东北大学机电一体化

机电一体化复习题试题一一、简答题1.一个机电一体化系统通常由哪几部分组成？一个机电一体化系统通常由传感检测系统、驱动与执行系统、性能分析系统、控制系统和微处理器系统组成。

2.灵敏度定义是什么？灵敏度(Sensitivity)是指某方法对单位浓度或单位量待测物质变化所致的响应量变化程度，它可以用仪器的响应量或其他指示量与对应的待测物质的浓度或量之比来描述。

3.机电一体化系统中常见的驱动和执行机构有哪些？4.试列出3种能用来测位移传感器或元器件。

5.传感器的定义是什么？二、填空题1.某PLC选用了转换位数为10位的A/D转换模块，对应测量0~10V的电压。

当A/D转换值为512时，此时的被测电压值为____________。

2.传感器的迟滞的定义为________________________。

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_______。

4.三相异步电机常用的调速方法有_____________、______________和_____________，其中____________的调速性能最好。

5.变频器通过改变_________改变电机的转速；步进电机驱动器通过改变_______改变电机的转速。

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.某热敏电阻的参数表上给出：-10欧姆/度，最小温度变化量0.1度；第一个参数代表______，第二个参数代表______。

8.若需要PLC能够采集与输出模拟信号，则PLC应具有____________与_________转换模块。

9.PLC主要由___________、____________、___________、电源及外接编程器组成。

10.某PLC具有Profibus总线接口与工业以太网接口，该PLC可以通过________接入远程A/D转换模块，可以通过______________WinCC的上位机通讯。

三、选择题1.机电一体化的英文单词是A）Mechanics B）Mechatronics C）Electronics D）Electric2.从反馈的角度区分，机电一体化系统可以分为A）机械系统与电气系统B）开环系统与闭环系统C）柔性系统与刚性系统D）模拟系统与数字系统3.现代机电一体化技术最大特征是在传统机电控制技术的基础上引入了A）检测技术B）计算机控制技术C）新型电机控制技术D）气动技术4.在容积不变的情况下，温度升高，气体压力A）不变B）增大C）减小D不确定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.霍尔传感器可以分为A）接触式与非接触式B）模拟式与数字式C）电磁式与电容式D）电流式与电压式7.三相异步电动机Y/三角形启动的目的是A）提高启动电压B）降低能量损耗C）提高启动转矩D）降低启动电流8.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________等五部分。

A）换向结构B）转换电路C）存储电路D）检测环节9.PID控制器是A）比例微分控制器B）比例积分控制器C）微分积分控制器D）比例积分微分控制器10.步进电动机采用三相单三拍通电方式时步距角为1.5度，改为三相六拍时步距角为A）0.5 B）3.0 C）0.75 D）1.5四、问答题1.对于一个实际的传感器，如何获得它的静态性能？传感器的主要静态性能指标有哪些？2.步进电动机常用的驱动电路有哪几种类型？3.机电一体化系统中，传感测试部分的作用是什么？4.什么是A/D转换器的分辨率？若一个满量程为5V，分辨率为不超过10mV的A/D转换器的字长至少要多少位？5.三相变磁阻式步进电动机，转子齿数Z=100，双拍制通电，要求电动机转速为120r/min，输入脉冲频率为多少？步距角为多少？6.举例说明常见的机电系统运动控制方案有哪几种？六、综合应用题1.步进电机与滚珠丝杆直联驱动的工作台，丝杆螺距12mm，步进电机转子齿数60，采用三相六拍方式工作。

检测步进电机转速的旋转编码器分辨率为1440p/r。

当工作台移动6mm，旋转编码器收到2880个计数脉冲时，步进电机转过多少齿？2.采用PLC设计二个电磁阀A、B工作的系统1）按钮x1为A电磁阀打开，按钮x2为A电磁阀关闭（输出y1）；2）按钮x3为B电磁阀打开，按钮x4为B电磁阀关闭（输出y2）；3）只有B电磁阀在工作中，A电磁阀才能工作。

要求：画出梯形图，写出助记符指令程序。

3.某带光电码盘的伺服电动机与滚珠丝杆直联（传动比1：1），光电码盘的角度分辨力为1024脉冲/r，丝杆螺距6mm，在数控系统伺服中断时间4s内共计接收脉冲数2048个脉冲，则在该段时间里，工作台移动的距离是多少mm？（1K=1024）伺服电动机转速是多少r/min？4.下图为三相反应式步进电动机的工作原理图。

1）简述步进电机的工作原理。

2）说明三相步进电机“单三拍”“双三拍”的含义是什么？试题二一、判断题×1．对传统机械设备进行机电一体化改造一定会提高其设备的精度。

×2．工业控制机一般都采用大底板结构，留给用户尽可能多的插槽供I/O扩展用。

√3．地址总线AB一般为单向传送总线，信号通常从处理器发出，送往总线上各部件。

√4．所有的可编程序控制器PLC都具有良好的自诊断功能。

×5．PLC线圈的所有触点（包括常开、常闭触点）不会象电气继电控制中的继电器那样立即动作，而是必须等扫描到该触点时，才会动作，因此其响应速度略低于继电器控制。

√6．三菱PLC的程序执行顺序与其梯形图的编写顺序一致。

√7．MCS-51系列单片机8051/8031/8751/89C51的差别仅在于内部的只读存储器。

×8．MOV R3,@R0√9．MCS-51系列单片机的每个状态周期含2个振荡周期。

×10．传感器的敏感元件能将被测量的非电物理量转换成转换成便于测量的电信号。

√11．传感器是机电控制系统的关键部分。

所有的自动化仪器和装置均需要先经过信息检测才能实现信息的转换、处理和显示，而后达到调节、控制的目的。

×12．虽然步进电动机一般只给出空载起动频率指标，但由于有负载，其运行频率要小于空载起动频率。

×13．要对直流电动机进行调速，在调节电枢的电压的同时，还要改变电机电流的频率。

×14．滚珠丝杠螺母副传动效率高、平稳、精度高和便于消除传动间隙，但是它不能自锁，因此不能用于升降传动。

×15．同步齿型带传动具有传动比准确、效率高.、吸振、传动平稳、能高速传动等优点，缺点是安装精度要求高、中心距无法调整。

二、选择题1．机电一体化技术是各种技术相互渗透的结果，下列技术中不属于其主要相关技术的是④。

①机械技术；②检测传感技术；③自动控制技术；④多媒体技术2．工业控制机常采用高功率双冷风扇配置，一方面解决电子元件散热问题，另一方面使机箱内部④，减少粉尘侵入。

①降低温度；②温度场均匀；③空气循环；④气压为正压力3．计算机的输出结果是数字量的形式，要对生产过程中的对象实现连续控制，除采用工业计算机主机之外，还需要配备②等接口产品。

①模数转换（A/D）板卡；②数模转换（D/A）板卡；③远程I/O板卡；④通信板卡4．PLC的模拟输入通道加入了②，可以有效的防止了干扰信号的进入。

①光电耦合器；②R-C滤波器；③电磁屏蔽；④冗余系统5．如下的应用形式中，不适合采用PLC的是④。

①开关逻辑控制；②定时控制；③顺序（步进）控制；④科学计算6. MCS-51系列单片机8751内部有4K的③。

①ROM；②PROM；③EPROM；④EEPROM7．指令ADD A，65H的源操作数的寻址方式是②。

①立即寻址；②直接寻址；③寄存器寻址；④寄存器间接寻址8．当传感器的输入量为③时，传感器的输出与输入之间的关系为静态特性。

①常量；②随时间作缓慢变化；③常量或随时间作缓慢变化；④随时间变化9．改变步进电动机分配脉冲的相序，则可以改变②。

①转速；②转向；③步距角；④角位移10．在基频以上调速时，定子电压受限制不得增加，因此，交流电动机给定频率增加时，会引起③。

①电流减小；②磁通增加；③输出转矩下降；④输出功率减小三、简答题（每小题5分，共30分）1．工业控制机与通用个人计算机的主要差别是什么？为了适应工业控制要求，工控机在软硬件上采用了哪些措施？答：工业控制机主要应用于工业过程测量、控制、数据采集等。

而通用个人计算机主要用于科学计算和数据处理等。

为适应工业现场的要求，工业控制机普遍采用如下措施：(1)可靠性电源装置；(2)双冷风扇配置；(3)全钢机箱和减振，加固压条；(4) 无源底板。

(5)元器件经过严格筛选。

2．大、中、小型可编程控制器PLC的区分主要根据哪些方面？答：(1)CPU的档次与位数：小型采用8位或16位微处理器或单片机；中型采用16或32位微处理器或单片机；大型PLC，大多采用32或64位高速位片式微处理器。

（2）I/O的点数：小型机I/O的点数一般不超过256点，中型机小于1000点，而大型机都在数千点甚至几万点。

（3）存储器的容量：小型机小于8KB，中型机小于50KB，而大型机可在50KB以上。

（4）小型机一般是整体式，中大型机都是模块式。

3．MCS-51系列单片机有几个中断源？写出其名称和各中断服务程序入口地址。

答：五个中断源，两个中断优先级。

①外部中断0（）：0003H；②定时/计数器T0溢出中断：000BH；③外部中断1（）：0013H；④定时/计数器T1溢出中断：001BH；⑤串行口中断（TI、RI）：0023H。

4．步进电动机的脉冲分配器的作用是什么？如何实现？答：环行分配器的主要功能是是将控制脉冲，按步进电机所要求的规律分配给步进电机的驱动电源的各相输入端，以控制励磁绕组的通断、运行及换向。

称为环行分配器。

环行分配器的功能可用硬件或软件的方法来实现。

5．齿轮传动间隙的调整方法有哪些？答：常用的调整齿侧间隙的方法有以下几种。

（l ）刚性消隙法：包括偏心套（轴）调整法、轴向垫片调整法及斜齿轮法等。

（2）柔性消隙法：包括双片薄齿轮错齿调整法、斜齿轮轴向压簧调整法等。

6．何谓堆栈？MCS-51系列单片机的堆栈指针有何特点？答：堆栈是在片内RAM 中开辟出来的一个后进先出的特殊数据存储区，用于在子程序调用或中断响应时保护断点和保护现场。

MCS-51堆栈指针始终指向栈顶。

复位时被初始化为07H 。

四、程序分析题（每个空2分，共16分）1．执行如下程序，并画出Y000的输出波形。

2 sX000Y000答：2．执行如下程序，并画出Y010的输出波形。