《机电一体化系统设计基础》复习题(3)
国开电大2022年春季期末考试《机电一体化系统设计基础》试题及答案(试卷代号1118)
试卷代号：1118国家开放大学2022年春季学期期末统一考试机电一体化系统设计基础试题2022年7月一、单选题（每小题3分，共24分）1.以下不属于机电一体化系统主要功能的是（）。
A.控制功能B.检测功能C.电气功能D.动力功能2.为了提高机电一体化机械传动系统的固有频率，应该（）。
A.增大系统刚度B.增大系统转动惯量C.增大系统的驱动力矩D,减小系统的摩擦阻力3.光栅传感器的光栅是在一块长条形的光学玻璃上密集等间距平行的刻线，刻线数为100线/mm,当经八倍细分后记数脉冲为400时，光栅位移是（）mm。
A. 0. 5B. 1C. 2D. 44.以下不能实现交流异步伺服电动机调速的方法是（）。
A.改变电动机的转差率B.改变供电电压的大小C.改变电动机的供电频率D.改变电动机定子极对数5.在机电一体化系统设计开发过程中，需要编写（），实现系统功能,满足系统性能要求。
A.平台软件B.开发软件C.系统软件D.应用软件6.PID控制算法中,积分调节器的主要作用是()。
A.消除静差B.加快响应C.减小振荡D.提高稳定性7.含有微处理器,可进行程序编制或适应条件变化的接口是()。
A.物理接口B.电子接口C.主动接口D.智能接口8．在小型智能机器人的伺服驱动系统设计中应该采用的伺服技术为()。
A．液压伺服B.气动伺服C.电动伺服D.电液伺服二判断题(正确的打√,错误的打×,每题3分,共30分)9．机电一体化系统具有“智能化”的本质特征,决定了机电一体化系统的功能与结构组成。
()10.机电一体化系统的精度是由机械装置的精度确定的。
()11.虚拟样机技术采用计算机模型代替物理样机,增加了产品开发成本,但是可以改进产品设计质量,提高面向客户与市场需求能力。
()12.传感器的敏感元件是指传感器中能直接感受或响应被测量的部分,而转化元件指传感器中能将敏感元件输出转换为适于传输和测量的电信号的部分。
()13.迟滞是传感器的一种静态误差,是由于在传感器的正反行程中的输出输入特性曲线不重合引起的。
《机电一体化系统设计》复习试题及答案
《机电一体化系统设计》试题及答案一、填空(每空2分，共20分)1.机电一体化产品按用途可以划分为和2．控制及信息处理单元一般由控制计算机、和组成。
3．在小功率传动链中，为使总的折算惯量最小，各级传动比分配应遵守原则。
4．典型的可编程控制器由编程器、微处理器、贮存器、和等部分构成。
5．传感器的静态特性能数主要有、、迟滞和重复精度。
二、简答题(每题4分，共20分)1．为什么采用机电一体化技术可以提高系统的精度?2．机电一体化相关技术有哪些? 3．转动惯量对传动系统有哪些影响?4．简述机电一体化产品设计中，详细设计的主要内容。
5．简述A／D、D／A接口的功能。
三、分析题(20分)1．已知数控机床控制系统如图所示，试说明图中的各个部分属于机电一体化系统巾的哪一个基本要素?2．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?四、计算题(24分)1．如图所示电机驱动系统，已知工作台的质量为m=50kg负载力为F1＝1000N，最大加速度为10m／s2’，丝杠直径为d＝20mm，导程t＝4mm，齿轮减速比为i=5，总效率为ŋ=30％，忽略丝杠惯量的影响，试计算电机的驱动力矩。
2．已知某工作台采用直流电机丝杠螺母机构驱动，已知工作台的行程L=250mm，丝杠导程t＝4mm，齿轮减速比为i=5，要求工作台位移的测量精度为o．005mm(忽略齿轮和丝杠的传动误差)。
(1)试采用高速端测量方法，确定旋转编码器的每转脉冲数‘(2)若将传感器与丝杠的端部直接相连，n。
=500脉冲／转的旋转编码器是否合用。
五、综合题(16分)已知电机驱动的三自由度位置控制系统，单个自由度的驱动系统如图所示，确定整系统的控制方案、画出控制系统原理图。
(至少提出两个方案)答案及评分标准(供参考)一、填空[每空2分，共20分)1.办公机电一体化产品产业机电一体化产品民用机电一体化产品2．控制软件硬件接口3．前小后大4．电源输入／输出接口5．灵敏度线性度二、简答题(每题4分，共20分)1．答：机电一体化技术使机械传动部分减少，因而使机械磨损，配合间隙及受力变形等所引起的误差大大减少，同时由于采用电子技术实现自动检测，控制，补偿和校正因各种干扰因素造成的误差，从而提高精度。
机电一体化系统设计基础形考任务三
题目2计算机控制系统实际运行时，需要由用户自行编写（），具有实时性、针对性、灵活性和通用性。
正确答案是：应用软件题目3 SCARA机器人是指具有选择顺应性的装配机器人手臂，它在（）方向上具有顺应性，而在（）方向具有很大的刚性，因而最适合装配作业使用。
正确答案是：水平垂直题目4旋转变压器是喷漆机器人电液伺服系统中的（）。
能量元件, 检测元件题目5不进行参数的变换与调整，仅作为输入/输出的直接接口的是（）。
正确答案是：零接口题目6通常，数控精密镗铣床等高精度数控设备，其伺服系统的控制方式均采用（）。
正确答案是：闭环控制题目7（）的主要手段是建立系统数学模型，在计算机上确定出最佳的设计参数和系统结构，提高产品的设计水平。
正确答案是：优化设计题目8以下（）不属于系统功能结构图的基本结构形式。
正确答案是：星形结构题目9含有微处理器，可进行程序编制或适应条件变化的接口是（）。
正确答案是：智能接口题目10积分调节器的主要作用是（）。
正确答案是：消除静差题目13仿真根据采用的模型可以分为计算机仿真、半物理仿真和全物理仿真。
（）“对”题目15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。
（）错题目17半物理仿真和全物理仿真有实物介入，但是仿真系统具有构成复杂、造价高、准备时间长等缺点。
（）正确的答案是“对”。
题目18在数控设备中，计算机数控装置是设备的核心部分，一般由专用计算机（或通用计算机）、输入输出接口以及机床控制器等部分构成。
（）正确的答案是“对”。
题目19绿色设计是指考虑新产品的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。
（）正确的答案是“对”。
题目20PLC是一种专为工业环境下应用而设计的电子计算机系统。
（）正确的答案是“对”。
题目21计算机仿真有实物介入，具有较高的可信度、较好的实时性与在线等特点。
（）正确的答案是“错”。
题目22现场总线系统采用一对一的设备连线，按控制回路分别进行连接，打破了传统控制系统的结构形式。
《机电一体化系统设计》复习题
《机电一体化系统设计》复习题一、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。
机电一体化系统设计基础模拟试题(3套)
模拟试题一一、判断题（每题3分，共30分。
判断下列所述是否正确，正确填入“√”号，错误则填“×”号。
）1．机电一体化是以数学和物理学为主的多门学科在机电产品发展过程中相互交叉、相互渗透而形成的一门新兴边缘性技术学科。
（）2．机电一体化系统的精度是由机械装置的精度确定的。
（）3．系统的静摩擦阻尼越大，使系统的回程误差增大，定位精度降低。
（）4．位移传感器还可以分为模拟式传感器和数字式传感器，模拟式传感器输出是以幅值形式表示输入位移的大小，数字式传感器的输出是以脉冲数量的多少表示位移的大小。
（）5．气压式伺服驱动系统常用在定位精度较高的场合使用。
（）6．.改变步进电机定子绕组的通电顺序，转子的旋转方向随之改变。
（）7．直流伺服电动机的机械特性是电机转速与其控制电压的关系。
（）8．在实际机电一体化系统中，很难建立严格的数学模型，因此建立描述模型。
（）9．用户可以按照自己的需要，把来自不同供应商的产品组成大小随意的系统，然后通过现场总线构筑自动化领域的开放互连系统。
（）10．.数控机床中的计算机属于机电一体化系统的控制系统，而电机和主轴箱则属于系统的驱动部分。
（）二、单选题（每题3分，共30分）1．以下产品属于机电一体化产品的是（）。
【A.】通信机柜【B.】移动电话【C.】复印机【D.】非指针式电子表2．齿轮传动在输出轴上的等效转动惯量随传动比级数的（）。
【A.】增加而减小【B.】增加而增加【C.】减小而增加【D.】变化而不变3．机械传动部件的阻尼比和以下哪个因素无关（）。
【A.】粘性阻尼系数【B.】抗压刚度系数【C.】转动惯量【D.】质量4．下列哪项指标是传感器的动特性（）。
【A.】量程【B.】线性度【C.】灵敏度【D.】幅频特性5．全闭环控制的驱动装置中，丝杠螺母机构位于闭环之内，所以它的（）。
【A.】回程误差不影响输出精度，但传动误差影响输出精度【B.】传动误差不影响输出精度，但回程误差影响输出精度【C.】回程误差和传动误差都不会影响输出精度【D.】回程误差和传动误差都会影响输出精度6．PWM指的是（）。
最新国家开放大学电大《机电一体化系统设计基础》期末题库及答案
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《机电一体化系统设计基础》题库及答案一一、单选题（每小题3分，共24分）1．以下产品不属于机电一体化产品的是( )。
A．机器人 B．移动电话C．数控机床 D．复印机2．滚珠丝杆的滚珠在整个循环过程中始终与丝杠表面保持接触为( )。
A．插管式 B．端盖式C．内循环式 D．外循环式3．下列哪个不是传感器的动态特性？( )A.幅频特性 B．临界频率C．相频特性 D．分辨率4．在传感器的使用中，模拟式传感器与计算机进行接口必须用的器件为( )。
A. A/D转换器 B．D/A转换器C．缓冲器 D．隔离器5．闭环控制的驱动装置中，丝杠螺母机构位于闭环之外，所以它的( )。
A.回程误差不影响输出精度，但传动误差影响输出精度B．传动误差不影响输出精度，但回程误差影响输出精度C．回程误差和传动误差都不会影响输出精度D．回程误差和传动误差都会影响输出精度6．计算机控制系统实际运行时，需要由用户自行编写( )，具有实时性、针对性、灵活性和通用性。
A．平台软件 B．开发软件C．系统软件 D．应用软件7．以下( )不属于系统功能结构图的基本结构形式。
A．串联结构 B．并联结构C．环形结构 D．星形结构8．HRGP-1A喷漆机器人中的乎部属于系统中的( )。
A．能源部分 B．测试传感部分C．驱动部分 D．执行机构二、判断题（正确的打√，错误的打×，每题3分，共30分）9．机电一体化是一个新兴的交叉学科，是机械和微电子技术紧密集合的一门技术，机电一体化产品具有智能化、人性化等特征。
机电一体化系统设计试题及答案
《机电一体化技术》试卷(一)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. 测量灵敏度压电效应动态误差 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. 2051C. PLC5、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。
《机电一体化系统设计》试卷及答案 (三)
《机电一体化技术》试卷及答案(三)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：1）基频（额定频率）以下的恒磁通变频调速，属于调速方式。
2）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。
8.实现步进电动机通电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。
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。
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《机电一体化系统设计基础》复习题（3）
一、判断题（正确的打√，错误的打×）
1．数字式位移传感器有光栅、磁栅、感应同步器等，它们的共同特点是利用自身的物理特征，制成直线型和圆形结构的位移传感器，输出信号都是脉冲信号，每一个脉冲代表输入的位移当量，通过计数脉冲就可以统计位移的尺寸。
（）
2．电液伺服系统的过载能力强，在强力驱动和高精度定位时性能好，适合于重载的高加减速驱动。
（）
3．通常，步进电机的最高连续工作频率远大于它的最高启动频率。
（）
4．脉冲分配器的作用是使电动机绕组的通电顺序按一定规律变化。
（）
5．对直流伺服电动机来说，其机械特性越硬越好。
（）
6．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。
（）
7．一般说来，全物理仿真较之计算机仿真在时间、费用和方便性上都具有明显的优点，是一种经济、快捷与实用的仿真方法。
（）
8．数字化物理样机就是一种结构设计软件，强调结构上的设计。
（）
9．计算机控制系统的采样周期越小，其控制精度就越高。
（）
10．PLC采用扫描工作方式，扫描周期的长短决定了PLC的工作速度。
（）
11．通用型计算机系大多工作在为特定用户群设计的系统中，通常都具有低功耗、体积小、集成度高等特点。
（）
12．现代嵌入式系统的设计方法是将系统划分为硬件和软件两个独立的部分，然后按各自的设计流程分别完成。
（）
二、单选题
1．下列哪个是传感器的动特性（）。
A．量程B．线性度
C．灵敏度D．幅频特性
2．在开环控制系统中,常用（）做驱动元件。
A．直流伺服电动机B．步进电动机
C．同步交流伺服电动机D．异步交流伺服电动机
3.光栅传感器的光栅是在一块长条形的光学玻璃上密集等间距平行的刻线，刻线数为100线/mm，此光栅传感器测量分辨率是（）mm。
A ．1
B ．0.1
C ．0.01
D ．0.001
4．计算机控制系统实际运行时，需要由用户自行编写（ ），具有实时性、针对性、灵活性和通用性。
A ．实时软件
B ．开发软件
C ．系统软件
D ．应用软件
5．以下除了（ ），均是由硬件和软件组成。
A ．计算机控制系统
B ．PL
C 控制系统
C ．嵌入式系统
D ．继电器控制系统
6．以下抑制电磁干扰的措施，除了（ ），其余都是从切断传播途径入手。
A 屏蔽
B 隔离
C 滤波
D 软件抗干扰
三、简答题
1． 机电一体化系统仿真在系统设计过程中所起的作用是什么？
2．机电一体化系统仿真的模型主要有哪几种？分别应用于系统设计的哪个阶段？
3．PID 控制算法中比例、积分、微分部分各起何作用？
4．系统采样周期的选择时，主要考虑的影响因素主要有哪些？
5．简述下图所示梯形图的工作过程及逻辑关系，图中接线为：开关1（I0.0），开关2（I0.1），开关3（I0.2），红灯（Q0.0），绿灯（Q0.1）。
四、计算题
1．某工作台采用如图所示的直流电机丝杠螺母机构驱动，已知工作台的行程L=250mm ，丝杠导程t=4mm ，齿轮减速比为i=5，要求工作台位移的测量精度为0.005mm （忽略齿轮和丝杠的传动误差）。
（1）若采用高速端测量方法，将旋转编码器安装在电机输出轴上，确定旋转编码器的每转脉冲数。
（2）若采用低速端测量方法，将传感器与丝杠的端部直接相连，n s =500脉冲/转的旋转编码器是否合用？
图 梯形图 I0.0 （ ） I0.1 I0.2 Q0.0 I0.2 Q0.1 Q0.0 T0 （ ）
3s T0
图 直流电机丝杠螺母机构驱动工作台
2．图示为电枢控制式直流电动机的工作原理图。
图中电机线圈的电流为i ；L 与R 为线圈的电感与电阻；电机的输入电压为u ；折算到电机转子轴上的等效负载转动惯量为J M ；电机输出转矩和转速分别为T 和ω；K E 和K T 分别为电枢的电势常数和转矩常数，试求输出转速与输入电压之间的传递函数。
五、综合题
1．如图所示的系统，试分析齿轮减速器、丝杠螺母机构及传感器的误差对输出精度的影响。
2．用PLC 实现对一台电动机的正反转控制。
控制要求为：首先电动机正转起动，3秒后自动反转，反转2秒后自动又回到正转，如此循环；可以随时停车。
（1）写出I/O 分配表；
（2）选择PLC ，画出梯形图。
工作台
丝杠 滚珠螺母 齿轮减速器 联轴器 i =5
M J
i
u
图 直流电动机的工作原理。