机电一体化系统设计试题与答案

题号题号 评分评分 评卷教师评卷教师 一一二二三三四四五五六六七七八八九九十十总分总分 一、填空题（每空一、填空题（每空 1 1 分，共分，共 2020 分）分） 1 1．滚珠丝杆中滚珠的循环方式有．滚珠丝杆中滚珠的循环方式有、、两种。两种。 2 2．机电一体化系统，设计指标和评价标准应包括．机电一体化系统，设计指标和评价标准应包括、、、、 、、 3 3．在伺服系统中，在满足系统工作要求的情况下，首先应保证系统的．在伺服系统中，在满足系统工作要求的情况下，首先应保证系统的，并尽量高伺服，并尽量高伺服 系统的响应速度。系统的响应速度。 4 4．． . .实现步进电动机通电环形分配的三种常用方法是实现步进电动机通电环形分配的三种常用方法是、、、、。。 5 5．．抑制电磁干扰的常用方法有屏蔽、抑制电磁干扰的常用方法有屏蔽、、、、、、、合理布局和软件抗干扰技术。合理布局和软件抗干扰技术。 6 6．机电一体化系统一般由．机电一体化系统一般由____________________________、、__________________________、接口、、接口、____________________________________、、 __________________________、、____________________________等部分组成。等部分组成。 7 7．机电一体化系统（产品）设计类型大致可分为．机电一体化系统（产品）设计类型大致可分为________________________________、适应性设计、、适应性设计、_______________________________。 二、简答题（每题二、简答题（每题 5 5 分，共分，共 3030 分）分） 1 1、机电一体化系统中的计算机接口电路通常使用光电耦合器，光电耦合器的作用有哪些、机电一体化系统中的计算机接口电路通常使用光电耦合器，光电耦合器的作用有哪些 2 2、什么是三相六拍通电方式？、什么是三相六拍通电方式？ 3 3、简述、简述 PWMPWM 脉宽调速原理。脉宽调速原理。 4 4、简述香农采样定理。、简述香农采样定理。 5 5、什么叫传感器？它是由哪几部分组成的？、什么叫传感器？它是由哪几部分组成的？ 6 6、步进电动机常用驱动电路中功率放大电路有哪几种类型、步进电动机常用驱动电路中功率放大电路有哪几种类型? ? 三、计算题（共三、计算题（共 2020 分）分） （将本题答案写在答题纸上）（将本题答案写在答题纸上） （一）（一） 、、 （（1010 分）三相变磁阻式步进电动机，转子齿数分）三相变磁阻式步进电动机，转子齿数 Z=100,Z=100,双拍制通电，要求电动机转速为双拍制通电，要求电动机转速为 120r/min120r/min，， 共3页第1页 输入脉冲频率为多少输入脉冲频率为多少? ?步距角为多少步距角为多少? ? （二）（二） 、、(10(10 分分) ) 光栅传感器，刻线数为光栅传感器，刻线数为 100100 线线/mm/mm，设细分时测得莫尔条纹数为，设细分时测得莫尔条纹数为 400400，试计算光栅位，试计算光栅位 移是多少毫米？若经四倍细分后，记数脉冲仍为移是多少毫米？若经四倍细分后，记数脉冲仍为 400400，则光栅此时的位移是多少？测量分辨率是多少？，则光栅此时的位移是多少？测量分辨率是多少？ 四、综合分析题（共四、综合分析题（共 3030 分）分） （一）（一） 、分析、说明如图所示计算机控制系统中信号变换与传输的过程、原理。、分析、说明如图所示计算机控制系统中信号变换与传输的过程、原理。 （二）、伺服控制系统一般包括哪几个部分？每部分能实现何种功能？（二）、伺服控制系统一般包括哪几个部分？每部分能实现何种功能？ 一、填空题（每空一、填空题（每空 1 1 分，共分，共 2020 分）分） 1 1、内循环、外循环、内循环、外循环2 2、性能指标、性能指标系统功能系统功能使用条件使用条件经济效益经济效益3 3、稳定性、稳定性 4 4、、1 1）采用计算机软）采用计算机软 件分配器件分配器2 2）小规模集成电路搭接的硬件分配器）小规模集成电路搭接的硬件分配器3 3）专用模块分配器）专用模块分配器5 5、隔离、隔离滤波滤波 接地接地 6 6、机械本、机械本 体体 动力与驱动动力与驱动执行机构执行机构传感器检测部分传感器检测部分控制及处理部分控制及处理部分7 7、开发性设计、开发性设计变参数设计变参数设计 二、简答（每题二、简答（每题 5 5 分，共分，共 3030 分）分） 1.1. （（1 1）能保护系统元件不受高共模电压的损害，防止高压对低压信号系统的损坏。）能保护系统元件不受高共模电压的损害，防止高压对低压信号系统的损坏。 （（2 2）泄漏电流低，对于测量放大器的输入端无须提供偏流返回通路。）泄漏电流低，对于测量放大器的输入端无须提供偏流返回通路。 （（3 3）共模抑制比高，能对直流和低频信号）共模抑制比高，能对直流和低频信号( (电压或电流电压或电流) )进行准确、安全的测量。进行准确、安全的测量。 2.2. 如果步进电动机通电循环的各拍中交替出现单、双相通电状态，这种通电方式称为单双相轮流通电方如果步进电动机通电循环的各拍中交替出现单、双相通电状态，这种通电方式称为单双相轮流通电方 式。如式。如 A A→→ ABAB→→ B B→→ BCBC→→C C →→ CACA→→…… 3.3. 在一个周期在一个周期 T T 内闭合的时间为τ，内闭合的时间为τ， 则一个外加的固定直流电压则一个外加的固定直流电压 U U 被按一定的频率开闭的开关被按一定的频率开闭的开关 S S 加到电加到电 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 U、宽度为、宽度为，如右图所示。电枢两端的，如右图所示。电枢两端的 平均电压为：平均电压为： U d  式中式中 1 T  T 0 Udt  T U U 。。 = = /T=U/T=Ud d/U/U，，(0(01)1) 为导通率（或称占空比） 为导通率（或称占空比） 共3页第2页 当当 T T 不变时，只要改变导通时间不变时，只要改变导通时间，就可以改变电枢两端的平均电压，就可以改变电枢两端的平均电压 UdUd。当。当从从 0~T0~T 改变时，改变时，UdUd 由零由零 连续增大到连续增大到 U U。。 4.4.采样频率大于采样频率大于 2 2 倍的信号频率，才能正确复现原信号。倍的信号频率，才能正确复现原信号。 5 5．．传感器是一种以一定的精确度把被测量转换为与之有确定对应关系的，传感器是一种以一定的精确度把被测量转换为与之有确定对应关系的，便于应用的某种物理量便于应用的某种物理量 的测量的测量 装置。敏感元件、转换元件、基本电路。装置。敏感元件、转换元件、基本电路。 6.6.单电压、双电压、斩波恒流、恒流源单电压、双电压、斩波恒流、恒流源 三、计算题（共三、计算题（共 2020 分）分） （一）（一） （（1010 分）分）K=1; M=3, Z