《机电一体化系统》模拟试卷1及参考答案.doc

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1、机电一体化系统模拟试卷1及参考答案一、名词解释 （每题3分共15分）1、 机电一体化2、步进电动机3、灵敏度(测量)4、变频调速5、FMS二、填空题（每空分，共20分）1、对伺服系统的技术要求是_、_、_、_。2、机电一体化的机械系统设计主要包括两个环节：_、_。3、计算机控制系统的类型包括_、_、监督控制系统、_。4、接口的基本功能主要有_、_、_。5、 对直线导轨副的基本要求是_、_、_、_和平稳。6、伺服系统的基本组成包括_ 、_、_、_。三、选择题（每题2分共10分）1. 步进电动机，又称电脉冲马达，是通过_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

2、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（）。A.1s2 B.0s1 C.-1s1 D.-1s03.PWM指的是（）。A.机器人B.计算机集成系统 C.脉宽调制 D.可编程控制器4. PD称为（）控制算法。A.比例 B.比例微分 C.比例积分 D.比例积分微分5.在数控系统中，复杂连续轨迹通常采用（）方法实现。A.插补 B.切割 C.画线 D.自动四、简答题 （每小题7分，共21分）1. FMC的基本控制功能。2. PWM脉宽调速原理。3. 简述直流伺服电机两种控制的基本原理。五、分析题 （第1题14分，第2、3题10分，共34分)1. 半桥逆变电路的工作原理。2. 有一脉

3、冲电源，通过环形分配器将脉冲分配给五相十拍通电的步进电机定子励磁绕组，测得步进电机的转速为100r/min，已知转子有24个齿，求： 1）步进电机的步距角； 2）脉冲电源的频率。3分析下图光电隔离信号输出答案一、名词解释 （每题3分共15分）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、步进电动机又称电脉冲马达，是通过脉冲数量决定转角位移的一种伺服电动机。由于步进电动机成本较低，易于采用计算机控制，因而被广泛应用于开环控制的伺服系统中。

4、3、灵敏度(测量) 传感器在静态标准条件下输入变化对输出变化的比值。4、采用改变电机通电频率的方式来改变电机的转速的调速方式。5、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，其基本组成部分有：自动化加工设备，工件储运系统，刀具储运系统，多层计算机控制系统等。二、填空题（每空分，共20分）1、系统精度 稳定性 响应特性 工作频率2、静态设计 动态设计3、分级计算机控制系统 直接数字控制系统 操作指导控制系统4、数据格式转换 通信联络 放大6、 导向精度高 耐磨性好 足够的刚度

5、 对温度变化的不敏感性。6、控制器 执行环节 比较环节 检测装置三、单项选择题(每小题2分，共10分)1. B 2. B 3. C 4. C 5. A四、简答题 （每小题7分，共21分）1. （1）单元中各加工设备的任务管理与调度，其中包括制定单元作业计划、计划的管理与调度、设备和单元运行状态的登录与上报。（2）单元内物流设备的管理与调度，这些设备包括传送带、有轨或无轨物料运输车、机器人、托盘系统、工件装卸站等。（3）刀具系统的管理，包括向车间控制器和刀具预调仪提出刀具请求、将刀具分发至需要它的机床等。2. 图中的开关S周期性地开关，在一个周期T内闭合的时间为，则一个外加的固定直流电压U被按一

6、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，如右图所示。电枢两端的平均电压为： 式中 =/T=Ud/U，(01) 为导通率（或称占空比）。 当T不变时，只要改变导通时间，就可以改变电枢两端的平均电压Ud。当从0T改变时，Ud由零连续增大到U。3. 直流伺服电动机的控制方式主要有两种：一种是电枢电压控制，即在定子磁场不变的情况下，通过控制施加在电枢绕组两端的电压信号来控制电动机的转速和输出转矩；另一种是励磁磁场控制，即通过改变励磁电流的大小来改变定子磁场强度，从而控制电动机的转速和输出转矩。采用电枢电压控制方式时，由于定子磁场保持不变，其电枢电流

7、可以达到额定值，相应的输出转矩也可以达到额定值，因而这种方式又被称为恒转矩调速方式。而采用励磁磁场控制方式时，由于电动机在额定运行条件下磁场已接近饱和，因而只能通过减弱磁场的方法来改变电动机的转速。由于电枢电流不允许超过额定值，因而随着磁场的减弱，电动机转速增加，但输出转矩下降，输出功率保持不变，所以这种方式又被称为恒功率调速方式。四、分析题 （第1题14分，第2、3题10分，共34分)1. 半桥逆变电路原理如左图所示，它有两个导电臂，每个导电臂由一个可控元件和一个反并联二极管组成。在直流侧接有两个相互串联的足够大的电容，使得两个电容的联结点为直流电源的中点。设电力晶体管Vl和V2 基极信号在

8、一个周期内各有半周正偏和反偏，且二者互补。当负载为感性时，其工作波形如右图所示。输出电压波形u0 为矩形波，其幅值为Um =Ud /2输出电流i0 波形随负载阻抗角而异。设t2 时刻以前V1 导通。t2 时刻给V1关断信号，给V2 导通信号，但感性负载中的电流i0 不能立刻改变方向，于是VD2 导通续流。当t3时刻i0 降至零时VD2 截止，V2 导通，i0 开始反向。同样，在t4 时刻给V2 关断信号，给V1 导通信号后，V2 关断，VD1 先导通续流，t5 时刻V1 才导通。当V1 或 V2 导通时，负载电流和电压同方向，直流侧向负载提供能量；而当VD1 或 VD2导通时，负载电流和电压反

9、方向，负载中电感的能量向直流侧反馈，既负载将其吸收的无功能量反馈回直流侧。反馈回的能量暂时储存在直流侧电容中，直流侧电容起到缓冲这种无功能量的作用。二极管VD1 、VD2是负载向直流侧反馈能量的通道，同时起到使负载电流连续的作用，VD1 、VD2被称为反馈二极管或续流二极管。2. 1) K=2; M=5, Z=24; =360/2*5*24=1.52) f=400Hz3微机信号为低电平时，经74SL04非，为高电平，发光二极管导通。光电耦合，光电管导通，输出仍为低电平。微机信号为高电平时，经74SL04非，为低电平，发光二极管不导通。无光电耦合，光电管不导通，输出亦为高电平。5平模高出，不电及

10、耦。考不答二发电非 时电信机平为通管合电导二，电，0 时平信 0= *0 = = )管极流极反被 ，续流使到道量反侧负 二。的无这到流，侧流储量回侧回量无吸将，侧直的感，反和载时 当量提向流向电电，时 通导 时，通 ， 号导 号关 给 ，向始 通 截 零 时。通 于方改不 的负感信 号 给 通导 时设异阻负 0输 = 值，矩 波输示图波，性负。者，偏半有期一基 晶点点电点的电得，够联互两流在管二反件元由导每臂有，左原变逆分 分题、分 （析式方功恒又种以变率，降输但速电减磁随，过允电于由机电法场减通只和近下行额在于式方磁励。调矩称式而，到达转输应额以可其，场定由式压矩转速的电控度磁改大电变过制磁

11、磁种转出的电控号电绕枢制通况情场在制压电：有主制动伺流 大连 时变 压平两改就，变要，。比占或通 ( = ：压端电所如度、为号波是波电电枢机电关闭频一 流固加则为的内期在关地 .等机的需刀求刀提具器制车，的具等等装、机输运或轨传备些调管备内单报与的状单设、与划计作制中，与务的各单）分 分小 答 . 分 ，题每选装测节比 执器制性敏的温 刚足性 放 信 式系控指 系字直 系算级设态 态频作性 性稳统分 ，题等系机计统系，运件备加自有成其动息和物上基工加成机或中上两由 （性式速调的改式频机改值的出化输件态静 )度中统伺控用广因控计采易本电进由服一位定数过，冲称机进术术系值佳合复术现技等技统术接技电术、技动技息、技、械了术体机化体分 分 释答输信离下析率频电角距的求， 有知 0转进得组励电进电相分脉分过通脉理原路逆分 分题、分 （析理本制控服流理理脉 能制基 分 ，小（自. 现实）常轨杂，系微积比 分比 分比 法算称制控. 制脉.统成算 人）（ . ）为范差转动流对空的脉 相冲 量 宽机动伺移角_，冲称，进分0 题_括组本系稳平_、_、_、_求本导_要功的口_制监_括类的制_节两要设械的电_、_、_是求统伺分 共空题 调频量度动电体分 分题 解