東北大學機電一體化

1、機電一體化復習題試題一一、簡答題一個機電一體化系統(tǒng)通常由哪幾部分組成？一個機電一體化系統(tǒng)通常由傳感檢測系統(tǒng)、驅動與執(zhí)行系統(tǒng)、性能分析系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和微處理器系統(tǒng)組成。靈敏度定義是什么？靈敏度（Sensitivity）是指某方法對單位濃度或單位量待測物質變化所致的響應量變化程度，它可以用儀器的響應 量或其他指示量與對應的待測物質的濃度或量之比來描述。機電一體化系統(tǒng)中常見的驅動和執(zhí)行機構有哪些？試列出3種能用來測位移傳感器或元器件。傳感器的定義是什么？二、填空題某PLC選用了轉換位數(shù)為10位的A/D轉換模塊，對應測量010V的電壓。當A/D轉換值為512時，此時的被測 電壓值為。 傳感器的遲滯的定

2、義為。 順序控制系統(tǒng)是按照預先規(guī)定的次序完成一系列操作的系統(tǒng)，順序控制器通常用。 三相異步電機常用的調速方法有、和，其中 的調速性 能最好。 變頻器通過改變 改變電機的轉速；步進電機驅動器通過改變 改變電機的轉速。 某4極交流感應電機，電源頻率為50Hz，轉速為1470r/min，則轉差率為。 某熱敏電阻的參數(shù)表上給出：-10歐姆/度，最小溫度變化量0.1度;第一個參數(shù)代表，第二個參數(shù)代表。 若需要PLC能夠采集與輸出模擬信號，則PLC應具有 與 轉換模塊。PLC主要由、電源及外接編程器組成。某PLC具有Profibus總線接口與工業(yè)以太網接口，該PLC可以通過 接入遠程A/D轉換模塊，可以通

3、過WinCC的上位機通訊。三、選擇題機電一體化的英文單詞是A）MechanicsB）Mechatronics C）ElectronicsD）Electric從反饋的角度區(qū)分，機電一體化系統(tǒng)可以分為A）機械系統(tǒng)與電氣系統(tǒng)B）開環(huán)系統(tǒng)與閉環(huán)系統(tǒng)C）柔性系統(tǒng)與剛性系統(tǒng)D）模擬系統(tǒng)與數(shù)字系統(tǒng)現(xiàn)代機電一體化技術最大特征是在傳統(tǒng)機電控制技術的基礎上引入了A）檢測技術B）計算機控制技術C）新型電機控制技術D）氣動技術在容積不變的情況下，溫度升高，氣體壓力A）不變B）增大C）減小D不確定直流測速發(fā)電機輸出的是與轉速A）成正比的交流電壓B）成反比的交流電壓C）成正比的直流電壓D）成反比的直流電壓霍爾傳感器可以分

4、為A）接觸式與非接觸式 B）模擬式與數(shù)字式 C）電磁式與電容式D）電流式與電壓式三相異步電動機Y/三角形啟動的目的是A）提高啟動電壓B）降低能量損耗C）提高啟動轉矩D）降低啟動電流 伺服控制系統(tǒng)一般包括控制器、被控對象、執(zhí)行環(huán)節(jié)、比較環(huán)節(jié)和 等五部分。A）換向結構 B）轉換電路 C）存儲電路D）檢測環(huán)節(jié)PID控制器是A）比例微分控制器B）比例積分控制器C）微分積分控制器D）比例積分微分控制器步進電動機采用三相單三拍通電方式時步距角為1.5度，改為三相六拍時步距角為A）0.5 B）3.0C）0.75 D）1.5四、問答題對于一個實際的傳感器，如何獲得它的靜態(tài)性能？傳感器的主要靜態(tài)性能指標有哪些？

5、步進電動機常用的驅動電路有哪幾種類型？機電一體化系統(tǒng)中，傳感測試部分的作用是什么？什么是A/D轉換器的分辨率？若一個滿量程為5V，分辨率為不超過10mV的A/D轉換器的字長至少要多少位？三相變磁阻式步進電動機，轉子齒數(shù)Z=100，雙拍制通電，要求電動機轉速為120r/min，輸入脈沖頻率為多少？ 步距角為多少？舉例說明常見的機電系統(tǒng)運動控制方案有哪幾種？六、綜合應用題步進電機與滾珠絲桿直聯(lián)驅動的工作臺，絲桿螺距12mm，步進電機轉子齒數(shù)60，采用三相六拍方式工作。檢測 步進電機轉速的旋轉編碼器分辨率為1440p/r。當工作臺移動6mm，旋轉編碼器收到2880個計數(shù)脈沖時，步進電 機轉過多少齒？

6、采用PLC設計二個電磁閥A、B工作的系統(tǒng)1）按鈕x1為A電磁閥打開，按鈕x2為A電磁閥關閉（輸出y1）；2）按鈕x3為B電磁閥打開，按鈕x4為B電磁閥關閉（輸出y2）；3）只有B電磁閥在工作中，A電磁閥才能工作。要求：畫出梯形圖，寫出助記符指令程序。某帶光電碼盤的伺服電動機與滾珠絲桿直聯(lián)（傳動比1：1），光電碼盤的角度分辨力為1024脈沖/r，絲桿螺距6mm， 在數(shù)控系統(tǒng)伺服中斷時間4s內共計接收脈沖數(shù)2048個脈沖，則在該段時間里，工作臺移動的距離是多少mm？（1K=1024）伺服電動機轉速是多少r/min？下圖為三相反應式步進電動機的工作原理圖。1）簡述步進電機的工作原理。2）說明三相步進

7、電機“單三拍”“雙三拍”的含義是什么？標明題號，答案另答在答卷紙上）種是一 ，另種是一適行一廣、L劉分）境空（不必抄曜,. DBMS 兩種工作方式，-.曠也廣聽謂分蝠碼成5產品M件或零件的-7一氣：*- _均用是的代表.組成一個能夠上示志零都H 土I&.+T、碼. TOC o 1-5 h z 日前世界上晉遍認為機電一生化有兩大分支.即一 -體化和.機電一體化.呻坦存耕黑主要有兩的矩式，即數(shù)據(jù)存儲器和 心*相況四號嚀種捆是一數(shù)據(jù)存儲備w雖u十片*L的攔雀登監(jiān)汾-一虬由PSW狀毒字的由混_g二分）育要回答F閥備1，洗電一體化產茶主要曰邱受*分沮成？2左要TT哪些子系疾：3迷各部分功能？?.CY2C

8、.-M與:*甘嘉段劃懇汁么？“- ,；yr：;； - -./ ；-； 胃，過誑有何本質區(qū)期？二：1就一 .；彼羅什女姓恒秘炬磨hl淫 3：?-：u L3L mwe 3上洲舀崔拼i她揪控制!系關。m 八拍工,m 耳正冏族轉務，哭甄前七己_打 lBTt&UCHiDAt At.m反血演轉答切岌:的MU：濟L 心一D-MtJC :tA三.上tat.貝,期P3.4 口律為： =如土 -技。二二回為反同甘.而P3三岸為3、：入咨天-或當，X-亨出出三;V：三72.57時，夕班電機停止,試寫出P； 73W：w試題二一、判斷題x 1.對傳統(tǒng)機械設備進行機電一體化改造一定會提高其設備的精度。X2.工業(yè)控制機一般

9、都采用大底板結構，留給用戶盡可能多的插槽供I/O擴展用。J3.地址總線AB 一般為單向傳送總線，信號通常從處理器發(fā)出，送往總線上各部件。J4.所有的可編程序控制器PLC都具有良好的自診斷功能。X5. PLC線圈的所有觸點（包括常開、常閉觸點）不會象電氣繼電控制中的繼電器那樣立即動作，而是必須等掃描 到該觸點時，才會動作，因此其響應速度略低于繼電器控制。J6.三菱PLC的程序執(zhí)行順序與其梯形圖的編寫順序一致。J7. MCS-51系列單片機8051/8031/8751/89C51的差別僅在于內部的只讀存儲器。X8. MOV R3,R0J 9. MCS-51系列單片機的每個狀態(tài)周期含2個振蕩周期。X

10、10 .傳感器的敏感元件能將被測量的非電物理量轉換成轉換成便于測量的電信號。J 11.傳感器是機電控制系統(tǒng)的關鍵部分。所有的自動化儀器和裝置均需要先經過信息檢測才能實現(xiàn)信息的轉換、 處理和顯示，而后達到調節(jié)、控制的目的。X12 .雖然步進電動機一般只給出空載起動頻率指標，但由于有負載，其運行頻率要小于空載起動頻率。X13 .要對直流電動機進行調速，在調節(jié)電樞的電壓的同時，還要改變電機電流的頻率。X14.滾珠絲杠螺母副傳動效率高、平穩(wěn)、精度高和便于消除傳動間隙，但是它不能自鎖，因此不能用于升降傳動。X15 .同步齒型帶傳動具有傳動比準確、效率高.、吸振、傳動平穩(wěn)、能高速傳動等優(yōu)點，缺點是安裝精度

11、要求高、 中心距無法調整。二、選擇題機電一體化技術是各種技術相互滲透的結果，下列技術中不屬于其主要相關技術的一。機械技術；檢測傳感技術；自動控制技術；多媒體技術 工業(yè)控制機常采用高功率雙冷風扇配置，一方面解決電子元件散熱問題，另一方面使機箱內部，減少 粉塵侵入。降低溫度；溫度場均勻；空氣循環(huán)；氣壓為正壓力計算機的輸出結果是數(shù)字量的形式，要對生產過程中的對象實現(xiàn)連續(xù)控制，除采用工業(yè)計算機主機之外，還需 要配備等接口產品。模數(shù)轉換（A/D ）板卡；數(shù)模轉換（D/A）板卡；遠程I/O板卡；通信板卡PLC的模擬輸入通道加入了_，可以有效的防止了干擾信號的進入。光電耦合器；R-C濾波器；電磁屏蔽；冗余系

12、統(tǒng)如下的應用形式中，不適合采用PLC的是_。開關邏輯控制；定時控制；順序（步進）控制；科學計算MCS-51系列單片機8751內部有4K的。 ROM； PROM : EPROM； EEPROM指令ADD A，65H的源操作數(shù)的尋址方式。立即尋址；直接尋址；寄存器尋址；寄存器間接尋址當傳感器的輸入量為時，傳感器的輸出與輸入之間的關系為靜態(tài)特性。常量；隨時間作緩慢變化；常量或隨時間作緩慢變化；隨時間變化改變步進電動機分配脈沖的相序，則可以改。轉速；轉向；步距角；角位移 在基頻以上調速時，定子電壓受限制不得增加，因此，交流電動機給定頻率增加時，會引 _。電流減??；磁通增加；輸出轉矩下降；輸出功率減小三

13、、簡答題（每小題5分，共30分）工業(yè)控制機與通用個人計算機的主要差別是什么？為了適應工業(yè)控制要求，工控機在軟硬件上采用了哪些措施？ 答：工業(yè)控制機主要應用于工業(yè)過程測量、控制、數(shù)據(jù)采集等。而通用個人計算機主要用于科學計算和數(shù)據(jù)處理等。 為適應工業(yè)現(xiàn)場的要求，工業(yè)控制機普遍采用如下措施：可靠性電源裝置；雙冷風扇配置；（3）全鋼機箱和減振，加固壓條； 無源底板。（5）元器件經過嚴格篩選。大、中、小型可編程控制器PLC的區(qū)分主要根據(jù)哪些方面？答：（1）CPU的檔次與位數(shù)：小型采用8位或16位微處理器或單片機；中型采用16或32位微處理器或單片機；大 型PLC，大多采用32或64位高速位片式微處理器。

14、（2）I/O的點數(shù)：小型機I/O的點數(shù)一般不超過256點，中型機小于1000點，而大型機都在數(shù)千點甚至幾萬點。（3）存儲器的容量：小型機小于8KB，中型機小于50KB，而大型機可在50KB以上。（4）小型機一般是整體式，中大型機都是模塊式。MCS-51系列單片機有幾個中斷源？寫出其名稱和各中斷服務程序入口地址。答：五個中斷源，兩個中斷優(yōu)先級。外部中斷0 （WT 口）： 0003H；定時/計數(shù)器T0溢出中斷：000BH ；外部 中斷1 （IT1）： 0013H ；定時/計數(shù)器T1溢出中斷：001BH；串行口中斷（TI、RI）： 0023H。步進電動機的脈沖分配器的作用是什么？如何實現(xiàn)？答：環(huán)行分

15、配器的主要功能是是將控制脈沖，按步進電機所要求的規(guī)律分配給步進電機的驅動電源的各相輸入端，以控制勵磁繞組的通斷、運行及換向。稱為環(huán)行分配器。環(huán)行分配器的功能可用硬件或軟件的方法來實現(xiàn)。齒輪傳動間隙的調整方法有哪些？答：常用的調整齒側間隙的方法有以下幾種。（1）剛性消隙法：包括偏心套（軸）調整法、軸向墊片調整法及斜齒輪法等。（2）柔性消隙法：包括雙片薄齒輪錯齒調整法、斜齒輪軸向壓簧調整法等。何謂堆棧？ MCS-51系列單片機的堆棧指針有何特點？答：堆棧是在片內RAM中開辟出來的一個后進先出的特殊數(shù)據(jù)存儲區(qū)，用于在子程序調用或中斷響應時保護斷點 和保護現(xiàn)場。MCS-51堆棧指針始終指向棧頂。復位時

16、被初始化為07H。四、程序分析題（每個空2分，共16分）執(zhí)行如下程序，并畫出Y000的輸出波形。-T0 K=12.3-Y000 -END Y000答：執(zhí)行如下程序，并畫出Y010的輸出波形。X001M0輸出Y030答：輸出Y010M0PLS M0X0013.執(zhí)行程序段:PROG: CLRMOVA， #09HRRC AADD A#37HMOVRLSJMP結果為：（A）=80HB，AA $(B) =40H ，(C) =0執(zhí)行程序：PROG:CLR CMOVA, #0FEHMOV 20H, #00HADD A, #03HMOV 06H, CSJMP $結果為：（A） =01H；（20H）=40H四、

17、計算題某五相步進電動機，轉子有60個齒，若采用五項十拍的通電控制方式，試計算其步距角。若要求電動機輸出軸轉過270，需要發(fā)出多少個控制脈沖？解：根據(jù)轉子齒數(shù)z=60齒，得：步距角：。二迎 = 0.6。N =色=450mzk0故，要求電動機輸出軸轉過270，需要發(fā)出控制脈沖N = 450步五、編程題用MCS-51匯編語言編寫程序段：將數(shù)據(jù)塊從外部RAM地址0800H處傳送到內部RAM地址40H開始的單元，傳送25個數(shù)據(jù)后停止傳送，并給p1.0 口發(fā)送低電平示意程序運行完成。（7分）1.解：MOVDPTR， #0800HMOVR0，#40HMOVR1，#25BACK：MOVXA，DPTRMOVR0

18、，AINCDPTRINCR0DJNZR1，BACKEND如圖為異步電動機正反轉繼電器控制線路，若將該線路改為用FX0N系列PLC控制，并采用停止按鍵接入X007 口，正轉啟動按鍵接入X006 口，反轉啟動按鍵接入X005 口，試畫出其硬件接線圖，并編制控制軟件。（7分）解：1、硬件接線圖:2、梯形圖:X006 XOCS XDQ8 YD05期們|丫一刃一*/m（）伽6KOOS X0O6 XD08 YD06 MT IHMHH娜）試題三一、單選題 三菱FX0N系列PLC不支持的編程方式是。梯形圖；B.繼電接線圖；C.步進流程圖；D.指令表三菱FX0N系列PLC內部計數(shù)器的位數(shù)是 二進制數(shù)。A.4位和

19、8位；B.8位和16位；C.16位和32位；D.32位和64位PLC的相鄰兩次輸出狀態(tài)刷新的時間間隔一般少于 秒。A.幾毫秒；B.幾十毫秒；C.100毫秒；D.200毫秒 如下的運動機構不能將原動機構的連續(xù)運動轉換為間歇運動的。A.棘輪傳動機構；B.槽輪傳動機構；C.凸輪間歇機構；D.曲拐機構 如下的應用形式中，不適合采用PLC的是。A.開關邏輯控制；B.定時控制；C.順序（步進）控制；D.科學計算機電一體化系統(tǒng)由許多要素或子系統(tǒng)組成，各子系統(tǒng)之間要能順利地進行物質、能量和信息的傳遞和交換，必須 在各要素或子系統(tǒng)的相接處具備一定的連接部件，這個連接部件就稱為。A.傳感檢測單元；B.執(zhí)行單元；C

20、.驅動單元；D.接口二、判斷題（共10道試題，共70分。）并行接口總線主要用于計算機內部的板極之間或模塊與模塊之間的連接?？删幊绦蚩刂破鱌LC具有與商用個人計算機同樣的功能。PCI總線支持64位奔騰（Pentium）微處理器，并能完全兼容ISA/EISA總線。4.STD總線是傳統(tǒng)總線技術的集大成者。由于其高可靠性、開放式結構，標準化模板，廣泛的兼容性，直至今日仍 然被工業(yè)企業(yè)廣泛采用。地址總線AB 一般為單向傳送總線，信號通常從處理器發(fā)出，送往總線上各部件。生產過程的機電一體化和機電產品的機電一體化是機電一體化系統(tǒng)的兩大分支。機電一體化系統(tǒng)通常由傳感器、機械結構、執(zhí)行元件、控制器和多媒體系統(tǒng)等

21、五大要素構成。機電一體化的硬件通常由機械本體、傳感器、接口單元、信息處理單元和驅動單元等組成。微處理器數(shù)據(jù)總線的寬度一般取決于相應微處理器的位數(shù)。8088是16位微處理器，其數(shù)據(jù)總線的引出線的寬度 也是16線。MCS-51系列單片機8051/8031/8751/89C51的差別僅在于內部的只讀存儲器。試題四一、單選題指令ADD A, 65H的源操作數(shù)的尋址方式是。A.立即尋址；B.直接尋址；C.寄存器尋址；D.寄存器間接尋址不能用于測量力的量值的測試方法是。A.彈性變形；B.壓電效應；C.壓磁效應；D.位移量MCS-51系列單片機8751內部有4K的。A.ROM； B.PROM； C.EPRO

22、M； D.EEPROM指令MOVC A,A+PC的源操作數(shù)的尋址方式是。A.直接尋址；B.寄存器尋址；C.寄存器間接尋址；D.基址加變址間接尋址 如下的應用形式中，不適合采用PLC的是。A.開關邏輯控制；B.定時控制；C.順序（步進）控制；D.科學計算三菱FX0N系列PLC內部計數(shù)器的位數(shù)是 二進制數(shù)。A.4位和8位；B.8位和16位；C.16位和32位；D.32位和64位二、判斷題PLC的看門狗WDT實質上就是定時器。對傳統(tǒng)機械設備進行機電一體化改造一定會提高其設備的精度。所有的可編程序控制器PLC都具有良好的自診斷功能。MCS-51是8位的單片機，因此只能進行8位二進制數(shù)的加、減、乘、除運

23、算。微處理器數(shù)據(jù)總線的寬度一般取決于相應微處理器的位數(shù)。8088是16位微處理器，其數(shù)據(jù)總線的引出線的寬度 也是16線。MOV R1,R3JBC 2EH,LOOP機電一體化技術是機械技術、電子技術和信息技術有機結合的產物。MCS-51系列單片機對外部ROM/RAM/IO的尋址空間最大可達64KB。MCS-51系列單片機寄存器B是為執(zhí)行乘除法操作設置的，只能用于乘除法運算。試題五一、單選題機電一體化有兩大分支，即。離散制造過程機電一體化和連續(xù)生產過程機電一體化生產過程機電一體化和機電產品的機電一體化生產過程機電一體化和離散制造過程機電一體化機電產品的機電一體化和連續(xù)生產過程機電一體化機電一體化通

24、常由五大要素構成，即、傳感器、機械結構、執(zhí)行元件和計算機系統(tǒng)。A.機器人；B.電動機；C.動力源；D.接口單元型號為FX0N-40MR的三菱PLC電源形式為。A.直流電源；B.交流電源；C.開關電源；D.模擬電源型號為FX0N-40MR的三菱PLC，表示該產品為。A.基本單元；B.擴展單元；C.特殊單元；D.擴展模塊MCS-51系列單片機8751內部有4K的。A.ROM； B.PROM； C.EPROM； D.EEPROM機電一體化的概念是由 國學者在20世紀70年代提出來的。A.中國；B.美國；C.德國；D.日本二、判斷題MCS-51系列單片機的每個狀態(tài)周期含2個振蕩周期。由于MCS-51系

25、列單片機的P0 口作為數(shù)據(jù)總線和低位地址線，P2 口用作高位地址線，P3 口是特殊功能口，所以 只有P1 口能夠用作正常的I/O 口使用。RRC R04.STD總線是傳統(tǒng)總線技術的集大成者。由于其高可靠性、開放式結構，標準化模板，廣泛的兼容性，直至今日仍 然被工業(yè)企業(yè)廣泛采用。MOV C,R1現(xiàn)場總線系統(tǒng)必須采用智能現(xiàn)場設備，即現(xiàn)場總線上連接的設備必須帶有微處理器。糧食及食品加工過程機電一體化是連續(xù)生產過程機電一體化的典型代表。在復位狀態(tài)，MCS-51系列單片機的所有寄存器都被清零。可編程序控制器PLC具有與商用個人計算機同樣的功能。機電一體化的硬件通常由機械本體、傳感器、接口單元、信息處理單

26、元和驅動單元等組成。試題六直線運動導軌是用來支承和引導運動部件按給定的方向作往復直線運動。（TRUE）滾珠絲桿不能自鎖。（TRUE）滾珠絲杠副傳動效率高，其效率高達90%95%，能耗為滑動絲杠的1/3左右。（TRUE ）齒輪傳動的總等效慣量隨傳動級數(shù)的增加而減小。（TRUE ）滾珠絲杠副具有自鎖的功能。（FALSE ）滾珠絲杠副的軸向間隙調整和預緊方法中，廣泛采用雙螺母預緊方式，下列預緊法中最精密的是雙螺母齒差調隙式。（TRUE ）齒輪傳動比的分配中，遵循“前大后小”原則的是最小等效轉動慣量原則（大功率傳動裝置）。（FALSE ）同步齒形帶傳動同時具有齒輪傳動、帶傳動和鏈條傳動的特點。（TRU

27、E）齒輪傳動機構必須采取措施消除齒側間隙，以保證機構雙向傳動精度。（TRUE）在下列機電一體化產品設計方法中，哪種最容易？（變異性設計）開發(fā)性設計、隨意性設計、適應性設計、變異性設計在下述機電一體化對機械系統(tǒng)的基本要求中，哪個是首要要求？（高精度）良好的穩(wěn)定性、高精度、快速響應、可靠性在不影響機械系統(tǒng)剛度的前提下，傳動機構的質量和轉動慣量應盡量減小，其中轉動慣量大會對系統(tǒng)造成的影響 為（機械負載增大）。質量增加、精度高、響應速度快、機械負載增大保持系統(tǒng)的剛度足夠大，以下不是其原因為（以上都不是）。以上都不是、增加閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定性、動力損失小、不易產生共振直齒圓柱齒輪傳動機構當采用偏心軸套調整法時，側隙調整后（不能）自動進行補償。不能、以上都不是、視具體應用情況而定、能滾珠是在淬硬的滾道上作滾動運動，磨損極小，長期使用后仍能保持其精度，因而壽命長，且具有很高的可靠性。其壽命一般比滑動絲杠要高（56 ）倍。56、 23、34、12二多項選擇題機電一體化技術的發(fā)展前景應從如下方面考慮，說法正確的是（）。A）從功能上B）從高技術的水平上C）從層次上D）從性能上機電一體化產品設計一般可分為哪幾種類型？（）A）開發(fā)性設計B）變異性設計C）適應性設計D）隨意性設計機電一體化機械系統(tǒng)一般以下哪幾大部分組成？（）A）微動機構B）執(zhí)行機構C）傳動機構D）導向機構