目 錄機電一體化復習題2機電一體化復習題參考答案6機電一體化技術試題11答案及評分標準14機電一體化復習題18一、名詞解釋18二、填空題19三、簡答題20四、選擇題。（無答案）23五、應用題24機電一體化技術試卷（一）27機電一體化技術試卷 (一)答案29機電一體化技術試卷 (二)31機電一體化技術試卷(二) 答案34機電一體化技術試卷 (三)37機電一體化技術試卷 (三)答案40機電一體化技術試卷 (四)42機電一體化技術試卷 (四) 答案44機電一體化技術試卷 (五)47機電一體化技術試卷 (五) 答案49機電一體化系統設計試題53一、填空題（每空1分，共20分）53二、簡答題（每題5分，共30分）53三、計算題（共20分）（將本題答案寫在答題紙上）54四、綜合分析題（共30分）54機電一體化系統設計試題答案55一、填空題（每空1分，共20分）55二、簡答（每題5分，共30分）55三、計算題（共20分）55四、綜合分析題（30分）56機電一體化復習題一、名詞解釋 1機電一體化 2伺服控制 3閉環控制系統 4逆變器 5 SPWM 6單片機 7 I/O接口 8 I/O通道 9 串行通信 10直接存儲器存取（DMA）二、判斷題： 1 在計算機接口技術中I/O通道就是I/O接口。（）2 滾珠絲桿不能自鎖。（）3 無論采用何種控制方案，系統的控制精度總是高于檢測裝置的精度。（）4 異步通信是以字符為傳輸信息單位。（）5 同步通信常用于并行通信。（）6 無條件I/O方式常用于中斷控制中。（）7從影響螺旋傳動的因素看，判斷下述觀點的正確或錯誤（1）影響傳動精度的主要是螺距誤差、中徑誤差、牙型半角誤差（）（2）螺桿軸向竄動誤差是影響傳動精度的因素（）（3）螺桿軸線方向與移動件的運動方向不平行而形成的誤差是影響傳動精度的因素（）（4）溫度誤差是影響傳動精度的因素（）三、單項選擇題1. 步進電動機，又稱電脈沖馬達，是通過（ B ） 決定轉角位移的一種伺服電動機。A 脈沖的寬度 B 脈沖的數量C 脈沖的相位 D 脈沖的占空比2. 對于交流感應電動機，其轉差率s的范圍為（B）。A.1s2 B.0s 1 C.-1s1 D.-1s03.PWM指的是（C）。A.機器人B.計算機集成系統 C.脈寬調制 D.可編程控制器4. PD稱為（B）控制算法。A.比例 B.比例微分 C.比例積分 D.比例積分微分5.在數控系統中，復雜連續軌跡通常采用（A）方法實現。A.插補 B.切割 C.畫線 D.自動四、填空題 1. 在計算機和外部交換信息中，按數據傳輸方式可分為 ： 串行 通信和 并行 通信。2. 微機控制系統中的輸入與輸出通道一般包括 模擬量輸入通道 模擬量輸出通道、數字量輸入通道 數字量輸出通道 四種通道。3. 在伺服系統中，在滿足系統工作要求的情況下，首先應保證系統的穩定性和精度并盡量高伺服系統的響應速度。4. 一般來說，伺服系統的執行元件主要分為電磁式 液壓式 氣壓式和其它 等四大類型。5. 在SPWM變頻調速系統中，通常載波是等腰三角波 ， 而調制波是正弦波 6. 異步交流電動機變頻調速：a) 基頻（額定頻率）以下的恒磁通變頻調速，屬于恒轉矩 調速方式。b) 基頻（額定頻率）以上的弱磁通變頻調速，屬于恒功率調速方式。7. 開環步進電動機控制系統，主要由. 環形分配器 功率驅動器 步進電機等組成。8. 1.2.3.4.5.6.7.8.9.10.11.12.13. 實現步進電動機通電14. 環形分配的三種常用方法是：1）計算機軟件 2） 硬件分配，3）專用環形分配器9. 根據計算機在控制中的應用方式，把計算機控制系統分為四類：1）操作指導控制系統2）直接控制系統3）監督計算機控制系統4）分級計算機控制系統10應用于工業控制的計算機主要有：1）單片機 2）PLC，3）總線工控機等類型。11.干擾傳播途徑有二種方式，其中傳導耦合方式：干擾信號能量以 電壓或電流的形式，通過金屬導體傳遞。12. 抑制電磁干擾的常用方法有屏蔽、隔離 濾波 接地合理布局和軟件抗干擾技術。13. 電場屏蔽-通常用銅、鋁等導電性能良好 的金屬材料作屏蔽體，并應保持良好接地。14根據頻率特性解釋下列濾波器的作用：1）低通濾波器：只讓低頻成分通過，而高于截止頻率成分受到抑制、衰減，不讓通過。2）帶通濾波器：只讓某一頻帶內的成分 通過，而低于上截止頻率成分和高于_下截止頻率成分的成分抑制,不讓通過。五、簡答題 1. 試簡述光電式轉速傳感器的測量原理。 2. 試述可編程控制器的工作原理。3. 在模擬輸入通道中，采樣/保持器有什么作用？是否模擬輸入通道中必須采用采樣/保持器？為什么？ 4. 柔性制造系統的主要特點有哪些？5 步進電動機是什么電機？它的驅動電路的功能是什么?6. 伺服控制系統一般包括哪幾個部分？每部分能實現何種功能？六、解答題 (每小題5分，共40分)1簡述一個典型的機電一體化系統的基本組成要素。2直齒圓柱齒輪傳動機構中消除齒側隙的常用方法？ 3簡述機電一體化對機械系統的基本要求及機械系統的組成。4. 簡述在微機控制系統中I/O控制方式及I/O接口的編址方式。5簡述伺服系統的結構組成。6DAC0832有哪三種輸入工作方式？有哪二種輸出工作方式？7. 有一脈沖電源，通過環形分配器將脈沖分配給五相十拍通電的步進電機定子勵磁繞組，測得步進電機的轉速為100r/min，已知轉子有24個齒，求： 1）步進電機的步距角； 2）脈沖電源的頻率。8. 測量某加熱爐溫度范圍為1001124，線性溫度變送器輸出05V，用ADC0809轉換器輸入到微機控制系統中，試求測量該溫度環境的分辨率和精度。七、計算題 1. 某光柵傳感器，刻線數為100線/mm，設細分時測得莫爾條紋數為400，試計算光柵位移是多少毫米？若經四倍細分后，記數脈沖仍為400，則光柵此時的位移是多少？測量分辨率是多少？2. 若12位A/D轉換器的參考電壓是 2 .5V，試求出其采樣量化單位q 。若輸入信號為1V，問轉換后的輸出數據值是多少。八、綜合應用題 (每小題15分，共30分)1.分析下圖調整齒側間隙的原理1、4錐齒輪 2、3鍵 5壓簧 6螺母 7軸 2、周向彈簧調整法2. 分析下圖差動螺旋傳動原理設螺桿3左、右兩段螺紋的旋向相同，且導程分別為Ph1和Ph2。2為可動螺母機電一體化復習題參考答案一 名詞解釋1 機電一體化技術綜合應用了機械技術、微電子技術、信息處理技術、自動控制技術、檢測技術、電力電子技術、接口技術及系統總體技術等群體技術，以系統為出發點的最佳功能價值的系統工程技術。2 伺服控制系統是一種能夠跟蹤輸入的指令信號進行動作，從而獲得精確的位置、速度及動力輸出的自動控制系統。3 閉環控制系統是指具有反饋的控制系統。4 逆變器是將直流電變成交流電的電路。5 SPWM是指脈沖的寬度按正弦規律變化而和正弦波等效的PWM波形。6 它是把組成微機的CPU、存儲器I/O接口電路、定時器/計數器等制作在一塊集成芯片上構成一個完整的計算機。7 I/O接口電路也簡稱接口電路。它是主機和外圍設備之間交換信息的連接部件（電路）。它在主機和外圍設備之間的信息交換中起著橋梁和紐帶作用。 8 I/O通道也稱為過程通道。它是計算機和控制對象之間信息傳送和變換的連接通道。9 串行通信是數據按位進行傳送的。在傳輸過程中，每一位數據都占據一個固定的時間長度，一位一位的串行傳送和接收。串行通信又分為全雙工方式和半雙工方式、同步方式和異步方式。10 硬件在外設與內存間直接進行數據交換（DMA）而不通過CPU五、簡答題1. 光電式轉速傳感器是一種角位移傳感器，由裝在被測軸(或與被測軸相連接的輸入軸)上的帶縫隙圓盤、光源、光電器件和指示縫隙盤組成。光源發生的光通過縫隙圓盤和指示縫隙照射到光電器件上。當縫隙圓盤隨被測軸轉動時，由于圓盤上的縫隙間距與指示縫隙的間距相同，因此圓盤每轉一周，光電器件輸出與圓盤縫隙數相等的電脈沖，根據測量單位時間內的脈沖數N，則可測出轉速為 式中 Z圓盤上的縫隙數； n轉速(rmin)；t測量時間(s)。2. 可編程控制器有兩種基本的工作狀態，即運行（RUN）和停止（STOP）狀態。不管是在哪種狀態，PLC都是反復不斷地重復進行，直至PLC停機。在每次循環中，若處于運行（RUN）狀態，可編程控制器完成5個階斷，如圖所示。若處于停止（STOP）狀態，PLC也要循環進行內部處理和通信服務。3. 由于任何一種A/D轉換器都需要有一定時間來完成量化及編碼操作，因此，在轉換過程中，模擬量不能發生變化，否則，將直接影響轉換精度。采樣/保持器（SamPLE/Hold）就是使在A/D轉換時，保證輸入A/D轉換器的模擬量不發生變化。模擬輸入通道中不一定非得采用采樣保持器。當輸入的模擬量信號變化緩慢時，也可省去采樣/保持器。4. （1）柔性高，適應多品種中小批量生產；（2）系統內的機床工藝能力上是相互補充和相互替代的；（3）可混流加工不同的零件；（4）系統局部調整或維修不中斷整個系統的運作；（5）多層計算機控制，可以和上層計算機聯網；（6）可進行三班無人干預生產。5. 步進電動機又稱電脈沖馬達，是通過脈沖數量決定轉角位移的一種伺服電動機，成本較低，易于采用計算機控制，且比直流交流電動機組成的開環控制系統精度高，因而被廣泛應用于開環控制的伺服系統中。步進電動機驅動電路實際上是一個功率開關電路，為使步進電動機能輸出足夠的轉矩以驅動負載工作，提供的足夠功率的控制信號。6. 伺服控制系統一般包括控制器、被控對象、執行環節、檢測環節、比較環節等個五部分。比較環節是將輸入的指令信號與系統的反饋信號進行比較，以獲得輸出與輸入間的偏差信號，通常由專門的電路或計算機來實現；控制器通常是計算機或PID控制電路；其主要任務是對比較元件輸出的偏差信號進行變換處理，以控制執行元件按要求動作；執行元件按控制信號的要求，將輸入的各種形式的能量轉化成機械能，驅動被控對象工作，機電一體化系統中的執行元件一般指各種電機或液壓、氣動伺服機構等。被控對象是指被控制的機構或裝置，是直接完成系統目的的主體，一般包括傳動系統、執行裝置和負載；檢測環節指能夠對輸出進行測量，并轉換成比較環節所需要的量綱的裝置，一般包括傳感器和轉換電路。六、解答題 (每小題5分，共40分)1 1）機械本體2）動力與驅動；3）傳感測試部分；4）執行機構5）控制及信息處理單元 21）、偏心軸套調整法 2）、雙片薄齒輪錯齒調整法3 對機械系統的基本要求：高精度；快速響應；良好的穩定性。機械系統的組成：傳動機構；導向機構；執行機構。4. 程序控制方式、中斷控制方式、直接存儲器存取方式。 獨立編址；與儲存器統一編址。5 1) 比較環節；2) 控制器；3) 執行環節；4) 被控對象；5) 檢測環節。6輸入工作方式：（1）直通方式 （2）單緩沖方式（3）雙緩沖方式 輸出工作方式：（1）單極性輸出 （2）雙極性輸出7. 1) K=2; M=5, Z=24; =360/2*5*24=1.52) f=400Hz8. 4 ; +2。七、計算題 1) 100：1=400： x=4 mm四細分：400：1=400：x=1mm分辨率：1400=2.5(m)2) q=fmaxfmin/2i=5/212=0.00122 n=3.5/0.00122=28692869化為二進制為101100110101八、綜合應用題 (每小題15分，共30分)1. 在錐齒輪4的傳動軸7上裝有壓簧5，其軸向力大小由螺母6調節。錐齒輪4在壓簧5的作用下可軸向移動，從而消除了其與嚙合的錐齒輪1之間的齒側間隙。1、4錐齒輪 2、3鍵 5壓簧 6螺母 7軸 2. 當螺桿轉動角時，可動螺母2的移動距離為 （1） 如果Ph1與Ph2相差很小，則 L很小。因此差動螺旋常用于各種微動裝置中。若螺桿3左、右兩段螺紋的旋向相反，則當螺桿轉動角時，可動螺母2的移動距離為 （2）可見，此時差動螺旋變成快速移動螺旋，即螺母2相對螺母1快速趨近或離開。這種螺旋裝置用于要求快速夾緊的夾具或鎖緊裝置中。機電一體化技術試題一、填空(每空2分，共20分)1.機電一體化產品按用途可以劃分為 和 2控制及信息處理單元一般由控制計算機、 和 組成。3在小功率傳動鏈中，為使總的折算慣量最小，各級傳動比分配應遵守 原則。4典型的可編程控制器由編程器、微處理器、貯存器、 和 等部分構成。5傳感器的靜態特性能數主要有 、 、遲滯和重復精度。二、簡答題(每題4分，共20分)1為什么采用機電一體化技術可以提高系統的精度?2機電一體化相關技術有哪些? 3轉動慣量對傳動系統有哪些影響?4簡述機電一體化產品設計中，詳細設計的主要內容。 5簡述AD、DA接口的功能。三、分析題(20分)1已知數控機床控制系統如圖所示，試說明圖中的各個部分屬于機電一體化系統巾的哪一個基本要素?2試分析圖示傳動系統中，齒輪減速器的傳動誤差對工作臺輸出精度的影響?四、計算題(24分)1如圖所示電機驅動系統，已知工作臺的質量為m=50kg負載力為F11000N，最大加速度為10ms2，絲杠直徑為d20mm，導程t4mm，齒輪減速比為i=5，總效率為=30，忽略絲杠慣量的影響，試計算電機的驅動力矩。2已知某工作臺采用直流電機絲杠螺母機構驅動，已知工作臺的行程L=250mm，絲杠導程t4mm，齒輪減速比為i=5，要求工作臺位移的測量精度為o005mm(忽略齒輪和絲杠的傳動誤差)。 (1)試采用高速端測量方法，確定旋轉編碼器的每轉脈沖數(2)若將傳感器與絲杠的端部直接相連，n。=500脈沖轉的旋轉編碼器是否合用。五、綜合題(16分) 已知電機驅動的三自由度位置控制系統，單個自由度的驅動系統如圖所示，確定整系統的控制方案、畫出控制系統原理圖。(至少提出兩個方案)答案及評分標準(供參考)一、填空每空2分，共20分)1.辦公機電一體化產品 產業機電一體化產品 民用機電一體化產品2控制軟件 硬件接口3前小后大4電源 輸入輸出接口5靈敏度 線性度二、簡答題(每題4分，共20分)1答：機電一體化技術使機械傳動部分減少，因而使機械磨損，配合間隙及受力變形等所引起的誤差大大減少，同時由于采用電子技術實現自動檢測，控制，補償和校正因各種干擾因素造成的誤差，從而提高精度。2答：機電一體化相關技術有：機械技術，計算機與信息處理技術，系統技術，白動控制技術，傳感器測試技術和伺服驅動技術。3答：轉動慣量增大使機械負載增加，功率消耗大；使系統相應速度變慢，降低靈敏度；使系統固有頻率下降，容易產生諧振。4答：詳細設計主要包括：系統總體設計；業務的分組；機械本體及工具設計；控制系統設計：程序設計；后備系統設計；完成詳細設計書及制造圖樣；產品出廠及使用文件的設計。5答：AD接口的功能是將溫度、壓力等物理量經傳感器變成的電壓、電流等信號轉換為數字量。DA接口是將二進制數字量轉換成電壓信號。三、分析題(20分)1.(10分)解答：圖中各部可分為：(1) 控制及信息處理單元：鍵盤、計算機、顯示；(2)測試傳感部分：光電編碼器、信號處理；(3)能源：電源；(4)驅動部分：功放、電機；(5)執行機構：聯軸器、齒輪減速器、絲杠螺母機構、工作臺2(10分)解答：齒輪傳動鏈位于電機之后，前向通道的閉環之外，其傳動誤差的低頻分量和高頻分量都不能通過閉環控制來消除，都會影響輸出精度。四、計算題(24分)1(12分)解： (1)計算負載力 (4分)負載力由外負載力、慣性負載力兩部分構成(1)高速端測量 設傳感器的每轉脈沖數為，n，每個脈沖對應工作臺的位移為 滿足題目要求。(2)低速端測量傳感器直接與絲杠連接，與減速比無關 可知”。500脈沖轉的編碼器不合用。五、綜合題(16分)解：可以使用工業PC機或者單片機完成系統的控制。具體可以有下三種方案：(1)工業PC機集中控制方案： 用一臺工業PC機對三個自由度實現集中控制，包括任務管理和三個自由度的伺服控制，系統原理圖如下。(2)工業PC機、單片機分級控制方案：用一臺工業PC機與三個單片機通信，對三個單片機實現管理，每個單片機負責一個自由度的伺服控制，控制系統原理圖如下。(3)單片機、單片機分級控制方案：用一個單片機作為主單片機與三個從單片機通信，對三個從單片機實現管理，每個從單片機負責一個自由度的伺服控制，控制系統原理圖如下。評分標準：正確回答出三種方案之中的任意兩個即可得滿分。機電一體化復習題一、名詞解釋1、 機電一體化：機電一體化技術綜合應用了機械技術、微電子技術、信息處理技術、自動控制技術、檢測技術、電力電子技術、接口技術及系統總體技術等群體技術，實現多種技術功能復合的最佳功能價值的系統工程技術。2、柔性制造系統：柔性制造系統（Flexible Manufacturing System）是由兩臺或兩臺以上加工中心或數控機床組成，并在加工自動化的基礎上實現物料流和信息流的自動化。3、傳感器：傳感器適機電一體化系統中不可缺少的組成部分，能把各種不同的非電量轉換成電量，對系統運行中所需的自身和外界環境參數及狀態進行檢測，將其變成系統可識別的電信號，傳遞給控制單元。4、伺服電動機：伺服電動機又稱控制電機，其起動停止、轉速或轉角隨輸入電壓信號的大小及相位的改變而改變。輸入的電壓信號又稱控制信號或控制電壓，改變控制信號可以改變電動機的轉速及轉向，驅動工作機構完成所要求的各種動作。5、感應同步器: 感應同步器是一種應用電磁感應原理制造的高精度檢測元件，有直線和圓盤式兩種，分別用作檢測直線位移和轉角。6、人機接口：人機接口（HMI）是操作者與機電系統（主要是控制微機）之間進行信息交換的接口，主要完成輸入和輸出兩方面的工作。7、PLC：可編程控制器（Programmable Logical Controller）簡稱PLC.是一種在繼電器控制和計算機控制的基礎上開發出來，并逐漸發展成為以微處理器為核心，把自動化技術、計算機技術、通信技術融為一體的新型工業自動控制裝置，廣泛應用在各種生產機械和生產過程的自動控制中。8、變頻器：變頻器是利用電力半導體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電能控制裝置，能實現對交流異步電機的軟起動、變頻調速、提高運轉精度、改變功率因素以及過流/過壓/過載保護等功能。9、通信協議：通信協議是指通信雙方就如何交換信息所建立的一些規定和過程，包括邏輯電平的定義、應用何種物理傳輸介質、數據幀的格式、通信站地址的確定、數據傳輸方式等。10、MPS系統：模塊化生產加工系統（Modular Production System）簡稱MPS系統，它是德國FESTO公司結合現代工業的特點研制開發的模擬自動化生產過程，集機械、電子、傳感器、氣動、通信為一體的高度集成的機電一體化裝置。二、填空題1、電感式傳感器是一種把微小位移變化量轉變成電感變化量的位移傳感器。2、光電編碼器根據結構可分為增量式和絕對式。3、熱電阻溫度傳感器的工作原理是基于金屬的熱電阻效應。4、熱電偶溫度傳感器的工作原理是基于物體的熱電效應。5、對伺服系統的技術要求是系統精度、穩定性、響應特性、工作頻率。6、液壓系統一般包括動力元件、執行元件、控制元件和輔助元件四個部分。7、典型的氣動驅動系統由氣源裝置、執行元件、控制元件和輔助元件組成。8、機電控制系統的機械裝置主要包括傳動機構、導向機構和執行器三個部分。9、機電一體化的機械系統設計主要包括兩個環節：靜態設計、動態設計。10、欠電流繼電器利用其常開觸點串接在被控線路中起欠流保護。11、過電流繼電器利用其常閉觸點串接在被控線路中起過流保護。12、接口的基本功能主要有數據格式轉換、放大、通信聯絡。13、伺服系統的基本組成包括控制器、執行環節、檢測裝置、比較環節。14、工作接地分為一點接地、多點接地。15、機電一體化產品按用途可以劃分為辦公機電一體化產品、產業機電一體化產品和民用機電一體化產品。16、典型的可編程控制器由編程器、微處理器、存儲器、電源和輸入輸出接口等部分構成。17、S7-200 PLC的控制程序通常由用戶程序、數據塊和參數組成。18、PLC根據數據傳輸方式分為并行和串行通信通信方式。19、PLC的串行通信接口有RS232C、RS485、RS422。20、S7-200的通信協議為PPI協議。21、交-直-交變頻器的內部電路主要由整流電路、直流中間電路、逆變電路和控制電路組成。22、機電一體化系統常用的能源有電力源、液壓源和氣壓源。三、簡答題1. 機電一體化系統的基本構成要素有哪些？答：一個較完整的機電一體化控制系統，包括以下幾個基本要素：機械本體、動力源、傳感裝置、驅動執行機構、控制器等，各要素和環節之間通過接口相聯系。2. 測試傳感部分的作用答：測試傳感部分的作用：對系統運行中所需要的本身和外界環境的各種參數及狀態進行檢測，傳輸到信息處理單元，經分析處理后產生控制信息。3. 傳感器是如何分類的？答：傳感器的分類方法有如下幾種：按用途、工作原理、變換原理、輸出信號性質分類。4. 簡述步進電動機驅動電路的組成。答：步進電動機的驅動電路由脈沖信號發生器、分頻器、脈沖分配器和脈沖放大器組成。5. 簡述直流伺服電機兩種控制方式的特點。答：直流伺服電動機的控制方式主要有兩種：一種是電樞電壓控制，即在定子磁場不變的情況下，通過控制施加在電樞繞組兩端的電壓信號來控制電動機的轉速和輸出轉矩；另一種是勵磁磁場控制，即通過改變勵磁電流的大小來改變定子磁場強度，從而控制電動機的轉速和輸出轉矩。采用電樞電壓控制方式時，由于定子磁場保持不變，其電樞電流可以達到額定值，相應的輸出轉矩也可以達到額定值，因而這種方式又被稱為恒轉矩調速方式。而采用勵磁磁場控制方式時，由于電動機在額定運行條件下磁場已接近飽和，因而只能通過減弱磁場的方法來改變電動機的轉速。由于電樞電流不允許超過額定值，因而隨著磁場的減弱，電動機轉速增加，但輸出轉矩下降，輸出功率保持不變，所以這種方式又被稱為恒功率調速方式。6. 為什么說接觸器自鎖線路具有欠壓和失壓的保護作用？當失壓和欠壓時，接觸器線圈的電磁吸引力消失或不足，接觸器觸點釋放，斷開控制線路，從而使電動機主電路斷開。7. 簡述PLC系統與繼電器接觸器控制系統的區別。答：1）控制方式：繼電器控制系統的控制是采用硬件接線實現的，是利用繼電器機械觸點的串聯或并聯極延時繼電器的滯后動作等組合形成控制邏輯，只能完成既定的邏輯控制。PLC控制系統采用存儲邏輯，其控制邏輯是以程序方式存儲在內存中，要改變控制邏輯，只需改變程序即可，稱軟接線。2）工作方式：繼電器控制系統采用并行的工作方式，PLC控制系統采用串行工作方式。3）控制速度：繼電器控制系統控制邏輯是依靠觸點的機械動作實現控制，工作頻率低，毫秒級，機械觸點有抖動現象。PLC控制系統是由程序指令控制半導體電路來實現控制，速度快，微秒級，嚴格同步，無抖動。4）定時與計數控制：繼電器控制系統是靠時間繼電器的滯后動作實現延時控制，而時間繼電器定時精度不高，受環境影響大，調整時間困難。繼電器控制系統不具備計數功能。PLC控制系統用半導體集成電路作定時器，時鐘脈沖由晶體振蕩器產生，精度高，調整時間方便，不受環境影響。另外PLC系統具備計數功能。5）可靠性和維護性：繼電器控制系統可靠性較差，線路復雜，維護工作量大，PLC控制系統可靠性較高，外部線路簡單，維護工作量小。8. PLC交流開關量輸入模塊和直流開關量輸入模塊分別適用什么場合？答：由于交流輸入模塊電路中增加了限流、濾波和整流三個環節，因此，輸入信號的延遲時間要比直流輸入電路的要長，但由于其輸入端是高電壓，因此輸入信號的可靠性要比直流輸入電路要高。一般來說，交流輸入方式用于有油霧、粉塵等惡劣環境，對系統響應要求不高的場合，而直流輸入模塊用于環境較好，電磁干擾輕，對系統響應要求較高的場合。9. PLC開關量輸出模塊有哪幾種類型？各能驅動何種負載？答：PLC的輸出模塊有三種：繼電器輸出、晶體管輸出、晶閘管輸出。繼電器輸出型既可用于交流輸出，也用于直流輸出。晶體管輸出型用于直流輸出。雙向晶閘管輸出型用于控制外部交流負載10. PWM脈寬調速原理。答：PWM是英文Pulse Width Modulation(脈沖寬度調制)縮寫，按一定規律改變脈沖列的脈沖寬度，以調節輸出量和波形的一種調值方式。11. 控制系統接地的目的。答：將電路、設備機殼等與作為零電位的一個公共參考點（大地）實現低阻抗的連接，稱之謂接地。接地的目的有兩個：一是為了安全，例如把電子設備的機殼、機座等與大地相接，當設備中存在漏電時，不致影響人身安全，稱為安全接地；二是為了給系統提供一個基準電位，例如脈沖數字電路的零電位點等，或為了抑制干擾，如屏蔽接地等。稱為工作接地。工作接地包括一點接地和多點接地兩種方式。12. 機電一體化系統設計的指標主要包括哪些方面？答：主要包括系統功能、性能指標、使用條件、經濟效益。13為什么采用機電一體化技術可以提高系統的精度?答：機電一體化技術使機械傳動部分減少，因而使機械磨損，配合間隙及受力變形等所引起的誤差大大減少，同時由于采用電子技術實現自動檢測，控制，補償和校正因各種干擾因素造成的誤差，從而提高精度。14機電一體化相關技術有哪些?答：機電一體化相關技術有：機械技術，計算機與信息處理技術，系統技術，白動控制技術，傳感器測試技術和伺服驅動技術。15簡述機電一體化產品設計中，詳細設計的主要內容。答：詳細設計主要包括：系統總體設計；業務的分組；機械本體及工具設計；控制系統設計；程序設計；后備系統設計；完成詳細設計書及制造圖樣；產品出廠及使用文件的設計。16簡述AD、DA接口的功能。答：AD接口的功能是將溫度、壓力等物理量經傳感器變成的電壓、電流等信號轉換為數字量。DA接口是將二進制數字量轉換成電壓信號。17. 機電一體化產品對機械傳動系統有哪些要求？答：機電一體化系統對機械傳動系統的要求有：精度；穩定性；快速響應性；還應滿足小型、輕量、高速、低沖擊振動、低噪聲和高可靠性。18. S7-200 PLC有哪些硬件資源，如何對他們尋址？答：S7-200 PLC的硬件資源包括輸入輸出映像寄存器區（I/Q）、標志位存儲器區（M）、特殊標志位存儲器區（SM）、定時器存儲器區（T）、計數器存儲器區（C）、順序控制標志位區（S）、變量存儲器區（V）、局部存儲器區（L）、累加器（AC）/高速計數器（HC）、模擬量輸入輸出寄存器（AI/AQ）等，S7-200 PLC的尋址方式有立即數尋址、直接尋址和間接尋址三大類。四、選擇題。（無答案）1.受控變量是機械運動的一種反饋控制系統稱( )A.順序控制系統 B.伺服系統 C.數控機床 D.工業機器人2.直流測速發電機輸出的是與轉速( )A.成正比的交流電壓 B.成反比的交流電壓C.成正比的直流電壓 D.成反比的直流電壓3.某4極交流感應電動機，電源頻率為50Hz，當轉差率為0.02時，其轉速為( )A.1450r/min B.1470r/minC.735r/min D.2940r/min4.計算步進電動機轉速的公式為( )A. B.Tsmcos C. D. 180- 5.圖示利用繼電器觸點實現的邏輯函數為( )A.(A+ )( +B)B.A + BC.(A+B)( + )D.AB+ 6. Mechatronics是兩個不同學科領域名稱的組合，這兩個不同的學科是（ ）A機械學與信息技術B機械學與電子學C機械學與自動化技術D機械學與計算機7. 計算機集成制造系統包括（ ）ACAD、CAPP、CAMBFMSC計算機輔助生產管理DA、B和C8. 直流伺服電動機的控制電壓與輸出轉速之間的函數關系式稱為其（ ）A轉速特性B調節特性C工作特性D機械特性9. 步進電機在轉子齒數不變的條件下，若拍數變成原來的2倍，則步距角為原來的（ ）A0.5倍B2倍C0.25倍D不變10. 感應同步器可用于檢測（ ）A位置 B加速度 C速度 D位移11. “機電一體化”在國外被稱為（ ）AMachineBElectronicsCMechatronicsDA和B12. 機電一體化產品的動力與驅動部分的主要功能是（ ）A提供動力B傳遞運動C傳遞動力DA、B和C13. 在交流伺服電機中，控制繞組與勵磁繞組在空間相差的電角度是（ ）A60B45C0D 9014. 光柵式位移傳感器的柵距W、莫爾條紋的間距B和傾斜角之間的關系為（ ）ABCD15. 差分變壓器傳感器屬于（ ）A渦流式B自感型C互感型D可變磁阻式16. 在自動控制系統中，伺服電機通常用于控制系統的（ ）A開環控制BC和DC全閉環控制D半閉環控制五、應用題1.采用PLC設計二臺電動機A、B工作的系統。（1） 按鈕X1為A電動機起動，按鈕X2為A電動機停止（輸出Y1）；（2） 按鈕X3為B電動機起動，按鈕X4為B電動機停止（輸出Y2）；（3） 只有A電動機在工作中，B電動機才能工作。 要求：畫出梯形圖，寫出助記符指令程序。答：(1)梯形圖：（2）助記符指令程序： STR X1 OR Y1 AND NOT X2 OUT Y1 STR X3 OR Y2 AND NOT X4 AND Y1 OUT Y2 2、下圖為小車送料過程示意圖。現采用可編程控制器控制，寫出小車PLC控制的梯形圖。小車的送料過程為：當小車處于左限位開關ST1處時，按下啟動按鈕，小車向右運行；碰到右限位開關ST2后，小車開始裝料，裝料時間為15秒；然后小車向左運行，碰到左限位開關ST1后，小車開始卸料，卸料時間為10秒；至此完成一次動作。任何時候壓下停止按鈕，小車將停止動作。根據上述描述寫出用PLC控制的梯形圖。輸入/輸出點的分配輸入輸出其它啟動按鈕X400右行電磁閥Y430時間繼電器1（15秒）T450ST2X401裝料電磁閥Y431時間繼電器2（10秒）T451ST1X402左行電磁閥Y432停止按鈕X403卸料電磁閥Y4334、下圖為欲用可編程控制器控制的天塔閃光燈示意圖。控制要求是： 按下啟動按鈕后， L2、L4、L6、L8亮，1秒后滅；接著L3、L5、L7、L9亮，1秒后滅；再接著L2、L4、L6、L8亮，1秒后滅，如此循環下去。根據上述描述寫出用PLC控制的梯形圖。輸入/輸出點的分配輸入輸出其它啟動按鈕X400L2Y430時間繼電器1（1秒）T450停止按鈕X401L4Y431時間繼電器2（1秒）T451L6Y432L8Y433L3Y434L5Y435L7Y436L9Y437機電一體化技術試卷（一）一、名詞解釋 (每小題2分，共10分)1. 測量2.靈敏度3. 壓電效應4. 動態誤差 5. 傳感器二、填空題 （每小題2分，共20分)1. 滾珠絲桿中滾珠的循環方式： _，_。2. 機電一體化系統，設計指標和評價標準應包括 _， _，_ ， _。3. 順序控制系統是按照預先規定的次序完成一系列操作的系統，順序控制器通常用_。4. 某光柵的條紋密度是50條/mm，光柵條紋間的夾角=0.001孤度，則莫爾條紋的寬度是_。5. 連續路徑控制類中為了控制工具沿任意直線或曲線運動，必須同時控制每一個軸的_，使它們同步協調到達目標點。6. 某4極交流感應電機，電源頻率為50Hz，轉速為1470r/min，則轉差率為_。7. 齒輪傳動的總等效慣量與傳動級數_。8. 累計式定時器工作時有_。9. 復合控制器必定具有_。10. 鉆孔、點焊通常選用_類型。三、選擇題 （每小題2分，共10分）1. 一般說來，如果增大幅值穿越頻率c的數值，則動態性能指標中的調整時間ts ( )A. 產大 B. 減小 C. 不變 D. 不定2. 加速度傳感器的基本力學模型是 ( )A. 阻尼質量系統 B. 彈簧質量系統 C. 彈簧阻尼系統 D. 彈簧系統3. 齒輪傳動的總等效慣量與傳動級數 ( )A. 有關 B. 無關 C. 在一定級數內有關 D. 在一定級數內無關4. 順序控制系統是按照預先規定的次序完成一系列操作的系統，順序控制器通常用 ( )A. 單片機 B. 2051 C. PLC D. DSP5、伺服控制系統一般包括控制器、被控對象、執行環節、比較環節和（ ） 等個五部分。A 換向結構 B 轉換電路 C 存儲電路 D檢測環節四、判斷題 （每小題2分，共10分)1、伺服控制系統的比較環節是將輸入的指令信號與系統的反饋信號進行比較，以獲得輸出 與輸入間的偏差信號。（ ）2、電氣式執行元件能將電能轉化成機械力，并用機械力驅動執行機構運動。如交流電機、直流電機、力矩電機、步進電機等。（ ）3、對直流伺服電動機來說，其機械特性越硬越好。（ ）4、步進電機的步距角決定了系統的最小位移，步距角越小，位移的控制精度越低。（ ）5、伺服電機的驅動電路就是將控制信號轉換為功率信號，為電機提供電能的控制裝置，也稱其為變流器，它包括電壓、電流、頻率、波形和相數的變換。（ ）五、問答題 （每小題10分，共30分)1. 步進電動機常用的驅動電路有哪幾種類型?2. 什么是步進電機的使用特性?3. 機電一體化系統設計指標大體上應包括哪些方面?六、分析計算題 (每小題10分，共20分)1. 三相變磁阻式步進電動機，轉子齒數Z=100,雙拍制通電，要求電動機轉速為120r/min，輸入脈沖頻率為多少?步距角為多少?2. 采用PLC設計二個電磁閥A、B工作的系統1) 按鈕x1為A電磁閥打開，按鈕x2為A電磁閥關閉 (輸出y1);2) 按鈕x3為B電磁閥打開，按鈕x4為B電磁閥關閉 (輸出y2);3) 只有B電磁閥在工作中，A電磁閥才能工作。要求：畫出梯形圖，寫出助記符指令程序。機電一體化技術試卷 (一)答案一、名詞解釋 (每小題2分，共10分)1. 是人們借助于專門的設備，通過一定的方法對被測對象收集信息，取得數據概念的過程。2. 指在穩態下，輸出的變化量Y與輸入的變化量X的比值。即為傳感器靈敏度。S=dy/dx=Y/X3. 某些電介質，當沿著一定的方向對它施加力而使它產生變形時，內部就會產生極化現象，同時在它的兩個表面上將產生符號相反的電荷。當外力去掉后，它又重新恢復到不帶電的狀態，這種現象被稱為壓電效應。4. 動態誤差在被測量隨時間變化過程中進行測量時所產生的附加誤差稱為動態誤差。5. 傳感器是一種以一定的精確度把被測量轉換為與之有確定對應關系的，便于應用的某種物理量 的測量裝置。二、填空題 （每小題2分，共20分)1. 內循環 外循環2. 性能指標 系統功能 使用條件 經濟效益3. PLC 4. 20mm 5. 位置和速度 6. 0.02 7. 增加而減小 8. 2 9. 前饋控制器 10. 簡單的直線運動控制三、選擇題 （每小題2分，共10分）1. B.2. A3. C.4. C5、D四、判斷題 （每小題2分，共10分)1、2、3、4、5、五、問答題 （每小題10分，共30分)1. 單電源驅動電路 雙電源驅動電路 斬波限流驅動電路2. 步距誤差 步距誤差直接影響執行部件的定位精度。最大靜轉矩 是指步進電動機在某相始終通電而處于靜止不動狀態時，所能承受的最大外加轉矩，亦即所能輸出的最大電磁轉矩，它反映了步進電動機的制動能力和低速步進運行時的負載能力。啟動矩一頻特性 空載時步進電動機由靜止突然啟動，并不失步地進入穩速運行所允許的最高頻率稱為最高啟動頻率。啟動頻率與負載轉矩有關。運行矩頻特性 步進電動機連續運行時所能接受的最高頻率稱為最高工作頻率，它與步距角一起決定執行部件的最大運行速度。最大相電壓和最大相電流 分別是指步進電動機每相繞組所允許施加的最大電源電壓和流過的最大電流。3. 應包括系統功能、性能指標、使用條件、經濟效益。六、分析計算題 (每小題10分，共20分)1.