第一篇：機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)第3階段測(cè)試題3b

江南大學(xué)現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育 第三階段測(cè)試卷

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

江蘇無(wú)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(dòng)化

學(xué)號(hào)：

身份證號(hào)：

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(dòng)電路形式中性能最好的是（D）。

A、高低壓電源

B、單管驅(qū)動(dòng)

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(dòng)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(kāi)環(huán) D、前饋

6、過(guò)零比較器常用于對(duì)信號(hào)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(shuō)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(shí)域內(nèi)常用（C）來(lái)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(duì)于提高系統(tǒng)可靠性，以下說(shuō)法不正確的是（A）。A、對(duì)功率接口采用升額設(shè)計(jì)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(guò)元器件的合理選擇提高可靠性

10、直流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)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(cuò)選均不得分。)

1、伺服系統(tǒng)的構(gòu)成除了被控對(duì)象還有（ABCD）。

A、執(zhí)行元件 B、比較元件 C、測(cè)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(jì)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(shí)主要考慮（ABCD）等因素。

A、成本 B、計(jì)算速度 C、系統(tǒng)規(guī)模 D、計(jì)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(duì)的打“√”，錯(cuò)的“×”，不需要改錯(cuò)。）

1、一階系統(tǒng)也存在穩(wěn)定性問(wèn)題。（×）

2、設(shè)計(jì)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(dòng)機(jī)的固有頻率時(shí)，伺服系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性主要取決于機(jī)械系統(tǒng)。（√）

4、控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(dòng)機(jī)在快速啟動(dòng)時(shí)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩一般比正常運(yùn)行時(shí)大得多，所以電動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩常按正常運(yùn)行時(shí)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩來(lái)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(gè)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(jì)算機(jī)對(duì)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(dòng)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(gè) 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(guò)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(dòng)電路控制電樞電壓。

五、簡(jiǎn)答題(本題共6小題，每小題5分，共30分)

1、簡(jiǎn)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(duì)離散方程求Z變換；4.求出輸出信號(hào)的Z變換和輸入信號(hào)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(cè)試：消除軟件中的隱患；2.容錯(cuò)設(shè)計(jì)：使產(chǎn)生錯(cuò)誤不致造成系統(tǒng)崩潰；3.糾錯(cuò)設(shè)計(jì)：錯(cuò)誤發(fā)生能自動(dòng)回到正確狀態(tài)運(yùn)行；4.抗干擾設(shè)計(jì)：主動(dòng)杜絕由于干擾引起的系統(tǒng)出錯(cuò)；5.故障診斷：主動(dòng)檢測(cè)故障，使故障在未發(fā)生前預(yù)報(bào)或發(fā)生后采取措施。

3、伺服系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)性的兩個(gè)含義是什么？分別用什么參數(shù)來(lái)描述？

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

4、建立被控對(duì)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(duì)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(duì)象的本質(zhì)，建立機(jī)理模型。實(shí)驗(yàn)法可對(duì)無(wú)法建立機(jī)理模型的系統(tǒng)建立辨識(shí)模型。

5、簡(jiǎn)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(hào)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(jiǎn)述何謂啟動(dòng)矩頻特性。

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

六、簡(jiǎn)單應(yīng)用題（本題共2題，共15分）

1、一個(gè)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(duì)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(jì)算當(dāng)控制轉(zhuǎn)速為每分鐘1500轉(zhuǎn)時(shí)的控制脈沖的占空比。（8分）

解：對(duì)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(dòng)的工作臺(tái)系統(tǒng)，為二階系統(tǒng)。折算到絲桿軸上的總等效轉(zhuǎn)動(dòng)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(jì)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(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)中，輸出軸到電機(jī)軸之間通過(guò)傳動(dòng)比i1、i2傳動(dòng)，傳動(dòng)效率為η，各軸及其上齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量相應(yīng)為J1、J2、J3，輸出軸負(fù)載轉(zhuǎn)矩為T(mén)L，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(dòng)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(dòng)滾珠絲杠帶動(dòng)一工作臺(tái)移動(dòng)，已知絲杠導(dǎo)程為8mm，控制器的輸出信號(hào)控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)器。1）計(jì)算傳動(dòng)系數(shù)；（2分）2）畫(huà)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）

第二篇：機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)第3階段測(cè)試題

江南大學(xué)現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育 第三階段測(cè)試卷

考試科目:《機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)》第五章至第七章（總分100分）時(shí)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(hào)： 身份證號(hào)： 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(hào)

B、輸出信號(hào)

C、干擾信號(hào) 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(pán)測(cè)量電機(jī)轉(zhuǎn)速和（）。A、扭矩

B、電流

C、溫升 D、角位移 4.在開(kāi)環(huán)伺服系統(tǒng)中，傳動(dòng)系統(tǒng)的間隙會(huì)帶來(lái)（）。

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(dòng)轉(zhuǎn)矩隨啟動(dòng)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(shuō)法正確的是（）。A、兩者區(qū)別在于傳感器檢測(cè)位置不同 B、前者精度高，后者精度低 C、兩者沒(méi)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(dòng)器，以下說(shuō)法正確的是（）。A、斬波限流驅(qū)動(dòng)電路往往采用較低的單電源供電 B、高低壓驅(qū)動(dòng)電路效率高

C、斬波限流驅(qū)動(dòng)電路出力大、功耗小、效率高 D、單電源驅(qū)動(dòng)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(cuò)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(dòng)態(tài)誤差

2、步進(jìn)電機(jī)的控制要考慮（）。

A．啟動(dòng)過(guò)程升速控制 Ｂ．低轉(zhuǎn)速控制 Ｃ．停止過(guò)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(dòng)態(tài)特性主要受（）的影響。

A、動(dòng)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(jì)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(duì)的打“√”，錯(cuò)的“×”，不需要改錯(cuò)。）

1、一個(gè)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(dòng)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(dòng)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(shí)電機(jī)具有較大負(fù)載能力。（）

5、性能指標(biāo)對(duì)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)有影響，但對(duì)設(shè)計(jì)方法沒(méi)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(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)和

系統(tǒng)。

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

3、開(kāi)環(huán)伺服系統(tǒng)中無(wú)

元件、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但精度低；閉環(huán)伺服系統(tǒng)直接對(duì)輸出量檢測(cè)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(méi)有慣性、、剛度為無(wú)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(dòng)電路的恒流原理是對(duì)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(shì)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(jì)閉環(huán)伺服系統(tǒng)首先要保證系統(tǒng)的。

10、選擇電動(dòng)機(jī)的主要依據(jù)參數(shù)是負(fù)載。

五、簡(jiǎn)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(dòng)電路？試比較性能。

2、請(qǐng)畫(huà)出采用直流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)的數(shù)控工作臺(tái)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(dòng)系統(tǒng)和程序控制系統(tǒng)？

4、簡(jiǎn)述伺服電機(jī)選擇的基本步驟。

5、一個(gè)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(shí)，步距角是多少？

6、試畫(huà)出微型機(jī)控制系統(tǒng)基本框圖。

六、簡(jiǎn)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(gè)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(shuō)明脈沖的產(chǎn)生方法；

2）說(shuō)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(jì)的一般步驟和要點(diǎn)。

2、如圖所示的機(jī)電傳動(dòng)系統(tǒng)，減速機(jī)構(gòu)為兩級(jí)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(dòng)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(dòng)機(jī)軸上的負(fù)載轉(zhuǎn)矩Tz ；（5分）2）折算到電動(dòng)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(cè)反饋

4、Z傳遞函數(shù)

5、沒(méi)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(jiǎn)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(dòng)電路有三種：?jiǎn)坞娫打?qū)動(dòng)電路、雙電源驅(qū)動(dòng)電路、斬波限流驅(qū)動(dòng)電路。單電源驅(qū)動(dòng)電路：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(dòng)電路：和單電源驅(qū)動(dòng)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(dòng)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(dòng)的數(shù)控工作臺(tái)半閉環(huán)伺服系統(tǒng)是一個(gè)位置伺服系統(tǒng)，組成環(huán)節(jié)有比較器、控制器K1、驅(qū)動(dòng)器K2、直流電機(jī)G1（s）、G2（s）、轉(zhuǎn)速測(cè)量反饋環(huán)節(jié)Kw、位置測(cè)量反饋環(huán)節(jié)Kp，檢測(cè)元件檢測(cè)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(dòng)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(dòng)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(dòng)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(dòng)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(dòng)或加速時(shí)作用于電機(jī)軸端的慣性轉(zhuǎn)矩Tg，Tm=（Td+Tg）/η，η為傳動(dòng)效率，Tg=(Jm+Jd)ε，Jd是傳動(dòng)或執(zhí)行機(jī)構(gòu)等效到電機(jī)軸端的等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，Jm是電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)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(gè)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(shí)，步距角α=360/ZKM，Z轉(zhuǎn)子齒數(shù)，K通電系數(shù)：?jiǎn)蜗嚯p相輪流通電時(shí)為2，M為電機(jī)相數(shù)。因此根據(jù)已知條件計(jì)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(jì)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(jiǎn)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(hào)產(chǎn)生方法：采用8031內(nèi)部定時(shí)器，定時(shí)使P1.0口線輪流置“1”清“0”，置位和清零P1.0口線由定時(shí)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(shí)器的定時(shí)時(shí)間常數(shù)來(lái)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(jì)要求分析，系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)（要點(diǎn)：選擇控制方式、傳動(dòng)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(duì)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(jì)（要點(diǎn)：消除傳動(dòng)間隙、穩(wěn)定精度、減小摩擦）（2分）

（5）控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)（1分）

（6）系統(tǒng)性能重查（1分）

（7）系統(tǒng)測(cè)試實(shí)驗(yàn)

（8）系統(tǒng)設(shè)計(jì)定案

2、解：

Tz——折算到電動(dòng)機(jī)軸上的負(fù)載轉(zhuǎn)矩 Jz——折算到電動(dòng)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(jì)第1階段測(cè)試題

江南大學(xué)現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育 第一階段測(cè)試卷

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

江蘇無(wú)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(dòng)化

學(xué)號(hào)：

身份證號(hào)：

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(dòng)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(dòng)

C、一端固定

D、兩端固定

2、機(jī)電一體化系統(tǒng)對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)的要求是轉(zhuǎn)動(dòng)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(lái)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(dòng)輪 D、主動(dòng)輪

6、滾動(dòng)直線導(dǎo)軌的摩擦系數(shù)很小，為滑動(dòng)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(shí)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(gè)結(jié)構(gòu)要素完成的？（D）A、動(dòng)力源

B、傳感器

C、計(jì)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(dòng)消除反向傳動(dòng)間隙常用（B）錯(cuò)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(cuò)選均不得分。)

1、機(jī)械系統(tǒng)一般由（ABCD）組成。

A、傳動(dòng)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(cè)與傳感技術(shù)、系統(tǒng)總體技術(shù)、（ABD）。

A、自動(dòng)控制技術(shù) B、伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù) C、液壓與氣動(dòng)技術(shù) D、計(jì)算機(jī)與信息處理技術(shù)

3、機(jī)電一體化對(duì)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(jì)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(duì)的打“√”，錯(cuò)的“×”，不需要改錯(cuò)。）

1、滾珠絲杠傳動(dòng)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(dòng)間隙可提高傳動(dòng)精度和剛度。（√）

4、滾珠絲杠的剛度不影響傳動(dòng)精度。（×）

5、在選用滾動(dòng)直線導(dǎo)軌時(shí)除了要考慮工作載荷、精度、速度等使用條件外，還要對(duì)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(jì)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(dòng)系統(tǒng)中采用滾動(dòng)摩擦副器件可大大減小摩擦力的變化，并提高傳動(dòng)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(jì)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(jì)的過(guò)程。

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

6、機(jī)電一體化乃是在機(jī)械的 主功能、動(dòng)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(dòng)靜摩擦系數(shù)相近、耐磨性好 好并吸收振動(dòng)。

8、滾動(dòng)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(wú)鍵連軸器能夠?qū)崿F(xiàn) 無(wú)間隙 連接傳遞扭矩。

五、簡(jiǎn)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(lái)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(jì)與開(kāi)發(fā)，通過(guò)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(jì)類型？各有何特點(diǎn)？

答：機(jī)電一體化產(chǎn)品有三種設(shè)計(jì)類型：開(kāi)發(fā)性設(shè)計(jì)、適應(yīng)性設(shè)計(jì)、變異性設(shè)計(jì)。開(kāi)發(fā)型設(shè)計(jì)是一個(gè)從無(wú)導(dǎo)游的創(chuàng)造過(guò)程，實(shí)在沒(méi)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(jì)原理，未滿足市場(chǎng)需求所進(jìn)行的設(shè)計(jì)。適應(yīng)性設(shè)計(jì)是在原有產(chǎn)品總的方案原理基本不變的情況下，對(duì)產(chǎn)品的某些局部加以變動(dòng)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(jì)。變異性設(shè)計(jì)是在設(shè)計(jì)方案和功能結(jié)構(gòu)不變的情況下，通過(guò)改變尺寸、速度、力或功率等參數(shù)，一滿載市場(chǎng)對(duì)產(chǎn)品規(guī)格方面的需求所進(jìn)行的系列化設(shè)計(jì)。

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(shuō)明滾珠絲杠的選擇方法。

答：

1、首先根據(jù)工作載荷計(jì)算出計(jì)算載荷F2、計(jì)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(dòng)鏈

3、最佳傳動(dòng)比

4、消除運(yùn)動(dòng)間隙

5、提高傳動(dòng)支承剛度

6、現(xiàn)代設(shè)計(jì)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(jiǎn)化，性能提高，柔性增加。如電子縫紉機(jī)、自動(dòng)照相機(jī)等。

六、簡(jiǎn)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(shí)剛輪的轉(zhuǎn)速n2。（8分）解：

2、請(qǐng)按機(jī)電一體化產(chǎn)品的五大功能對(duì)一全自動(dòng)洗衣機(jī)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行功能劃分。（7分）分析：一個(gè)全自動(dòng)洗衣機(jī)有點(diǎn)擊帶動(dòng)洗衣滾筒完成主功能（操作功能）-洗衣，計(jì)算機(jī)芯片及程序完成控制功能，水位檢測(cè)傳感器等完成計(jì)策功能，機(jī)械構(gòu)建完成構(gòu)造功能，電源系統(tǒng)完成動(dòng)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(dòng)系統(tǒng)中等負(fù)荷、中等定位精度、采用較長(zhǎng)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(qǐng)畫(huà)出所選支承方法簡(jiǎn)圖。

2、某精密直線進(jìn)給系統(tǒng)采用絲杠螺母?jìng)鲃?dòng)，為了補(bǔ)償傳動(dòng)誤差需采用微動(dòng)裝置，1）請(qǐng)選擇微動(dòng)裝置，繪出原理簡(jiǎn)圖；2）說(shuō)明補(bǔ)償原理。

第四篇：機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)第2階段測(cè)試題

江南大學(xué)現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育 第二階段測(cè)試卷

考試科目:《機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)》第三章至第四章（總分100分）時(shí)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(hào)： 身份證號(hào)： 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(hào)隔離的作用還有（）的作用。

A、信號(hào)調(diào)整

B、電平轉(zhuǎn)換

C、放大 D、分壓

3、關(guān)于接口的信號(hào)形式，以下說(shuō)法正確的是（）。A、有二值量、數(shù)字量?jī)煞N B、有脈沖量、模擬量?jī)煞N 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(cè)信號(hào)的規(guī)律控制載波信號(hào)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(jì)算機(jī)和電動(dòng)機(jī)之間的接口屬于（）。

A、無(wú)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(wú)源接口

8、在光柵測(cè)量位移的計(jì)測(cè)系統(tǒng)中如果想提高分辨率要對(duì)信號(hào)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(hào)預(yù)處理又稱作（）。

A、信號(hào)調(diào)理

B、信號(hào)變換

C、軟件濾波 D、低通濾波

10、以下哪種傳感器常用于測(cè)量電機(jī)轉(zhuǎn)角？（）

A、光電編碼盤(pán)

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(cuò)選均不得分。)

1、機(jī)電接口按信號(hào)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(pán)輸入程序應(yīng)該具有（）功能。

A、單次響應(yīng) B、去除鍵抖動(dòng) C、辨別鍵值 D、辨別有無(wú)鍵閉合

3、以下哪些是功率場(chǎng)效應(yīng)管的特點(diǎn)？（）

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

4、檢測(cè)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(hào)檢測(cè)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(duì)的打“√”，錯(cuò)的“×”，不需要改錯(cuò)。）

1、通用接口芯片多以三總線方式和計(jì)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(dòng)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(duì)具有周期脈動(dòng)特點(diǎn)的信號(hào)有良好的濾波效果。（）

5、采樣保持一般用在對(duì)低頻信號(hào)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(shí)間連續(xù)信號(hào)變成不連續(xù)的脈沖時(shí)間序列信號(hào)的過(guò)程稱為。

2、在具有信號(hào)調(diào)制的檢測(cè)回路中還要有

回路，例如相敏檢波。

3、采用軟件對(duì)

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(cè)系統(tǒng)。

5、多位數(shù)碼管顯示大多采用

顯示方式。

6、多個(gè)按鍵組成鍵盤(pán)一般構(gòu)成 式鍵盤(pán)。

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

輸入阻抗，最簡(jiǎn)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(jì)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(dòng)電路。

10、在數(shù)字信號(hào)傳感器計(jì)測(cè)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(hào)采集細(xì)分、電阻鏈移相細(xì)分、鎖相倍頻細(xì)分和。

五、簡(jiǎn)答題(本題共6小題，每小題5分，共30分)

1、畫(huà)出采用A/D轉(zhuǎn)換器對(duì)多路模擬信號(hào)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(duì)信號(hào)的采樣頻率應(yīng)如何確定？

六、簡(jiǎn)單應(yīng)用題（本題共2題，共15分）

1、在一個(gè)位置伺服系統(tǒng)中需要接入一行程開(kāi)關(guān)，該行程開(kāi)關(guān)的外接電源是24V，試畫(huà)出行程開(kāi)關(guān)和計(jì)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(gè)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(dòng)線上需要記錄產(chǎn)量，即對(duì)自動(dòng)線上加工并輸送的工件進(jìn)行計(jì)數(shù)，工件為金屬材料。1）選擇傳感器，闡述測(cè)量原理；（2）計(jì)數(shù)方案； 2）試?yán)L制方案簡(jiǎn)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(gè)撥碼盤(pán)組成四位十進(jìn)制數(shù)輸入器件，1）請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一動(dòng)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(pán)值從千位到個(gè)位依次存入內(nèi)部RAM 30H到33H 四個(gè)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(dòng)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(jiǎn)答題(本題共6小題，每小題5分，共30分)

1、方案一：采用一個(gè)A/D轉(zhuǎn)換器、一路采樣保持輪流對(duì)多路模擬信號(hào)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(kāi)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(shí)對(duì)多路信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換。如下圖所示。

傳感器采樣保持器A/D計(jì)算機(jī)并口總線傳感器采樣保持器A/D

方案三：采用一個(gè)A/D轉(zhuǎn)換器、多路采樣保持，可對(duì)多路模擬信號(hào)同時(shí)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(kāi)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(dòng)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(shí)所對(duì)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(duì)移動(dòng)一個(gè)間距，莫爾條紋也相應(yīng)移動(dòng)一個(gè)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(chǎng)效應(yīng)管、可控硅（晶閘管）、固態(tài)繼電器。

6、信號(hào)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(hào)的最高頻率。

六、簡(jiǎn)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(jì)算機(jī)電源隔離，電路如下：（8分）

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

(2)、電源使用不對(duì)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(shí)給出信號(hào)，一個(gè)脈沖表示一個(gè)工件?；蚬ぜ椴煌该鲗?shí)體，可用光電式傳感器

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

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

2、解：

（1）4位撥碼盤(pán)動(dòng)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(gè)位。

（5分）

（2）程序

DS：MOV R0,#30H;置存儲(chǔ)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(chǔ)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）

第五篇：機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)第2階段測(cè)試題2a

江南大學(xué)現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育 第二階段測(cè)試卷

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

江蘇無(wú)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(dòng)化

學(xué)號(hào)：

身份證號(hào)：

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(hào)傳感器。

A、增量碼

B、絕對(duì)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(hào)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(kāi)關(guān) D、分壓

4、晶體管作為無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)，其導(dǎo)通電阻和開(kāi)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(jì)鍵盤(pán)程序時(shí)要考慮（C）。

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

D、延時(shí)功能和批處理功能

6、過(guò)零比較器常用于對(duì)信號(hào)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(wú)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(wú)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(duì)信號(hào)的（C）頻率確定。A、傳送

B、變換

C、采樣 D、放大

10、在計(jì)測(cè)系統(tǒng)中如果需要濾除信號(hào)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(cuò)選均不得分。)

1、在機(jī)電接口的功率接口中常用的驅(qū)動(dòng)元件有（ABCD）。A、功率晶體管 B、晶閘管 C、功率場(chǎng)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(dòng)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(shí)法 B、計(jì)數(shù)法 C、計(jì)算法 D、查表法

4、光電編碼盤(pán)在系統(tǒng)中一般用于測(cè)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(duì)的打“√”，錯(cuò)的“×”，不需要改錯(cuò)。）

1、軟件消抖法是指在鍵盤(pán)識(shí)別過(guò)程中采用觸發(fā)器。（×）

2、SSR是固態(tài)繼電器的英文縮寫(xiě)。（√）

3、采用增益補(bǔ)償措施可以減少增益變動(dòng)帶來(lái)的誤差。（√）

4、相敏檢波電路是信號(hào)調(diào)制電路。（×）

5、計(jì)算機(jī)對(duì)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(duì)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(lái)實(shí)現(xiàn)多路數(shù)字信號(hào)

同時(shí)

轉(zhuǎn)換。

3、撥碼盤(pán)的A端接高電平時(shí)，數(shù)據(jù)輸出為與撥碼盤(pán)位置相對(duì)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(dòng)態(tài)顯示。

5、在信號(hào)采集系統(tǒng)中采用 多路模擬開(kāi)關(guān)

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

6、中值濾波是 數(shù)值濾波

的一種。

7、對(duì)矩陣式鍵盤(pán)的逐行逐列查詢方式稱作 動(dòng)態(tài)掃描

法。

8、表達(dá)濾波器對(duì)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(hào)。

10、機(jī)電一體化對(duì)檢測(cè)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(dòng)態(tài)特性好。

五、簡(jiǎn)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(duì)增量式脈沖傳感器的信號(hào)進(jìn)行細(xì)分？

2、請(qǐng)畫(huà)出模擬量檢測(cè)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(pán)輸入接口和數(shù)碼顯示接口中為了節(jié)省CPU時(shí)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(jiǎn)單應(yīng)用題（本題共2題，共15分）

1、一計(jì)測(cè)系統(tǒng)對(duì)一壓力值進(jìn)行檢測(cè)，壓力值的范圍為0---200MPa，當(dāng)輸入0MPa時(shí)，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(shí)，獲得的采樣轉(zhuǎn)換值為（以十進(jìn)制表示）9.5。1）計(jì)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(shí)，計(jì)算壓力值。（8分）

2、設(shè)計(jì)4X4矩陣式鍵盤(pán)的接口。說(shuō)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(cè)量輸出軸的轉(zhuǎn)速，在輸出軸上已經(jīng)裝有均布120個(gè)凸齒金屬齒盤(pán)。

1）選擇傳感器，并說(shuō)明測(cè)量原理；2）給出算法實(shí)現(xiàn)測(cè)量每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)；3）畫(huà)出計(jì)算機(jī)測(cè)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(jì)算機(jī)通過(guò)變頻器對(duì)電機(jī)進(jìn)行調(diào)速，變頻器的輸入控制信號(hào)為0—5V的模擬信號(hào)，對(duì)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(jì)；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）