机电一体化复习题含答案.pdf

1 一、名词解释1、 机 电 一 体 化 ： 机 电 一 体 化 技 术 综 合 应 用 了 机 械 技 术 、 微 电 子 技 术 、 信 息 处 理 技 术 、自 动 控 制 技 术 、 检 测 技 术 、 电 力 电 子 技 术 、 接 口 技 术 及 系 统 总 体 技 术 等 群 体 技 术 ， 实 现 多 种技 术 功 能 复 合 的 最 佳 功 能 价 值 的 系 统 工 程 技 术 。2、 柔 性 制 造 系 统 ： 柔 性 制 造 系 统 （ Flexible Manufacturing System） 是 由 两 台 或 两 台以 上 加 工 中 心 或 数 控 机 床 组 成 ， 并 在 加 工 自 动 化 的 基 础 上 实 现 物 料 流 和 信 息 流 的 自 动 化 。3、 传 感 器 ： 传 感 器 适 机 电 一 体 化 系 统 中 不 可 缺 少 的 组 成 部 分 ， 能 把 各 种 不 同 的 非 电 量转 换 成 电 量 ， 对 系 统 运 行 中 所 需 的 自 身 和 外 界 环 境 参 数 及 状 态 进 行 检 测 ， 将 其 变 成 系 统 可 识别 的 电 信 号 ， 传 递 给 控 制 单 元 。4、 伺 服 电 动 机 ： 伺 服 电 动 机 又 称 控 制 电 机 ， 其 起 动 停 止 、 转 速 或 转 角 随 输 入 电 压 信 号的 大 小 及 相 位 的 改 变 而 改 变 。 输 入 的 电 压 信 号 又 称 控 制 信 号 或 控 制 电 压 ， 改 变 控 制 信 号 可 以改 变 电 动 机 的 转 速 及 转 向 ， 驱 动 工 作 机 构 完 成 所 要 求 的 各 种 动 作 。5、 感 应 同 步 器 : 感 应 同 步 器 是 一 种 应 用 电 磁 感 应 原 理 制 造 的 高 精 度 检 测 元 件 ， 有 直 线 和 圆盘 式 两 种 ， 分 别 用 作 检 测 直 线 位 移 和 转 角 。6、 人 机 接 口 ： 人 机 接 口 （ HMI） 是 操 作 者 与 机 电 系 统 （ 主 要 是 控 制 微 机 ） 之 间 进 行 信 息交 换 的 接 口 ， 主 要 完 成 输 入 和 输 出 两 方 面 的 工 作 。7、 PLC： 可 编 程 控 制 器 （ Programmable Logical Controller） 简 称 PLC.是 一 种 在 继 电器 控 制 和 计 算 机 控 制 的 基 础 上 开 发 出 来 ， 并 逐 渐 发 展 成 为 以 微 处 理 器 为 核 心 ， 把 自 动 化 技 术 、计 算 机 技 术 、 通 信 技 术 融 为 一 体 的 新 型 工 业 自 动 控 制 装 置 ， 广 泛 应 用 在 各 种 生 产 机 械 和 生 产过 程 的 自 动 控 制 中 。8、 变 频 器 ： 变 频 器 是 利 用 电 力 半 导 体 器 件 的 通 断 作 用 将 工 频 电 源 变 换 为 另 一 频 率的 电 能 控 制 装 置 ， 能 实 现 对 交 流 异 步 电 机 的 软 起 动 、 变 频 调 速 、 提 高 运 转 精 度 、 改 变功 率 因 素 以 及 过 流 /过 压 /过 载 保 护 等 功 能 。9、 通 信 协 议 ： 通 信 协 议 是 指 通 信 双 方 就 如 何 交 换 信 息 所 建 立 的 一 些 规 定 和 过 程 ， 包 括逻 辑 电 平 的 定 义 、 应 用 何 种 物 理 传 输 介 质 、 数 据 帧 的 格 式 、 通 信 站 地 址 的 确 定 、 数 据 传 输 方 式 等 。10、 MPS系 统 ： 模 块 化 生 产 加 工 系 统 （ Modular Production System） 简 称 MPS系 统 ，它 是 德 国 FESTO公 司 结 合 现 代 工 业 的 特 点 研 制 开 发 的 模 拟 自 动 化 生 产 过 程 ， 集 机 械 、 电 子 、传 感 器 、 气 动 、 通 信 为 一 体 的 高 度 集 成 的 机 电 一 体 化 装 置 。二、填空题1、 电 感 式 传 感 器 是 一 种 把 微 小 位 移 变 化 量 转 变 成 电 感 变 化 量 的 位 移 传 感 器 。2、 光 电 编 码 器 根 据 结 构 可 分 为 增 量 式 和 绝 对 式 。3、 热 电 阻 温 度 传 感 器 的 工 作 原 理 是 基 于 金 属 的 热 电 阻 效 应 。4、 热 电 偶 温 度 传 感 器 的 工 作 原 理 是 基 于 物 体 的 热 电 效 应 。5、 对 伺 服 系 统 的 技 术 要 求 是 系 统 精 度 、 稳 定 性 、 响 应 特 性 、 工 作 频 率 。6、 液 压 系 统 一 般 包 括 动 力 元 件 、 执 行 元 件 、 控 制 元 件 和 辅 助 元 件 四 个 部 分 。7、 典 型 的 气 动 驱 动 系 统 由 气 源 装 置 、 执 行 元 件 、 控 制 元 件 和 辅 助 元 件 组 成 。8、 机 电 控 制 系 统 的 机 械 装 置 主 要 包 括 传 动 机 构 、 导 向 机 构 和 执 行 器 三 个 部 分 。 9、 机 电 一 体 化 的 机 械 系 统 设 计 主 要 包 括 两 个 环 节 ： 静 态 设 计 、 动 态 设 计 。10、 欠 电 流 继 电 器 利 用 其 常 开 触 点 串 接 在 被 控 线 路 中 起 欠 流 保 护 。11、 过 电 流 继 电 器 利 用 其 常 闭 触 点 串 接 在 被 控 线 路 中 起 过 流 保 护 。12、 接 口 的 基 本 功 能 主 要 有 数 据 格 式 转 换 、 放 大 、 通 信 联 络 。13、 伺 服 系 统 的 基 本 组 成 包 括 控 制 器 、 执 行 环 节 、 检 测 装 置 、 比 较 环 节 。14、 工 作 接 地 分 为 一 点 接 地 、 多 点 接 地 。15、 机 电 一 体 化 产 品 按 用 途 可 以 划 分 为 办 公 机 电 一 体 化 产 品 、 产 业 机 电 一 体 化 产 品 和 民 2 用 机 电 一 体 化 产 品 。16、 典 型 的 可 编 程 控 制 器 由 编 程 器 、 微 处 理 器 、 存 储 器 、 电 源 和 输 入 输 出 接 口 等 部 分构 成 。17、 S7-200 PLC的 控 制 程 序 通 常 由 用 户 程 序 、 数 据 块 和 参 数 组 成 。18、 PLC根 据 数 据 传 输 方 式 分 为 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 协 议 为 PPI协 议 。21、 交 -直 -交 变 频 器 的 内 部 电 路 主 要 由 整 流 电 路 、 直 流 中 间 电 路 、 逆 变 电 路 和 控 制 电 路组 成 。22、 机 电 一 体 化 系 统 常 用 的 能 源 有 电 力 源 、 液 压 源 和 气 压 源 。三、简答题1. 机 电 一 体 化 系 统 的 基 本 构 成 要 素 有 哪 些 ？答 ： 一 个 较 完 整 的 机 电 一 体 化 控 制 系 统 ， 包 括 以 下 几 个 基 本 要 素 ： 机 械 本 体 、 动 力 源 、 传 感 装 置 、 驱 动 执 行 机 构 、 控 制 器 等 ， 各 要 素 和 环 节 之 间 通 过 接 口 相 联 系 。2. 测 试 传 感 部 分 的 作 用答 ： 测 试 传 感 部 分 的 作 用 ： 对 系 统 运 行 中 所 需 要 的 本 身 和 外 界 环 境 的 各 种 参 数 及 状 态 进行 检 测 ， 传 输 到 信 息 处 理 单 元 ， 经 分 析 处 理 后 产 生 控 制 信 息 。3. 传 感 器 是 如 何 分 类 的 ？答 ： 传 感 器 的 分 类 方 法 有 如 下 几 种 ： 按 用 途 、 工 作 原 理 、 变 换 原 理 、 输 出 信 号 性 质 分 类 。4. 简 述 步 进 电 动 机 驱 动 电 路 的 组 成 。答 ： 步 进 电 动 机 的 驱 动 电 路 由 脉 冲 信 号 发 生 器 、 分 频 器 、 脉 冲 分 配 器 和 脉 冲 放 大 器 组 成 。5. 简 述 直 流 伺 服 电 机 两 种 控 制 方 式 的 特 点 。答 ： 直 流 伺 服 电 动 机 的 控 制 方 式 主 要 有 两 种 ： 一 种 是 电 枢 电 压 控 制 ， 即 在 定 子 磁 场 不 变的 情 况 下 ， 通 过 控 制 施 加 在 电 枢 绕 组 两 端 的 电 压 信 号 来 控 制 电 动 机 的 转 速 和 输 出 转 矩 ； 另 一种 是 励 磁 磁 场 控 制 ， 即 通 过 改 变 励 磁 电 流 的 大 小 来 改 变 定 子 磁 场 强 度 ， 从 而 控 制 电 动 机 的 转速 和 输 出 转 矩 。 采 用 电 枢 电 压 控 制 方 式 时 ， 由 于 定 子 磁 场 保 持 不 变 ， 其 电 枢 电 流 可 以 达 到 额 定 值 ， 相 应的 输 出 转 矩 也 可 以 达 到 额 定 值 ， 因 而 这 种 方 式 又 被 称 为 恒 转 矩 调 速 方 式 。 而 采 用 励 磁 磁 场 控制 方 式 时 ， 由 于 电 动 机 在 额 定 运 行 条 件 下 磁 场 已 接 近 饱 和 ， 因 而 只 能 通 过 减 弱 磁 场 的 方 法 来改 变 电 动 机 的 转 速 。 由 于 电 枢 电 流 不 允 许 超 过 额 定 值 ， 因 而 随 着 磁 场 的 减 弱 ， 电 动 机 转 速 增加 ， 但 输 出 转 矩 下 降 ， 输 出 功 率 保 持 不 变 ， 所 以 这 种 方 式 又 被 称 为 恒 功 率 调 速 方 式 。6. 为 什 么 说 接 触 器 自 锁 线 路 具 有 欠 压 和 失 压 的 保 护 作 用 ？当 失 压 和 欠 压 时 ， 接 触 器 线 圈 的 电 磁 吸 引 力 消 失 或 不 足 ， 接 触 器 触 点 释 放 ， 断 开 控 制 线路 ， 从 而 使 电 动 机 主 电 路 断 开 。7. 简 述 PLC系 统 与 继 电 器 接 触 器 控 制 系 统 的 区 别 。答 ： 1） 控 制 方 式 ： 继 电 器 控 制 系 统 的 控 制 是 采 用 硬 件 接 线 实 现 的 ， 是 利 用 继 电 器 机 械触 点 的 串 联 或 并 联 极 延 时 继 电 器 的 滞 后 动 作 等 组 合 形 成 控 制 逻 辑 ， 只 能 完 成 既 定 的 逻 辑 控制 。 PLC控 制 系 统 采 用 存 储 逻 辑 ， 其 控 制 逻 辑 是 以 程 序 方 式 存 储 在 内 存 中 ， 要 改 变 控 制 逻 辑 ，只 需 改 变 程 序 即 可 ， 称 软 接 线 。 2） 工 作 方 式 ： 继 电 器 控 制 系 统 采 用 并 行 的 工 作 方 式 ， PLC控 制 系 统 采 用 串 行 工 作 方 式 。3） 控 制 速 度 ： 继 电 器 控 制 系 统 控 制 逻 辑 是 依 靠 触 点 的 机 械 动 作 实 现 控 制 ， 工 作 频 率 低 ，毫 秒 级 ， 机 械 触 点 有 抖 动 现 象 。 PLC 控 制 系 统 是 由 程 序 指 令 控 制 半 导 体 电 路 来 实 现 控 制 ， 速度 快 ， 微 秒 级 ， 严 格 同 步 ， 无 抖 动 。4） 定 时 与 计 数 控 制 ： 继 电 器 控 制 系 统 是 靠 时 间 继 电 器 的 滞 后 动 作 实 现 延 时 控 制 ， 而 时间 继 电 器 定 时 精 度 不 高 ， 受 环 境 影 响 大 ， 调 整 时 间 困 难 。 继 电 器 控 制 系 统 不 具 备 计 数 功 能 。 3 PLC控 制 系 统 用 半 导 体 集 成 电 路 作 定 时 器 ， 时 钟 脉 冲 由 晶 体 振 荡 器 产 生 ， 精 度 高 ， 调 整 时 间方 便 ， 不 受 环 境 影 响 。 另 外 PLC系 统 具 备 计 数 功 能 。5） 可 靠 性 和 维 护 性 ： 继 电 器 控 制 系 统 可 靠 性 较 差 ， 线 路 复 杂 ， 维 护 工 作 量 大 ， PLC控制 系 统 可 靠 性 较 高 ， 外 部 线 路 简 单 ， 维 护 工 作 量 小 。8. PLC交 流 开 关 量 输 入 模 块 和 直 流 开 关 量 输 入 模 块 分 别 适 用 什 么 场 合 ？答 ： 由 于 交 流 输 入 模 块 电 路 中 增 加 了 限 流 、 滤 波 和 整 流 三 个 环 节 ， 因 此 ， 输 入 信 号 的 延迟 时 间 要 比 直 流 输 入 电 路 的 要 长 ， 但 由 于 其 输 入 端 是 高 电 压 ， 因 此 输 入 信 号 的 可 靠 性 要 比 直流 输 入 电 路 要 高 。 一 般 来 说 ， 交 流 输 入 方 式 用 于 有 油 雾 、 粉 尘 等 恶 劣 环 境 ， 对 系 统 响 应 要 求不 高 的 场 合 ， 而 直 流 输 入 模 块 用 于 环 境 较 好 ， 电 磁 干 扰 轻 ， 对 系 统 响 应 要 求 较 高 的 场 合 。9. PLC开 关 量 输 出 模 块 有 哪 几 种 类 型 ？ 各 能 驱 动 何 种 负 载 ？答 ： PLC 的 输 出 模 块 有 三 种 ： 继 电 器 输 出 、 晶 体 管 输 出 、 晶 闸 管 输 出 。 继 电 器 输 出 型 既可 用 于 交 流 输 出 ， 也 用 于 直 流 输 出 。 晶 体 管 输 出 型 用 于 直 流 输 出 。 双 向 晶 闸 管 输 出 型 用 于 控制 外 部 交 流 负 载 10. PWM脉 宽 调 速 原 理 。答 ： PWM 是 英 文 Pulse Width Modulation(脉 冲 宽 度 调 制 )缩 写 ， 按 一 定 规 律 改 变 脉冲 列 的 脉 冲 宽 度 ， 以 调 节 输 出 量 和 波 形 的 一 种 调 值 方 式 。11. 控 制 系 统 接 地 的 目 的 。答 ： 将 电 路 、 设 备 机 壳 等 与 作 为 零 电 位 的 一 个 公 共 参 考 点 （ 大 地 ） 实 现 低 阻 抗 的 连 接 ，称 之 谓 接 地 。 接 地 的 目 的 有 两 个 ： 一 是 为 了 安 全 ， 例 如 把 电 子 设 备 的 机 壳 、 机 座 等 与 大 地 相接 ， 当 设 备 中 存 在 漏 电 时 ， 不 致 影 响 人 身 安 全 ， 称 为 安 全 接 地 ； 二 是 为 了 给 系 统 提 供 一 个 基准 电 位 ， 例 如 脉 冲 数 字 电 路 的 零 电 位 点 等 ， 或 为 了 抑 制 干 扰 ， 如 屏 蔽 接 地 等 。 称 为 工 作 接 地 。工 作 接 地 包 括 一 点 接 地 和 多 点 接 地 两 种 方 式 。12. 机 电 一 体 化 系 统 设 计 的 指 标 主 要 包 括 哪 些 方 面 ？答 ： 主 要 包 括 系 统 功 能 、 性 能 指 标 、 使 用 条 件 、 经 济 效 益 。13 为 什 么 采 用 机 电 一 体 化 技 术 可 以 提 高 系 统 的 精 度 ?答 ： 机 电 一 体 化 技 术 使 机 械 传 动 部 分 减 少 ， 因 而 使 机 械 磨 损 ， 配 合 间 隙 及 受 力 变 形 等 所 引 起 的 误 差 大 大 减 少 ， 同 时 由 于 采 用 电 子 技 术 实 现 自 动 检 测 ， 控 制 ， 补 偿 和 校 正 因 各 种 干 扰因 素 造 成 的 误 差 ， 从 而 提 高 精 度 。14 机 电 一 体 化 相 关 技 术 有 哪 些 ?答 ： 机 电 一 体 化 相 关 技 术 有 ： 机 械 技 术 ， 计 算 机 与 信 息 处 理 技 术 ， 系 统 技 术 ， 白 动 控 制技 术 ， 传 感 器 测 试 技 术 和 伺 服 驱 动 技 术 。15 简 述 机 电 一 体 化 产 品 设 计 中 ， 详 细 设 计 的 主 要 内 容 。答 ： 详 细 设 计 主 要 包 括 ： 系 统 总 体 设 计 ； 业 务 的 分 组 ； 机 械 本 体 及 工 具 设 计 ； 控 制 系 统设 计 ； 程 序 设 计 ； 后 备 系 统 设 计 ； 完 成 详 细 设 计 书 及 制 造 图 样 ； 产 品 出 厂 及 使 用 文 件 的 设 计 。16 简 述 A D、 D A 接 口 的 功 能 。答 ： A D 接 口 的 功 能 是 将 温 度 、 压 力 等 物 理 量 经 传 感 器 变 成 的 电 压 、 电 流 等 信 号 转 换为 数 字 量 。 D A接 口 是 将 二 进 制 数 字 量 转 换 成 电 压 信 号 。17. 机 电 一 体 化 产 品 对 机 械 传 动 系 统 有 哪 些 要 求 ？答 ： 机 电 一 体 化 系 统 对 机 械 传 动 系 统 的 要 求 有 ： 精 度 ； 稳 定 性 ； 快 速 响 应 性 ； 还 应 满 足 小 型 、 轻 量 、 高 速 、 低 冲 击 振 动 、 低 噪 声 和 高 可 靠 性 。18. S7-200 PLC有 哪 些 硬 件 资 源 ， 如 何 对 他 们 寻 址 ？答 ： S7-200 PLC的 硬 件 资 源 包 括 输 入 输 出 映 像 寄 存 器 区 （ I/Q） 、 标 志 位 存 储 器 区 （ M） 、特 殊 标 志 位 存 储 器 区 （ SM） 、 定 时 器 存 储 器 区 （ T） 、 计 数 器 存 储 器 区 （ C） 、 顺 序 控 制 标 志 位区 （ S） 、 变 量 存 储 器 区 （ V） 、 局 部 存 储 器 区 （ L） 、 累 加 器 （ AC） /高 速 计 数 器 （ HC） 、 模 拟 量输 入 输 出 寄 存 器 （ AI/AQ） 等 ， S7-200 PLC的 寻 址 方 式 有 立 即 数 寻 址 、 直 接 寻 址 和 间 接 寻 址三 大 类 。 4 四、选择题。1.受 控 变 量 是 机 械 运 动 的 一 种 反 馈 控 制 系 统 称 ( )A.顺 序 控 制 系 统 B.伺 服 系 统 C.数 控 机 床 D.工 业机 器 人2.直 流 测 速 发 电 机 输 出 的 是 与 转 速 ( )A.成 正 比 的 交 流 电 压 B.成 反 比 的 交 流 电 压C.成 正 比 的 直 流 电 压 D.成 反 比 的 直 流 电 压3.某 4极 交 流 感 应 电 动 机 ， 电 源 频 率 为 50Hz， 当 转 差 率 为 0.02时 ， 其 转 速 为( )A.1450 r/min B.1470 r/minC.735 r/min D.2940 r/min4.计 算 步 进 电 动 机 转 速 的 公 式 为 ( )A. B.T smcos C. D. 180 -5.图 示 利 用 继 电 器 触 点 实 现 的 逻 辑 函 数 为 ( )A.(A+ ) ( +B)B.A + BC.(A+B) ( + )D.A B+ 6. Mechatronics是 两 个 不 同 学 科 领 域 名 称 的 组 合 ， 这 两 个 不 同 的 学 科 是 （ ）A 机 械 学 与 信 息 技 术 B 机 械 学 与 电 子 学C 机 械 学 与 自 动 化 技 术 D 机 械 学 与 计 算 机7. 计 算 机 集 成 制 造 系 统 包 括 （ ）A CAD、 CAPP、 CAM B FMS C 计 算 机 辅 助 生 产 管 理 D A、 B 和 C8. 直 流 伺 服 电 动 机 的 控 制 电 压 与 输 出 转 速 之 间 的 函 数 关 系 式 称 为 其 （ ）A 转 速 特 性 B 调 节 特 性 C 工 作 特 性 D 机 械 特 性9. 步 进 电 机 在 转 子 齿 数 不 变 的 条 件 下 ， 若 拍 数 变 成 原 来 的 2倍 ， 则 步 距 角 为 原 来 的 （ ）A 0.5倍 B 2 倍 C 0.25倍 D 不 变10. 感 应 同 步 器 可 用 于 检 测 （ ）A 位 置 B 加 速 度 C 速 度 D 位 移11. “ 机 电 一 体 化 ” 在 国 外 被 称 为 （ ）A Machine B Electronics C Mechatronics D A 和 B12. 机 电 一 体 化 产 品 的 动 力 与 驱 动 部 分 的 主 要 功 能 是 （ ）A 提 供 动 力 B 传 递 运 动 C 传 递 动 力 D A、 B 和 C13. 在 交 流 伺 服 电 机 中 ， 控 制 绕 组 与 励 磁 绕 组 在 空 间 相 差 的 电 角 度 是 （ ）A 60 B 45 C 0 D 9014. 光 栅 式 位 移 传 感 器 的 栅 距 W、 莫 尔 条 纹 的 间 距 B和 倾 斜 角 之 间 的 关 系 为 （ ） A WB B WB C WB D WB 5.115. 差 分 变 压 器 传 感 器 属 于 （ ）A 涡 流 式 B 自 感 型 C 互 感 型 D 可 变 磁 阻 式16. 在 自 动 控 制 系 统 中 ， 伺 服 电 机 通 常 用 于 控 制 系 统 的 （ ）A 开 环 控 制 B C 和 D C 全 闭 环 控 制 D 半 闭 环 控 制五、应用题1.采 用 PLC设 计 二 台 电 动 机 A、 B 工 作 的 系 统 。（ 1） 按 钮 X1 为 A 电 动 机 起 动 ， 按 钮 X2为 A 电 动 机 停 止 （ 输 出 Y1） ； 5 （ 2） 按 钮 X3 为 B 电 动 机 起 动 ， 按 钮 X4为 B 电 动 机 停 止 （ 输 出 Y2） ；（ 3） 只 有 A 电 动 机 在 工 作 中 ， B 电 动 机 才 能 工 作 。要 求 ： 画 出 梯 形 图 ， 写 出 助 记 符 指 令 程 序 。答 ： (1)梯 形 图 ：（ 2） 助 记 符 指 令 程 序 ：STR X1OR Y1AND NOT X2OUT Y1STR X3OR Y2AND NOT X4AND Y1OUT Y2 2、 下 图 为 小 车 送 料 过 程 示 意 图 。 现 采 用 可 编 程 控 制 器 控 制 ， 写 出 小 车 PLC控 制 的 梯 形图 。 小 车 的 送 料 过 程 为 ： 当 小 车 处 于 左 限 位 开 关 ST1处 时 ， 按 下 启 动 按 钮 ， 小 车 向 右 运 行 ；碰 到 右 限 位 开 关 ST2后 ， 小 车 开 始 装 料 ， 装 料 时 间 为 15 秒 ； 然 后 小 车 向 左 运 行 ， 碰 到 左 限位 开 关 ST1后 ， 小 车 开 始 卸 料 ， 卸 料 时 间 为 10秒 ； 至 此 完 成 一 次 动 作 。 任 何 时 候 压 下 停 止按 钮 ， 小 车 将 停 止 动 作 。 根 据 上 述 描 述 写 出 用 PLC控 制 的 梯 形 图 。输 入 /输 出 点 的 分 配输 入 输 出 其 它 启 动 按 钮 X400 右 行 电 磁 阀 Y430 时 间 继 电 器 1（ 15 秒 ） T450ST2 X401 装 料 电 磁 阀 Y431 时 间 继 电 器 2（ 10 秒 ） T451ST1 X402 左 行 电 磁 阀 Y432停 止 按 钮 X403 卸 料 电 磁 阀 Y4334、 下 图 为 欲 用 可 编 程 控 制 器 控 制 的 天 塔 闪 光 灯 示 意 图 。 控 制 要 求 是 ： 按 下 启 动 按 钮 后 ，L2、 L4、 L6、 L8亮 ， 1 秒 后 灭 ； 接 着 L3、 L5、 L7、 L9 亮 ， 1 秒 后 灭 ； 再 接 着 L2、 L4、 L6、L8亮 ， 1 秒 后 灭 ， 如 此 循 环 下 去 。 根 据 上 述 描 述 写 出 用 PLC控 制 的 梯 形 图 。 一 、 单 项 选 择 题 (本 大 题 共 14小 题 ， 每 小 题 1 分 ， 共 14 分 )在 每 小 题 列 出 的 四 个 选 项 中 只 有 一 个 选项 是 符 合 题 目 要 求 的 ， 请 将 正 确 选 项 前 的 字 母 填 在 题 后 的 括 号 内 。1.受 控 变 量 是 机 械 运 动 的 一 种 反 馈 控 制 系 统 称 ( B )A.顺 序 控 制 系 统 B.伺 服 系 统 C.数 控 机 床 D.工 业 机 器 人2.齿 轮 传 动 的 总 等 效 惯 量 随 传 动 级 数 ( A )A.增 加 而 减 小 B.增 加 而 增 加 C.减 小 而 减 小 D.变 化 而 不 变3.滚 珠 丝 杠 螺 母 副 结 构 类 型 有 两 类 ： 外 循 环 插 管 式 和 (D )输 入 /输 出 点 的 分 配输 入 输 出 其 它启 动 按 钮 X400 L2 Y430 时 间 继 电 器 1（ 1 秒 ） T450停 止 按 钮 X401 L4 Y431 时 间 继 电 器 2（ 1 秒 ） T451L6 Y432L8 Y433L3 Y434L5 Y435L7 Y436L9 Y437 6 A.内 循 环 插 管 式 B.外 循 环 反 向 器 式C.内 、 外 双 循 环 D.内 循 环 反 向 器 式4.某 光 栅 的 条 纹 密 度 是 100 条 /mm， 光 栅 条 纹 间 的 夹 角 =0.001 孤 度 ， 则 莫 尔 条 纹 的 宽 度 是 ( C )A.100mm B.20mm C.10mm D.0.1mm5.直 流 测 速 发 电 机 输 出 的 是 与 转 速 ( C )A.成 正 比 的 交 流 电 压 B.成 反 比 的 交 流 电 压C.成 正 比 的 直 流 电 压 D.成 反 比 的 直 流 电 压6.电 压 跟 随 器 的 输 出 电 压 (C )输 入 电 压 。A.大 于 B.大 于 等 于 C.等 于 D.小 于7.某 4 极 交 流 感 应 电 动 机 ， 电 源 频 率 为 50Hz， 当 转 差 率 为 0.02 时 ， 其 转 速 为 ( B )A.1450 r/min B.1470 r/minC.735 r/min D.2940 r/min8.右 图 称 ( B ) A.直 流 伺 服 电 动 机 调 节 特 性B.直 流 伺 服 电 动 机 机 械 特 性C.直 流 伺 服 电 动 机 动 态 特 性D.直 流 伺 服 电 动 机 调 速 特 性 9.计 算 步 进 电 动 机 转 速 的 公 式 为 ( C )A. B.Tsmcos C. D.180 -10.一 般 说 来 ， 如 果 增 大 幅 值 穿 越 频 率 c的 数 值 ， 则 动 态 性 能 指 标 中 的 调 整时 间 t s( B )A.增 大 B.减 小 C.不 变 D.不 定11.已 知 f(t)=a+bt， 则 它 的 拉 氏 变 换 式 为 ( B )A. +b B. C. D.12.连 续 路 径 控 制 类 中 为 了 控 制 工 具 沿 任 意 直 线 或 曲 线 运 动 ， 必 须 同 时 控 制 每 一 个 轴 的 ( C )使 得 它 们同 步 协 调 到 达 目 标 点 。A.位 置 和 加 速 度 B.速 度 和 加 速 度C.位 置 和 速 度 D.位 置 和 方 向13.图 示 利 用 继 电 器 触 点 实 现 的 逻 辑 函 数 为 ( A )A.(A+ ) ( +B)B.A + B C.(A+B) ( + )D.A B+ 14.累 计 式 定 时 器 工 作 时 有 ( B )A.1 个 条 件 B.2 个 条 件C.3 个 条 件 D.4 个 条 件二 、 名 词 解 释 题 (本 大 题 共 5 小 题 ， 每 小 题 2 分 ， 共 10分 )15.机 电 一 体 化16.轴 系 的 动 特 性17.灵 敏 度 (测 量 )18.永 磁 同 步 电 动 机19.复 合 控 制 器15.机 械 与 电 子 的 集 成 技 术 。16.指 轴 系 抵 抗 冲 击 、 振 动 、 噪 声 的 特 性 。 17.输 出 变 化 量 与 对 应 的 输 入 (被 测 量 )变 化 量 的 比 值 。 有 时 称 为 增 量 增 益 或 标 度 因 子 。18.以 电 子 换 向 取 代 了 传 统 直 流 电 动 机 的 电 刷 换 向 ， 又 称 无 刷 电 动 机 。19.在 反 馈 控 制 器 的 基 础 上 附 加 一 个 前 馈 控 制 器 ， 二 者 的 组 合 称 为 复 合 控 制 器 。 它 的 作 用 是 使 系 统 能 以零 稳 定 误 差 跟 踪 已 知 的 输 入 信 号 。 7 三 、 简 答 题 (本 大 题 共 4 小 题 ， 每 小 题 4 分 ， 共 16 分 )20.机 电 一 体 化 系 统 设 计 指 标 大 体 上 应 包 括 哪 些 方 面 ?21.步 进 电 动 机 常 用 的 驱 动 电 路 有 哪 几 种 类 型 ?其 中 哪 种 电 路 适 于 永 磁 式 步 进 电 动 机 ?22.步 进 电 动 机 数 控 系 统 和 参 考 脉 冲 伺 服 系 统 的 输 入 信 号 是 什 么 ?输 出 轴 的 转 速 、 转 向 、 位 置 各 自 与 哪些 因 素 有 关 ?23.什 么 是 PLC的 扫 描 工 作 制 ?20.应 包 括 系 统 功 能 、 性 能 指 标 、 使 用 条 件 、 经 济 效 益 。21.主 要 有 ： 单 极 性 驱 动 电 路 、 双 极 性 驱 动 电 路 、 高 低 压 驱 动 电 路 、 斩 波 驱 动 电 路 、 细 分 电 路 。 其 中 双极 性 驱 动 电 路 适 于 永 磁 式 步 进 电 动 机 。22.(1)参 考 脉 冲 序 列 。转 速 与 参 考 脉 冲 频 率 成 正 比 。(2)输 出 轴 转 向 由 转 向 电 平 决 定 。位 置 由 参 考 脉 冲 数 决 定 。 23.PLC 的 扫 描 工 作 制 ， 即 检 测 输 入 变 量 、 求 解 当 前 控 制 逻 辑 以 及 修 正 输 出 指 令 。 重 复 进 行 。四 、 计 算 题 (本 大 题 共 4 小 题 ， 每 小 题 5 分 ， 共 20分 )24.已 知 双 波 谐 波 齿 轮 的 柔 轮 齿 数 Z1=200, 刚 轮 齿 数Z2=202， 波 发 生 器 的 转 速 nH =600r/min。 如 图试 求 ： (1)刚 轮 固 定 时 柔 轮 的 转 速 n1;(2)柔 轮 固 定 时 刚 轮 的 转 速 n2。（ 1） 刚 轮 固 定 时 ： n 1=-（ 2） 柔 轮 固 定 时 25.已 知 某 一 线 性 电 位 器 的 测 量 位 移 原 理 如 图 所 示 。 若 电 位 器 的 总 电 阻R=2k ， 电 刷 位 移 为 X 时 的 相 应 电 阻 Rx=1k ， 电 位 器 的 工 作 电 压 V i=12V,负 载 电 阻 为 RL。(1)已 测 得 输 出 电 压 Vo=5.8V,求 RL。(2)试 计 算 此 时 的 测 量 误 差 。 V0=(1) 当 V 01=5.8 时 ， 5.8=5.8=( )空 载 时 设 测 量 出 5.8 输 出 电 压 时 的 测 量 误 差则26.某 二 阶 系 统 如 图 所 示 8 (1)求 系 统 对 r(t)阶 跃 响 应 的 最 大 超 调 量 %和 调 节 时 间 ts。(2)求 r(t)=1+t,n(t)=0.1共 同 作 用 下 的 稳 态 误 差 ess。.(1)求 闭 环 传 函 及 误 差 表 达 式 C(s)=CR(s)+CN(s)=E(s)=R(s)-C(s)=1- R(s)-(2)求 ts=(3)求 ess二 阶 系 统 ai0 闭 环 稳 定R(s)=Ess= 27.三 相 变 磁 阻 式 步 进 电 动 机 ，转 子 80 个 齿 。(1)要 求 电 动 机 转 速 为 60r/min,单 双 拍 制 通 电 ， 输 入 脉 冲 频 率 为 多 少 ?(2)要 求 电 动 机 转 速 为 100r/min， 单 拍 制 通 电 ， 输 入 脉 冲 频 率 为 多少 ? 五 、 简 单 应 用 题 (本 大 题 共 4 小 题 ， 每 小 题 6 分 ， 共 24 分 ) 28.已 知 一 阶 低 通 有 源 滤 波 器 电 路 如 图 所 示 。 要 求 ：(1)一 阶 低 通 滤 波 器 现 存 在 什 么 弱 点 ?(2)将 其 改 进 为 二 阶 低 通 滤 波 器 ， 画 出 电 路 图 ；(3)画 出 二 阶 低 通 的 幅 频 特 性 示 意 图 。29.三 相 交 流 感 应 电 动 机 ， 电 源 频 率 50H z， 空 载 转 速 为1450r/min。(1)该 电 动 机 为 几 极 ， 空 载 转 差 率 是 多 少 ?(2)堵 转 时 定 子 、 转 子 绕 组 电 势 频 率 各 为 多 少 ?(3)空 载 时 ， 定 子 、 转 子 绕 组 电 势 频 率 各 为 多 少 ?30.二 阶 系 统 结 构 图 如 图 所 示 。设 K 1=0.1,K 2=10,T1=0.5s(1)求 系 统 对 r(t)的 阶 跃 响 应 的 最 大 超 调 量 %及 调 节 时 间 ts(取 = 5%);(2)求 系 统 增 益 K s及 伺 服 刚 度 K R;(3)求 r(t)=1+t 及 n(t)=0.1共 同 作 用 下 系 统 的 稳 态 误 差 ess。31.考 虑 x-y 平 面 上 的 直 线 运 动 路 径 ， 源 点 坐 标 (5， -2)， 终 点 坐 标 为 (1， -1)。 设 两 轴 最 大 加 速 度 限 制 ： xmax= ymax= 2。 试 设 计 三 次 多 项 式 样 条 函 数 点 位 控 制 指 令 。六 、 综 合 应 用 题 (本 大 题 2 小 题 ， 每 小 题 8 分 ， 共 16 分 )32.某 控 制 系 统 结 构 图 如 图 所 示 ，图 中 G C(s)=K p(1+Tds),G p(s)= =(1) 确 定 K p和 Td的 值 ， 以 使 系 统 性 能 同 时 满 足 ：在 单 位 抛 物 线 (恒 加 速 度 )函 数 作 用 下 的 稳 态 误 差 essa 0.2， 幅 值 穿 越 (截 止 )频 率 c=5(2) 计 算 系 统 在 上 述 取 值 条 件 下 的 相 位 裕 量 m。 9 33.采 用 PLC设 计 二 台 电 动 机A、 B 工 作 的 系 统 。（ 1） 按 钮 X1为 A 电 动 机 起 动 ， 按 钮 X2 为 A 电 动 机 停 止 （ 输 出 Y1） ；（ 2） 按 钮 X3 为 B 电 动 机 起 动 ， 按 钮 X4 为 B电 动 机 停 止 （ 输 出 Y2） ；（ 3） 只 有 A 电 动 机 在 工 作 中 ， B 电 动 机 才 能 工 作 。要 求 ： 画 出 梯 形 图 ， 写 出 助 记 符 指 令 程 序 。27.(1) 即（ 2） 单 拍 制即 ： f=五 、 简 单 应 用 题 （ 本 大 题 共 4 小 题 ， 每 小 题 6 分 ， 共 24 分 ）28 （ 1） 一 阶 低 通 滤 波 器 存 在 过 渡 区 域 衰 减 缓 慢 的 弱 点 。2） 二 阶 低 通 有 源 滤 波 器 电 路 图(3)低 通 滤 波 幅 频 率 特 性 示 意 图 。29 （ 1） 即 该 电 动 机 为 四 级 空 载 时 转 差 率 为 ： S=（ 2） 堵 转 时 ： S 定 子 绕 组 电 势 频 率 f1=50Hz,转 子 绕 组 电 势 频 率 f2=Sf1=50Hz(3) 空 载 时 ：定 子 绕 阻 电 势 频 率 f1 50Hz,转 子 绕 组 电 势 频 率 ：f2=30.(1)G(s)= 1 型 v= p= (2)性 能 指 标ts=(3)系 统 增 益 与 伺 服 刚 度 10 Ks=Kv=K1K2=1， KR=K1=0.1（ 4） essr=essn=-31.所 以 协 调 运 动 先 设 计 x 轴 ， 再 利 用 下 列 直 线 方 程 变 换 成 y 轴 控 制 指 令y(t)=- x(t)=5+3(1-5)( )2-2(1-5)( )3=5-t2+y(t)=-2+六 、 综 合 应 用 题 （ 本 大 题 共 小 题 ， 每 小 题 分 ， 共 分 ）32.(1)开 环 传 函G(s)=Gc(s)Gp(s)= (2)确 定 K p和 Td由 essa= 取 Kp=2.5在1+25T(3)相 应 的 33.(1)梯 形 图 ：（ ） 助 记 符 指 令 程 序 ：STR X1OR Y1AND NOT X2OUT Y1STR X3OR Y2ANDNOT X4AND Y1OUT Y2