机电一体化简答题
CHAPTER 1
1、机电一体化的所渭“4A革命”是指什么? 工厂自动化、办公自动化、家庭自动化、社会服务自动化。
2、什么是系统数学模型？为什么要进行系统建模和仿真? 数学模型是机电一体化系统在信号传递过程中的动态特性的数学表达式的描述。建模并在此基础上对系统分析、综合，是机电一体化系统重要的分析和设计方法；系统数学模型既是分析系统的基础，又是综合设计系统的依据。
3. 典型的机电一体化系统：1机械手关节伺服系统 2数控机床 3工业机器人 4自动导引车 5顺序控制系统 6数控自空化制造系统（a.柔性制造系统b.计算机集成制造系统）7微机电系统。（柔性制造系统：计算机数控机床、工业机器人、自动引导车连接起来，以适应加工成组产品。）
4、. 机电一体化系统结构包含的模块：1机械受控模块，又称执行模块，起承载，传递力和运动作用。2测量模块，用来采集和系统有关状态和行为的信息。它有传感器、调理电路、变换电路等组成。3驱动模块，是指电动机及其驱动电路组成的技术模块，作用是提供驱动力改变系统的运行状态。4通信模块，功能是传递信息，实现系统内部，外部通信。5微计算机模块，处理由测量模块和接口模块提供的信息。6软件模块，控制计算机模块的工作。7接口模块，系统内部各级之间的信息交换。
5. 机电一体化产品设计的主要阶段：1市场调研、需求分析和技术预测；2概念设计；3可行性分析；4编制设计任务书；5初步设计；6方案设计评估与优化；7详细设计；8完成全部设计文件。
6、机电一体化产品设计中需要贯彻哪些设计思想? 整体系统的设计思想；机电融合的设计思想；注重创新的设计思想。
7、处理“机”与“电”关系采用哪些设计思想? 替代机械系统；简化机械系统；增强机械系统；综合机械系统。
8、简述“替代机械系统”“简化机械系统”“增强机械系统”“综合机械系统”的设计思想是什么？ a.“替代机械系统”机械的功能可以完全由微计算机和执行器取代，从机械产品变成电子产品。b.“简化机械系统”机械系统可采用机电一体化方法加以简化。依靠微处理机和执行器可以提供诸如轮廓、速度计定位控制任务的功能。c.“增强机械系统”将正常设计的机械与闭环控制回路相结合，可以实现增强机械系统的运动速度、精度以及柔性。有关部件可以做得更轻、惯量更小。d.“综合机械系统”采用嵌入式微处理系统，有能力综合不同的机械系统以及相关的功能。
9、线性系统、定常系统：输入和输出满足线性叠加原来的系统称为线性系统。数学模型中的所有系数都为常量的系统称为定常系统。
CHAPTER 2
1、消除齿轮间副传动间隙有哪些主要措施? 消除齿轮副传动间隙有刚性调整法和柔性调整法。刚性调整法包括调整中心矩法、选择转配法、带锥形齿轮法以及斜齿轮法。柔性调整法主要通过在双齿轮中间加入弹性元件，使双齿轮分别贴紧其啮和齿轮内的两侧，以消除啮合间隙。如拉簧消除间隙结构、压簧消除间隙结构。
2、试说明滚珠丝杠螺母副传动装置的优缺点? 滚珠丝杆螺母副是一种高精度的传动装置。它采用滚动摩擦螺旋取代了滑动摩擦螺旋，具有磨损小、传动效率高、传动平稳、寿命长、精度高、升温低等优点。由于滚珠丝杆螺母副具有运动摩擦小，便于消除传动间隙等突出优点，他给机电一体化系统的性能改善带来了巨大的益处。缺点：不能自锁，用于升降传动是需另加缩紧装置。
3、滚珠丝杠螺母副的间隙消除和预紧方法有哪几种? 双螺母齿差式；双螺母螺纹式；双螺母垫片式；单螺母变位导程自预紧式。
4、谐波齿轮减速器有哪几种机构类型：有刚轮固定，柔轮固定和波发生器固定的传动形式。从波发生器来看,可分为单啮合区谐波齿轮传动和双波传动。
5、滚珠式和滚柱式滚动导轨的各自的特点：前者为点接触，摩擦阻力小，但承载能力差，刚度低。滚柱式为接触式，摩擦阻力大，对导轨面的平行度误差较敏感，易产生侧向偏移和滑动二引起应力集中和磨损，但是承载能力较高，刚度大，导向性能好。滚动体的材料为滚动轴承钢。
6、谐波齿轮的特点：1结构简单，体积小，重量轻，传动效率高；2传动比范围大；3同时啮合的齿数多，运动精度高，承载能力大；4运动平稳，无冲击，噪声小；5齿侧间隙可以调整；6可以实现向密闭空间传递运动及动力；7可实现高增速运动；8方便地实现差速传动。
7、简述机械传动系统对轴的要求： 1 回转精度含轴向精度要求；2 静刚度，即单位变形量所需的静载荷大小。3动特性，即轴系抵抗冲击、振动、噪声的特性。4热特性，轴系的热特性主要参数热源强度、温升及工作部位的热位移。故还需考虑轴的支撑形式和轴的质量分布。
8、试说明液体动压支承与液体静压支承的工作原理：液体动压支承的工作原理是斜板承载机理；若两平面之间的油液成楔形，二者相对运动时，将产生压力，从而可以承载。液体静压支承德工作原理是在油压的作用下，轴套内孔壁上的油腔与运动表面之间形成油膜。当轴的重量忽略不计时，油膜四周厚度相同，油腔没有压力差存在。当轴在径向载荷作用下，轴心下移，上油膜厚度大于下油膜，油腔产生压力差，将轴托起，使之回到平衡位置。
9、简述并联机构：具有多个运动自由度，且驱动器分配在不同环路上的闭式多换机构。CHAPTER 3
1、简述传感器静态特性的主要技术指标：传感器交换的被测量的数值处在稳定状态时，传感器的输入/输出关系称为传感器的静态特性。描述传感器静态特性的主要技术指标是：精度、线性度、误差、重复性、可复现性等。
2、机电一体化系统对传感器的性能要求包括那些： 1准确性、快速性；2精度适当，线性度好；3响应时间短，通频带宽；4稳定性好，具有一定的过载能力；5经济实用能力，成本低，寿命长。
3、实际中那些技术可以改善传感器的性能：1差动技术，可消除零位输出和偶次非线性项抵消共模误差，减小非线性。2平均技术，有误差平均技术和数据平均处理。利用N个传感器单元同时感受被测量，因而输出将是这些单元的总和。3稳定性处理，传感器作为长期实用原件器稳定性特别重要，故因该进行必要的稳定性处理。4屏蔽、隔离措施可以抑制电磁干扰。另外如隔热、密封、隔振等措施可削弱温度、湿度和机械振动的影响。5密闭技术，将反馈控制技术与传感器相结合，可以构成闭环测量系统。
4、传感器系统的动态特性的频域指标的内容：1谐振角频率；2谐振峰值；3复现频率；4闭环截止频率。
5、机电一体化系统动态性能的参数设计原则：1足够高的谐振频率；2高刚度和低转动惯量；3适当的阻尼比；4尽可能小的传动间隙；5良好的摩擦特性。
6、传感器阈值：传感器能产生输出变化的被测量的最小变化量
7、霍尔效应：当金属或半导体薄片置于磁场中，有电流流过时，在垂直电流和磁场的方向上将产生电动势的现象。
CHAPTER 4、5
1、什么是步进电动机?怎样控制步进电动机输出轴的角位移、转速及转向? 步进电动机是脉冲电动机，它采用变磁阻原理产生电磁转矩，它将数字的电脉冲输入转换为模拟的输出轴运动。每输入一个脉冲，输出轴转动一步。因此，输出的角位移正比输入脉冲的个数，转速正
比于输入脉冲的频率，转向取决于各相绕组通电的顺序。
2、什么叫作步距角?它与哪些因素有关?若系统的步进电动机选定以后，还想进一步减小步距角，可采用何种方法? 步进电动机没出入一个脉冲，转子转动一步，每步转过的角度称为步距角。用公式表示为式中 z为转子齿数，m为绕组相数，c为通电方式系数：单拍制层c=1，双拍制层c=2.由公式可知，与 z ，m、c成反比。即 z 、m、c越大，θ越小，电机运行越平稳。当电机选定以后， z 、m即固定不变。要想减小θ，可选用双拍制运行，或进一步采用减速传动或细分驱动。
3、永磁式步进电动机的结构及特点是什么? 永磁式步进电动机的定子极上有两相或多相控制绕组，转子为一对或多对极的星形永久磁钢；永久式步进电动机，由于转子为永久磁钢，所以断电有定位转矩，消耗功率小；永磁式步进电动机的缺点是，步距角较大，启动和运行平率较低，需正、负脉冲供电。
4、简要比较反应式电动机与永磁式电动机的优缺点？反应式步进电动机，结构简单，步距角较小（0.36度-7.5度），启动和运动频率及较高，但消耗功率较大，断电时无定位转矩；永磁式步进电动机，断电时有定位转矩，消耗功率较小，但步距角较大（7.5度-18度），启动和运行频率较低，并需要正负脉冲供电。
5、选择放大器开关频率注意事项： 1开关频率因该尽可能的高。因该在所选频率下，使电枢电感的电抗远大于电枢电阻，以使电流变化尽可能小。这对希望低速轻载时电流也能连续尤为重要。2必须比系统频带大10倍以上，以免影响系统性能。3远大于各个环节的共振频率。4在满足前三条件下，选择较低频率的开关，以降低开关原件的开关损耗。
6、动稳态区：步进电机但呼入单脉冲时，电机从一种通电状态切换到另一种状态而不引起失步的区域。
7、步进电机驱动电路的要求： 1 能提供快速上升和快速下降的电流，史电流波尽量接近矩形；2具有截至期间释放电流的回路，以降低相绕组两端的反电动势，加快电流衰减；3低功耗，高效率。除此外，在一些特殊要求的应用场合，为了提高步进电机分辨率，减小过冲和抑制振荡，还应有细分电路。
8、步进电机的速度控制：步进电机由输入的电脉冲信号控制，每当电机绕组收到一个脉冲，转子就转过相应的角度。其角度与输入的脉冲数严格成正比，在时间上与输入脉冲同步。因而只要控制输入脉冲的数量、频率和电机绕组的相序，即可得到所需转动的速度和方向。
9、根据工作原理步进电机的分类，特点：根据工作原理分为反应式、永磁式和永磁感应式三类。 10、一般伺服电机与步进电机比较有那些特点：步进电机可以实现直接数字控制，在开环系统中可以达到高精度的调速和定位，位置误差不会积累。
11、永磁同步电机特点：调速范围宽、启动迅速、机械特性和调节特性线性度好、寿命长、维护方便、可靠性高、噪声小、不存在换向火花，不会产生对无线电信号干扰，可用于直流电动机不能应用的易燃易爆场合，但其控制结构复杂，成本较高，低速时均匀性较差。12、 Pwm放大器中保护功率管的措施：一般晶体管导通时，其导通电压会随电流的增大而升高，尤其是过流时，导通电压会急剧升高，利用这一特性，可在晶体管导通时检测其导通压降，当期高于某一设定值时，便关断晶体管，达到保护目的。晶体管饱和导通压降检测保护法中与非门的作用是晶体管家导通信号时，检测才其作用，以免晶体管关断时造成误判。
13、什么是直流伺服电动机?它有怎样的工作特点? 是一种受输入电信号控制，并作出快速响应的电动机；堵转转矩与控制电压成正比，转速随转矩的增加而近似线性下降，调速范围宽，当控制电压为零时能立即停转。
14、步进电动机的单、双极性驱动电路，各自的特点是什么？适用范围是什么？单极性驱动电路是最基本的驱动电路形式。功率晶体管的导通与关断使各相绕组的电流导通和截止；单极性驱动电路适用于反应式步进电动机；双极性驱动电动机采用四个晶体管作为开关元件
来控制相绕组电流，这步进可控制电流通断，还可以控制相电流方向；双极性驱动电流适用于混合式或永磁式步进电动机。
15、直流伺服电动机的调节特性的含义是什么?什么是直流伺服电动机的失灵区? 电磁转矩恒定时，电动机转速随控制电压变化的关系曲线即为调节特性。调节特性与横轴的交点为电动机的始动电压，从原点到始动电压的横坐标范围，被称为在某一电磁转矩值时伺服电动机的失灵区。
16、简述步进电动机单极性驱动电路的组成及工作原理。步进电动机单极性驱动电路中，晶体管开关由脉冲分配器产生的脉冲控制，从而使各相绕组的电流导通和截止。还应有限流电阻和续流二极管。 17、直流伺服电动机的机械特性：直流伺服电动机的机械特性是指保持控制电压恒定时，电动机转矩与转速的关系曲线。
18、直流电动机线性驱动电路：线性功率放大器是指功率元件工作于线性状态，其输出电压或电流与控制信号成正比例关系。
19、何谓步进电动机的启动频率？提高启动频率有哪些措施？在负载转矩小于启动转矩的条件下，步进电动机不失步启动的最高脉冲频率称为启动频率。步进电动机的步距角越小、俗量角越大、最大静转距越大、转动惯量越小、相绕组时间常数越小，则启动频率越高。20、简述步进电动机细分驱动电路的原来及作用。细分电路通过控制电动机各绕组中电流的大小和比例，是步距角减小到原来的几分之一至几十分之一。提高分辨率、平滑步进运动、减少震荡。
21、他励式直流电动机电枢接额定电压情况下空载运行，如果励磁线圈突然断线，电机是否会停转?为什么? 不会，若励磁绕组断开，励磁电流为零，主磁通会迅速下降，因感应电动势很小，电枢电流迅速增大，超过额定值。转速会迅速上升至非常大，造成“飞车”。22、对步进电动机驱动电路有什么要求? 对步进电动机驱动电路有如下要求：能够提供快速上升或下降的电流，是电流波形尽量接近矩形；具有截止期间释放电流的回路；功耗尽量低，效率要高。
23、简述光电编码器式传感器工作原理和特点：分为绝对编码器和增量编码器两种类型。增量编码器是旋转码盘给出一系列脉冲，然后根据旋转方向对这些脉冲经行加减计数，来表示转过的角位移量。增量编码器具有结构简单，价格低，精度易于保证等优点。绝对编码器用于360度内角位移的测量，测角精度为数秒，随着分辨率的提高，要求码道数增加，刻画难度增大。
24、AD转换器的用途和原理： AD转换器是模拟信号源与计算机或其他数字系统之间联系的桥梁，它的任务是将连续变化的模拟信号转换为数字信号，以便计算机或数字系统处理、存储、控制和显示。应用最多的是积分型和足位逼近型。1前者对常态干扰有很强的抑制作用，尤其对正负对称的干扰信号。适用于模拟信号变化比较缓慢的场合，采样速率要求低，而对精度要求高，或现场干扰严重的场合。2后者转换速度快，转换时间固定不随输入信号的变化而变化；抗干扰能力相对积分型的差。
CHAPTER 6、7、8
1、全闭环控制系统的定义及特点是什么? 伺服系统中，当位置传感器安装于输出轴上时，传感器直接测量工作台移动，这种直接测量的系统称为全闭环系统。特点：对输出进行直接控制，可以获得十分良好的控制精度。但受机械传动部件的非线性影响严重，只要在要求高精度的场合，才采用全闭环系统。
2、半闭环控制系统的定义及特点是什么? 将位置传感器安装在伺服电动机轴（或滚珠丝杆）上，间接测量工作台位移，环内不包含机械传动部件的闭环伺服系统。特点:可以避免传动机构非线性引起系统产生极限环和爬行震荡，比全闭环系统容易实现，可节省投资。
3、伺服系统的性能指标及内容：指标包括静态和动态两个方面，静态指标含静态误差和
静态刚度；动态指标含系统频带、阻尼比或时域指标，如过度时间、超调量；伺服系统的刚度指输出轴的单位位置误差所能承受的负载转矩。
4 、PID控制器中P. I. D分别代表： P是开环增益，降低系统稳态误差，增加系统通频带宽，但是会使系统变得不稳定。I的作用是使系统增加一阶纯积分，从而提高系统一个无静差度，但使系统相位裕量减小，稳定性变差。D的作用是系统提供阻尼，增加稳定性，同时增加了高频增益，使系统的高频噪声放大，影响系统正常工作。
5、在实际系统中，数字PID控制器的两种实现方式是什么? （1）在双传感器系统中，p1有微处理器位置控制器实现，d的作用有测速机负反馈实现；（2）在单个位置传感器的系统中，pid由微处理机单独实现。
6、连续路径控制：为了控制工具沿任意曲线或直线运动，必须控制每个轴的位置和速度，使得它们同步协调达到目标点。这样的运动控制称为连续路径控制。
7、点位控制：在加速度允许的前提下，尽可能以最大加速度由坐标原点运动到目标坐标位置，对于两点间的轨迹没有要求。（路径：只代表与轨迹有关的位置信息，轨迹代表空间直角坐标系或机器人连杆坐标系中运动的位置――时间曲线，是具有适当速度和加速度信息的路径。
8、采样周期的选择原则： 1若考虑对系统速度的影响，采样周期应小于或等于系统的时间常数；2若考虑系统的抑制干扰能力，采样速率为闭环系统通频带宽的10倍以上；3实时算法所花费的时间总和最好小于采样周期的1/10.
9、插补器的形式：有硬件和软件两种。在软件插补器设计中，长采用简单的微分方程方法，轨迹微分方程的简单计算方法是数字微分分析也叫数字积分器法也叫DDA。
10、简述用数字微分分析法（DDA）控制步进电动机运动的原理。所谓DDA法：采用数字量表示速度、加速度及位置坐标；将加速度到速度，速度到位置的积分表达式，采用求和的方法进行近似数值积分；产
生增量式的运动控制指令；驱动步进电动机实现要求的运动。
11、闭环私服系统由哪几部分组成？由控制器、受控对象、反馈测量装置以及比较器等组成。 12、根据数控机床加工作任务不同，其运动控制分为哪几种类型？并说明其功能。分为点为控制和连续路径控制两类。前者功能是将工具或零件在容许速度和加速度条件下，尽快地从源坐标位置运动到目的坐标位置。运动过程中不进行加工。后者又称为轮廓控制或仿形控制，包括直线和曲线两张运动控制，它不仅控制目标点，而且控制工具到达目标点的整个路径。
13、在机电一体化系统设计中，“路径”和“轨迹”这两个概念之间有什么区别？路径只代表与轨迹有关的位置信息。轨迹是代表在空间直角坐标系或机器人连杆坐标系中运动的位置---时间曲线。是具有适当速度和加速度信息的路径。
14、电流环的作用：通过调节功率放大器的输出电压，使电动机的转矩跟踪希望的设定值。此外，电枢电流负反馈可以引起故障保护作用，即使电动机处于堵转状态，电枢电流也不会上升到足以毁坏电机。 15、机器人按照控制水平可以分为哪三种类型?哪一类肌器人运动控制水平最高？第一类为点控制机器人；第二类为连续路径控制机器人；第三类为控制路径机器人。控制路径机器人代表最高运动控制水平。 16、如何消除因截断误差造成的积累误差? 处理截断误差的一种方法就是保留截断误差，等待它们积累到显著值时，修正整数部分，这样就可以消除积累误差。
17、简述描写时间驱动顺序过程经常采用的方法。为了描述时间驱动顺序过程，经常采用语句表和过程定时图这两种方法。语句表分步骤列写顺序；顶视图在同一时间轴上画出个操作的状态。
18、现代plc编程语言主要有：布尔代数方程、助记符指令、时序图及梯形逻辑图。其中，
布尔代数方程和提醒逻辑图是最常用的PLC语言。
19、在半闭环和全闭环系统中，反馈测量分别采用哪些元件？半闭环系统反馈元件主要是光电编码器、光栅、感应同步器或旋转变压器；全闭环系统反馈元件是直流感应同步器和直线光栅等。
简答题（重点记忆）
1. 测量位移的传感器常用的有哪些? 电位计、电涡流传感器、电容传感器、差动传感器、差动变压器、
自整角机、旋转变压器、感应同步器、光电编码器、光栅、磁栅以及激光干涉仪等。
3. 试说明滚珠丝杠螺母副传动装置的优缺点。滚动摩擦螺旋取代滑动摩擦螺旋，具有磨损小、传动效率高、传动平稳、寿命长、精度高、温升低等优点；缺点是它不能自锁，用于升降传动时需要另外加锁紧装置，结构复杂、成本偏高，另外传动距离和速度有限
5. 什么叫伺服系统？伺服系统是使物体的位置、方位、状态等输出被控量能够跟随输入目标（或给定值）的任意变化的自动控制系统
6. 机电一体化系统结构中的驱动模块是指什么？在机电一体化系统中有什么作用?
驱动模块是指由电动机及其驱动电路组成的技术模块；作用是提供驱动动力改变系统包含速度和方向的运行状态，产生希望的运动输出
7. 在模拟输入通道中，采样/保持器有什么作用？是否模拟输入通道中必须采用采样/保持器？ 8. 试简述光电式转速传感器的测量原理。
9. 步进电动机的单、双极性驱动电路，各自的特点是什么？适用范围是什么？ 10. 半闭环控制系统的定义及特点是什么？
11. 在PWM功放电路中，对放大器的开关频率有何要求？ 14. 如何控制步进电动机输出轴的角位移、转速及转向?
15. 采样一数据系统是计算机参与的闭环控制系统。计算机在采样一数据系统中起什么作用？ 16. 阐述PID控制器中P、I、D的作用。
17. 闭环伺服系统中，电流环的主要作用是什么？
机电一体化系统设计试题及答案：-
一、名词解释(每小题2分，共10分) 1. 测量 2.灵敏度 3. 压电效应 4. 动态误差 5. 传感器 二、填空题（每小题2分，共20分) 1. 滚珠丝杆中滚珠的循环方式：_内旋换和外循环 2. 机电一体化系统，设计指标和评价标准应包括___ _______，__________， __________ ，__________。 3. 顺序控制系统是按照预先规定的次序完成一系列操作的系统， 顺序控制器通常用________。 4. 某光栅的条纹密度是50条/mm，光栅条纹间的夹角θ=0.001孤度， 则莫尔条纹的宽度是_______________________。 5. 连续路径控制类中为了控制工具沿任意直线或曲线运动，必须同时控制 每一个轴的______________________，使它们同步协调到达目标点。 6. 某4极交流感应电机，电源频率为50Hz，转速为1470r/min，则转差率为_____________。 7. 齿轮传 动的总等效惯量与传动级数__________________________________________。 8. 累计式定时器工作时有_____________________________________________________。 9. 复合控制器必定具有__________________________________。 10. 钻孔、点焊通常选用_______________________________________类型。 三、选择题（每小题2分，共10分） 1. 一般说来，如果增大幅值穿越频率ωc的数值，则动态性能指标中的调整时间ts ( ) A. 产大 B. 减小 C. 不变 D. 不定 2. 加速度传感器的基本力学模型是 A. 阻尼—质量系统 B. 弹簧—质量系统弹簧—阻尼系统 D. 弹簧系统 3. 齿轮传动的总等效惯量与传动级数( ) A. 有关 B. 无关 C. 在一定级数内有关 D. 在一定级数内无关 4. 顺序控制系统是按照预先规定的次序完成一系列操作的系统，顺序控制器通常用( ) A. 单片机 B. 2051 C. PLC 5、伺服控制系统一般包括控制器、被控对象、执行环节、比较环节和检测环节等个五部分。 A 换向结构 B 转换电路 C 存储电路D检测环节 四、判断题（每小题2分，共10分) 1、伺服控制系统的比较环节是将输入的指令信号与系统的反馈信号进行比较，以获得输出与输入间的偏差信号。（? ） 2、电气式执行元件能将电能转化成机械力，并用机械力驱动执行机构运动。如交流电机、直流电机、 力矩电机、步进电机等。（） 3、对直流伺服电动机来说，其机械特性越硬越好。（? ） 4、步进电机的步距角决定了系统的最小位移，步距角越小，位移的控制精度越低。（） 5、伺服电机的驱动电路就是将控制信号转换为功率信号，为电机提供电能的控制装置，也称其为变流 器，它包括电压、电流、频率、波形和相数的变换。（? ） 五、问答题（每小题10分，共30分) 1. 步进电动机常用的驱动电路有哪几种类型? 2. 什么是步进电机的使用特性? 3. 机电一体化系统设计指标大体上应包括哪些方面? 一、名词解释(每小题2分，共10分) 1. 是人们借助于专门的设备，通过一定的方法对被测对象收集信息，取得数据概念的过程。 2. 指在稳态下，输出的变化量ΔY与输入的变化量ΔX的比值。即为传感器灵敏度。
机电一体化考试试卷A卷
机电一体化考试试卷 A卷 一. 名词解释 1. 接口——机电一体化系统中各子系统之间进行物质、能量和信息传递与交换的联系部件。 2. 连续控制系统——信号在时间上是连续变化的系统。 3. 计算机控制系统——采用计算机作为控制器的控制系统即为计算机控制系统，又被称为离散控制系统。 5. 直流伺服系统——采用直流伺服电动机作为执行元件的伺服系统。 8. 同步调制——在改变正弦调制波的频率f的同时成正比的改变三角载波的频率f c，使载频比N保持不变，则称为同步调制。 9. 异步调制——在改变正弦调制波的频率f的同时，三角载波的频率f c的值保持不变,使载频波比N值不断变化，则称为异步调制。 11. 抗干扰技术——研究电子设备及系统抵抗外部和内部电磁干扰，保证其正常工作的具体措施。 12. 工业机器人——一种能自动定位控制、可重复编程的、多功能的、多自由度的操作机。能搬运材料、零件或操作工具，用以完成各种作业。 二. 填空 1. 接口的基本功能有三个，一是交换，通过接口完成信号模式或能量的统一，二是放大，达到能量的匹配，三是传递，遵循协调一致的时序，信号格式和逻辑规范将放大后的信号可靠.快速.精确地交换。 3. 在机电一体化系统中，机械结构主要用于执行机构、传动机构和支承部件，用以完成规定的动作；传递功率、运动和信息；起支承连接作用等。通常，它们是微机控制伺服传动系统的有机组成部分。 4. 对机电一体化系统中的机械传动系统建模一般分两步进行，首先把机械系统中各基本物理量折算到传动链中的某个元件上，然后，再根据输入量和输出量的关系建立它的数学模型。 6. 由于非线性摩擦的存在，机械系统在低速运行时，常常出现爬行现象，导致系统运行不稳定。爬行一般出现在某个临界转速以下，而在高速运行时并不出现。 7. 惯量的适当增大只有在改善低速爬行时有利。因此，机械设计时，在不影响系统刚度的条件下，应尽量减小惯量。 10. 一般来说，伺服系统的基本组成可包括控制器、功率放大器、执行机构和检测装置等四大部分。 11. 常用的伺服电动机有直流伺服电动机、交流伺服电动机、步进电动机三种。 14. 若系统的输出量为速度，将此速度反馈到输入端，并与输入量比较，就可以实现对系统的速度控制，这种控制系统称为速度伺服控制系统。 17. 单片微计算机是将CPU 、RAM 、ROM 、定时/计数、多功能I/O(并行、
机电一体化期末总复习试题含答案
填空题 1. 机电一体化技术的内涵是微电子技术和机械技术渗透过程中形成的一个新概念。 2. 机电一体化系统（产品）是机械技术和微电子技术的有机结合。 3. 工业三大要素是物质、能量、信息；机电一体化工程研究所追求的三大目标是：省能源、省资源、智能化。 4. 机电一体化研究的核心技术是接口问题。 5. 机电一体化系统（产品）构成的五大部分（或子系统）是：机械系统、电子信息处理系统、能源系统、传感信息系统、执行控制系统。 6. 机电一体化接口按输入/输出功能分类机械接口、物理接口、信息接口、环境接口。 7. 机电一体化系统（产品）按设计类型分为：开放性设计、适应性设计、变异性设计。 8. 机电一体化系统（产品）按机电融合程度分为机电一体化系统（产品）按机电融合程度分为：机电互补法、机电结合（融合）法、机电组合法。 9. 机电一体化技术是在机械的主功能、动力功能、信息功能、控制功能基础上引入微电子技术，并将机械装置与电子装置用相关软件有机地结合所构成系统的总称。 10.机电一体化系统实现三大功能应具有的两大重要特征（转换作用方式）： 以能源转换为主和以信息转换为主。 11. 丝杠螺母机构的基本传动形式有：螺母固定丝杆转动并移动、丝杆转动螺母移动、螺母转动丝杆移动、丝杆固定螺母转动并移动四种形式种形式。 12. 滚珠丝杠副按螺纹滚道截面形状分为单圆弧和双圆弧两类；按滚珠的循环方式分为外循环和内循环两类。 13. 滚珠丝杠副轴向间隙调整与预紧的基本方法有：双螺母螺纹预紧调整、双螺母齿差预紧调整、双螺母垫片调整预紧、弹簧自动调整预紧四种方式。14. 滚珠丝杠副常选择的支承方式有：单推——单推式、双推——双推式、双推——简支式、双推——自由式。 15. 机电一体化系统（产品）常用齿轮传动形式有定轴轮系、行星轮系和谐波轮系三种形式三种形式。 16. 在机电一体化系统机械传动中，常用的传动比分配原则有：重量最轻原则、转动惯量最小原则、传动精度最优原则等。 17. 常用导轨副的截面形式有：三角形导轨、矩形导轨、燕尾形导轨、圆形导轨四种形式。 18. 导轨刚度主要指：结构刚度、接触刚度和局部刚度。 19. 机电一体化系统（产品）中，常可选择的执行元件：电磁式、液压式、气压式和其他形式的执行元件。 20. 电动机的工作特性分为恒转矩工作和恒功率工作两个阶段，其转折点的转速和功率分别称为：额定转速和额定功率；伺服电动机用于调速控制时，应该工作在恒转矩工作阶段。 21. 步进电机按转子结构形式可分为：反应式（变磁阻式）步进电机、永磁式步进电机、混合式步进电机三种。 22. 步进电机的工作方式有：单拍工作方式和倍拍工作方式。
机电一体化复习题he
名词解释 1. 测量 2.灵敏度 3. 压电效应 4. 动态误差 5. 传感器 6、线性度 7、伺服控制系统 8、三相六拍通电方式 9、传感器 10、系统精度11.机电一体化12.自动控制13.开环控制系统 14.逆变器15. PWM 16柔性制造系统17、静态设计18、系统软件 19、感应同步器20 伺服控制21闭环控制系统22 逆变器 23 SPWM 24.分辨力25. 永磁同步电动机26. 复合控制器 27检测传感器28伺服电动机29静压轴承30静压导轨31屏蔽 32 直接存储器存取（DMA）33、中断34、共模干扰35、伺服控制技术36、串行通信37 变频调速38. FMS 39. 响应特性40. 敏感元件41. 压电效应 42. 单片机43. I/O接口44. I/O通道45. 串行通信 填空题 1. 1. 滚珠丝杆中滚珠的循环方式：____内循环______，_______外循环_________。 2. 机电一体化系统，设计指标和评价标准应包括性能指标______，系统功能_________，使用条件__ ，经济效益____。 3. 顺序控制系统是按照预先规定的次序完成一系列操作的系统， 顺序控制器通常用___PLC________________________________。 4. 某光栅的条纹密度是50条/mm，光栅条纹间的夹角θ=0.001孤度， 则莫尔条纹的宽度是_______20mm________________。 5. 连续路径控制类中为了控制工具沿任意直线或曲线运动，必须同时控制 每一个轴的 _位置和速度___ ，使它们同步协调到达目标点。 6. 某4极交流感应电机，电源频率为50Hz，转速为1470r/min，则转差率为____0.02_____。 7. 齿轮传动的总等效惯量与传动级数___增加和缩小__________________。 8. 累计式定时器工作时有_______2_______________________。 9. 复合控制器必定具有_____前馈控制器________。 10. 钻孔、点焊通常选用_____简单的直线运动_控制________类型。 11、计算机在控制中的应用方式主要有__操作指导控制系统_，分级计算机中指系统______ __监督计算机控制系统直接数字控制系统_____________。 12. 滚珠丝杆螺母副结构有两类：__外循环插管式，内循环_反相器式__________。 13、应用于工业控制的计算机主要有_单片机PLC__总线工程机______等类型。
机电一体化试卷及答案
1、机电一体化系统中的计算机接口电路通常使用光电耦合器，光电耦合器的作用有哪些 1. （1）能保护系统元件不受高共模电压的损害，防止高压对低压信号系统的损坏。 （2）泄漏电流低，对于测量放大器的输入端无须提供偏流返回通路。 （3）共模抑制比高，能对直流和低频信号(电压或电流)进行准确、安全的测量。 2、什么是三相六拍通电方式 2. 如果步进电动机通电循环的各拍中交替出现单、双相通电状态，这种通电方式称为单双相轮流通电方式。如A → AB → B → BC →C → CA →… 3、简述PWM 脉宽调速原理。 3. 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τ，如右图所示。电枢两端的平均电压为： U U Udt U T T T d ρτ=== ?01 式中 ρ=τ/T=U d /U ，(0<ρ<1) ρ为导通率（或称占空比） 。 当T 不变时，只要改变导通时间τ，就可以改变电枢两端的平均电压Ud 。当τ从0~T 改变时，Ud 由零连续增大到U 。 5．传感器是一种以一定的精确度把被测量转换为与之有确定对应关系的，便于应用的某种物理量 的测量装置。敏感元件、转换元件、基本电路。 2、滚珠丝杠副的轴向间隙对系统有何影响如何处理 答。如果滚珠螺旋副中有轴向间隙或在载荷作用下滚珠与滚道接触处有弹性变形，则当螺杆反向转动时，将产生空回误差。为了消除空回误差，在螺杆上装配两个螺母1和2，调整两个螺母的轴向位置，使两个螺母中的滚珠在承受载荷之前就以一定的压力分别压向螺杆螺纹滚道相反的侧面，使其产生一定的变形，从而消除了轴向间隙，也提高了轴向刚度。常用的调整预紧方法有下列三种。垫片调隙式 螺纹调隙式 齿差调隙式 答。1机电一体化--从系统的观点出发，将机械技术 、微电子技术、信息技术、控制技术等在系统工程基础上有机地加以综合，以实现整个系统最佳化的一门新科学技术。 2、柔性制造系统：柔性制造系统（Flexible Manufacturing System ）是由两台或两台以上加工 中心或数控机床组成，并在加工自动化的基础上实现物料流和信息流的自动化 5、感应同步器: 感应同步器是一种应用电磁感应原理制造的高精度检测元件，有直线和圆盘式两种，分别用作检测直线位移和转角。 ２、伺服电动机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 力输出电动机 1．试分析图示传动系统中，齿轮减速器的传动误差对工作台输出精度的影响 解答：
机电一体化技术—考试题库及答案
------单选 滚珠丝杠螺母副结构类型有外循环插管式和_________等类型. 收藏 A. 内循环反向器式 B. 外循环反向器式 C. 内、外双循环 D. 内循环插管式 回答错误!正确答案： B PWM指的是________. 收藏 A. 计算机集成系统 B. 可编程控制器 C. 机器人 D. 脉宽调制 回答错误!正确答案： D 检测环节能够对输出进行测量,并转换成比较环节所需要的量纲,一般包括传感器和_______. 收藏 A. 转换电路 B. 调制电路 C. 控制电路 D. 逆变电路 回答错误!正确答案： A 下列关于机电一体化的说法中正确的是________. 收藏 A. 机电一体化设计主要是指产品的设计,不需要系统论方面的知识 B. 机电一体化技术是由传统机械技术及电子技术两方面技术构成 C. 机电一体化是指机电一体化技术,而不包含机电一体化产品 D. 机电一体化技术是以机械为主体 回答错误!正确答案： D 伺服控制系统一般包括控制器、被控对象、执行环节、比较环节和_________等个五部分.
收藏 A. 换向结构 B. 检测环节 C. 存储电路 D. 转换电路 回答错误!正确答案： B 电压跟随器的输出电压________输入电压. 收藏 A. 大于等于 B. 大于 C. 小于 D. 等于 回答错误!正确答案： D 滚珠丝杠螺母副结构类型有两类:外循环插管式和________. 收藏 A. 内循环反向 B. 内循环插管式 C. 外循环反向器式 D. 内、外双循环 回答错误!正确答案： A 受控变量是机械运动的一种反馈控制系统称________. 收藏 A. 伺服系统 B. 工业机器人 C. 顺序控制系统 D. 数控机床 回答错误!正确答案： A 下列关于机电一体化系统的伺服系统稳定性说法中错误的是________. 收藏 A.
机电一体化期末复习资料
第一章 1、机电一体化乃是在机械的主功能、动力功能、信息功能和控制功能上引进微电子技术，并将机械装置与微电子装置用相关软件有机结合而构成系统的总称。可以说，机电一体化是机械技术、微电子技术及信息技术相互交叉、融合（有机结合）的产物。 2、机电一体化系统的五大要素及其相应的五大功能 3、机电一体化的目的是提高系统（产品）的附加价值，所以附加价值就成了机电一体化系统（产品）的综合评价指标。 4、机电一体化系统的设计类型:（1）开发性设计它是没有参照产品的设计，仅仅根据抽象的设计原理和要求，设计出在质量和性能方面满足目的要求的产品（系统）。（2）适应性设计它是在总的设计方案、原理基本保持不变的情况下，对现有产品进行局部更改，或用微电子技术代替原有的机械结构或为了进行微电子控制对机械结构进行局部适应性设计，以使产品在性能和质量上增加某些附加价值。（3）变异性设计它是在设计方案和功能结构不变的情况下，仅改变现有产品的规格尺寸使之适应于量的方面有所变更的需求。 5、机电一体化系统的设计准则主要考虑人、机、材料、成本等因素，而产品的可靠性、适用性与完善性设计最终可归结于在保证目的功能要求与适当寿命的前提下不断降低成本。 6、并行工程与串行工程的差异就在于在产品的设计阶段就要按并行、交互、协调的工作模式进行系统（产品）设计，就是说，在设计过程中对系统（产品）生命周期内的各个阶段的要求要尽可能地同时进行交互式的协调。 7、简述计算机辅助设计与并行工程、虚拟设计、快速响应设计、绿色设计、反求设计等的含义。答：1、计算机辅助设计是设计机电一体化产品的有力工具，用来设计一般机械产品的CAD的研究成果。2、并行工程是把产品的设计、制造及其相关过程作为一个有机整体进行综合协调的一种工作模式。3、虚拟设计是虚拟环境中的产品模型，是现实世界中的产品在虚拟环境中的映像，是基于虚拟现实技术的新一代计算机辅助设计。4、快速响应设计是实现快速响应工程的重要环节，快速响应工程是企业面对瞬息万变的市场环境，不断迅速开发适应市场的新系统，快速响应设计的关键是有效开发和利用各种系统信息资源。5、绿色设计是从并行工程思想发展而出现的一个新概念。绿色设计就是在新系统的开发阶段，就考虑其整个生命周期内对环境的影响，从而减少对环境的污染、资源的浪费、使用安全和人类健康等所产生的副作用。6、反求设计是以现代设计理论、方法和技术为基础，运用各种专业人员的工程设计经验、知识和创新思维，对已有的系统进行剖析、重构、再创造的设计。 7、网络合作设计是现代设计最前沿的一种方法。其核心是利用网络工具来汇集设计知识、资源以及知识获取的方法进行设计。 第二章 1、机械传动部件通常有螺旋传动、齿轮传动、同步带传动、高速带传动、各种非线性传动
机电一体化系统设计试题及答案
一、名词解释(每小题2分,共10分) 1、测量 2、灵敏度 3、压电效应 4、动态误差 5、传感器 二、填空题(每小题2分,共20分) 1、滚珠丝杆中滚珠的循环方式: _内旋换与外循环 2、机电一体化系统,设计指标与评价标准应包括___ _______, __________, __________ , __________。 3、顺序控制系统就是按照预先规定的次序完成一系列操作的系统, 顺序控制器通常用________。 4、某光栅的条纹密度就是50条/mm,光栅条纹间的夹角θ=0、001孤度, 则莫尔条纹的宽度就是_______________________。 5、连续路径控制类中为了控制工具沿任意直线或曲线运动,必须同时控制 每一个轴的______________________,使它们同步协调到达目标点。 6、某4极交流感应电机,电源频率为50Hz,转速为1470r/min,则转差率为_____________。 7、齿轮传动的总等效惯量与传动级数__________________________________________。 8、累计式定时器工作时有_____________________________________________________。 9、复合控制器必定具有__________________________________。 10、钻孔、点焊通常选用_______________________________________类型。 三、选择题(每小题2分,共10分) 1、一般说来,如果增大幅值穿越频率ωc的数值,则动态性能指标中的调整时间ts ( ) A、产大 B、减小 C、不变 D、不定 2、加速度传感器的基本力学模型就是( ) A、阻尼—质量系统 B、弹簧—质量系统 C、弹簧—阻尼系统 D、弹簧系统 3、齿轮传动的总等效惯量与传动级数( ) A、有关 B、无关 C、在一定级数内有关 D、在一定级数内无关 4、顺序控制系统就是按照预先规定的次序完成一系列操作的系统,顺序控制器通常用( ) A、单片机 B、2051 C、PLC D、DSP 5、伺服控制系统一般包括控制器、被控对象、执行环节、比较环节与检测环节等个五部分。 A 换向结构 B 转换电路 C 存储电路D检测环节 四、判断题(每小题2分,共10分) 1、伺服控制系统的比较环节就是将输入的指令信号与系统的反馈信号进行比较,以获得输出与输入间的偏差信号。( ) 2、电气式执行元件能将电能转化成机械力,并用机械力驱动执行机构运动。如交流电机、直流电机、力矩电机、步进电 机等。( ) 3、对直流伺服电动机来说,其机械特性越硬越好。( ) 4、步进电机的步距角决定了系统的最小位移,步距角越小,位移的控制精度越低。( ) 5、伺服电机的驱动电路就就是将控制信号转换为功率信号,为电机提供电能的控制装置,也称其为变流器,它包括电压、 电流、频率、波形与相数的变换。( ) 五、问答题(每小题10分,共30分) 1、步进电动机常用的驱动电路有哪几种类型? 2、什么就是步进电机的使用特性? 3、机电一体化系统设计指标大体上应包括哪些方面? 一、名词解释(每小题2分,共10分) 1、就是人们借助于专门的设备,通过一定的方法对被测对象收集信息,取得数据概念的过程。 2、指在稳态下,输出的变化量ΔY与输入的变化量ΔX的比值。即为传感器灵敏度。 S=dy/dx=ΔY/ΔX 3、某些电介质,当沿着一定的方向对它施加力而使它产生变形时,内部就会产生极化现象,同时在它的两个表面上将产生 符号相反的电荷。当外力去掉后,它又重新恢复到不带电的状态,这种现象被称为压电效应。 4、动态误差在被测量随时间变化过程中进行测量时所产生的附加误差称为动态误差。
机电一体化系统设计试题_1答案
习题一答案 1-1、什么是机电一体化？ 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，在高质量、高精度、高可靠性、低能耗意义上实现多种技术功能复合的最佳功能价值的系统工程技术。 1-2、什么是机电一体化的变参数设计？ 在设计方案和结构原理不变的情况下，仅改变部分结构尺寸和性能参数，使之适用范围发生变化的设计方式。例如，同一种产品不同规格型号的相同设计。 1-3、机电一体化技术与传统机电技术的区别。 传统机电技术的操作控制主要以电磁学原理的各种电器来实现，如继电器、接触器等，在设计中不考虑或很少考虑彼此间的内在联系。机械本体和电气驱动界限分明，整个装置是刚性的，不涉及软件和计算机控制。机电一体化技术以计算机为控制中心，在设计过程中强调机械部件和电器部件间的相互作用和影响，整个装置在计算机控制下具有一定的智能性。 1-4、试分析机电一体化技术的组成及相关关系。 机电一体化系统是多学科技术的综合应用，是技术密集型的系统工程。其技术组成包括：机械技术、检测技术、伺服传动技术、计算机与信息处理技术、自动控制技术和系统总体技术等。现代的机电一体化产品甚至还包含了光、声、化学、生物等技术等应用。 1-5、一个典型的机电一体化系统，应包含哪些几个基本要素？ 机电一体化系统，应包含以下几个基本要素：机械本体、动力与驱动部分、执行机构、传感测试部分、控制及信息处理部分。我们将这些部分归纳为：结构组成要素、动力组成要素、运动组成要素、感知组成要素、智能组成要素；这些组成要素内部及其之间，形成通过接口耦合来实现运动传递、信息控制、能量转换等有机融合的一个完整系统。 1-6、试简述机电一体化系统的设计方法。 机电一体化系统的设计过程中，一直要坚持贯彻机电一体化技术的系统思维方法，要从系统整体的角度出发分析研究各个组成要素间的有机联系，从而确定系统各环节的设计方法，并用自动控制理论的相关手段，进行系统的静态特性和动态特性分析，实现机电一体化系统的优化设计。1-7、机电一体化系统（产品）开发的类型。
机电一体化复习题(附答案)
机电一体化复习题(附答案)
机电一体化复习题 一、名词解释 1机电一体化 2伺服控制 3闭环控制系统 4逆变器 5 SPWM 6单片机 7 I/O接口 8 I/O通道 9 串行通信 10直接存储器存取（DMA） 二、判断题： 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、单项选择题 1. 步进电动机，又称电脉冲马达，是通过（ B ）决定转角位移的一种伺服电动机。 A 脉冲的宽度 B 脉冲的数量 C 脉冲的相位 D 脉冲的占空比 2. 对于交流感应电动机，其转差率s的范围为（B）。 A.1 、名词解释 1机电一体化2伺服控制3闭环控制系统4逆变器5 SPWM 6单片机7 I/O 接口 8 I/O 通道9 串行通信10直接存储器存取（DMA 二、判断题: 在计算机接口技术中I/O 通道就是I/O 接口。 （ X ） 滚珠丝杆不能自锁。（ 2 ） 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。（ 异步通信是以字符为传输信息单位。（ 同步通信常用于并行通信。（ 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 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（ 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（2） 温度误差是影响传动精度的因素（2） 三、单项选择题 四、填空题 机电一体化复习题 (1) 1.步进电动机， 又称电脉冲马达，是通过（ B ）决定转角位移的一种伺服电动机。 A 脉冲的宽度 B 脉冲的数量 C 脉冲的相位 D 脉冲的占空比 2.对于交流感应电动机，其转差率 s 的范围为（ B )。 A.1 机电一体化复习题 一、名词解释 1机电一体化2伺服控制3闭环控制系统4逆变器5 SPWM 6单片机7 I/O接口 8 I/O通道9 串行通信10直接存储器存取（DMA） 二、判断题： 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、单项选择题 1. 步进电动机，又称电脉冲马达，是通过（B ）决定转角位移的一种伺服电动机。 A 脉冲的宽度 B 脉冲的数量 C 脉冲的相位 D 脉冲的占空比 2. 对于交流感应电动机，其转差率s的范围为（B）。 2. 微机控制系统中的输入与输出通道一般包括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，首先应保证系统的稳定性和精度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电磁式液压式气压式和其它等四大类型。 5. 在SPWM变频调速系统中，通常载波是等腰三角波，而调制波是正弦波 6.异步交流电动机变频调速： a)基频（额定频率）以下的恒磁通变频调速，属于恒转矩调速方式。 b)基频（额定频率）以上的弱磁通变频调速，属于恒功率调速方式。 7. 开环步进电动机控制系统，主要由. 环形分配器功率驱动器步进电机等组成。 8. 实现步进电动机通电环形分配的三种常用方法是：1）计算机软件 2）硬件分配，3）专用环形分配器 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）操作指导控制系统2）直接控制系统 3）监督计算机控制系统4）分级计算机控制系统 10．应用于工业控制的计算机主要有： 1）单片机2）PLC，3）总线工控机等类型。 11.干扰传播途径有二种方式，其中传导耦合方式：干扰信号能量以 电压或电流的形式，通过金属导体传递。 12. 抑制电磁干扰的常用方法有屏蔽、隔离滤波接地合理布局和软件抗干扰技术。 13. 电场屏蔽----通常用铜、铝等导电性能良好的金属材料作屏蔽体，并应保持良好接地。14．根据频率特性解释下列滤波器的作用： 1）低通滤波器：只让低频成分通过，而高于截止频率成分受到抑制、衰减，不让通过。 2）带通滤波器：只让某一频带内的成分通过，而低于上截止频率成分和高于_下截止频率成分的成分抑制,不让通过。 五、简答题 1. 试简述光电式转速传感器的测量原理。 2. 试述可编程控制器的工作原理。 3. 在模拟输入通道中，采样/保持器有什么作用是否模拟输入通道中必须采用采样/保持器为什么 4. 柔性制造系统的主要特点有哪些 5 步进电动机是什么电机它的驱动电路的功能是什么 机电一体化系统设计试题 课程代码：02245 一、单项选择题(本大题共14小题，每小题1分，共14分)在每小题列出的四个选项中只有一个选项是符合题目要求的，请将正确选项前的字母填在题后的括号内。 1.受控变量是机械运动的一种反馈控制系统称( ) A.顺序控制系统 B.伺服系统 C.数控机床 D.工业机器人 2.齿轮传动的总等效惯量随传动级数( ) A.增加而减小 B.增加而增加 C.减小而减小 D.变化而不变 3.滚珠丝杠螺母副结构类型有两类：外循环插管式和( ) A.内循环插管式 B.外循环反向器式 C.内、外双循环 D.内循环反向器式 4.某光栅的条纹密度是100条/mm，光栅条纹间的夹角θ=0.001孤度，则莫尔条纹的宽度是( ) A.100mm B.20mm C.10mm D.0.1mm 5.直流测速发电机输出的是与转速( ) A.成正比的交流电压 B.成反比的交流电压 C.成正比的直流电压 D.成反比的直流电压 6.电压跟随器的输出电压( )输入电压。 A.大于 B.大于等于 C.等于 D.小于 7.某4极交流感应电动机，电源频率为50Hz，当转差率为0.02时，其转速为( ) A.1450［r/min］ B.1470［r/min］ C.735［r/min］ D.2940［r/min］ 8.右图称( ) A.直流伺服电动机调节特性 B.直流伺服电动机机械特性 C.直流伺服电动机动态特性 D.直流伺服电动机调速特性 9.计算步进电动机转速的公式为( ) A. B.T sm cos C. D. 180°- 10.一般说来，如果增大幅值穿越频率ωc的数值，则动态性能指标中的调整 时间t s( ) A.增大 B.减小 C.不变 D.不定 11.已知f(t)=a+bt，则它的拉氏变换式为( ) A.+b B. C. D. 12.连续路径控制类中为了控制工具沿任意直线或曲线运动，必须同时控制每一个轴的( )使得它们同步协调到达目标点。 A.位置和加速度 B.速度和加速度 C.位置和速度 D.位置和方向 13.图示利用继电器触点实现的逻辑函数为( ) A.(A+)2(+B) B.A2+2B C.(A+B)2(+) D.A2B+2 14.累计式定时器工作时有( ) A.1个条件 B.2个条件 C.3个条件 D.4个条件 二、名词解释题(本大题共5小题，每小题2分，共10分) 目录 机电一体化复习题 (2) 机电一体化复习题参考答案 (6) 机电一体化技术试题 (11) 答案及评分标准 (14) 机电一体化复习题 (18) 一、名词解释 (18) 二、填空题 (19) 三、简答题 (20) 四、选择题。（无答案） (23) 五、应用题 (24) 《机电一体化技术》试卷（一） (27) 《机电一体化技术》试卷(一)答案 (29) 《机电一体化技术》试卷(二) (31) 《机电一体化技术》试卷(二) 答案 (34) 《机电一体化技术》试卷(三) (37) 《机电一体化技术》试卷(三)答案 (39) 《机电一体化技术》试卷(四) (42) 《机电一体化技术》试卷(四) 答案 (44) 《机电一体化技术》试卷(五) (47) 《机电一体化技术》试卷(五) 答案 (48) 机电一体化系统设计试题 (52) 一、填空题（每空1分，共20分） (53) 二、简答题（每题5分，共30分） (53) 三、计算题（共20分）（将本题答案写在答题纸上） (53) 四、综合分析题（共30分） (54) 机电一体化系统设计试题答案 (54) 一、填空题（每空1分，共20分） (54) 二、简答（每题5分，共30分） (55) 三、计算题（共20分） (55) 四、综合分析题（30分） (55) 机电一体化复习题 一、名词解释 1机电一体化 2伺服控制 3闭环控制系统 4逆变器 5 SPWM 6单片机 7 I/O接口 8 I/O通道 9 串行通信 10直接存储器存取（DMA） 二、判断题： 1 在计算机接口技术中I/O通道就是I/O接口。（3） 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。（3） 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。（3） 6 无条件I/O方式常用于中断控制中。（3） 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、单项选择题 1. 步进电动机，又称电脉冲马达，是通过（ B ）决定转角位移的一种伺服电动机。 A 脉冲的宽度 B 脉冲的数量 C 脉冲的相位 D 脉冲的占空比 2. 对于交流感应电动机，其转差率s的范围为（B）。 A.1 1.什么是“机电一体化”？以打夯机为例，内含机械与电器，问这是不是机电 一体化产品？ 答：机电一体化又称机械电子工程，是机械工程与自动化的一种，英语称为Mechatronics，它是由英文机械学Mechanics的前半部分与电子学Electronics 的后半部分组合而成。 打夯机不属于机电一体化产品。因为打夯机只是普通的机械加电器，它属于硬连接或者称为机械连接只能应用在就地或者小范围场合使用，不能满足大面积和远程控制。而机电一体化就不一样了，它不光有硬连接、机械连接还有软连接。机电一体化属于同时运用机械、电子、仪表、计算机和自动控制等多种技术为一体的一种复合技术。它不光可以就地操作，小范围应用，还可以大面积使用操作，远程监测、控制。 2.机电一体化的技术构成是什么？ 答：机械技术、微电子技术、信息技术 3.产品实现机电一体化后，可以取得那些成效？ 答：产品实现机电一体化后可以取得的成效：产品性能提高、功能增强、结构简化、可靠性提高、节约能源、改善操作、提高灵活性等。 4.数字量传感具有哪三种类型？他们有什么区别？ 数字传感器按结构可分成三种类型： 1.直接式数字量传感器——其分辨率决定于数字量传感器的位数。 被测物理量→数字编码器→信息提取装置→数字量输出 2.周期计数式数字传感器 它的结构示意图如下图1所示。此种结构的位移分辨率对低精度的周期计数式数字传感器而言，仅由周期信号发生器的性质决定。例如，光栅当长1mm有100条刻线时，其分辨率即为0.01mm;对高精度的周期计数式数字传感器而言，还要考虑到电子细分数。如在100倍电子细分数下，此光栅的分辨率就是0.1μm。此种结构属于增量式结构，结构的特点(位移方向的要求)决定它不但备有辨向电路，而且周期计数器还具有可逆性质。 图1 周期计数式数字量传感器的结构方框图 3.频率式数字传感器 其结构示意图如下图2所示。按振荡器的形式，可将此种数字传感器分成带有晶体谐振器的和不带晶体谐振器的两种。前者，按被测量的作甩点，又分作用在石 宜宾职业技术学院 《典型机电一体化控制系统分析与设计》 试题库 课程代码：1311303S 课程性质：专业必修课 适用专业：机电一体化技术 学分：4 负责人：温洪昌 参与人：杨阳熊平 二0一五年三月 典型机电一体化控制系统分析与设计知识点 课程试题库规划（B类） 专业：机电一体化课程：典型机电一体化控制系统分析与设计负责人：温洪昌课程类别：B类 主要知识点1：一个机电一体化系统组成结构划分(103) 一、选择题 1、一个典型的机电一体化系统，应包含以下几个基本要素：（）。 A 机械本体 B 动力与驱动部分 C 执行机构 D. 控制及信息处理部分 【代码】10341018 【答案】A、B、C、D 2、机电一体化系统（产品）开发的类型（）。 A 开发性设计 B 适应性设计 C 变参数设计 D 其它 【代码】10331028 【答案】A、B、C 3、机电一体化系统（产品）设计方案的常用方法（）。 A 取代法 B 整体设计法 C组合法 D其它 【代码】10331038 【答案】A、B、C 4、机电一体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。 【代码】10341048 【答案】A、B、C、D 5、抑制干扰的措施很多，主要包括（）。 A屏蔽 B隔离 C滤波 D接地和软件处理等方法【代码】10341058 【答案】A、B、C、D 6、柔性制造系统的英文缩写是（）。 A FMS B CIMS C CAPP D MEMS 【代码】10311068 【答案】A 7、微电子机械系统的英文缩写是（）。 A FMS B CIMS C CAPP D MEMS 【代码】10311078 一、名词解释 1、机电一体化：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，实现多种技术功能复合的最佳功能价值的系统工程技术。 2、柔性制造系统：柔性制造系统（Flexible Manufacturing System）是由两台或两台以上加工中心或数控机床组成，并在加工自动化的基础上实现物料流和信息流的自动化。 3、传感器：传感器适机电一体化系统中不可缺少的组成部分，能把各种不同的非电量转换成电量，对系统运行中所需的自身和外界环境参数及状态进行检测，将其变成系统可识别的电信号，传递给控制单元。 4、伺服电动机：伺服电动机又称控制电机，其起动停止、转速或转角随输入电压信号的大小及相位的改变而改变。输入的电压信号又称控制信号或控制电压，改变控制信号可以改变电动机的转速及转向，驱动工作机构完成所要求的各种动作。 5、感应同步器:感应同步器是一种应用电磁感应原理制造的高精度检测元件，有直线和圆盘式两种，分别用作检测直线位移和转角。 6、人机接口：人机接口（HMI）是操作者与机电系统（主要是控制微机）之间进行信息交换的接口，主要完成输入和输出两方面的工作。 7、PLC：可编程控制器（Programmable Logical Controller）简称PLC.是一种在继电器控制和计算机控制的基础上开发出来，并逐渐发展成为以微处理器为核心，把自动化技术、计算机技术、通信技术融为一体的新型工业自动控制装置，广泛应用在各种生产机械和生产过程的自动控制中。 8、变频器：变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置，能实现对交流异步电机的软起动、变频调速、提高运转精度、改变功率因素以及过流/过压/过载保护等功能。 9、通信协议：通信协议是指通信双方就如何交换信息所建立的一些规定和过程，包括逻辑电平的定义、应用何种物理传输介质、数据帧的格式、通信站地址的确定、数据传输方式等。 10、MPS系统：模块化生产加工系统（Modular Production System）简称MPS系统，它是德国FESTO公司结合现代工业的特点研制开发的模拟自动化生产过程，集机械、电子、传感器、气动、通信为一体的高度集成的机电一体化装置。 二、填空题 1、电感式传感器是一种把微小位移变化量转变成电感变化量的位移传感器。 2、光电编码器根据结构可分为增量式和绝对式。 3、热电阻温度传感器的工作原理是基于金属的热电阻效应。 4、热电偶温度传感器的工作原理是基于物体的热电效应。 5、对伺服系统的技术要求是系统精度、稳定性、响应特性、工作频率。 6、液压系统一般包括动力元件、执行元件、控制元件和辅助元件四个部分。 7、典型的气动驱动系统由气源装置、执行元件、控制元件和辅助元件组成。 8、机电控制系统的机械装置主要包括传动机构、导向机构和执行器三个部分。 9、机电一体化的机械系统设计主要包括两个环节：静态设计、动态设计。 10、欠电流继电器利用其常开触点串接在被控线路中起欠流保护。 11、过电流继电器利用其常闭触点串接在被控线路中起过流保护。 12、接口的基本功能主要有数据格式转换、放大、通信联络。 13、伺服系统的基本组成包括控制器、执行环节、检测装置、比较环节。 14、工作接地分为一点接地、多点接地。 15、机电一体化产品按用途可以划分为办公机电一体化产品、产业机电一体化产品和民机电一体化复习题(附答案)
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