全國自考機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)-試卷4-真題(含答案與解析)-交互

1、全國自考（機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)）-試卷4 （總分58,做題時(shí)間90分鐘）1.單項(xiàng)選擇題輸入和輸出滿足線性疊加原理的系統(tǒng)稱為|SSS_SINGLE_SELA線性系統(tǒng)c B非線性系統(tǒng)c c時(shí)變系統(tǒng)D隨機(jī)系統(tǒng)分值：2答案:A齒輪系傳動(dòng)比最佳分配條件為答案：A1mm則莫爾條紋的寬度為上，產(chǎn)生一系列脈沖，從某光柵的光柵條紋的夾角為0. 01rad,柵距為0.SSS_SINGLE_SELA 2. 5mmCB 5mmC 7. 5mmD 10mm分值：2答案:D碼盤式轉(zhuǎn)速傳感器采用增量式編碼器直接連接到轉(zhuǎn)軸而得到【】|SSS_SINGLE_SELA電壓信號B數(shù)字式電流信號L C電流信號D數(shù)字式速度信號分值：2答

2、案:D交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的種類有【】|SSS_SINGLE_SELA 1 利B 2種C 3禾ID 4種分值：2答案:B超聲波電動(dòng)機(jī)可簡記為【】|SSS_SINGLE_SELA PWMB FMSC CAMD USM分值：2答案:D解析：USM超聲波電動(dòng)機(jī)的簡寫，F(xiàn)MSg柔性制造系統(tǒng)的簡寫，CAM計(jì)算機(jī) 輔助制造的簡寫，PWMI脈沖寬度調(diào)制的簡寫。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)是一種【】|SSS_SINGLE_SELA開環(huán)控制系統(tǒng)B閉環(huán)控制系統(tǒng). C半閉環(huán)控制系統(tǒng)D前饋控制系統(tǒng)分值：2答案:A三相反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子有12個(gè)齒，雙三拍通電時(shí)，其步距角為C 10D 20分值：2答案：C解析：考查步距角計(jì)算

3、公式為 9 s = 口，雙三拍通電時(shí)，通電方式系數(shù)為利用DDA&實(shí)現(xiàn)直線插補(bǔ)。采用常速度分布實(shí)現(xiàn)直線運(yùn)動(dòng)控制指令時(shí)，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的參考脈沖指令是【1|SSS_SINGLE_SELA位置寄存器的溢出脈沿豈B速度寄存器的溢出脈沖C C時(shí)鐘信號D加速度寄存器的溢出脈沖分值：2答案：AY的布爾代數(shù)方程為：Y=（H）C,則當(dāng)A發(fā)生時(shí)，Y 【1|SSS_SINGLE_SELA肯定發(fā)生 B肯定不發(fā)生白C取決于CD可能發(fā)生也可能不發(fā)生分值：2答案:D解析：由題方程知，當(dāng)A發(fā)生時(shí)，B不發(fā)生且C發(fā)生時(shí)，Y才發(fā)生。Y并不是完 全取決于A、B C之間任意一項(xiàng)。2.簡答題簡述直流電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)SSS_TEXT_QUSI *

4、 |分值：2 答案：正確答案：直流電動(dòng)機(jī)的組成主要包括三部分；（1）定子磁極 永磁式直流電動(dòng)機(jī)的磁極N-s由永久磁鐵構(gòu)成。他勵(lì)式直流電動(dòng)機(jī)的定子磁極由繞制在磁極上 的勵(lì)磁線圈構(gòu)成。（2）電樞電樞是繞有電流線圈的轉(zhuǎn)子，其鐵心是由硅鋼片疊 制的導(dǎo)磁體。每一個(gè)線圈的端點(diǎn)都焊接到對應(yīng)的換向片上。（3）電刷 電刷是電動(dòng)機(jī)定子的一部分。當(dāng)電樞轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，每一個(gè)電刷都交替地與兩個(gè)換向片接觸, 以保持電樞線圈中的電流分布相對于定子是不變的。簡述超聲波電動(dòng)機(jī)的基本原理及特點(diǎn)SSS_TEXT_QUSTI“分值：2答案：正確答案：超聲波電動(dòng)機(jī)（USM僅稱為壓電電動(dòng)機(jī)或壓電陶瓷馬達(dá)，它利用壓電 陶瓷逆壓電效應(yīng)產(chǎn)生超聲振動(dòng)

5、，并將這種振動(dòng)摩擦耦合來直接驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)或 滑塊的位移。 超聲波電動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)：（1）低速大轉(zhuǎn)矩；（2）無電磁噪聲、電磁兼 容性好；（3）動(dòng)態(tài)響應(yīng)快、控制性能好；（4）斷電自鎖；（5）運(yùn)行無噪聲；（6）微 位移特性；（7）動(dòng)態(tài)速度范圍寬；（8）結(jié)構(gòu)簡單、設(shè)計(jì)形式靈活、自由度大，易 實(shí)現(xiàn)小型化和多樣化；（9）易實(shí)現(xiàn)工業(yè)自動(dòng)化流水線生產(chǎn)；（10）耐低溫，適應(yīng)真 空和太空環(huán)境。簡述直流電動(dòng)機(jī)、永磁同步電動(dòng)機(jī)和超聲波電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)執(zhí)行部件的類型。SSS_TEXT_QUSTI”分值：2答案：正確答案：直流電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路，即功率放大器，是用于放大控制信號并向 電動(dòng)機(jī)提供必要能量的電子裝置。目前廣泛應(yīng)用的半導(dǎo)體

6、功率放大器主要有線 性功率放大器和PW剛率放大器。永磁同步電動(dòng)機(jī)有直流電動(dòng)機(jī)和同步電動(dòng)機(jī) 兩種驅(qū)動(dòng)方式。超聲波電動(dòng)機(jī)有行波、駐波和電致伸縮公轉(zhuǎn)子三種驅(qū)動(dòng)方式。當(dāng)直流伺服電動(dòng)機(jī)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩恒定不變時(shí)，控制電壓升高將使穩(wěn)態(tài)的電磁轉(zhuǎn) 矩、控制電流及轉(zhuǎn)速發(fā)生怎樣的變化？為什么？SSS_TEXT_QUSI * |分值：2答案：正確答案：控制電壓升高使穩(wěn)態(tài)電磁轉(zhuǎn)矩增大，控制電流增大，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速提 開，因?yàn)榭刂齐妷荷?，則控制電流增大，那么穩(wěn)態(tài)的電磁轉(zhuǎn)矩與控制電流成 正比也增大，轉(zhuǎn)速也相應(yīng)會(huì)提升。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的輸入信號是什么？輸出軸的轉(zhuǎn)速和位移與哪些因素有關(guān)？SSS_TEXT_QUSTI分值：2答案：正確答案：

7、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)又稱為脈沖電動(dòng)機(jī)，它的輸入信號為脈沖序列。每輸入 一個(gè)脈沖，它的輸出軸轉(zhuǎn)動(dòng)一步。當(dāng)輸入一串脈沖序列時(shí)，輸出步數(shù)等于輸入 脈沖個(gè)數(shù)，轉(zhuǎn)速與輸入脈沖頻率成正比。6.步進(jìn)電動(dòng)機(jī)主要有哪幾種通電方式？SSS_TEXT_QUSTI分值：2答案：正確答案：步進(jìn)電動(dòng)機(jī)主要的通電方式有純單拍、純雙拍以及單雙拍結(jié)合如圖為步進(jìn)電動(dòng)機(jī)單極性驅(qū)動(dòng)電路。試簡述圖中VK R VD和R f的作用SSS_TEXT_QUSI * |分值：2答案：正確答案：VT:晶體管開關(guān)元件，控制相繞組電流通斷。R:減小相的電氣時(shí)問常數(shù)。VD:續(xù)流，泄放相繞組中儲(chǔ)存的磁能。R:加快磁能泄放。簡述全閉環(huán)與半閉環(huán)的區(qū)別SSS_TEXT_

8、QUSI , |分值：2答案：正確答案：在具有減速器的位置伺服系統(tǒng)中，根據(jù)位置反饋傳感器安裝位置的 不同，伺服系統(tǒng)可分為半閉環(huán)伺服系統(tǒng)和全閉環(huán)伺服系統(tǒng)。位置反饋傳感器可 以安裝在伺服電動(dòng)機(jī)軸上，用以間接測量工作臺(tái)的位移，則把間接測量的系統(tǒng) 稱為半閉環(huán)系統(tǒng)，因?yàn)楣ぷ髋_(tái)的移動(dòng)是在閉環(huán)控制回路之外。半閉環(huán)伺服系統(tǒng) 可避免傳動(dòng)機(jī)構(gòu)非線性引起系統(tǒng)產(chǎn)生極限環(huán)和爬行振蕩。當(dāng)位置傳感器安裝于 輸出軸上時(shí)，傳感器是直接測量工作臺(tái)移動(dòng)的，則把直接測量的系統(tǒng)稱為全閉 環(huán)系統(tǒng)。全閉環(huán)系統(tǒng)對輸出進(jìn)行直接控制，可以獲得良好的控制精度。但是， 受機(jī)械傳動(dòng)部件的非線性影響嚴(yán)重，只有在要求高精度的場合，才采用全閉環(huán) 系統(tǒng)。3.

9、計(jì)算題1.已知總速比i =40,取三級減速。試按照最佳速比分配條件設(shè)計(jì)各級速比。SSSgTEQ分值：2答案：正確答案：最佳速比條件為代入數(shù)據(jù),得 i 1 =2. 065 則 i 2 =3. 015, i 3 =6. 428已知雙波傳動(dòng)諧波齒輪傳動(dòng)的柔輪齒數(shù) Z R 生器的轉(zhuǎn)速n h =1200r/min,試求：(1) 固定時(shí)剛輪的轉(zhuǎn)速。= 200,剛輪齒數(shù)z g =202,剛輪固定時(shí)柔輪的轉(zhuǎn)速。波發(fā)柔輪SSS TEXT QUS分值：2答案：正確答案：(1)剛輪固定時(shí):TM I柔輪固定時(shí):根據(jù)滾珠絲杠螺母副的結(jié)構(gòu)參數(shù)，查表得系數(shù) b st =3,如果外部軸向力F asp為10000N,軸向預(yù)載荷

10、力F avm為5000N,試求該滾珠絲杠螺母副的傳動(dòng)剛度是答案：正確答案：由F asp -F avm圖可查得軸向位移 S spm為 spm =4 ii nix 3=12 pm因此，可計(jì)算該滾珠絲杠螺母副的傳動(dòng)剛度為= 833N/pmk =(1)如果采樣周期為4m6決定軸的轉(zhuǎn)速為(2) 對于采樣周期仍為4m決定產(chǎn)生101804.對于5000線的光電編碼器：1800r/min所產(chǎn)生的脈沖數(shù) 脈沖計(jì)數(shù)的轉(zhuǎn)速。分值：2答案：正確答案：(1)N 1 =5.= 600 (2)n = 3054(r /min)增量式光電編碼器與10cm直徑的車輪一起使用，編碼器為 2000線。試決定每 個(gè)脈沖的位移s以及為了

11、測量6. 3m距離所需計(jì)數(shù)器的位數(shù)。SSS_TEXT_QUSTI分值：2答案：正確答案：s = (3. 14X 100)/2000= 0. 157(毫米/脈沖)n =6300/(100X3. 14) = 20 位6.每轉(zhuǎn)1500條刻線的增量編碼器，在5個(gè)編碼器脈沖的時(shí)間間隔內(nèi)計(jì)數(shù)10000個(gè) 時(shí)鐘脈沖，已知時(shí)鐘脈沖為2MHz試求電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。SSS_TEXT_QUSTI分值：2答案：正確答案：計(jì)數(shù)時(shí)間 T= 10000/2000000= 0. 005(s)則電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速n=(N 2 /N).60/T= (5/1500)X60/0. 005= 40(r /min)4.簡單應(yīng)用題考慮xy平面上的直

12、線運(yùn)動(dòng)路徑，源點(diǎn)坐標(biāo)為(0, 0),終點(diǎn)坐標(biāo)為(16, 8),采 用三次多項(xiàng)式樣條函數(shù)點(diǎn)位控制指令完成上述運(yùn)動(dòng)。如果要求完成協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)的最長時(shí)間為4s,則各軸的速度容許值的最小值和加速度容許值的最小值各為多 少？SSS_TEXT_QUSI分值：2答案：正確答案：兩軸運(yùn)動(dòng)的距離分別為:(1)%= | 16 0 I = 16 a %max 6黑l|H IAy= 1 8-0 1 =8 a ymax 3綜上得，x軸速度容許值的最小值應(yīng)為6,加速度容許值的最小值應(yīng)為6; y軸速度容許值的最小值應(yīng)為3,加速度容 許值的最小值應(yīng)為3。某二階系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為 G(s)= 口，反饋為單位負(fù)反饋，試求：(1)

13、系統(tǒng)的固有頻率n和阻尼比(0 (2)在單位階躍信號和單位斜坡信號分別 作用下系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差。SSS_TEXT_QUSTI|分值：2答案正確答案：(1)由開環(huán)傳遞函數(shù)G(s)=,反饋為單位負(fù)反饋，則閉環(huán)傳遞函數(shù)為故固有頻率為0. 5 (2)單位階躍信號輸入時(shí),n新南=0. 25(s 1 ) 阻尼比為工=I1=系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差9 essl = =0單位斜坡信號輸入時(shí)，系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差3.采用數(shù)字微分分析法產(chǎn)生步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的常速度平面運(yùn)動(dòng)，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的分辨率 為720步/轉(zhuǎn)，位置寄存器為7位，速度寄存器為8位，初始時(shí)刻，速度寄存 器的值為11111B,位置寄存器為零,在1000Hz時(shí)鐘的上升沿速度寄存器的

14、值加入位置寄存器。試求：(1) 電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速n0(2) 電動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)速n。SSS_TEXT_QUSI 彳| | 分值：2答案：=0. 2422(脈沖/加)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速為n = 20. 2(r/min) (2)電動(dòng)楓正確答案：由于11111B= 31D,則每1ms寄存器得到脈沖數(shù)為：v=31X2 -7轉(zhuǎn)速最大時(shí)，零初始時(shí)刻1111111B應(yīng)被裝入速度寄存器，而1111111B= 127D止匕時(shí)v=127X2 -7 =0. 9922(脈沖/加)所以，電動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)速為6.綜合應(yīng)用題1.二階系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如所示：設(shè)K 1 =0. 4,傳遞函數(shù)。(2)求系統(tǒng)自然頻率、阻尼比K 2 =1. 0, T= 1。(1)求系統(tǒng)閉環(huán)(3)求系統(tǒng)增益K IISSS_TEXT_QUSI J分值：2答案：正確答案：(1)系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)為閉環(huán)傳遞函數(shù)得，自然頻率為n(3)K=0. 4所以閉環(huán)傳遞函數(shù)為Zi=0. 632(s -1) 阻尼比為由(1)的2.設(shè)計(jì)一個(gè)PLC控制系統(tǒng)完成如下控制：兩臺(tái)電動(dòng)機(jī) A和B,只能起動(dòng)其中一臺(tái) 進(jìn)行工作，當(dāng)按下A起動(dòng)開關(guān)時(shí)，A工作，B停止；當(dāng)按下B起動(dòng)開關(guān)時(shí)，B工 作，A停止，并且每臺(tái)電動(dòng)機(jī)都可以單獨(dú)停止。試?yán)L出其梯形圖，并寫出助記