2008年4月自学考试机电一体化系统设计试卷

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2008年4月自学考试机电一体化系统设计试卷

(课程代码 2245)

本试卷共10页，满分100分；考试时间150分钟。

一、单项选择题(本大题共10小题，每小题1分，共10分)

在每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，请将其代码填写 在题后的括号内。错选、多选或未选均无分。

1．利用预先决定的指令控制一系列加工作业的系统称 【 】 A．伺服系统 B．自动引导车 C．工业机器人 D．数控系统

2．在机电一体化系统设计中，齿轮系常用于伺服系统传动机构中，作用是 【 】 A．减速，增矩 B．增速，增矩 C．增速，减矩 D．减速，减矩

3．导轨副用于引导运动部件的走向。若导轨副机构简单、阻尼系数大、刚度大，但易产生 低速爬引现象，则导轨副为 【 】

A．滚动导轨副 B．气浮导轨副 C．液体静压导轨副 D．滑动导轨副

4．利用几个传感器单元同时感受被测量，因而其输出将是这些单元输出的总和，这种测量 技术被称为 【 】

A．平均技术 B．差动技术 C．开环技术 D．闭环技术 5．下列几种电动机中，不属于固定磁阻电动机的是 【 】 ．．． A．直流电动机 B．永磁同步电动机 C．步进电动机 D．交流感应电动机 6．下列特性中，不属于超声波电动机的优点的是 【 】 ．．． A．低速大转矩 B．无电磁噪声、电磁兼容性好 C．价格低廉 D．动态响应快 7．PID控制器中，P的作用是 【 】

A．降低系统稳态误差 B．增加系统稳定性 C．提高系统无静差度 D．减小系统阻尼 8．下列对“路径”和“轨迹”区别的描述不正确的是 【 】 ．．．

A．路径只代表与轨迹有关的位置信息

B．路径是代表在空间直角坐标系或机器人连杆坐标系中运动的位置—时间曲线 C．轨迹是具有适当速度和(或)加速度信息的路径 D．轨迹控制不仅要求路径连续，而且要求速度连续 9．SIMATIC S7--300PLC是 【 】

A．中、高档性能的PLC B．人机界面硬件 C．模块化小型的PLC D．超小型化的PLC

10．设计梯形图时，串联一个动合触点0．00对应的助记符语句是 【 】 A．ANDNOT 0．00 B．AND 0．00

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C．OR 0．00 D．OR NOT 0．00

二、简答题(本大题共8小题，每小题4分，共32分)

11．机电一体化系统中，机械受控模块的作用是什么? 12．机电一体化设计思想是什么?

13．滚珠丝杠螺母副的间隙消除和预紧方法有哪几种?

14．直流伺服电动机的调节特性的含义是什么?什么是直流伺服电动机的失灵区? 15．什么是步进电动机?其转速、转角取决于什么? 16．对步进电动机驱动电路有什么要求? 17．全闭环控制系统的定义及特点是什么? l8．什么是数字微分分析法?

三、计算题(本大题共4小题，每小题5分，共20分)

19．如题19图所示，已知双波传动谐波齿轮减速器中，柔轮齿数ZR=200，刚轮齿数ZG=202，

波发生器转速nH=1500r／min。

试求：(1)刚轮固定时柔轮的转速nR? (2)柔轮固定时刚轮的转速nG? 20．如题20图所示，用每转2000条刻线的增量编码器测电动机转速，已知时钟脉冲为2MHz， 在10个编码器脉冲间隔的时间里，计数器共计数10000个时钟脉冲，试求电动机转速 n?

21．某五相步进电动机转子有36个齿，采用二相三相运行方式。 试计算：(1)步距角θs为多少?

(2)若要电动机以200 r／min的速度旋转，输入脉冲频率f为多少? (3)若要电动机旋转1周半，其输入脉冲数为多少?

22．某伺服系统结构如题22图所示，已知：Kp=60V／rad，Kf=O.24V·s／rad，Ra=3Ω，

Kn=2.5×103V／V，Kt=7.1N·m／A

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求：(1)系统增益k： (2)伺服刚度KR。

四、简单应用题(本大题共3小题，每小题6分，共18分)

23．设计一个典型二阶RC有源低通滤波器的电路原理图。

24．一台他励直流电动机，额定电压为220V，额定电流为l16A，额定转速为1500r/min，

电枢绕组电阻为0.174Ω，试计算理想空载转速为多少(r／min)?

25．考虑x-y平面上的直线运动路径，源点坐标为(1，1)，终点坐标为(13，11)，两轴速度

限制：vxmax=vymax=±6，加速度限制：axmax=aymax=±2，试设计三次多项式样条函数点位 控制指令。

五、综各应用题(本大题共2小题，每小题10分，共20分)

26．控制系统的结构图如题26图所示，已知G(s)= ，Gc(s)=Ts+l (1)当T=0时，试确定系统的自然频率ωn，阻尼比ξ和最大超调量σ%； (2)欲希望系统成为最佳阻尼比状态，试确定T值；

(3)校正后，系统的开环增益和单位速度输人时的稳态误差essv。

27．设计一台电动机按要求动作的PLC控制系统。

具体要求：系统只有一个按钮。按一下，电动机正转10s再反转10s后自动停止。 试完成设计任务：(1)列出PLC系统资源分配表。 (2)画出梯形图程序。

(3)写出对应的助记符指令。

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