2023年自考類機(jī)電一體化自考機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計歷年高頻考題帶答案難題附詳解（圖片大小可自由調(diào)整）第1卷一.歷年考點試題參考題庫(共50題)1.步進(jìn)電動機(jī)驅(qū)動電路提供的電流波形應(yīng)盡量接近______A.恒流B.正弦C.余弦D.矩形2.計算機(jī)在采樣—數(shù)據(jù)系統(tǒng)中的作用是什么?3.插補(bǔ)器的數(shù)字積分值等于______A.溢出脈沖數(shù)B.積分余數(shù)C.溢出脈沖數(shù)加余數(shù)D.溢出脈沖數(shù)減余數(shù)4.一般機(jī)電一體化產(chǎn)品設(shè)計主要有哪幾個階段?5.在選擇放大器的開關(guān)頻率時，應(yīng)考慮哪些方面?6.MEMS指的是______A.微機(jī)電系統(tǒng)B.微電子系統(tǒng)C.計算機(jī)集成系統(tǒng)D.微納米系統(tǒng)7.閉環(huán)伺服系統(tǒng)由______、受控對象、反饋測量裝置以及比較器等部分組成。8.描寫順序控制的方法有哪些?9.寫出圖對應(yīng)的助記符指令程序和布爾代數(shù)方程表達(dá)式。

10.某加速度計具有如下的參數(shù)：m=0.01kg，k=200N/m，xmax=±0.2cm，則其可測量的最大加速度為______A.4000N/kgB.4000N/gC.40N/gD.40N/kg11.在機(jī)電一體化系統(tǒng)內(nèi)，主要用于各級之間的信息傳遞的功能模塊是______A.通信模塊B.測量模塊C.接口模塊D.軟件模塊12.通過數(shù)字控制系統(tǒng)控制加工過程的機(jī)床稱為______機(jī)床。13.雙波傳動諧波齒輪減速器如何消除傳動間隙?14.某三相變磁阻式步進(jìn)電機(jī)，轉(zhuǎn)子有80個齒，試計算單三拍、雙三拍、六拍運行方式時的步距角。若要求電動機(jī)的轉(zhuǎn)速為20r/min，則各種運行方式下的通電脈沖頻率各為多少?15.簡述PLC采用的順序控制方法與繼電器控制方式的不同之處。16.由于截斷誤差等原因，DDA法生成的直線、圓弧都是由一系列的______組成。A.弧線B.拋物線C.折線D.漸開線17.三相反應(yīng)式步進(jìn)電動機(jī)單三拍通電時的步距角是相同條件下雙三拍通電時的______A.0.5倍B.1倍C.2倍D.4倍18.概念設(shè)計的主要特性有哪些?19.瞬態(tài)響應(yīng)曲線從零上升到第一個峰值點所需的時間稱為______A.上升時間B.峰值時間C.調(diào)整時間D.延遲時間20.既能提高步進(jìn)電動機(jī)的分辨率，又能夠平滑步進(jìn)運動，減弱甚至消除振蕩的是______A.細(xì)分電路B.斬波恒流驅(qū)動電路C.雙極性驅(qū)動電路D.單極性驅(qū)動電路21.已知系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖如圖所示，若x(t)=2×1(t)時，使σ%=20%，τ應(yīng)為多大，此時Ts是多少?

22.步進(jìn)電動機(jī)單極性驅(qū)動電路中，相繞組上一般串聯(lián)限流電阻的作用是減少相繞組的______時間常數(shù)。23.簡述PLC采用的順序控制方法與繼電器控制方式的不同之處。24.按照預(yù)先規(guī)定的次序完成一系列操作的系統(tǒng)是______A.順序控制系統(tǒng)B.計算機(jī)集成制造系統(tǒng)C.柔性制造系統(tǒng)D.伺服系統(tǒng)25.步進(jìn)電動機(jī)輸入單脈沖時，電動機(jī)從一種通電狀態(tài)切換到另一種通電狀態(tài)不引起失步的區(qū)域，稱為______A.死區(qū)B.振蕩區(qū)C.動穩(wěn)定區(qū)D.平衡區(qū)26.描寫時間驅(qū)動過程常用什么方法?27.某光柵的光柵條紋的夾角為0.01rad，柵距為0.1mm，則莫爾條紋的寬度為______A.2.5mmB.5mmC.7.5mmD.10mm28.某光柵的條紋密度是50條/毫米，光柵條紋間的夾角θ=0.001弧度，則莫爾條紋的寬度是______A.10mmB.20mmC.100mmD.50mm29.簡述超聲波電動機(jī)的基本原理及特點。30.已知測得碼盤式轉(zhuǎn)速傳感器發(fā)出500個脈沖所用的時間為10s，編碼器每轉(zhuǎn)脈沖數(shù)為20，則轉(zhuǎn)速為______A.25r/minB.30r/minC.50r/minD.150r/min31.實際使用時，還可以采取哪些技術(shù)措施來改善傳感器的性能?32.在xy平面內(nèi)，由點(0，0)以v=1cm/s的恒定速度運動到點(3，4)，若采樣周期為0.01s，試推導(dǎo)出兩點間的直線插補(bǔ)公式。33.步進(jìn)電動機(jī)是如何實現(xiàn)速度控制的?34.下列電機(jī)中，有電刷接觸的是______A.直流伺服電動機(jī)B.交流伺服電動機(jī)C.直線步進(jìn)電動機(jī)D.超聲波電動機(jī)35.某三相異步電動機(jī)的同步轉(zhuǎn)速為1000r/min，額定轉(zhuǎn)差率為0.04，電源頻率為50Hz。

試求：

(1)電動機(jī)的極對數(shù)；

(2)電動機(jī)的額定轉(zhuǎn)速。36.交流感應(yīng)電動機(jī)的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的種類有______A.1種B.2種C.3種D.4種37.簡述全閉環(huán)與半閉環(huán)的區(qū)別。38.若考慮系統(tǒng)抑制干擾的能力，選擇采樣周期的一條法則是采樣速率應(yīng)選為閉環(huán)系統(tǒng)通頻帶的______A.5倍B.8倍C.10倍D.10倍以上39.數(shù)學(xué)模型中的所有系數(shù)都為常量(與時間無關(guān))的系統(tǒng)稱為______A.確定性系統(tǒng)B.隨機(jī)系統(tǒng)C.時變系統(tǒng)D.定常系統(tǒng)40.簡述由PLC完成的順序控制系統(tǒng)的組成部分。41.永磁式步進(jìn)電動機(jī)由于轉(zhuǎn)子為永久磁鋼，所以斷電有______轉(zhuǎn)矩，消耗功率小。42.對于非循環(huán)式滾柱滾動導(dǎo)軌，每一導(dǎo)軌上滾動體數(shù)目z的最大值是______A.z≤P/(2lr)B.z≤P/(4lr)C.z≤P/(6lr)D.z≤P/(8lr)43.某他勵直流電動機(jī)，電樞電阻為0.4Ω，額定電壓為220V，額定電流為40A，額定轉(zhuǎn)速為1000r/min，負(fù)載轉(zhuǎn)矩為恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，大小為額定轉(zhuǎn)矩的一半，求此時電動機(jī)在額定電壓下的轉(zhuǎn)速和電樞電流的大小。44.永磁同步電動機(jī)的特點是什么?45.簡述A/D轉(zhuǎn)換器的五種主要類型。46.一臺銘牌被遺失的交流電動機(jī)，通以頻率為50Hz的交流電后，測得其空載轉(zhuǎn)速為1450r/min，試確定該電動機(jī)的磁極數(shù)，并計算空載時的轉(zhuǎn)差率。47.梯形圖中的計數(shù)器，采用的助記符指令為______A.CNTB.TIMC.CPMD.MOV48.步進(jìn)電動機(jī)的轉(zhuǎn)速與______成正比。A.繞組相數(shù)B.脈沖頻率C.轉(zhuǎn)子齒數(shù)D.通電方式系數(shù)49.FMS指的是______A.計算機(jī)集成系統(tǒng)B.柔性制造單元C.柔性制造系統(tǒng)D.微機(jī)電系統(tǒng)50.機(jī)械傳動主要有齒輪、蝸桿傳動，絲杠螺母傳動和______傳動三種形式。第1卷參考答案一.歷年考點試題參考題庫1.參考答案：D[考點]本題主要考查的知識點為對步進(jìn)電動機(jī)驅(qū)動電路的要求。[解析]對步進(jìn)電動機(jī)驅(qū)動電路有如下要求：

(1)能夠提供快速上升和快速下降的電流，使電流波形盡量接近矩形；

(2)具有供截止期間釋放電流的回路，以降低相繞組兩端的反電動勢，加快電流衰減；

(3)功耗盡量低，效率要高。2.參考答案：計算機(jī)在系統(tǒng)中的作用：

(1)按程序在一定時刻采樣過程輸出變量值和接收(或插補(bǔ))參考指令值；

(2)比較參考指令和輸出變量值，計算出系統(tǒng)誤差；

(3)計算控制律或控制算法，產(chǎn)生與系統(tǒng)誤差相應(yīng)的控制信號；

(4)通過接口(如D/A轉(zhuǎn)換器)輸出控制信號。3.參考答案：C4.參考答案：整個設(shè)計過程可以分為以下幾個階段：

(1)市場調(diào)研、需求分析和技術(shù)預(yù)測；

(2)概念設(shè)計；

(3)可行性分析；

(4)編制設(shè)計任務(wù)書；

(5)初步設(shè)計——方案設(shè)計；

(6)方案設(shè)計評估與優(yōu)化；

(7)詳細(xì)設(shè)計和參數(shù)核算；

(8)完成全部設(shè)計文件。5.參考答案：在選擇放大器的開關(guān)頻率時，應(yīng)考慮以下幾個方面：

(1)開關(guān)頻率應(yīng)盡可能高。應(yīng)該在所選頻率下，使電樞電感的感抗遠(yuǎn)大于電樞電阻，以使電流變化盡可能小。這對希望低速輕載時電流也能連續(xù)尤為重要。

(2)開關(guān)頻率必須比系統(tǒng)通頻帶大10倍以上，以免影響系統(tǒng)性能。

(3)開關(guān)頻率必須遠(yuǎn)大于各環(huán)節(jié)的共振頻率。

(4)在滿足前三條的前提下，應(yīng)盡量選擇較低的開關(guān)頻率，以降低開關(guān)元件的開關(guān)損耗。6.參考答案：A7.參考答案：控制器8.參考答案：描寫順序控制的方法包括語句表、流程圖、梯形圖、順序功能圖、狀態(tài)圖、過程定時圖以及邏輯語句。9.參考答案：布爾代數(shù)方程為

指令程序為

LD

0.13

ORNOT

0.14

LD

0.15

ANDNOT

1.00

OR

1.01

AND

1.02

ANDLD

OUT

10.0510.參考答案：D[考點]本題主要考查的知識點為加速度傳感器的最大加速度計算。

[解析]最大加速度出現(xiàn)在偏離平衡點最遠(yuǎn)時，則k·xmax=ma，即200N/m×0.2×10-2m=0.01kg·a，得a=40N/kg，計算時要注意單位的換算。11.參考答案：C[考點]本題主要考查的知識點為接口模塊的作用。

[解析]接口模塊在系統(tǒng)內(nèi)主要用于各級之間的信息傳遞。通信模塊主要實現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)部、外部、近程和遠(yuǎn)程的通信。測量模塊的功能是采集有關(guān)系統(tǒng)狀態(tài)和行為的信息。軟件模塊負(fù)責(zé)控制微計算機(jī)模塊工作。12.參考答案：數(shù)控13.參考答案：消除傳動間隙通常從以下兩個方面入手：其一是采用無間隙花鍵、過盈配合、銷釘?shù)确绞竭B接柔輪和軸；其二是將齒輪按照無間隙加工，由于存在柔性構(gòu)件，這種無齒隙嚙合傳動不會有任何問題。14.參考答案：單、雙三拍時：

由得

六拍時：

由得

15.參考答案：采用PLC的順序控制通常是掃描工作制，即：檢測輸入變量，求解當(dāng)前的控制邏輯以及修正輸出指令，都是按照定義和設(shè)計，連續(xù)和重復(fù)進(jìn)行的。16.參考答案：C17.參考答案：B18.參考答案：(1)創(chuàng)新性。

(2)工藝可實現(xiàn)性。

(3)多樣性。

(4)層次性。

(5)避免不良結(jié)構(gòu)性。

(6)反復(fù)迭代性。19.參考答案：B[解析]峰值時間tp是指瞬態(tài)響應(yīng)曲線從零時刻到達(dá)最大峰值的時間，即響應(yīng)曲線從零上升到第一個峰值點所需要的時間。20.參考答案：A[解析]細(xì)分電路既提高了步進(jìn)電機(jī)的分辨率，又能夠平滑步進(jìn)運動，減弱甚至消除振蕩。21.參考答案：閉環(huán)傳遞函數(shù)

兩邊取自然對數(shù)

可得

22.參考答案：電氣23.參考答案：采用PLC的順序控制通常是掃描工作制，即：檢測輸入變量，求解當(dāng)前的控制邏輯以及修正輸出指令，都是按照定義和設(shè)計，連續(xù)和重復(fù)進(jìn)行的。24.參考答案：A[考點]本題主要考查的知識點為順序控制系統(tǒng)的概念。

[解析]順序控制系統(tǒng)是按照預(yù)先規(guī)定的次序完成一系列操作的系統(tǒng)。在順序控制系統(tǒng)中，每一步操作都是一個簡單的二進(jìn)制動作。25.參考答案：C[考點]本題主要考查的知識點為單脈沖運行特性中的動穩(wěn)定區(qū)。[解析]當(dāng)步進(jìn)電動機(jī)輸入單脈沖時，電動機(jī)從一種通電狀態(tài)切換到另一種通電狀態(tài)下不引起失步的區(qū)域，稱為動穩(wěn)定區(qū)。26.參考答案：為了描寫時間驅(qū)動的順序過程，經(jīng)常采用語句表和過程定時圖這兩種方法。27.參考答案：D[考點]本題主要考查的知識點為光柵模爾條紋的寬度計算。

[解析]由莫爾奈紋的寬度計算公式得，W28.參考答案：B[考點]本題主要考查的知識點為光柵莫爾條紋的寬度計算。

[解析]由，可得=20(mm)。29.參考答案：超聲波電動機(jī)(USM)又稱為壓電電動機(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，并將這種振動摩擦耦合來直接驅(qū)動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)或滑塊的位移。

超聲波電動機(jī)的特點：(1)低速大轉(zhuǎn)矩；(2)無電磁噪聲、電磁兼容性好；(3)動態(tài)響應(yīng)快、控制性能好；(4)斷電自鎖；(5)運行無噪聲；(6)微位移特性；(7)動態(tài)速度范圍寬；(8)結(jié)構(gòu)簡單、設(shè)計形式靈活、自由度大，易實現(xiàn)小型化和多樣化；(9)易實現(xiàn)工業(yè)自動化流水線生產(chǎn)；(10)耐低溫，適應(yīng)真空和太空環(huán)境。30.參考答案：D[考點]本題主要考查的知識點為磁盤式轉(zhuǎn)速傳感器的轉(zhuǎn)速計算。[解析]31.參考答案：(1)差動技術(shù)。可消除兩位輸出和偶次非線性項，抵消共模誤差，減小非線性。差動技術(shù)在電阻應(yīng)變式、電感式、電容式等傳感器中得到了廣泛應(yīng)用。

(2)平均技術(shù)。常用的平均技術(shù)有誤差平均效應(yīng)和數(shù)據(jù)平均處理。誤差平均效應(yīng)的原理是利用n個傳感器單元同時感受被測量，因而其輸出將是這些單元輸出的總和。這在光柵、感應(yīng)同步器等柵狀傳感器中都取得明顯的效果。數(shù)據(jù)平均處理是在相同條件下測量重復(fù)n次，然后取平均值。大多數(shù)情況下平均技術(shù)可使隨機(jī)誤差近似減小倍。

(3)穩(wěn)定性處理。傳感器作為長期使用的元件，其穩(wěn)定性顯得特別重要。為提高傳感器性能的穩(wěn)定性，應(yīng)該對其進(jìn)行必要的穩(wěn)定性處理。如結(jié)構(gòu)材料的時效處理、電子元件的老化篩選等。

(4)屏蔽、隔離。屏蔽、隔離措施可抑制電磁干擾。另外，如隔熱、密封、隔振等措施可削弱溫度、濕度、機(jī)械振動的影響。

(5)閉環(huán)技術(shù)。將反饋控制技術(shù)與傳感器相結(jié)合，可構(gòu)成閉環(huán)測量系統(tǒng)。閉環(huán)測量系統(tǒng)具有精度高、靈敏度高、穩(wěn)定可靠等優(yōu)點。32.參考答案：(xf，yf)=(3，4)，(x0，y0)=(0，0)

故遞推公式為

33.參考答案：步進(jìn)電動機(jī)的運動是由輸入的電脈沖信號控制的，每當(dāng)電機(jī)繞組接收一個脈沖，轉(zhuǎn)子就轉(zhuǎn)過一個相應(yīng)的角度。其角位移量與輸入脈沖的個數(shù)嚴(yán)格成正比，在時間上與輸入脈沖同步。因而，只要控制輸入脈沖的數(shù)量、頻率和電機(jī)繞組的相序，即可得到所需轉(zhuǎn)動的速度和方向。34.參考答案：A[解析]直流伺服電動機(jī)的特點是可控性好，穩(wěn)定性好，響應(yīng)快，有電刷接觸。35.參考答案：36.參考答案：B[考點]本題主要考查的知識點為交流感應(yīng)電動機(jī)的結(jié)構(gòu)組成。

[解析]交流感應(yīng)電動機(jī)的轉(zhuǎn)子有鼠籠式和短路繞組式兩種，另外定子有三相繞組和單相繞組兩種結(jié)構(gòu)，由此可知，若題目變?yōu)榻涣鞲袘?yīng)電動機(jī)的結(jié)構(gòu)種類則為四種。37.參考答案：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機(jī)軸上，用以間接測量工作臺的位移，則把間接測量的系統(tǒng)稱為半閉環(huán)系統(tǒng)，因為工作臺的移動是在閉環(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，傳感器是直接測量工作臺移動的，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)。38.參考答案：D[考點]本題主要考查的知識點為采樣周期選擇的準(zhǔn)則。[解析]采用周期選擇準(zhǔn)則包括，準(zhǔn)則1：若考慮對系統(tǒng)響應(yīng)速度的影響，選擇采樣周期的一條良好的法則是采樣周期應(yīng)小于或等于系統(tǒng)的最小時間常數(shù)。

準(zhǔn)則2：若考慮系統(tǒng)的抑制干擾能力，選擇采樣周期的另一條法則是采樣速率應(yīng)為閉環(huán)系統(tǒng)通頻帶的10倍以上。

準(zhǔn)則3：實時算法程序所花費的時間總和最好小于采樣周期的1/10。39.參考答案：D[考點]本題主要考查的知識點為定常系統(tǒng)的定義。

[解析]數(shù)學(xué)模型中的所有系數(shù)都為與時間無關(guān)的常量的系統(tǒng)稱為定常系統(tǒng)，又稱為時不變系統(tǒng)。40.參考答案：由中央處理器(CPU)、存儲器、輸入/輸出(I/O)模塊和受控機(jī)器或過程組成。41.參考答案：定位42.參考答案：B[解析]對于滾柱導(dǎo)軌，每一導(dǎo)軌上滾動體數(shù)目z的最大值為43.參考答案：∵Tem=KtIa

∴TN=KtIN0.5TN=K