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、组合设计：就是选用各种标准功能模块像搭积木一样组合成各种机电一体化系统（产品。）
6、灵敏度：灵敏度指示器的相对于被测量变化的位移率，灵敏度是衡量物理仪器的一个标志。
7、传感器：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的测量装置。敏感元件、转换元件、基本电路。
8、线性度：所谓传感器的线性度是其输出量与输入量之间的实际关系曲线偏离直线的程度。
9、全闭环控制系统：直接检测工作台的位移来控制系统。
10、PWM技术：控制技术就是对脉冲的宽度进行调制的技术，即通过对一系列脉冲的宽度进行调制，来等效的获得所需要的波形（含形状和幅值）。
11、SPWM技术：是指脉冲的宽度按正弦规律变化而和正弦波等效的PWM波形。
二、填空题
1、工业控制计算机分为单片机、 PLC 和总线工控机
2、滚珠丝杆中滚珠的循环方式有内循环、外循环两种。
3、机电一体化系统（产品）设计类型大致可分为开发性设计、适应性设计、变参数设计。
4、机电一体化系统由机械本体、动力与驱动、传感测试部分、执行机构、控制及信息处理单元组成。
5、传感器的静态指标主要有线性度、灵敏度、迟滞度、分辨率和重复度
6、直齿圆柱齿轮传动机构中消除齿侧隙的常用方法偏心轴套调整法、双片薄齿轮错齿调整法
7、抑制电磁干扰的常用方法有屏蔽、隔离滤波接地
8. 一般来说，伺服系统的执行元件主要分为电磁式液压式气压式。
9、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。
10、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。
11、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。
12、传感器检测系统由敏感元件、转换元件、基本转换电路构成
13、机电一体化系统常用的能源有电力源、液压源和气压源。
二、简答题
1.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。
2、简述机电一体化对机械系统的基本要求及机械系统的组成。
答：对机械系统的基本要求：高精度；快速响应；良好的稳定性。
机械系统的组成：传动机构；导向机构；执行机构。
3、机电一体化系统设计的指标主要包括哪些方面？
防摔玻璃杯答：主要包括系统功能、性能指标、使用条件、经济效益。
4．机电一体化相关技术有哪些?
答：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。
5. 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。
四、选择题
1. 步进电动机，又称电脉冲马达，是通过（B）决定转角位移的一种伺服电动机。
A 脉冲的宽度
B 脉冲的数量
C 脉冲的相位
D 脉冲的占空比
2. 对于交流感应电动机，其转差率s的范围为（ B ）。
A.1<s<2
B.0<s 1
C.-1<s<1
D.-1<s<0
3.PWM指的是（ C ）。
A.机器人
B.计算机集成系统
C.脉宽调制
D.可编程控制器
4. PD称为（ B ）控制算法。
A.比例
B.比例微分
C.比例积分系统升级补丁备份文件
D.比例积分微分
5.在数控系统中，复杂连续轨迹通常采用（ A ）方法实现。
A.插补
B.切割
C.画线
D.自动
6.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
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/min］
C.735［r/min］
D.2940［r/min］
8.计算步进电动机转速的公式为( C )
A.360°/mz r c
B. 180°/mc
C.60f/mz r c
D. 180°- 360°/mc
9. 计算机集成制造系统包括（ D ）
A．CAD、CAPP、CAM B．FMS
C．计算机辅助生产管理 D．A、B和C
10. 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（ D）
减速电动机A．转速特性 B．调节特性 C．工作特性 D．机械特性
11. 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 ）
A．0.5倍 B．2倍 C．0.25倍 D．不变
12. “机电一体化”在国外被称为（ C ）
A．Machine B．Electronics C．Mechatronics D．A和B
13. 机电一体化产品的动力与驱动部分的主要功能是（ D ）
A．提供动力 B．传递运动 C．传递动力 D．A、B和C
14. 在自动控制系统中，伺服电机通常用于控制系统的（ B ）
A．开环控制 B．C和D C．全闭环控制 D．半闭环控制
15.在自动控制系统中，步进电机通常用于控制系统的（ A ）
A．开环控制 B.闭环控制 C.半闭环控制 D.前馈控制
机电一体化系统设计试题
课程代码：02245
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( )
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.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( )
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θ=0.001孤度，则莫尔条纹的宽度是( )
A.100mm
B.20mm
C.10mm
D.0.1mm
5.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
6.电压跟随器的输出电压( )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( )
A.1450［r/min］
B.1470［r/min］
C.735［r/min］
D.2940［r/min］
8.右图称( )
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( )
A. B.T sm cos C. D. 180°-
10.一般说来，如果增大幅值穿越频率ωc的数值，则动态性能指标中的调整时间t s( )
摄像头识别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( )
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( )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+
)²( +B)
B.A ² + ²B
C.(A+B)²(
+ )
D.A ²B+ ²
14.累计式定时器工作时有( )
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
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?
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Z 1=200, 刚轮齿数
Z 2=202，波发生器的转速n H =600r/min 。如图
试求：(1)刚轮固定时柔轮的转速n 1;
(2)柔轮固定时刚轮的转速n 2。
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 Ω，电刷位移为X 时的相
应电阻Rx=1k Ω，电位器的工作电
压V i =12V，负载电阻为R L 。
(1)已测得输出电压Vo=5.8V，求R L 。
(2)试计算此时的测量误差。
纳米珍珠粉26.某二阶系统如图所示
(1)求系统对r(t)阶跃响应的最大超调量σ%和调节时间t s 。
(2)求r(t)=1+t,n(t)=0.1共同作用下的稳态误差e ss 。
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50Hz ，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K1=0.1, K2=10,T1=0.5s
(1)求系统对r(t)的阶跃响应的最大超调量σ%及调节时间t s(取△=±5%);
(2)求系统增益Ks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e ss。
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：αxmax=αymax=±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+T d s),G p(s)==
(1) 确定K p和T d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e ssa≤
0.2，幅值穿越(截止)频率ωc=5
(2) 计算系统在上述取值条件下的相位裕量m。
线圈电磁铁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。
机电一体化系统设计试题参考答案
课程代码：02245
一、单项选择题(本大题共14小题，每小题1分，共14分)
1.B
2.A
3.D
4.C
5.C
6.C
7.B
8.B
9.C 10.B
11.B 12.C 13.A 14.B
二、名词解释题(本大题共5小题，每小题2分，共10分)
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。
三、简答题(本大题共4小题，每小题4分，共16分)
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)
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