機電一體化系統(tǒng)設計自考歷年真題及答案

1、 2012年4月 機電一體化系統(tǒng)設計一、單項選擇題(本大題共10小題，每小題1分，共10分)1用于承載、傳遞力和運動的模塊是【A】A機械受控模塊B驅動模塊C接口模塊 D 微計算機模塊2導軌副用于引導運動部件的走向，某配對導軌面具有相同記性裝置，利用同型相斥原理使兩導軌面脫離接觸，該導軌屬于【D】A滑動導軌B液體靜壓導軌 C氣浮導軌 D磁浮導軌3滾珠絲杠螺母副一般采取消除間隙和適當預緊的措施，主要方法有四種，其中最簡單、尺寸最緊湊，且價格低廉的調整方法是【D】A雙螺母齒差式B雙螺母螺紋式C雙螺母墊片式D單螺母變位導程自預緊式4能消除零位輸出和偶此非線性項，抵消共模誤差，減少非線性，這種傳感器性能

2、改善措施是【B】A平均技術B差動技術C開環(huán)技術 D閉環(huán)技術5下列措施中能夠減小直流伺服電動機機電時間常數的是【C】A增加等效轉動慣量 B增加電樞回路電阻C附加速度負反饋D減小電動機轉矩系數 分析：機電時間常數Tm=（Ra*J）/（Kt*Ke）。與機電時間常數Tm正比的是等效轉動慣量J和電樞回路電阻Ra，因此增加它們不行，與Tm反比是電動機轉矩系數Kt和電動機反電動勢系數Ke。因此只有C正確。6在小功率的PWM伺服放大器中，主回路經常使用的VDMOS代替IGBT，其中VDMOS的含義是【A】A功率場效應管B功率晶體管C絕緣柵晶體管D靜電感應晶體管分析：書上沒找到有關描述。不過MOS管是場效應管，

3、因此只有A合適。上網查了一下，正確。7PID控制器中，I的含義是【B】A比例B積分C微分D前饋8在具有位置換的全閉環(huán)交流伺服系統(tǒng)中，取自伺服電動機軸上編碼器的反饋通道構成【B】A位置環(huán)B速度環(huán)C電流環(huán)D轉矩環(huán)分析：“全閉環(huán)”是關鍵。在書上235頁，容易忽略。9滿足中等性能要求的西門子S7系列模塊化小型的PLC是【C】ASIMATIC S7-200PLC BSIMATIC NET CSIMATIC S7-300PLCDSIMATIC S7-400PLC10設計梯形圖時，串聯(lián)一個動斷觸點0.00對應的助記符語句是【D】ALD 0.00 BLD NOT 0.00 CAND 0.00 DAND NOT

4、 0.00分析：“動斷觸點”是關鍵語，就是常閉觸點，動作以后才斷開。二、簡答題(本大題共8小題，每小題4分，共32分)11伺服系統(tǒng)的工作特點是什么?12簡述通信模塊及接口模塊的作用。13簡述單波諧波齒輪傳動和雙波諧波齒輪傳動的含義，并說明為什么雙波諧波齒輪傳動被廣泛采用。14三相感應電動機的定子與轉子之間的氣隙中有怎樣的磁場，該磁場是如何產生的？15簡述反應式步進電動機的工作原理及其特點。16步進電動機驅動器產品中的單脈沖方式與雙脈沖方式有何不同，各自適合什么場合?17選擇采樣周期應遵循的準則?l8采用DDA法在兩軸定為工作臺上實現直線插補，采用常速度分布實現直線運動控制指令時，需要幾個寄存器

5、，如何分配和使用這些寄存器產生步進電動機的參考脈沖指令?題目分析：問答題都比較簡單，但是今年的題目和歷年還是有些不同，出題專家花了功夫做調整。三、計算題(本大題共4小題，每小題5分，共20分)19如題19圖，（根據滾珠絲杠副的結構參數表）查得系數 3,如果外部軸向力 20000N，軸向預載荷力為10000N時，該滾珠絲杠副的傳動剛度是多少?（本題與2006年的第24題類似，那道題僅軸向預載荷力為3000N）本題：查表得軸向位移系數是6.5倍軸向位移=6.5×3=19.5um傳動剛度=20000/19.5=1025.641(N/um)本題可拿到5分20增量式編碼器與12cm直徑的跟蹤輪

6、一起使用，編碼器為5000線，是確定每個脈沖的位移，以及為了測量7m距離所需計數器的位數。答：每個脈沖的位移=（3.14*12）/5000=0.007536 cm/脈沖測量7m（即700cm）所需脈沖數=700/0.007536=92887.43取整為9288892888大于2的16次方（用計算器，或記住2的15次方是32768，），小于2的17次方，因此所需計數器的位數為17位。以上題型比較新，沒有對照的，也不知道對不對。給自己計算得3分。21用步進電動機控制工作臺的運動，（1）設步距角1.8度，細分系數5，絲杠鏍距2mm，進給速度v=120mm/min，求進給頻率f。（2）設8253芯片工

7、作在方波發(fā)生器方式（方式3），GATE=1，CLK=2MHz，求時間常數寄存器的初值k。解：（1）進給速度v=120mm/min=2mm/s細分后的步距角=1.8/5編碼器旋轉一周的脈沖數N=360/(1.8/5)=1000絲杠導程p=2mm脈沖當量=p/N=2/1000 mm/脈沖v=f*p/N=2f/1000=2f=1kHz（2）k=2000000/1000=2000時間常數寄存器的初值k為2000以上題型也是原來沒有的，書上只有部分相關內容，不知道對不對。做試卷的時候這個題沒有全部完成，給自己計算得2分。22某伺服系統(tǒng)結構如題22圖所示，其中Gc（s）=K1，Gp（s）=K2/s(T1s

8、+1),Gr(s)= 1ss+2s(1)確定閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定的條件(2)選擇1和2的值，使 （s） =0答：（1）穩(wěn)定的條件：1- Gr（s）* Gp（s）=0即Gp（s）=1/ Gr（s）= K2/s(T1s+1)=1/（1ss+2s）對應系數相等，K2=1，1=T1，2=1（2）答案有時間再補，或者哪位大俠給補上。這個題得3分這道大題一共得13分。四、簡單應用題(本大題共3小題，每小題6分，共18分)23采樣保持器的作用是在A/D進行轉換期間畫出采樣保持器的基本電路示意圖，并說明其工作原理。這個題目估計到要考，因此掌握的比較透徹。你想想，濾波電路部分，二階的才考完，1階的簡單，從來沒考過，考的

9、可能性不大（但復習時還是要掌握）。采樣保持器10年來考過一次，再考一次還是可能的。 這個題有條線沒畫到位，得5分24一臺直流伺服電動機，保持額定電壓為120V，電樞電阻200，在額定負載轉矩下運行時，電機轉速為1000r/min，電樞電流為0.1A，求電機的理想空載轉速是多少。該電機在額定電壓下啟動，啟動電流是多少？解：Un=120V，Ra=200，In=0.1An=（Un- Ra* In）/Ke=1000（r/min）計算得Ke=0.1n0= Un/Ke=120/0.1=1200（r/min）啟動電流Id= Un/ Ra=0.6 （A）25設1個6軸的運動控制系統(tǒng)，起始坐標為(1，2,3,)

10、，終點坐標為()，各軸vmax都為±4， amax均為±6，求協(xié)調運動的最短時間。這個題答案是2秒本題得6分自己計算這道大題得17分。五、綜各應用題(本大題共2小題，每小題10分，共20分)26控制系統(tǒng)的結構圖如題26圖所示，已知G(s)=1/s(Ts+1)= G(s)=1/s(0.02s 1)=，Gc(s)=Kp(1 1/s)(1)Kp和的值，使在剪切頻率c=10/s時相位裕量最大；(2) 求最大相位裕量M；解答：（1）按208頁公式6-29已知c和T，得=0.5按208頁公式6-30， TanM=1/2（）=24用計算器計算，M=67.38度這道題得10分，題目比預想的

11、要簡單。這次考試對傳遞函數考的不深，但是新型題目有幾個?？傮w題目偏難。27設計兩臺電動機聯(lián)動的PLC控制系統(tǒng)，M1和M2有各自的啟動和停止按鈕，要求M1啟動10秒后M2才能啟動，M2不停止M1不能停止。試完成設計任務：(1)列出PLC系統(tǒng)資源分配表。答：（1）資源分配表0.00 M1啟動按鈕0.01 M1停止按鈕0.02 M2啟動按鈕0.03 M2停止按鈕10.00 M1電機繼電器10.01 M2電機繼電器TIM001 M2延時啟動延時時間（2）梯形圖要點：M2的常開，并聯(lián)在M1的停止按鈕上。這道題得9分本道大題得19分。 (2)畫出梯形圖程序。二、簡答題（本大題共8小題，每小題4分，共32分

12、）11、處理“機”與“電”關系采用哪些設計思想？12、機電一體化設計過程包括哪些內容？13、試說明液體動壓支承的工作原理。14、什么是直流伺服電動機？它有怎樣的工作特點？15、永磁式步進電動機的結構及特點是什么？16、步進電動機的單、雙極性驅動電路，各自的特點是什么？適用范圍是什么？17、半閉環(huán)控制系統(tǒng)的定義及特點是什么？18、數控機床通常采用插補器生成運動控制指令，其中插補的概念是什么？24、某他勵直流電動機，電樞電阻為0.4,額定電壓為220V，額定電流為40A，額定轉速為1000r/min,負載轉矩為恒轉矩負載，大小為額定轉矩的一半，求此時電動機在額定電壓下的轉速和電樞電流的大小。25、

13、考慮x-y平面上的直線運動路徑，源點坐標為（0,0）,終點坐標為（12,10）,兩軸速度限制分別為，加速度限制分別為。試設計三次多項式樣條函數點位控制指令。27、設計一臺電動機按要求動作的PLC控制系統(tǒng)。具體要求：系統(tǒng)只有一個按鈕。按一下，電動機正轉5s再反轉5s,如此重復3次后自動停止。試完成設計任務：（1）列出PLC系統(tǒng)資源分配表；（2）畫出梯形圖程序。2009年4月自學考試全國機電一體化系統(tǒng)設計試卷(課程代碼 2245)一、單項選擇題(本大題共10小題，每小題1分，共10分)在每小題列出的四個備選項中只有一個是符合題目要求的，請將其代碼填寫在題后的括號內。錯選、多選或未選均無分。1 系統(tǒng)

14、中用于提供驅動力改變系統(tǒng)運行狀態(tài)，產生所希望運動的模塊稱為 【 】A驅動模塊 B接口模塊C .微計算機模塊D測量模塊2 根據傳動軸的不同特點，可選用不同類型的傳動部件。要求傳動軸相交的傳動部件為 【 】A直齒圓柱齒輪 B斜齒圓柱齒輪C直齒錐齒輪 D蝸輪蝸桿3 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構是 【 】A調整中心距法 B選擇裝配法C帶錐度齒輪法 D壓簧消隙結構4 某光柵的條紋密度是l00條mm，要用它測出1m的位移，應采用的細分電路是【 】A四倍頻 B八倍頻C十倍頻 D十六倍頻5 下列電動機中，沒有繞組和磁極的電動機是 【 】A直流電動機 B超聲波電動機C永磁同步電動機D交

15、流感應電動機6 下列操作中可以使直流伺服電動機的理想空載轉速升高的是 【 】A.增大電樞電阻 B.減小電樞電壓C增大電樞電壓 D.減小電樞電阻7采樣一數據系統(tǒng)中，若考慮系統(tǒng)的抑制干擾能力時，采樣速率應為閉環(huán)系統(tǒng)通頻帶的 【 】A .10倍以上 B5倍C .2倍 D.(0.11)倍8 . 自動導引車在平面上運動，一般具有的運動自由度是 【 】A2個 B3個C .4個 D6個9 . 屬于模塊化小型PLC，并能滿足中等性能應用要求的PLC系統(tǒng)是 【 】ASIMAT IC S7-200PLC B SIMATIC S7-300PLCC SIMATIC S7-400PLC D. SIMATIC NET10

16、載入一個動合觸點的指令是 【 】AOR0.00 BLDNOT0.00CAND 0.00 D .LD 0.00二、簡答題(本大題共8小題，每小題4分，共32分)11機電一體化的所渭“4A革命”是指什么?12.機電一體化設計中，“增強機械系統(tǒng)”的設計思想是什么?13試說明滾珠絲杠螺母副傳動裝置的優(yōu)缺點。14他勵式直流電動機電樞接額定電壓情況下空載運行，如果勵磁線圈突然斷線，電機是否會停轉?為什么?15怎樣控制步進電動機輸出軸的角位移、轉速及轉向?16什么叫作步距角?它與哪些因素有關?若系統(tǒng)的步進電動機選定以后，還想進一步減小步距角，可采用何種方法?17在實際系統(tǒng)中，數字PID控制器的兩種實現方式是

17、什么?18機器人按照控制水平可以分為哪三種類型?哪一類肌器人運動控制水平最高？三、計算題(本大題共4小題，每小題5分，共20分)19題19圖所示為雙波傳動諧波齒輪減速器的原理圖。已知：柔輪的齒數為200，剛輪的齒數為202，波發(fā)生器的轉速為1280 rmin。求：(1)剛輪固定、波發(fā)生器輸入時，柔輪輸出的傳動比。(2)剛輪固定、波發(fā)生器輸入時，柔輪輸出的轉速。(3)柔輪固定、波發(fā)生器輸入時，剛輪輸出的轉速。20題20圖所示，已知：U=12V，R=9 K電位器共長60mm，現測出Uo(t)=4V試問電位器活動端現移動到什么位置?21四相步進電動機，轉子50個齒。若單拍制的塌大靜轉矩為0.1N m

18、，試計算雙拍制運行時的啟動轉矩T和裕量角。22某直流電機伺服系統(tǒng)結構如題22圖所示，已知：四、簡單應用題(本大題共3小題，每小題6分，共18分)23采樣保持器的作用是在AD進行轉換期間保持采樣輸入信號大小不變。試繪制出表示采樣保持器的基本電路原理圖并說明之。24.一臺他勵直流電動機額定電壓為440V，額定電流為76.2A，額定轉速為1050r/min，電樞繞組電阻為O393，試計算電動機的堵轉轉矩Th為多少(N*m)?25.采用數字微分分析法產生某常速度分布情況的控制指令信號方案。位置寄存器P和速度寄存器V的字長為l6位帶符號小數V中的二進制小數為000000010100111 .時鐘頻率為1

19、0000HzP寄俘器的初始內容為0，試求：(1)P寄存器產生第一個溢出脈沖時所需的加法次數。(2)完成588647次加法所輸出的脈沖數。五、綜合應用題(本大題共2小題，每小題10分，共20分)26某位置反饋系統(tǒng)如題26圖所示，已知：電動機時間常數T=02s，K=01V()， K=400(rmin)V，K=05(rmins)，求： 。(1)=0時系統(tǒng)的攝大超調量%彩和調整時間t(按=±2計算)；(2)欲使系統(tǒng)具有最佳阻尼比，增設轉速負反饋校正，確定的值；(3)校正后，系統(tǒng)的開環(huán)增益K及單位速度輸入時的穩(wěn)態(tài)誤差。27.設汁某機構按要求動作的PLC控制系統(tǒng)動作要求：按一次起動按鈕，機構上升

20、至限定位置，停3s，自動下降至原位后自動停。(提示：原位置，上升限定位置采用行程開關檢測。)設計任務：(1)列出PLC系統(tǒng)資源分配表：(2)畫出梯形圖。2008年4月自學考試機電一體化系統(tǒng)設計試卷(課程代碼 2245)本試卷共10頁，滿分100分；考試時間150分鐘。一、單項選擇題(本大題共10小題，每小題1分，共10分)在每小題列出的四個備選項中只有一個是符合題目要求的，請將其代碼填寫在題后的括號內。錯選、多選或未選均無分。1利用預先決定的指令控制一系列加工作業(yè)的系統(tǒng)稱 【 】A伺服系統(tǒng) B自動引導車C工業(yè)機器人 D數控系統(tǒng)2在機電一體化系統(tǒng)設計中，齒輪系常用于伺服系統(tǒng)傳動機構中，作用是 【

21、 】A減速，增矩 B增速，增矩C增速，減矩 D減速，減矩3導軌副用于引導運動部件的走向。若導軌副機構簡單、阻尼系數大、剛度大，但易產生低速爬引現象，則導軌副為 【 】A滾動導軌副 B氣浮導軌副C液體靜壓導軌副 D滑動導軌副4利用幾個傳感器單元同時感受被測量，因而其輸出將是這些單元輸出的總和，這種測量技術被稱為 【 】A平均技術 B差動技術C開環(huán)技術 D閉環(huán)技術5下列幾種電動機中，不屬于固定磁阻電動機的是 【 】A直流電動機 B永磁同步電動機C步進電動機 D交流感應電動機6下列特性中，不屬于超聲波電動機的優(yōu)點的是 【 】A低速大轉矩 B無電磁噪聲、電磁兼容性好C價格低廉 D動態(tài)響應快7PID控制

22、器中，P的作用是 【 】A降低系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差 B增加系統(tǒng)穩(wěn)定性C提高系統(tǒng)無靜差度 D減小系統(tǒng)阻尼8下列對“路徑”和“軌跡”區(qū)別的描述不正確的是 【 】A路徑只代表與軌跡有關的位置信息B路徑是代表在空間直角坐標系或機器人連桿坐標系中運動的位置時間曲線C軌跡是具有適當速度和(或)加速度信息的路徑D軌跡控制不僅要求路徑連續(xù)，而且要求速度連續(xù)9SIMATIC S7-300PLC是 【 】A中、高檔性能的PLC B人機界面硬件C模塊化小型的PLC D超小型化的PLC10設計梯形圖時，串聯(lián)一個動合觸點000對應的助記符語句是 【 】AANDNOT 000 BAND 000COR 000 DOR NOT 00

23、0二、簡答題(本大題共8小題，每小題4分，共32分)11機電一體化系統(tǒng)中，機械受控模塊的作用是什么?12機電一體化設計思想是什么?13滾珠絲杠螺母副的間隙消除和預緊方法有哪幾種?14直流伺服電動機的調節(jié)特性的含義是什么?什么是直流伺服電動機的失靈區(qū)?15什么是步進電動機?其轉速、轉角取決于什么?16對步進電動機驅動電路有什么要求?17全閉環(huán)控制系統(tǒng)的定義及特點是什么?l8什么是數字微分分析法?三、計算題(本大題共4小題，每小題5分，共20分)19如題19圖所示，已知雙波傳動諧波齒輪減速器中，柔輪齒數ZR=200，剛輪齒數ZG=202，波發(fā)生器轉速nH=1500rmin。試求：(1)剛輪固定時柔

24、輪的轉速nR?(2)柔輪固定時剛輪的轉速nG?20如題20圖所示，用每轉2000條刻線的增量編碼器測電動機轉速，已知時鐘脈沖為2MHz，在10個編碼器脈沖間隔的時間里，計數器共計數10000個時鐘脈沖，試求電動機轉速n?21某五相步進電動機轉子有36個齒，采用二相三相運行方式。試計算：(1)步距角s為多少?(2)若要電動機以200 rmin的速度旋轉，輸入脈沖頻率f為多少?(3)若要電動機旋轉1周半，其輸入脈沖數為多少?22某伺服系統(tǒng)結構如題22圖所示，已知：Kp=60Vrad，Kf=O.24V·srad，Ra=3，Kn=2.5×103VV，Kt=7.1N·mA求

25、：(1)系統(tǒng)增益k：(2)伺服剛度KR。四、簡單應用題(本大題共3小題，每小題6分，共18分)23設計一個典型二階RC有源低通濾波器的電路原理圖。24一臺他勵直流電動機，額定電壓為220V，額定電流為l16A，額定轉速為1500r/min，電樞繞組電阻為0.174，試計算理想空載轉速為多少(rmin)?25考慮x-y平面上的直線運動路徑，源點坐標為(1，1)，終點坐標為(13，11)，兩軸速度限制：vxmax=vymax=±6，加速度限制：axmax=aymax=±2，試設計三次多項式樣條函數點位控制指令。五、綜各應用題(本大題共2小題，每小題10分，共20分)26控制系統(tǒng)

26、的結構圖如題26圖所示，已知G(s)= ，Gc(s)=Ts+l(1)當T=0時，試確定系統(tǒng)的自然頻率n，阻尼比和最大超調量%；(2)欲希望系統(tǒng)成為最佳阻尼比狀態(tài)，試確定T值；(3)校正后，系統(tǒng)的開環(huán)增益和單位速度輸人時的穩(wěn)態(tài)誤差essv。27設計一臺電動機按要求動作的PLC控制系統(tǒng)。具體要求：系統(tǒng)只有一個按鈕。按一下，電動機正轉10s再反轉10s后自動停止。試完成設計任務：(1)列出PLC系統(tǒng)資源分配表。(2)畫出梯形圖程序。(3)寫出對應的助記符指令。2008年4月機電一體化系統(tǒng)設計參考答案2007年4月自考全國機電一體化系統(tǒng)設計試題課程代碼：2245一、單項選擇題(本大題共14小題，每小題

27、1分，共14分)在每小題列出的四個備選項中只有一個是符合題目要求的，請將其代碼填寫在題后的括號內。錯選、多選或未選均無分。1受控變量是機械運動，如位置、速度及加速度的一種反饋控制系統(tǒng)稱為 【 】A數控機床 B伺服系統(tǒng)C自動導引車 D順序控制系統(tǒng)2若兩平面之問的油液成楔形，二者相對運動時將產生壓力，從而可以承載。利用這一原理設計出各種形式的滑動摩擦支承軸系為 【 】A液體靜壓支承 B氣體靜壓支承C氣體動壓支承 D液體動壓支承3對于減速傳動系統(tǒng)，若最后一級的間隙對系統(tǒng)精度影響最大，則傳動比 【 】A小于1 B等于lC大于1 D小于等于14某光柵條紋密度為每lmm刻100條，光柵條紋的夾角為0.00

28、5弧度，則莫爾條紋的寬度W為 【 】A0.1mm B1mmC2mm D5mm5某傳感器是一種輸出電壓隨轉子轉角變化的角位移測量裝置，且僅能用來測量角位移。該傳感器為 【 】A旋轉變壓器 B感應同步器C光柵 D磁柵二、名詞解釋題（本大題共5小題，每小題3分共15分）15.線性系統(tǒng)、定常系統(tǒng)16.齒輪系傳動的最佳速比17.直流伺服電動機的機械特性18.直流電動機線性驅動電路19.反應式步進動機三、問答題（本大題共4小題，每小題4分，共16分）20.簡述典型機電一體化系統(tǒng)中的微處理機模塊21.題21圖為步進電動機單極性驅動電路。試簡述圖中VT、R、VD、和Rf的作用22.在機電一體化系統(tǒng)設計中，“路

29、徑”和“軌跡”這兩個概念之間有什么區(qū)別？23.簡述時間/事件驅動順序控制系統(tǒng)的類型。四、計算題（本大題共3小題，每小題5分，共15分）2006年4月自學考試全國機電一體化考試試卷（課程代碼2245）本試卷共11頁，滿分100分，考試時間150分鐘?？偡诸}號一二三四五核分人題分1410162016復查人得分得分評卷人復查人一、單項選擇題(本大題共14小題，每小題1分，共14分)在每小題列出的四個備選項中只有一個是符合題目要求的，請將其代碼填寫在題后的括號內。錯選、多選或未選均無分。1有伺服放打器、執(zhí)行機構、傳動裝置等組成的模塊稱 【 】A機械結構模塊 B測量模塊C驅動模塊 D接口模塊2使?jié)L珠絲杠

30、具有最大剛度的支承方式是 【 】A雙推雙推 B雙推簡支C單推單推 D雙推自由3機械傳動裝置在機電一體化系統(tǒng)中是必不可少的，因為在電動機和負載之間經常需要 【 】A匹配轉矩和轉速 B增加傳動功率C縮小傳動功率 D維持轉速恒定4用戶可通過哪種方法來調節(jié)儀表放大器之增益？ 【 】A內部電阻 B外部電阻C輸入電壓 D輸出電壓5于旋轉變壓器輸出電壓大小有關的因素是 【 】A轉子位置 B轉子材料C轉子直徑 D轉子長度6為提高感應同步器鑒相法工作方式的靈敏度，需要使節(jié)距W的尺寸 【 】A增大 B保持不變C減小 D取任意值7交流感應電動機，對應S=時的轉矩稱 【 】A堵轉轉矩 B負載轉矩C額定轉矩 D最大轉矩

31、8直流電動機中， 稱 【 】A電動機電磁時間常數 B電動機機電時間常數C機械系統(tǒng)時間常數 D電動機反電勢系數9某三相步進電動機，轉子40個齒，欲使其步距1.5，應采用的通電方式為 【 】A單拍制 B雙拍制C單雙拍制 D細分電路10若考慮對系統(tǒng)響應速度的影響，采樣數據系統(tǒng)中的采樣周期應選為系統(tǒng)最小時間常數的 【 】A(O.11)倍 B2倍C5倍 D10倍11在串聯(lián)校正的比例積分微分(PID)控制器中，I的作用是 【 】A改善穩(wěn)定性 B加快系統(tǒng)響應速度C提高無靜差度 D增大相位裕量12一般機器都是多軸的。為完成協(xié)調運動，所有運動軸都必須 【 】A同時啟動 B同時停止C分時啟動，分時停止 D同時啟動

32、，同時停止13圖示利用繼電器觸點實現的邏輯函數為 【 】ABCD14梯形圖中二網絡并聯(lián)，采用的助記符指令為 【 】AOR BANDCOR STR DAND STR得分評卷人復查人二、名詞解釋題(本大題共5小題，每小題2分，共10分)15計算機集成制造系統(tǒng)16支承件的靜剛度17測量中的量程18直流伺服電動機的調節(jié)特性得分評卷人復查人三、問答題(本大題共4小題，每小題4分，共16分)20機電一體化設計中，“替代機械系統(tǒng)”的設計思想是什么?21簡述步進電動機單極性驅動電路的組成及工作原理。22如何消除因截斷誤差造成的積累誤差?23簡述描寫時間驅動順序過程經常采用的方法。得分評卷人復查人四、計算題(本

33、大題共4小題，每小題5分，共20分)24若根據滾珠絲杠副的結構參數查表得系數3,試計算當外部軸向力20000N，軸向預載荷力為3000N時，該滾珠絲杠副的傳動剛度是多少?25采用2000條刻線的增量編碼器測電動機轉速的方法如圖所示。已知時鐘脈沖為 8MHz,在lO個編碼器脈沖問隔的時間里計數器共計200000個時鐘脈沖，試求電動機轉速n。26.直流電動機T型雙極開關放大器電路如題26（a）圖(1)若其基極信號的波形如題26(b)圖所，試在該圖中畫出對應的電樞電壓和電樞電流的穩(wěn)態(tài)波形。(2)若要求、的均值都為零，試在題26(c)圖中畫出的波形。27三相變磁阻式步進電動機，轉子40個齒。要求：(1

34、)計算雙拍制的步距角。(2)若單拍制的最大轉距為2N·m，計算單雙拍制時的啟動轉矩。得分評卷人復查人五、簡單應用題(本大題共4小題，每小題6分，共24分)28題28圖“四倍頻細分和辨向電路”，圖中、為反向器。為單穩(wěn)觸發(fā)器。試分析：(1)正向運動時，與或門、的輸出脈沖。(2)反向運動時，與或門、的輸出脈沖。29某直流電機電樞電阻50，做電動機使用時電樞加110V電壓，空載電樞電流O.1A，空載轉速3000rmin。(勵磁保持額定狀態(tài))(1)電機空載損耗功率為多少?(2)電機的反電動勢系數為多少?(3)若電機做發(fā)電機用，轉速保持2000rrain，外接300 負載電阻，則其電樞電流為多少

35、?30已知系統(tǒng)結構圖如題30圖所示。(1)若=25，=0，求階躍響應的最大超調量( 定義：=100% )和調節(jié)時間 (取=±005) （2）當=25，欲使系統(tǒng)為最佳阻尼，確定的值。31xy平面內由(1，1)點以v=2的恒速運動到(9，1)點，設采樣周期為0.01s，試求出兩點直線插補的遞推計算式。得分評卷人復查人六、綜合應用題(本大題共2小題，每小題8分，共16分)33PLC控制系統(tǒng)的梯形圖如題33圖所示。(1)寫出助記符指令程序；(2)列出Y1、Y2、Y4輸出變量的布爾代數方程。2006年4月機電一體化系統(tǒng)設計參考答案2004年4月自考全國機電一體化系統(tǒng)設計試卷(課程代碼 2245

36、)一、單項選擇題(本大題共14小題，每小題1分，共14分)在每小題列出的四個備選項中只有一個是符合題目要求的，請將其代碼填寫在題后的括號內，錯選、多選或未選均無分。1由計算機網絡將計算機輔助設計、計算機輔助規(guī)劃、計算機輔助制造聯(lián)接成的系統(tǒng)稱A順序控制系統(tǒng) B自動導引車系統(tǒng)C柔性制造系統(tǒng) D計算機集成制造系統(tǒng) 【 】2易產生低速爬行現象的導軌是A滾柱導軌 B靜壓導軌C滑動導軌 D氣浮導軌 【 】3諧波齒輪演變自A直齒錐齒輪傳動 B斜齒錐齒輪傳動C蝸桿副傳動 D行星齒輪傳動 【 】4機床的調速方法很多，其中最有利于實現自動化，并可簡化機械結構的方法是A機械方法 B液壓方法C電氣方法 D氣動方法 【

37、 】5碼盤式轉速傳感器采用增量式編碼器直接連接到轉軸上，產生一系列脈沖，從而得到A電壓信號 B數字式電流信號C電流信號 D數字式速度信號 【 】6若要使長光柵能測出比柵距還小的位移量，則應利用A莫爾條紋的作用 B細分技術C數顯表 D計算機數字處理 【 】7交流感應電動機，對應s=1的轉矩稱A堵轉轉矩 B最大轉矩C額定轉矩 D負載轉矩 【 】8直流電動機系統(tǒng)中，稱A電動機電磁時問常數 B電動機機電時間常數C機械系統(tǒng)時間常數 D電動機反電勢系數 【 】9某步進電動機，三相，轉子40個齒，欲使其步距0.5°，應采用的通電方式為A單拍制 B雙拍制C單雙拍制 D細分電路 【 】10若考慮系統(tǒng)抑

38、制干擾的能力，選擇采樣周期的一條法則是：采樣速率應選為閉環(huán)系統(tǒng)通頻帶的A5倍 B8倍C10倍 D10倍以上 【 】11在數控系統(tǒng)中，軟伺服系統(tǒng)的系統(tǒng)增益Ka為A(25)1s B(850)1sC(50100)1s D(120150)1s 【 】12考慮多軸系統(tǒng)的運動，若每一根軸都按最快速度運動，其結果必是各軸有先后地到達各自的終點坐標，所形成的軌跡是一條A直線 B曲線C圓弧 D折線 【 】14梯形圖中兩觸點并聯(lián)，采用的助記符指令為AOR BANDCOR STR DAND STR 【 】二、名詞解釋題(本大題共5小題，每小題2分，共10分)15柔性制造系統(tǒng)16開式導軌17閉環(huán)技術18直流伺服電動機

39、的機械特性19采樣數據系統(tǒng)三、簡答題(本大題共4小題，每小題4分，共16分)20機電一體化設計中，增強機械系統(tǒng)的思想是什么?21簡述步進電動機雙極性驅動電路的組成及原理。22根據數控機床加工作業(yè)任務不同，其運動控制分為哪幾種類型?并說明其功能。23描寫事件驅動過程常用什么方法?四、計算題(本大題共4小題，每小題5分，共20分)24若根據滾珠絲杠副的結構參數，查表得系數，試計算當外部軸向力，軸向預載荷力為5000N時，該滾珠絲杠副的傳動剛度是多少。25若某一光柵的條紋密度為100條mm，現利用光柵莫爾條紋的放大作用，把莫爾條紋的寬度調成10mm，求光柵條紋間的夾角。26某三相感應電動機空載轉速1

40、485rmin，電源頻率50Hz，額定轉差率0.04。該電機為幾極，額定轉速為多少?額定運行狀態(tài)下，定子、轉子繞組電勢頻率各為多少?電機空載時轉子繞組電勢頻率較額定狀態(tài)時變化如何?27三相變磁阻式步進電動機，轉子60個齒。若單拍制通電的最大轉矩為1N·m，計算單雙拍制時的啟動轉矩。若要求電機轉速為240rmin，計算單拍制通電的輸入脈沖頻率。五、簡單應用題（本大題共4小題，每小題6分，共24分)28要求將電荷放大器與壓電傳感器組合。使電荷放大器的輸出電壓與壓電傳感器的電荷成正比，與反饋電容成反比。試畫出壓電傳感器與電荷放大器的組合電路圖。29某直流電動機電樞電阻100，作電動機使用時，電樞加110V電壓，空載電樞電流0.1 A，空載轉速4000rmin。(勵磁保持額定狀態(tài))若用該電機做發(fā)電機，仍保持4000 rmin，空載輸出電壓為多少?該電機空載損