偏離”擾動信號所允許的穩(wěn)態(tài)誤差B：對多項式參考輸入信號，如躍階信號和斜坡信號，所允許的穩(wěn)態(tài)跟蹤誤差。C：系統(tǒng)多模型參數(shù)變化的靈敏度D：控制系統(tǒng)階數(shù)E：系統(tǒng)在躍階參考輸入或擾動輸入時的動態(tài)特性，如上升時間，超調量等8，在下列那種情況下,控制系統(tǒng)不穩(wěn)定（ ）。A：極點位于S平面的右邊 B：極點位于S平面的左邊 C：極點位于S平面的原點 D：極點位于S平面的虛軸上二、填空題1. 控制系統(tǒng)從組成通路上分，可以分為 和 控制。2 模糊控制系統(tǒng)從原理上講，主要由： 和 和 三部分組成。3、在機電一體化系統(tǒng)數(shù)字PID控制器設計中，需要確定的控制器主要參數(shù)是 、 、 和 。4. 控制系統(tǒng)性能指標主要包括： 、 和 和 四項。三、 綜合題1在機電一體化控制系統(tǒng)設計中，我們常用到PID控制器，試說明PID控制器中P, I ,D的主要作用和特點。2簡述AD、DA接口的功能, 并說明保持器應用的目的。3在實際設計數(shù)字控制器時，采用周期的確定要考慮那些因素？4. 說明智能系統(tǒng)與傳統(tǒng)系統(tǒng)能的主要區(qū)別？5從理論上講，因數(shù)字控制器涉及到對信號（控制信號、反饋信號）的采樣而會導致信息丟失，但為什么在實際應用系統(tǒng)中，數(shù)字控制方法的應用越來越廣泛，同時說明奈奎斯特-香農采樣