机电一体化技术试题及答案

机电一体化技术试题及答案内容摘要：

检测直线位移和转角。 二、填空题 （每空１分，共 3０分） 系统精度 稳定性 响应特性 工作频率 静态设计 动态设计 分级计算机控制系统 直接数字控制系统 操作指导控制系统 通常有取代法 整体设计法 组合法 数据格式转换、通信联络 导向精度高 耐磨性好 足够的刚度 对温度变化的不敏感性。 7． 阻尼合理 刚度大 抗振性好 间隙小 控制器、执行环节、比较环节 一点接地 多点接地 模块化设计 系统组成 修改和扩展方便 三、简答题 （ 每小题 5 分，共 20 分 ） 1. （ 1）单元中各加工设备的任务管理与调度，其中包括制定单元作业计划、计划的管理与调度、设备和单元运行状态的登录与上报。 （ 2）单元内物流设备的管理与调度，这些设备包括传送带、有轨或无轨物料运输车、机器人、托盘系统、工件装卸站等。 （ 3）刀具系统的管理，包括向车间控制器和刀具预调仪提出刀具请求、将刀具分发至 需要它的机床等。 2. 图中的开关 S周期性地开关，在一个周期 T 内闭合的时间为τ，则一个外加的固定直流电压 U 被按一定的频率开闭的开关 S 加到电动机的电枢上，电枢上的电压波形将是一列方波信号，其高度为 U、宽度为  ，如右图所示。 电枢两端的平均电压为： UUU dtU TTTd   01 式中  = /T=Ud/U， (0 1)  为导通率（或称占空比）。 当 T 不变时，只要改变导通时间  ，就可以改变电枢两端的平均电压 Ud。 当  从 0~T 改变时， Ud由零连续增大到 U。 3. 直流伺服电动机的控制方式主要有两种：一种是电枢电压控制，即在定子磁场不变的情况下，通过控制施加在电枢绕组两端的电压信号来控制电动机的转速和输出转矩；另一种是励磁磁场控制，即通过改变励磁电流 的大小来改变定子磁场强度，从而控制电动机的转速和输出转矩。 采用电枢电压控制方式时，由于定子磁场保持不变，其电枢电流可以达到额定值，相应的输出转矩也可以达到额定值，因而这种方式又被称为恒转矩调速方式。 而采用励磁磁场控制方式时，由于电动机在额定运行条件下磁场已接近饱和，因而只能通过减弱磁场的方法来改变电动机的转速。 由于电枢电流不允许超过额定值，因而随着磁场的减弱，电动机转速增加，但输出转矩下降，输出功率保持不变，所以这种方式又被称为恒功率调速方式。 4. 控制系统接地通的目的。 将电路、设备机壳等与作为零电位 的一个公共参考点（大地）实现低阻抗的连接，称之谓接地。 接地的目的有两个：一是为了安全，例如把电子设备的机壳、机座等与大地相接，当设备中存在漏电时，不致影响人身安全，称为安全接地；二是为了给系统提供一个基准电位，例如脉冲数字电路的零电位点等，或为了抑制干扰，如屏蔽接地等。 称为工作接地。 工作接地包括一点接地和多点接地两种方式。 四 、 分析题 （ 每小题 20 分，共 40 分 ) 1. 半桥逆变电路原理如左图所示，它有两个导电臂，每个导电臂由一个可控元件和一个反并联二极管组成。 在直流侧接有两个相互串联的足够大的电容，使得两个 电容的联结点为直流电源的中点。 设电力晶体管 Vl 和 V2 基极信号在一个周期内各有半周正偏和反偏，且二者互补。 当负载为感性时，其工作波形如右图所示。 输出电压波形 u0 为矩形波，其幅值为 Um =Ud /2 输出电流 i0 波形随负载阻抗角而异。 设 t2 时刻以前 V1 导通。 t2 时刻给 V1 关断信号，给 V2 导通信号，但感性负载中的电流 i0 不能立刻改变方向，于是 VD2 导通续流。 当 t3 时刻 i0 降至零时 VD2 截止， V2 导通， i0 开始反向。 同样，在 t4 时刻给 V2 关断信号，给 V1 导通信号后， V2 关断， VD1 先导通续流， t5 时刻 V1 才导通。 当 V1 或 V2 导通时，负载电流和电压同方向，直流侧向负载提供能量；而当 VD1 或 VD2 导通时，负载电流和电压反方向，负载中电感的能量向直流侧反馈，既负载将其吸收的无功能量反馈回直流侧。 反馈回的能量暂时储存在直流侧电容中，直流侧电容起到缓冲这种无功能量的作用。 二极管 VD1 、 VD2 是负载向直流侧反馈能量的通道，同时起到使负载电流连续的作用， VD1 、 VD2 被称为反馈二极管或续流二极管。 2. 分析下图中传动大负载时消除齿侧齿侧间隙的原理 当传动负载大时，可采用双齿 轮调整法。 如图所示，小齿轮 6 分别与齿条 7 啮合，与小齿轮 6 同轴的大齿轮 5 分别与齿轮 3 啮合，通过预载装置 4 向齿轮 3 上预加负载，使大齿轮 5 同时向两个相反方向转动，从而带动小齿轮 l、 6 转动，其齿便分别紧贴在齿条 7 上齿槽的左、右侧，消除了齿侧间隙。 《机电一体化技术》试卷 (五 ) 考试方法：闭卷 考试时间１２０分钟 共２页 第 1 页 —————————————————————————————————————— 一 、名词解释 (每小题 2 分，共 10 分 ) 1 机电一体化 2 伺服控制 3 闭环控制系统 4 逆变 器 5 SPWM 二 判断题 ： (每小题 1 分，共 10 分 ) 1 在计算机接口技术中 I/O 通道就是 I/O 接口。 （ ） 2 滚珠丝杆不能自锁。 （ ） 3 无论采用何种控制方案，系统的控制精度总是高于检测装置的精度。 （ ） 4 异步通信是以字符为传输信息单位。 （ ） 5 同步通信常用于并行通信。 （ ） 6 无条件 I/O 方式常用于中断控制中。 （ ） 7 从影响螺旋传动的因素看，判断下述观点的正确或错误 （ 1）影响传动精度的主要是螺距误差、中径误差、牙型半角误差（ ） （ 2）螺杆轴向窜动误差是影响传动精度的因 素（ ） （ 3）螺杆轴线方向与移动件的运动方向不平行而形成的误差是影响传动精度的因素（ ） （ 4）温度误差是影响传动精度的因素（ ） 三、选择题 (每小题 1 分，共 40 分 ) 1. 在计算机和外部交换信息中，按数据传输方式可分为 ： 通信 和 通信。 2. 微机控制系统中的输入与输出通道一般包括 、 、 、 四种通道。 3. 在伺服系统中，在满足系统工作要求的情况下，首先应保证系统 的 和 ， 并尽量高伺服系统的响应速度。 4. 一般来说，伺服系统的执行元件主要分为 、 、 和其它 等四大类型。 5. 在 SPWM 变频调速系统中，通常载波是 ， 而调制波是。 6. 异步交流电动机变频调速： 2） 基频（额定频率）以下的恒磁通变频调速，属于 调速方式。 3） 基频（额定频率）以上的弱磁通变频调速，属于 调速方式。 7. 开环步进电动机 控制系统，主要由 、 和 等组成。 环形分配的三种常用方法是： 1） ， 2） ， 3）。 9. 根据计算机在控制中的应用方式，把计算机控制系统分为四类： 1） ，2） ， 3） ， 4）。 10．应用于工业控制的计算机主要有： 1） ， 2） ， 3） 等类型。 ，其中传导耦合方式：干扰信号能量以 或 的形式，通过金属导体传递。 12. 抑制电磁干扰的常用方法有屏蔽、 、 、 、合理布局和软件抗干扰技术。 13. 电场屏蔽 通常用 的金属材料作屏蔽体，并应保持良 好。 14．根据频率特性解释下列滤波器的作用： 1）低通滤波器：只让 通过，而高于 受到抑制、衰 减，不让通过。 2）带通滤波器：只让 通过，而高于 部分。 A 换向结构 B 转换电路 C 存储电路 D 检测环节 四 解答题 (每小题 8 分，共 40 分 ) 1．简述一个典型的机电一体化系统的基本组成要素。 2．直齿圆柱齿轮传动机构中消除齿侧隙的常用方法。 3．简述机电一体化对机械系统的基本要求及机械系统的组成。 4. 简述在微机控制系统中 I/O 控制方式及 I/O 接口的编址方式。 5．简述伺服系统的结构组成。 6． DAC0832 有哪三种输入工作方式。 有哪二种输出工作方式。 7. 步进电动机控制系统中，电动机通过丝杠螺母带动执行部件运动 : 已知：步距角θ，脉冲数 N ，频率 f ，丝杠导程 p ，试求执行部件 : 位移量 L= ? 移动速度 V=? 8. 测 量某加热炉温度范围为 100~1124℃，线性温度变送器输出 0~5V，用 ADC0809 转换器输入到微机控制系统中，试求测量该温度环境的分辨率和精度。 《机电一体化技术》试卷 (五 ) 考试方法：闭卷 考试时间１２０分钟 共 3 页 第 1 页 —————————————————————————————————————— 一 名词解释 (每小题 2 分，共 10 分 ) 1 机电一体化技术综合应用了机械技术、微电子技术、信息处理技术、自动控制技术、检 测技术、电力电子技术、接口技术及系统总体技术等群体技术，以 系统为出发点的最佳 功能价值的系统工程技术。 2 伺服控制系统是一种能够跟踪输入的指令信号进行动作，从而获得精确的位置、速度及动力输出的自动控制系统。 3 闭环控制系统是指具有反馈的控制系统。 4 逆变器是将直流电变成交流电的电路。 5 SPWM 是指脉冲的宽度按正弦规律变化而和正弦波等效的 PWM 波形。 二 判断题 (每小题 1 分，共 10 分 ) 1 （ ） 2 （ √ ） 3 （ ） 4 （ √ ） 5 （ ） 6 （ ） 7 （ √ ）（ √ ）（ √ ）（ √ ） 三、选择题 (每小题 1 分，共 40 分 ) 1. 串行通信 并行通信 2. 模拟量输入通道 模拟量输出通道 数字量输入通道 数字量输出通道 3. 稳定性和精度 4. 电磁式 液压式 气压式 5. 等腰三角波 正弦波 6. 恒转矩 恒功率 7. 环形分配器 功率驱动器 步进电机 8. 计算机软件 硬件分配 专用环形分配器 9. 操作指导控制系统 直接控制系统 监督计算机控制系统 分级计算机控制系统 10．单片机 PLC 总线工控机 11. 电压 电流 12. 隔离 滤波 接地 13. 铜 铝 等导电性能良好 接地 14． 1） 低频成分 截止频率成分 2）某一频带内的成分 上截止频率成分 下截止频率成分 四 解答题 (每小题 8 分，共 40 分 ) 1． 1）机械本体 2）动力与驱动； 3）传感测试部分； 4）执行机构 5）控制及信息处理单元 2． 1）、偏心轴套调整法 2）、双片薄齿轮错齿调整法 3． 对机械系统的基本要求：高精度；快速响应；良好的稳定性。 机械系统的组成：传动机构；导向机构；执行机构。 4. 程序控制方式、中断控制方式、直接存储器存取方式。 独立编址；与 储存器统一编址。 5． 1) 比较环节； 2) 控制器； 3) 执行环节； 4) 被控对象； 5) 检测环节。 6．输入工作方式：（ 1）直通方式 （ 2）单缓冲方式（ 3）双缓冲方式 输出工作方式：（ 1）单极性输出 （ 2）双极性输出 7. L =(θ p/360176。 )N ； V =(θ p/360176。 )f 8. 4 ℃。 +2℃。 《机电一体化技术》试卷 (六 ) 考试方法：闭卷 考试时间１２０分钟 共２页 第 1 页 —————————————————————————————————————— 一 、名词解释 (每小题 2 分，共 10 分 ) 1. 机电一体化 2. 分辨力 3. 灵敏度 (测量 )4. 永磁同步电动机 :5. 复合控制器 二、单项选择题 (每小题 2 分，共 10。