第一篇：機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計第1階段測試題

江南大學(xué)現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育 第一階段測試卷

考試科目:《機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計》第一章至第二章（總分100分）時間：90分鐘

江蘇無錫江大網(wǎng)院生產(chǎn)力促進(jìn)中心 學(xué)習(xí)中心（教學(xué)點(diǎn)）

批次：

201209

層次：

高起專

專業(yè)：

機(jī)械制造與自動化

學(xué)號：

身份證號：

姓名：

得分：

一、單項(xiàng)選擇題（本題共10小題，每小題1分，共10分。）

1、在高精度、大負(fù)荷傳動系統(tǒng)中滾珠絲杠一般應(yīng)采用（B）支承方法。A、一端自由

B、一端游動

C、一端固定

D、兩端固定

2、機(jī)電一體化系統(tǒng)對傳動系統(tǒng)的要求是轉(zhuǎn)動慣量小、（C）。

A、剛度大、阻尼小

B、剛度小、阻尼大

C、剛度大、阻尼合適

D、剛度小、阻尼合適

3、以下哪種方法不屬于滾珠絲杠消除反向間隙的方法？（B）。

A、雙螺母墊片調(diào)隙法 B、偏心軸套調(diào)整法 C、雙螺母螺紋調(diào)隙法 D、雙螺母齒差調(diào)隙法

4、機(jī)電一體化產(chǎn)品是指采用機(jī)電一體化技術(shù)，在（C）基礎(chǔ)上創(chuàng)造出來的新機(jī)電產(chǎn)品。A、機(jī)電產(chǎn)品

B、電子產(chǎn)品

C、機(jī)械產(chǎn)品 D、光電產(chǎn)品

5、諧波齒輪減速器由諧波發(fā)生器、剛輪和（A）組成。

A、柔輪

B、軸銷

C、從動輪 D、主動輪

6、滾動直線導(dǎo)軌的摩擦系數(shù)很小，為滑動導(dǎo)軌的（D）左右。A、1/20

B、1/30

C、1/40 D、1/50

7、滾珠絲杠在垂直安裝時要注意其（B）的缺點(diǎn)，采取相應(yīng)的措施。A、質(zhì)量大

B、不自鎖

C、效率低 D、阻尼大

8、機(jī)電一體化系統(tǒng)的操作功能是由以下哪個結(jié)構(gòu)要素完成的？（D）A、動力源

B、傳感器

C、計算機(jī)

D、執(zhí)行元件

9、經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床屬于哪種類型的機(jī)電一體化產(chǎn)品？（A）

A、功能附加型

B、機(jī)電融合型

C、功能替代型 D、普通機(jī)械型

10、直齒輪傳動消除反向傳動間隙常用（B）錯齒調(diào)節(jié)法。

A、螺紋

B、雙片齒輪

C、墊片 D、單片齒輪

二、多項(xiàng)選擇題(本題共5小題，每小題2分，共10分。多選、少選、錯選均不得分。)

1、機(jī)械系統(tǒng)一般由（ABCD）組成。

A、傳動機(jī)構(gòu) B、導(dǎo)向機(jī)構(gòu) C、支承機(jī)構(gòu) D、執(zhí)行機(jī)構(gòu)

2、機(jī)電一體化技術(shù)的六項(xiàng)共性關(guān)鍵技術(shù)是機(jī)械技術(shù)、檢測與傳感技術(shù)、系統(tǒng)總體技術(shù)、（ABD）。

A、自動控制技術(shù) B、伺服驅(qū)動技術(shù) C、液壓與氣動技術(shù) D、計算機(jī)與信息處理技術(shù)

3、機(jī)電一體化對工業(yè)三大要素的作用是（ABD）。

A、省資源

B、信息智能化

C、信息傳送

D、省能源

4、機(jī)電一體化系統(tǒng)的操作功能是由以下哪些結(jié)構(gòu)完成的？（AD）A、執(zhí)行機(jī)構(gòu)

B、傳感器

C、計算機(jī)

D、執(zhí)行元件

5、下面哪些產(chǎn)品屬于機(jī)電一體化產(chǎn)品中的機(jī)電融合型產(chǎn)品？（BD）A、經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床

B、加工中心

C、線切割機(jī)床 D、復(fù)印機(jī)

三、判斷題（本題共5小題，每小題1分，共5分。你認(rèn)為對的打“√”，錯的“×”，不需要改錯。）

1、滾珠絲杠傳動效率比梯形螺紋絲杠的高五倍左右。（×）

2、機(jī)電融合型產(chǎn)品的技術(shù)附加值最高。（√）

3、采用雙螺母預(yù)緊的方法消除滾珠絲杠的傳動間隙可提高傳動精度和剛度。（√）

4、滾珠絲杠的剛度不影響傳動精度。（×）

5、在選用滾動直線導(dǎo)軌時除了要考慮工作載荷、精度、速度等使用條件外，還要對剛度、摩擦特性等綜合考慮。（√）

四、填空題（本題共10小題，每空1分，共10分）

1、滾珠絲杠的計算載荷Fc和載荷性質(zhì)、工作精度、滾道實(shí)際硬度有關(guān)。

2、滾珠絲杠的滾珠循環(huán)形式有內(nèi)循環(huán)和 外循環(huán) 兩種。

3、在傳動系統(tǒng)中采用滾動摩擦副器件可大大減小摩擦力的變化，并提高傳動靈敏度，有利于克服 爬行 現(xiàn)象。

4、機(jī)電一體化總體設(shè)計是應(yīng)用 系統(tǒng)總體 技術(shù)，從整體目標(biāo)出發(fā)，綜合分析產(chǎn)品的性能要求，實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化產(chǎn)品整體優(yōu)化設(shè)計的過程。

5、通常在進(jìn)行剛度驗(yàn)算時，要求滾珠絲杠在工作長度的總變形量應(yīng)小于傳動精度的 1/2。

6、機(jī)電一體化乃是在機(jī)械的 主功能、動力功能、信息功能和控制功能上引進(jìn)微電子技術(shù)，并將機(jī)械裝置與電子裝置用相關(guān)軟件有機(jī)結(jié)合而構(gòu)成系統(tǒng)的總稱。

7、塑料導(dǎo)軌帶的特點(diǎn)是摩擦系數(shù)低且穩(wěn)定、動靜摩擦系數(shù)相近、耐磨性好 好并吸收振動。

8、滾動直線導(dǎo)軌的截面形狀有 矩形 和梯形兩種。

9、熱變形式執(zhí)行機(jī)構(gòu)是利用 電熱元件 通電后產(chǎn)生熱變形實(shí)現(xiàn)微位移的。

10、錐環(huán)無鍵連軸器能夠?qū)崿F(xiàn) 無間隙 連接傳遞扭矩。

五、簡答題(本題共6小題，每小題5分，共30分)

1、機(jī)電一體化的實(shí)質(zhì)是什么？

答：機(jī)電一體化的實(shí)質(zhì)是應(yīng)用系統(tǒng)工程的觀點(diǎn)和方法來分析研究機(jī)電一體化產(chǎn)品和系統(tǒng)，綜合運(yùn)用現(xiàn)代高新技術(shù)進(jìn)行產(chǎn)品的設(shè)計與開發(fā)，通過各種技術(shù)的有機(jī)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品內(nèi)部各組成部分合理匹配和外部整體效能最佳。

2、機(jī)電一體化產(chǎn)品有哪些設(shè)計類型？各有何特點(diǎn)？

答：機(jī)電一體化產(chǎn)品有三種設(shè)計類型：開發(fā)性設(shè)計、適應(yīng)性設(shè)計、變異性設(shè)計。開發(fā)型設(shè)計是一個從無導(dǎo)游的創(chuàng)造過程，實(shí)在沒有樣板參照的情況下，根據(jù)功能和性能要求，根據(jù)機(jī)電一體化設(shè)計原理，未滿足市場需求所進(jìn)行的設(shè)計。適應(yīng)性設(shè)計是在原有產(chǎn)品總的方案原理基本不變的情況下，對產(chǎn)品的某些局部加以變動和改進(jìn)，一增加功能提高性能和質(zhì)量或降低成本為目的所進(jìn)行的設(shè)計。變異性設(shè)計是在設(shè)計方案和功能結(jié)構(gòu)不變的情況下，通過改變尺寸、速度、力或功率等參數(shù)，一滿載市場對產(chǎn)品規(guī)格方面的需求所進(jìn)行的系列化設(shè)計。

3、給出機(jī)電一體化系統(tǒng)五大功能要素和結(jié)構(gòu)要素圖。

答：機(jī)電一體化武大功能要素圖A,機(jī)電一體化五大結(jié)構(gòu)要素圖B

4、說明滾珠絲杠的選擇方法。

答：

1、首先根據(jù)工作載荷計算出計算載荷F2、計算定額懂載荷

3、根據(jù)懂載荷值選擇絲杠參數(shù)

4、穩(wěn)定性運(yùn)算

5、剛度驗(yàn)算

6、功率驗(yàn)算

5、機(jī)械系統(tǒng)要達(dá)到機(jī)電一體化系統(tǒng)的要求應(yīng)采取哪些措施？ 答：

1、采用低摩擦阻力傳導(dǎo)向部件

2、縮短傳動鏈

3、最佳傳動比

4、消除運(yùn)動間隙

5、提高傳動支承剛度

6、現(xiàn)代設(shè)計方法應(yīng)用

6、何謂功能替代型產(chǎn)品？

答：功能替代產(chǎn)品采用微電子技術(shù)及裝置取代原產(chǎn)品中的機(jī)械控制功能、信息處理功能或主功能，使產(chǎn)品節(jié)后簡化，性能提高，柔性增加。如電子縫紉機(jī)、自動照相機(jī)等。

六、簡單應(yīng)用題（本題共2題，共15分）

1、已知雙波諧波齒輪的柔輪齒數(shù)Z1=200，剛輪齒數(shù)Z2=202，波發(fā)生器的轉(zhuǎn)速nH=600r/min。試求：柔輪固定時剛輪的轉(zhuǎn)速n2。（8分）解：

2、請按機(jī)電一體化產(chǎn)品的五大功能對一全自動洗衣機(jī)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行功能劃分。（7分）分析：一個全自動洗衣機(jī)有點(diǎn)擊帶動洗衣滾筒完成主功能（操作功能）-洗衣，計算機(jī)芯片及程序完成控制功能，水位檢測傳感器等完成計策功能，機(jī)械構(gòu)建完成構(gòu)造功能，電源系統(tǒng)完成動力功能。

七、綜合應(yīng)用題（本題共2題，每題10分，共20分）

1、某傳動系統(tǒng)中等負(fù)荷、中等定位精度、采用較長滾珠絲杠臥式安裝。1）試選擇合適的滾珠絲杠支承方式。2）請畫出所選支承方法簡圖。

2、某精密直線進(jìn)給系統(tǒng)采用絲杠螺母傳動，為了補(bǔ)償傳動誤差需采用微動裝置，1）請選擇微動裝置，繪出原理簡圖；2）說明補(bǔ)償原理。

第二篇：機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計第3階段測試題

江南大學(xué)現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育 第三階段測試卷

考試科目:《機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計》第五章至第七章（總分100分）時間：90分鐘

學(xué)習(xí)中心（教學(xué)點(diǎn)）批次： 層次： 專業(yè)： 學(xué)號： 身份證號： 姓名： 得分：

一、單項(xiàng)選擇題（本題共10小題，每小題1分，共10分。）

1、直流伺服電機(jī)的速度數(shù)字控制方法通常是（）。

A、脈寬調(diào)制

B、頻率調(diào)制

C、幅值調(diào)制 D、相位調(diào)制

2、伺服系統(tǒng)的穩(wěn)定性僅和系統(tǒng)的（）有關(guān)。

A、輸入信號

B、輸出信號

C、干擾信號 D、固有參數(shù)

3、在半閉環(huán)位置伺服系統(tǒng)中常用光電編碼盤測量電機(jī)轉(zhuǎn)速和（）。A、扭矩

B、電流

C、溫升 D、角位移 4.在開環(huán)伺服系統(tǒng)中，傳動系統(tǒng)的間隙會帶來（）。

A、不穩(wěn)定

B、死區(qū)誤差

C、超調(diào) D、阻尼

5、系統(tǒng)的剛度越大、慣量越小，則該系統(tǒng)的固有頻率（）。A、越高

B、越低

C、不變 D、不定

6、控制器中的微機(jī)目前常用的有可編程控制器、（）和工控機(jī)。A、PC

B、單片機(jī)

C、PLC D、IPC

7、脈沖傳遞函數(shù)是用于描述（）的數(shù)學(xué)模型。

A、線性系統(tǒng)

B、離散系統(tǒng)

C、非線性系統(tǒng) D、鎮(zhèn)定系統(tǒng)

8、步進(jìn)電機(jī)的啟動轉(zhuǎn)矩隨啟動頻率升高而（）。

A、增大

B、不變

C、降低 D、不定

9、關(guān)于半閉環(huán)和全閉環(huán)控制，以下說法正確的是（）。A、兩者區(qū)別在于傳感器檢測位置不同 B、前者精度高，后者精度低 C、兩者沒有區(qū)別

D、前者難以實(shí)現(xiàn)，后者易實(shí)現(xiàn)

10、關(guān)于步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器，以下說法正確的是（）。A、斬波限流驅(qū)動電路往往采用較低的單電源供電 B、高低壓驅(qū)動電路效率高

C、斬波限流驅(qū)動電路出力大、功耗小、效率高 D、單電源驅(qū)動電路出力大、功耗小

二、多項(xiàng)選擇題(本題共5小題，每小題2分，共10分。多選、少選、錯選均不得分。)

1、伺服系統(tǒng)的誤差有（）。

A、穩(wěn)態(tài)誤差 B、靜態(tài)誤差 C、隨機(jī)誤差 D、動態(tài)誤差

2、步進(jìn)電機(jī)的控制要考慮（）。

A．啟動過程升速控制 Ｂ．低轉(zhuǎn)速控制 Ｃ．停止過程降速控制 Ｄ．使電機(jī)連續(xù)工作

3、直流伺服電機(jī)的動態(tài)特性主要受（）的影響。

A、動態(tài)誤差 B、機(jī)械慣量 C、跟蹤誤差 D、電磁慣量

4、采用冗余技術(shù)提高控制裝置的可靠性，常用冗余系統(tǒng)結(jié)構(gòu)有（）。A、混聯(lián)結(jié)構(gòu) B、并聯(lián)結(jié)構(gòu) C、后備結(jié)構(gòu) D、串聯(lián)結(jié)構(gòu)

5、進(jìn)行機(jī)電一體化設(shè)計的充分條件是（）。

A、可選擇性 B、靈活性 C、互補(bǔ)性 D、等效性

三、判斷題（本題共5小題，每小題1分，共5分。你認(rèn)為對的打“√”，錯的“×”，不需要改錯。）

1、一個節(jié)拍的控制脈沖控制步進(jìn)電機(jī)使得執(zhí)行器獲得的相應(yīng)運(yùn)動量稱為步距角。（）

2、在伺服系統(tǒng)中負(fù)載等效慣量大于執(zhí)行元件的慣量才能獲得較好的動態(tài)特性。（）

3、系統(tǒng)總體技術(shù)是系統(tǒng)工程在機(jī)電一體化技術(shù)中的具體應(yīng)用。（）

4、步進(jìn)電機(jī)單雙相輪流通電時電機(jī)具有較大負(fù)載能力。（）

5、性能指標(biāo)對產(chǎn)品結(jié)構(gòu)有影響，但對設(shè)計方法沒有影響。（）

四、填空題（本題共10小題，每空1分，共10分）

1、伺服系統(tǒng)按控制方式可分為開環(huán)控制系統(tǒng)和

系統(tǒng)。

2、機(jī)電一體化系統(tǒng)對伺服系統(tǒng)的要求是穩(wěn)定性、精度和。

3、開環(huán)伺服系統(tǒng)中無

元件、結(jié)構(gòu)簡單，但精度低；閉環(huán)伺服系統(tǒng)直接對輸出量檢測和反饋，精度高，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高。

4、離散系統(tǒng)的脈沖傳遞函數(shù)又稱為。

5、假如反饋控制系統(tǒng)中各環(huán)節(jié)都是理想的，沒有慣性、、剛度為無窮大，則系統(tǒng)為一階系統(tǒng)。

6、步進(jìn)電機(jī)的斬波限流驅(qū)動電路的恒流原理是對電機(jī)繞組

閉環(huán)控制。

7、系統(tǒng)的 越小，響應(yīng)速度越快，但振蕩趨勢越大，系統(tǒng)穩(wěn)定性變差。

8、由絲桿螺母機(jī)構(gòu)的綜合拉壓剛度的變化引起的的誤差稱作。

9、設(shè)計閉環(huán)伺服系統(tǒng)首先要保證系統(tǒng)的。

10、選擇電動機(jī)的主要依據(jù)參數(shù)是負(fù)載。

五、簡答題(本題共6小題，每小題5分，共30分)

1、步進(jìn)電機(jī)常用哪幾種驅(qū)動電路？試比較性能。

2、請畫出采用直流伺服電機(jī)驅(qū)動的數(shù)控工作臺半閉環(huán)伺服系統(tǒng)的系統(tǒng)框圖。

3、何謂鎮(zhèn)定控制系統(tǒng)、隨動系統(tǒng)和程序控制系統(tǒng)？

4、簡述伺服電機(jī)選擇的基本步驟。

5、一個五相步進(jìn)電機(jī)，其轉(zhuǎn)子齒數(shù)為100，當(dāng)采用單相雙相輪流通電時，步距角是多少？

6、試畫出微型機(jī)控制系統(tǒng)基本框圖。

六、簡單應(yīng)用題（本題共2題，共15分）

1、二階系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖所示，設(shè)k1=4,k2=10,T=0.001，求系統(tǒng)固有頻率，阻尼比。

（8分）

2、在一個機(jī)電系統(tǒng)中要求控制器輸出一路脈沖作為步進(jìn)電機(jī)基本控制脈沖，1）說明脈沖的產(chǎn)生方法；

2）說明步進(jìn)電機(jī)變速控制方法。（7分）

七、綜合應(yīng)用題（本題共2題，每題10分，共20分）

1、給出伺服系統(tǒng)設(shè)計的一般步驟和要點(diǎn)。

2、如圖所示的機(jī)電傳動系統(tǒng)，減速機(jī)構(gòu)為兩級減速箱，已知齒輪齒數(shù)之比z2/z1=3，z4/z3=5，減速機(jī)構(gòu)的效率ηc＝0.90，各齒輪的慣量分為J1=20kgm，J2=70kgm，J3=40kgm，J4=200kgm，電動機(jī)的慣量Jm = 300kgm，負(fù)載慣量JL=450kgm，負(fù)載轉(zhuǎn)矩T2=480Nm，試求：1）折算到電動機(jī)軸上的負(fù)載轉(zhuǎn)矩Tz ；（5分）2）折算到電動機(jī)軸上的系統(tǒng)慣量Jz（5分）

222

附：參考答案：

一、單項(xiàng)選擇題（本題共10小題，每小題1分，共10分）

1、A

2、D

3、D

4、B

5、A

6、B

7、B

8、C

9、A

10、C

二、多項(xiàng)選擇題(本題共5小題，每小題2分，共10分。)

1、ABD

2、AC

3、BD

4、BC

5、CD

三、判斷題（本題共5小題，每小題1分，共5分。）

1、×

2、×

3、√

4、√

5、×

四、填空題（本題共10小題，每空1分，共10分）

1、閉環(huán)控制

2、快速響應(yīng)性

3、檢測反饋

4、Z傳遞函數(shù)

5、沒有阻尼

6、電流

7、阻尼

8、定位誤差

9、穩(wěn)定性

10、轉(zhuǎn)矩

五、簡答題(本題共6小題，每小題5分，共30分)

1、步進(jìn)電機(jī)的常用驅(qū)動電路有三種：單電源驅(qū)動電路、雙電源驅(qū)動電路、斬波限流驅(qū)動電路。單電源驅(qū)動電路：結(jié)構(gòu)簡單、成本低、電流波形差、效率低、出力小，主要用于速度低的小型步進(jìn)電機(jī)。雙電源驅(qū)動電路：和單電源驅(qū)動電路相比，輸出電流波形、輸出轉(zhuǎn)矩和運(yùn)行頻率都有較大改善，但效率仍較低。斬波限流驅(qū)動電路：效率高、功耗小、出力大，目前廣泛采用。

2、采用直流伺服電機(jī)驅(qū)動的數(shù)控工作臺半閉環(huán)伺服系統(tǒng)是一個位置伺服系統(tǒng)，組成環(huán)節(jié)有比較器、控制器K1、驅(qū)動器K2、直流電機(jī)G1（s）、G2（s）、轉(zhuǎn)速測量反饋環(huán)節(jié)Kw、位置測量反饋環(huán)節(jié)Kp，檢測元件檢測電機(jī)軸，因此閉環(huán)內(nèi)不包含其它機(jī)械系統(tǒng)。其系統(tǒng)框圖如下：

3、鎮(zhèn)定控制系統(tǒng)、隨動系統(tǒng)和程序控制系統(tǒng)是控制系統(tǒng)按系統(tǒng)輸出類型分類的三種控制系統(tǒng)。鎮(zhèn)定控制系統(tǒng)的輸出為常量，在外界干擾作用下控制輸出保持常量的系統(tǒng)，比如恒溫、恒壓控制系統(tǒng)。隨動系統(tǒng)的輸出可大范圍跟隨輸入或反饋的指令變化，如雷達(dá)系統(tǒng)，位置、力等伺服系統(tǒng)等。程序控制系統(tǒng)的輸出按預(yù)定程序變化，如機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)，輸入按零件加工工藝編制的加工程序，機(jī)床的工作即按程序被控制。

4、伺服電機(jī)選擇的基本步驟：首先根據(jù)作用在電機(jī)軸上的轉(zhuǎn)矩初選電機(jī)，然后驗(yàn)算功率、匹配轉(zhuǎn)動慣量。

作用在電機(jī)軸上的轉(zhuǎn)矩由兩部分組成，一是等效到電機(jī)軸端的傳動或執(zhí)行機(jī)構(gòu)中所受各力等效負(fù)載轉(zhuǎn)矩Td，二是啟動或加速時作用于電機(jī)軸端的慣性轉(zhuǎn)矩Tg，Tm=（Td+Tg）/η，η為傳動效率，Tg=(Jm+Jd)ε，Jd是傳動或執(zhí)行機(jī)構(gòu)等效到電機(jī)軸端的等效轉(zhuǎn)動慣量，Jm是電機(jī)轉(zhuǎn)動慣量，ε是電機(jī)角加速度。

慣量匹配按1/4? Jd/Jm?1原則匹配。

5、一個五相步進(jìn)電機(jī)，其轉(zhuǎn)子齒數(shù)為100，當(dāng)采用單相雙相輪流通電時，步距角α=360/ZKM，Z轉(zhuǎn)子齒數(shù)，K通電系數(shù)：單相雙相輪流通電時為2，M為電機(jī)相數(shù)。因此根據(jù)已知條件計算步距角為0.36度。

6、微型機(jī)控制系統(tǒng)基本框圖：

進(jìn)入、輸出計算機(jī)的量需要經(jīng)A/D（轉(zhuǎn)換為數(shù)字量）、D/A（轉(zhuǎn)換成模擬量），控制器是以軟件為主的數(shù)字控制器。

六、簡單應(yīng)用題（本題共2題，共15分）

1、解：由圖可知系統(tǒng)傳遞函數(shù)為：

K1K?2C(s)

?TS?1S（2分）

K1KR(s)1??2TS?1S將上式換成標(biāo)準(zhǔn)形式：

KKC(s)?212R(s)TS?S?K1K2分子、分母除以T得：

K1K2/TC(s)（2分）?2R(s)S?S/T?K1K2/T從式中：固有頻率?n?K1K2=200（2分）T1=2.5(2分)

K1K2T阻尼比??

2、解： 12（1）如從8031的P1.0口輸出脈沖（如圖）（2分）

脈沖信號產(chǎn)生方法：采用8031內(nèi)部定時器，定時使P1.0口線輪流置“1”清“0”，置位和清零P1.0口線由定時器中斷服務(wù)程序完成（2分）

（2）調(diào)節(jié)脈沖頻率就可調(diào)節(jié)步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)速，脈沖頻率調(diào)節(jié)依靠改變定時器的定時時間常數(shù)來完成。（3分）

七、綜合應(yīng)用題（本題共2題，每題10分，共20分）

1、解：

（1）設(shè)計要求分析，系統(tǒng)方案設(shè)計（要點(diǎn)：選擇控制方式、傳動系統(tǒng)、初選執(zhí)行元件、傳感器等）（2分）

（2）系統(tǒng)性能分析（要點(diǎn)：對方案進(jìn)行分析，例如穩(wěn)定性精度、快速響應(yīng)性分析）（2分）

（3）執(zhí)行元件及傳感器的選擇（要點(diǎn)：根據(jù)負(fù)載的精度等、等效負(fù)載）（2分）

（4）機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計（要點(diǎn)：消除傳動間隙、穩(wěn)定精度、減小摩擦）（2分）

（5）控制系統(tǒng)設(shè)計（1分）

（6）系統(tǒng)性能重查（1分）

（7）系統(tǒng)測試實(shí)驗(yàn)

（8）系統(tǒng)設(shè)計定案

2、解：

Tz——折算到電動機(jī)軸上的負(fù)載轉(zhuǎn)矩 Jz——折算到電動機(jī)軸上的系統(tǒng)慣量

第三篇：機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計第2階段測試題

江南大學(xué)現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育 第二階段測試卷

考試科目:《機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計》第三章至第四章（總分100分）時間：90分鐘

學(xué)習(xí)中心（教學(xué)點(diǎn)）批次： 層次： 專業(yè)： 學(xué)號： 身份證號： 姓名： 得分：

一、單項(xiàng)選擇題（本題共10小題，每小題1分，共10分。）

1、A/D轉(zhuǎn)換器的位數(shù)一般作為體現(xiàn)（）的參數(shù)。

A、線性度

B、轉(zhuǎn)換精度

C、分辨率 D、轉(zhuǎn)換速度

2、光電耦合器除了有信號隔離的作用還有（）的作用。

A、信號調(diào)整

B、電平轉(zhuǎn)換

C、放大 D、分壓

3、關(guān)于接口的信號形式，以下說法正確的是（）。A、有二值量、數(shù)字量兩種 B、有脈沖量、模擬量兩種 C、有二值量、脈沖量、模擬量 D、有二值量、脈沖量、數(shù)字量、模擬量

4、被測信號的規(guī)律控制載波信號的幅值稱作（）。

A、相位調(diào)制

B、頻率調(diào)制

C、幅值調(diào)制 D、脈寬調(diào)制

5、計算機(jī)和電動機(jī)之間的接口屬于（）。

A、無源接口

B、機(jī)電接口

C、零接口 D、機(jī)械接口

6、液晶顯示器用（）表示。

A、LED

B、LCP

C、PWM D、LCD

7、機(jī)電系統(tǒng)的控制系統(tǒng)中的人機(jī)接口稱作（）。

A、機(jī)械接口

B、信息接口

C、機(jī)電接口 D、無源接口

8、在光柵測量位移的計測系統(tǒng)中如果想提高分辨率要對信號進(jìn)行（）。A、濾波處理

B、放大處理

C、細(xì)分處理 D、電平轉(zhuǎn)換

9、數(shù)字信號預(yù)處理又稱作（）。

A、信號調(diào)理

B、信號變換

C、軟件濾波 D、低通濾波

10、以下哪種傳感器常用于測量電機(jī)轉(zhuǎn)角？（）

A、光電編碼盤

B、應(yīng)變片

C、直線光柵 D、電感式

二、多項(xiàng)選擇題(本題共5小題，每小題2分，共10分。多選、少選、錯選均不得分。)

1、機(jī)電接口按信號傳遞方向分為（）。

A、控制量輸出接口 B、信息接口 C、物理接口 D、信息采集接口

2、鍵盤輸入程序應(yīng)該具有（）功能。

A、單次響應(yīng) B、去除鍵抖動 C、辨別鍵值 D、辨別有無鍵閉合

3、以下哪些是功率場效應(yīng)管的特點(diǎn)？（）

A、控制電流大 B、控制電壓高 C、開關(guān)速度高 D、開關(guān)速度低

4、檢測回路中的放大電路應(yīng)該具有（）的品質(zhì)。

A、高穩(wěn)定性 B、高輸出阻抗 C、低輸出阻抗 D、高共模抑制比

5、數(shù)字信號檢測回路中的處理環(huán)節(jié)一般有（）。

A、細(xì)分 B、整形 C、辨向 D、運(yùn)算

三、判斷題（本題共5小題，每小題1分，共5分。你認(rèn)為對的打“√”，錯的“×”，不需要改錯。）

1、通用接口芯片多以三總線方式和計算機(jī)電路連接。（）

2、機(jī)電接口是操作者與機(jī)電系統(tǒng)之間進(jìn)行信息交換的接口。（）

3、LED動態(tài)顯示方法使得接口需要占用更多I/O口線。（）

4、算術(shù)平均濾波法對具有周期脈動特點(diǎn)的信號有良好的濾波效果。（）

5、采樣保持一般用在對低頻信號的采集回路中。（）

四、填空題（本題共10小題，每空1分，共10分）

1、把時間連續(xù)信號變成不連續(xù)的脈沖時間序列信號的過程稱為。

2、在具有信號調(diào)制的檢測回路中還要有

回路，例如相敏檢波。

3、采用軟件對

進(jìn)行補(bǔ)償?shù)姆椒ㄓ址Q數(shù)字調(diào)零。

4、凡是應(yīng)用到

的地方，必然伴隨著相應(yīng)的檢測系統(tǒng)。

5、多位數(shù)碼管顯示大多采用

顯示方式。

6、多個按鍵組成鍵盤一般構(gòu)成 式鍵盤。

7、為了和傳感器或信號調(diào)理電路匹配，信號放大電路應(yīng)該具有

輸入阻抗，最簡單和常用的是同相放大器。

8、傳感器的非線性補(bǔ)償采用的軟件方式概括有計算法和

兩類。

9、控制量輸出接口電路主要有

電路、電平轉(zhuǎn)換電路和驅(qū)動電路。

10、在數(shù)字信號傳感器計測回路中常采用細(xì)分技術(shù)達(dá)到提高分辨率的目的，常用細(xì)分方法有多路信號采集細(xì)分、電阻鏈移相細(xì)分、鎖相倍頻細(xì)分和。

五、簡答題(本題共6小題，每小題5分，共30分)

1、畫出采用A/D轉(zhuǎn)換器對多路模擬信號進(jìn)行轉(zhuǎn)換的接口方式圖。

2、有哪幾種數(shù)字濾波方法？

3、何謂濾波器的截止頻率？

4、莫爾條紋間距和光柵間距是什么關(guān)系？

5、功率接口器件有哪些種類？

6、對信號的采樣頻率應(yīng)如何確定？

六、簡單應(yīng)用題（本題共2題，共15分）

1、在一個位置伺服系統(tǒng)中需要接入一行程開關(guān)，該行程開關(guān)的外接電源是24V，試畫出行程開關(guān)和計算機(jī)之間隔離和電平轉(zhuǎn)換電路。（8分）

2、有一直線光柵傳感器，柵距為0.02mm，如果希望獲得一個脈沖當(dāng)量為0.001mm的位移，求需要的細(xì)分?jǐn)?shù)。（7分）

七、綜合應(yīng)用題（本題共2題，每題10分，共20分）

1、在某自動線上需要記錄產(chǎn)量，即對自動線上加工并輸送的工件進(jìn)行計數(shù)，工件為金屬材料。1）選擇傳感器，闡述測量原理；（2）計數(shù)方案； 2）試?yán)L制方案簡圖。

2、某機(jī)電一體化設(shè)備需要控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速，控制器根據(jù)設(shè)定的電機(jī)速度控制，現(xiàn)采用4個撥碼盤組成四位十進(jìn)制數(shù)輸入器件，1）請設(shè)計一動態(tài)讀數(shù)接口電路；2）并編讀數(shù)程序分別將四位撥碼盤值從千位到個位依次存入內(nèi)部RAM 30H到33H 四個單元中。（采用MCS51系列單片機(jī)）

附：參考答案：

一、單項(xiàng)選擇題（本題共10小題，每小題1分，共10分）

1、C

2、B

3、D

4、C

5、B

6、D

7、B

8、C

9、C

10、A

二、多項(xiàng)選擇題(本題共5小題，每小題2分，共10分。)

1、A.D.2、A.B.C.D.3、B.C.4、A.C.D.5、A.B.C.D.三、判斷題（本題共5小題，每小題1分，共5分。）

1、√

2、×

3、×

4、√

5、×

四、填空題（本題共10小題，每空1分，共10分）

1、采樣

2、解調(diào)

3、零位

4、傳感器

5、動態(tài)

6、矩陣

7、較高

8、查表法

9、隔離

10、脈沖填充細(xì)分

五、簡答題(本題共6小題，每小題5分，共30分)

1、方案一：采用一個A/D轉(zhuǎn)換器、一路采樣保持輪流對多路模擬信號進(jìn)行轉(zhuǎn)換。如下圖所示。

傳感器1放大采樣保持器模擬多路開關(guān)A/D總線控制器

方案二：采用多路A/D和采樣保持，可同時對多路信號進(jìn)行轉(zhuǎn)換。如下圖所示。

傳感器采樣保持器A/D計算機(jī)并口總線傳感器采樣保持器A/D

方案三：采用一個A/D轉(zhuǎn)換器、多路采樣保持，可對多路模擬信號同時采樣，但輪流進(jìn)行轉(zhuǎn)換。如下圖所示。

控制器傳感器1采樣保持器A/D緩沖器總線傳感器2采樣保持器模擬多路開關(guān)

注：以上方案任一種均得分

2、一般常用有算術(shù)平均濾波、中值濾波、滑動平均濾波、低通濾波等。

3、若濾波器在通頻帶內(nèi)的增益為K，則當(dāng)其增益下降到0.707K時所對應(yīng)的頻率即為濾波器的截止頻率。

4、光柵間距和莫爾條紋間距成比例關(guān)系，即光柵相對移動一個間距，莫爾條紋也相應(yīng)移動一個間距，但莫爾條紋間距比光柵間距大許多倍。

5、常用功率接口器件有功率晶體管、功率場效應(yīng)管、可控硅（晶閘管）、固態(tài)繼電器。

6、信號采樣頻率最基本的確定依據(jù)是香儂采樣定理，即采樣頻率大于2倍被采樣信號的最高頻率。

六、簡單應(yīng)用題（本題共2題，共15分）

1、解：采用光電耦合器進(jìn)行隔離和電平轉(zhuǎn)換，24V電源和計算機(jī)電源隔離，電路如下：（8分）

注：（1）、24V電源地線如和計算機(jī)端電源（VCC或5V）地線符號相同扣2分。

(2)、電源使用不對扣2分。

(3)、其它電路形式達(dá)到隔離、電平轉(zhuǎn)換兩功能可給分。

2、解：n?柵距0.02??20（7分）

脈沖當(dāng)量0.001需要的細(xì)分?jǐn)?shù)為20(7分)

七、綜合應(yīng)用題（本題共2題，每題10分，共20分）

1、解：（1）已知工件為金屬材料，可用磁電式傳感器，磁電傳感器固定在工件輸送線路必經(jīng)處，有工件時給出信號，一個脈沖表示一個工件。或工件為不透明實(shí)體，可用光電式傳感器

光電式傳感器采用光敏管檢測到有無光線通過給出表示工件個數(shù)的信號。（5分）注：以上只需給出一種也可有其它方案實(shí)現(xiàn)。（2）計數(shù)方法：采用計數(shù)器

A、由單片機(jī)內(nèi)部定時器T0、T1作計數(shù)器。B、由擴(kuò)展計數(shù)器芯片作計數(shù)器。（2分）（3）方案簡圖 傳感器信號整形電平轉(zhuǎn)換計數(shù)器隔離（3分）

2、解：

（1）4位撥碼盤動態(tài)輸入電路：采用51系列單片機(jī)的P1口低4位作輸入，P1口高4位作位選輸出。P1.7接千位，依次P1.4接個位。

（5分）

（2）程序

DS：MOV R0,#30H;置存儲單元首地址

MOV R1,#7FH

;存掃描初始碼，選千位碼

MOV R2,#04H

;置循環(huán)指針 LOOP: MOV P1,R1;輸出掃描碼 MOV A, P1

;輸入撥碼值

ANL A,#0FH

;屏蔽高四位

MOV @R0,A

;存撥碼值

INC R0

;修改存儲單元地址

MOV A,R1

;

RR A

;

MOV R1,A

;修改掃描碼

DJNZ R2,LOOP

;判斷四位撥碼值是否讀完

RET（5分）

第四篇：機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計第2階段測試題2a

江南大學(xué)現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育 第二階段測試卷

考試科目:《機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計》第三章至第四章（總分100分）時間：90分鐘

江蘇無錫江大網(wǎng)院生產(chǎn)力促進(jìn)中心 學(xué)習(xí)中心（教學(xué)點(diǎn)）

批次：

201209

層次：

高起專

專業(yè)：

機(jī)械制造與自動化

學(xué)號：

身份證號：

姓名：

得分：

一、單項(xiàng)選擇題（本題共10小題，每小題1分，共10分。）

1、直線光柵傳感器屬于（A）數(shù)字信號傳感器。

A、增量碼

B、絕對碼

C、BCD碼 D、格雷碼

2、在控制感性負(fù)載器件的直流功率接口中，為了保護(hù)功率管需要接入保護(hù)（C）。A、電感

B、電阻

C、二極管 D、電容

3、為了消除A/D轉(zhuǎn)換期間由于信號變化產(chǎn)生誤差，需要采用（B）電路。A、放大

B、采樣保持

C、模擬開關(guān) D、分壓

4、晶體管作為無觸點(diǎn)開關(guān)，其導(dǎo)通電阻和開路電阻，依次應(yīng)該（D）。A、前大后小

B、前大后大

C、前小后小 D、前小后大

5、設(shè)計鍵盤程序時要考慮（C）。

A、消抖功能和延時功能 B、單次響應(yīng)和延時功能 C、單次響應(yīng)功能和消抖功能

D、延時功能和批處理功能

6、過零比較器常用于對信號的（B）。

A、電平轉(zhuǎn)換

B、整形

C、放大 D、阻抗匹配

7、有源濾波器比起無源濾波器，帶負(fù)載能力依次（A）。

A、前強(qiáng)后弱

B、前弱后強(qiáng)

C、前弱后弱 D、前強(qiáng)后強(qiáng)

8、按信息傳遞方向分有兩種接口，它們是（D）。

A、機(jī)械接口和物理接口 B、人機(jī)接口和機(jī)電接口 C、無源接口和有源接口

D、輸入接口和輸出接口

9、A/D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換速度依據(jù)對信號的（C）頻率確定。A、傳送

B、變換

C、采樣 D、放大

10、在計測系統(tǒng)中如果需要濾除信號中的高頻干擾應(yīng)該使用（A）。A、低通濾波器

B、比較電路

C、微分電路 D、高通濾波器

二、多項(xiàng)選擇題(本題共5小題，每小題2分，共10分。多選、少選、錯選均不得分。)

1、在機(jī)電接口的功率接口中常用的驅(qū)動元件有（ABCD）。A、功率晶體管 B、晶閘管 C、功率場效應(yīng)管 D、固態(tài)繼電器

2、以下哪些是數(shù)字濾波算法（AD）。

A、算術(shù)平均濾波 B、RC高通濾波 C、RC低通濾波 D、滑動平均濾波

3、傳感器的非線性補(bǔ)償采用的軟件方式包括（CD）。

A、定時法 B、計數(shù)法 C、計算法 D、查表法

4、光電編碼盤在系統(tǒng)中一般用于測量（AD）。

A、電機(jī)轉(zhuǎn)角

B、電機(jī)電流

C、電機(jī)溫升 D、電機(jī)轉(zhuǎn)速

5、濾波器的主要參數(shù)有（ACD）。

A、截至頻率 B、線性度 C、品質(zhì)因素 D、帶寬

三、判斷題（本題共5小題，每小題1分，共5分。你認(rèn)為對的打“√”，錯的“×”，不需要改錯。）

1、軟件消抖法是指在鍵盤識別過程中采用觸發(fā)器。（×）

2、SSR是固態(tài)繼電器的英文縮寫。（√）

3、采用增益補(bǔ)償措施可以減少增益變動帶來的誤差。（√）

4、相敏檢波電路是信號調(diào)制電路。（×）

5、計算機(jī)對外部狀態(tài)采集方式可有兩種，一種是查詢方式，另一種是中斷方式。（√）

四、填空題（本題共10小題，每空1分，共10分）

1、增益誤差補(bǔ)償又稱為 校準(zhǔn)

，采用軟件方法對系統(tǒng)增益漂移進(jìn)行補(bǔ)償，其原理和數(shù)字調(diào)零方法類似。

2、D/A轉(zhuǎn)換器中的數(shù)據(jù)鎖存器可用來實(shí)現(xiàn)多路數(shù)字信號

同時

轉(zhuǎn)換。

3、撥碼盤的A端接高電平時，數(shù)據(jù)輸出為與撥碼盤位置相對應(yīng)的 BCD 碼。

4、多位 LED數(shù)碼管的顯示控制方式有靜態(tài)顯示和

動態(tài)顯示。

5、在信號采集系統(tǒng)中采用 多路模擬開關(guān)

能使得單個A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行多路信號轉(zhuǎn)換。

6、中值濾波是 數(shù)值濾波

的一種。

7、對矩陣式鍵盤的逐行逐列查詢方式稱作 動態(tài)掃描

法。

8、表達(dá)濾波器對通頻帶以外的頻率成分的衰減能力的參數(shù)是 倍頻程選擇性。

9、某光柵傳感器輸出兩路相位相差90度的A、B兩路脈沖，利用該兩脈沖的邊沿可得到柵距 的四

細(xì)分信號。

10、機(jī)電一體化對檢測系統(tǒng)在性能方面的基本要求是 精度

、靈敏度和分辨率高；線性、穩(wěn)定性和重復(fù)性好；抗干擾能力強(qiáng)；靜、動態(tài)特性好。

五、簡答題(本題共6小題，每小題5分，共30分)

1、在什么情況下要對增量式脈沖傳感器的信號進(jìn)行細(xì)分？

2、請畫出模擬量檢測系統(tǒng)的構(gòu)成。

3、一般采用什么方法使得按鍵單次響應(yīng)？

4、在鍵盤輸入接口和數(shù)碼顯示接口中為了節(jié)省CPU時間應(yīng)采用哪種管理方法？為什么？

5、列舉幾種傳感器基本轉(zhuǎn)換電路。

6、五大結(jié)構(gòu)要素之間有幾種接口？是什么接口？

六、簡單應(yīng)用題（本題共2題，共15分）

1、一計測系統(tǒng)對一壓力值進(jìn)行檢測，壓力值的范圍為0---200MPa，當(dāng)輸入0MPa時，獲得的采樣轉(zhuǎn)換值為（以十進(jìn)制表示）0.5，當(dāng)輸入200 MPa時，獲得的采樣轉(zhuǎn)換值為（以十進(jìn)制表示）9.5。1）計算系統(tǒng)的靈敏度（每單位壓力的采樣轉(zhuǎn)換值）。2）當(dāng)采樣轉(zhuǎn)換值為5時，計算壓力值。（8分）

2、設(shè)計4X4矩陣式鍵盤的接口。說明鍵值如何產(chǎn)生。（7分）

解：

七、綜合應(yīng)用題（本題共2題，每題10分，共20分）

1、某系統(tǒng)需要測量輸出軸的轉(zhuǎn)速，在輸出軸上已經(jīng)裝有均布120個凸齒金屬齒盤。

1）選擇傳感器，并說明測量原理；2）給出算法實(shí)現(xiàn)測量每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)；3）畫出計算機(jī)測量的接口路徑圖。

2、在一交流伺服電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)中，采用計算機(jī)通過變頻器對電機(jī)進(jìn)行調(diào)速，變頻器的輸入控制信號為0—5V的模擬信號，對應(yīng)的輸出頻率為0—50Hz，電機(jī)轉(zhuǎn)速為每分鐘0—1500轉(zhuǎn)。1）進(jìn)行控制輸出接口設(shè)計；2）如輸出轉(zhuǎn)速要求1200轉(zhuǎn)，微機(jī)輸出的數(shù)字量應(yīng)為多少？（采用MCS51 系列單片機(jī)作微控制器，DAC0832 作D/A轉(zhuǎn)換器）

第五篇：機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計第3階段測試題3b

江南大學(xué)現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育 第三階段測試卷

考試科目:《機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計》第五章至第七章（總分100分）時間：90分鐘

江蘇無錫江大網(wǎng)院生產(chǎn)力促進(jìn)中心 學(xué)習(xí)中心（教學(xué)點(diǎn)）

批次：

201209

層次：

高起專

專業(yè)：

機(jī)械制造與自動化

學(xué)號：

身份證號：

姓名：

得分：

一、單項(xiàng)選擇題（本題共10小題，每小題1分，共10分。）

1、步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動電路形式中性能最好的是（D）。

A、高低壓電源

B、單管驅(qū)動

C、單電源 D、斬波恒流

2、脈沖寬度調(diào)制用（C）表示。

A、SAH

B、LED

C、PWM D、LCD

3、改變控制脈沖的頻率可以改變步進(jìn)電機(jī)（D）。

A、脈沖當(dāng)量

B、步距角

C、轉(zhuǎn)角 D、轉(zhuǎn)速

4、大慣量直流電機(jī)負(fù)載能力（A），而小慣量直流電機(jī)動態(tài)特性好。A、強(qiáng)

B、小

C、弱 D、一般

5、步進(jìn)電機(jī)常用于（C）控制系統(tǒng)中作執(zhí)行元件。

A、閉環(huán)

B、半閉環(huán)

C、開環(huán) D、前饋

6、過零比較器常用于對信號的（B）。

A、電平轉(zhuǎn)換

B、整形

C、放大 D、阻抗匹配

7、關(guān)于PI、PD、PID校正，下列說法正確的是（B）A、PI校正可獲得快速響應(yīng)，但是存在穩(wěn)態(tài)誤差 B、PID校正可獲得快速響應(yīng)、并消除穩(wěn)態(tài)誤差 C、PD校正可獲得快速響應(yīng)、并消除穩(wěn)態(tài)誤差 D、PD校正降低響應(yīng)速度、但消除穩(wěn)態(tài)誤差

8、離散系統(tǒng)在時域內(nèi)常用（C）來描述。

A、歐拉方程

B、微分方程

C、差分方程 D、Z傳遞函數(shù)

9、對于提高系統(tǒng)可靠性，以下說法不正確的是（A）。A、對功率接口采用升額設(shè)計提高可靠性 B、采用抗干擾措施提高可靠性 C、采用故障診斷技術(shù)提高可靠性 D、通過元器件的合理選擇提高可靠性

10、直流伺服電機(jī)驅(qū)動器的內(nèi)阻增大使得電機(jī)的機(jī)械特性（B）。A、變硬

B、變軟

C、變大 D、變小

二、多項(xiàng)選擇題(本題共5小題，每小題2分，共10分。多選、少選、錯選均不得分。)

1、伺服系統(tǒng)的構(gòu)成除了被控對象還有（ABCD）。

A、執(zhí)行元件 B、比較元件 C、測量反饋元件 D、調(diào)節(jié)元件

2、步進(jìn)電機(jī)脈沖分配方式有（AB）。

A、硬件分配 B、軟件分配 C、脈沖分配 D、模擬分配

3、產(chǎn)品性能指標(biāo)從設(shè)計角度可劃分為（BCD）。

A、安全指標(biāo) B、尋常指標(biāo) C、特征指標(biāo) D、優(yōu)化指標(biāo)

4、以下哪些影響伺服系統(tǒng)精度？（ACD）。

A、各組成元件的誤差 B、執(zhí)行元件形式 C、伺服系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) D、輸入指令形式

5、在選擇控制器的微型機(jī)時主要考慮（ABCD）等因素。

A、成本 B、計算速度 C、系統(tǒng)規(guī)模 D、計算精度

三、判斷題（本題共5小題，每小題1分，共5分。你認(rèn)為對的打“√”，錯的“×”，不需要改錯。）

1、一階系統(tǒng)也存在穩(wěn)定性問題。（×）

2、設(shè)計閉環(huán)伺服系統(tǒng)首先要保證系統(tǒng)的精度。（×）

3、當(dāng)機(jī)械系統(tǒng)的固有頻率遠(yuǎn)低于伺服電動機(jī)的固有頻率時，伺服系統(tǒng)的動態(tài)特性主要取決于機(jī)械系統(tǒng)。（√）

4、控制系統(tǒng)設(shè)計的基本方法是把系統(tǒng)中環(huán)節(jié)都抽象成數(shù)學(xué)模型進(jìn)行分析研究。（√）

5、伺服電動機(jī)在快速啟動時的負(fù)載轉(zhuǎn)矩一般比正常運(yùn)行時大得多，所以電動機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩常按正常運(yùn)行時的負(fù)載轉(zhuǎn)矩來確定。（×）

四、填空題（本題共10小題，每空1分，共10分）

1、系統(tǒng)的阻尼比是一個既影響系統(tǒng) 穩(wěn)定性，又影響系統(tǒng)快速響應(yīng)性的參數(shù)。

2、計算機(jī)對外部狀態(tài)采集方式可有兩種，一種是查詢方式，另一種是 中斷方式。

3、如果負(fù)載等效慣量和電機(jī)慣量不匹配一般調(diào)節(jié) 傳動比 使之匹配。

4、PID控制器兼有比例、積分和 微分 三種基本控制規(guī)律的優(yōu)點(diǎn)。

5、機(jī)電產(chǎn)品的性能指標(biāo)可分為功能性指標(biāo)、經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)和 安全性指標(biāo)。

6、步進(jìn)電機(jī)有反應(yīng)式、永磁式和 混合式 三種類型。

7、伺服系統(tǒng)僅包含二個 積分 環(huán)節(jié)的系統(tǒng)稱作II型系統(tǒng)。

8、在控制裝置中存在三類干擾：供電干擾、過程通道干擾和 空間干擾。

9、電機(jī)角速度和電樞電壓之間的關(guān)系稱做直流伺服電機(jī)的 調(diào)節(jié) 特性。

10、直流伺服電機(jī)的速度控制方法是產(chǎn)生 PWM或脈沖寬度調(diào)制 脈沖經(jīng)H型橋式驅(qū)動電路控制電樞電壓。

五、簡答題(本題共6小題，每小題5分，共30分)

1、簡述獲得脈沖傳遞函數(shù)一般方法。

答：獲得脈沖傳遞函數(shù)一般方法：1.建立系統(tǒng)連續(xù)方程；2.方程離散化；3.對離散方程求Z變換；4.求出輸出信號的Z變換和輸入信號的Z變換比值即為系統(tǒng)的脈沖傳遞函數(shù)。

2、控制系統(tǒng)增加可靠性的軟件方法有哪些措施？

答：控制系統(tǒng)增加可靠性的軟件方法主要有：1.軟件測試：消除軟件中的隱患；2.容錯設(shè)計：使產(chǎn)生錯誤不致造成系統(tǒng)崩潰；3.糾錯設(shè)計：錯誤發(fā)生能自動回到正確狀態(tài)運(yùn)行；4.抗干擾設(shè)計：主動杜絕由于干擾引起的系統(tǒng)出錯；5.故障診斷：主動檢測故障，使故障在未發(fā)生前預(yù)報或發(fā)生后采取措施。

3、伺服系統(tǒng)動態(tài)響應(yīng)性的兩個含義是什么？分別用什么參數(shù)來描述？

答：伺服系統(tǒng)動態(tài)響應(yīng)性有兩方面的含義：一是指動態(tài)響應(yīng)過程中，輸入量跟隨輸入指令信號的迅速程度；二是指動態(tài)響應(yīng)過程結(jié)束的迅速程度。分別用上升時間和調(diào)整時間來描述。

4、建立被控對象數(shù)學(xué)模型的方法有哪些？各有什么特點(diǎn)？

答：建立被控對象數(shù)學(xué)模型的方法有分析法和實(shí)驗(yàn)法。分析法可反映被控對象的本質(zhì)，建立機(jī)理模型。實(shí)驗(yàn)法可對無法建立機(jī)理模型的系統(tǒng)建立辨識模型。

5、簡述用硬件方法產(chǎn)生PWM脈沖的原理。

答：用硬件方法產(chǎn)生PWM脈沖方法一般由三角波發(fā)生器、加法器和比較器組成，三角波發(fā)生器用于一定頻率的三角波Ut該三角波經(jīng)加法器與輸入的指令Ui相加產(chǎn)生信號Ui+Ut，然后送入比較器產(chǎn)生受指令電平控制的脈寬可變矩形波，即脈寬調(diào)制波。

6、簡述何謂啟動矩頻特性。

答：啟動矩頻特性是指步進(jìn)電動機(jī)在有外加負(fù)載轉(zhuǎn)矩時不失步地正常啟動所能接受的最大階躍輸入脈沖頻率與負(fù)載轉(zhuǎn)矩的對應(yīng)關(guān)系。

六、簡單應(yīng)用題（本題共2題，共15分）

1、一個直流伺服電機(jī)在空載情況下電樞電壓和轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系為：對應(yīng)電機(jī)轉(zhuǎn)速0到每分鐘2000轉(zhuǎn)，電樞電壓為0到40V，采用PWM方式進(jìn)行速度控制，試計算當(dāng)控制轉(zhuǎn)速為每分鐘1500轉(zhuǎn)時的控制脈沖的占空比。（8分）

解：對應(yīng)0～40V，需要0～100%占空比 1500/2000=X/40=Y/100=3/4 X--電壓 Y--占空比 所以占空=75%

2、一絲杠傳動的工作臺系統(tǒng)，為二階系統(tǒng)。折算到絲桿軸上的總等效轉(zhuǎn)動慣量Js=0.0583kg?m，折算到絲桿軸的總等效扭轉(zhuǎn)剛度Ks=1.9X10N?m/rad，試計算該系統(tǒng)的扭振固有頻率ωn。（7分）

4七、綜合應(yīng)用題（本題共2題，每題10分，共20分）

1、在一個傳動系統(tǒng)中，輸出軸到電機(jī)軸之間通過傳動比i1、i2傳動，傳動效率為η，各軸及其上齒輪的轉(zhuǎn)動慣量相應(yīng)為J1、J2、J3，輸出軸負(fù)載轉(zhuǎn)矩為TL，電機(jī)最大角加速度為ε。1）試給出等效到電機(jī)軸的等效負(fù)載轉(zhuǎn)動慣量表達(dá)式。（3分）2）試給出等效到電機(jī)軸的等效負(fù)載轉(zhuǎn)矩表達(dá)式。（3分）3）給出所需電機(jī)最大轉(zhuǎn)矩表達(dá)式。（4分）

2、一半閉環(huán)控制系統(tǒng)，執(zhí)行元件為直流伺服電機(jī)，電機(jī)直接驅(qū)動滾珠絲杠帶動一工作臺移動，已知絲杠導(dǎo)程為8mm，控制器的輸出信號控制電機(jī)驅(qū)動器。1）計算傳動系數(shù)；（2分）2）畫出該半閉環(huán)系統(tǒng)的系統(tǒng)框圖；（4分）3）給出系統(tǒng)傳遞函數(shù)。（4分）