1、二、简答题（本大题共 8 小题，每小题 4 分，共 32 分）11、处理“机”与“电”关系采用哪些设计思想？12、机电一体化设计过程包括哪些内容？13、试说明液体动压支承的工作原理。14、什么是直流伺服电动机？它有怎样的工作特点？15、永磁式步进电动机的结构及特点是什么？16、步进电动机的单、双极性驱动电路，各自的特点是什么？适用范围是什么？17、半闭环控制系统的定义及特点是什么？18、数控机床通常采用插补器生成运动控制指令，其中插补的概念是什么？24、某他励直流电动机，电枢电阻为 0.4 ,额定电压为 220V，额定电流为 40A，额定转速为 1000r/min,负载转矩为恒转矩负载，大小为
2、额定转矩的一半，求此时电动机在额定电压下的转速和电枢电流的大小。25、考虑 x-y 平面上的直线运动路径，源点坐标为（0,0）,终点坐标为（12,10）,两轴速度限制分别为，加速度限制分别为 。试设计三次多项式样条函数点位控制指令。8,6maxaxyV 3,2maxaxy27、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 5s 再反转 5s,如此重复 3 次后自动停止。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。2009 年 4 月自学考试全国机电一体化系统设计试卷(课程代码 2245)一、单项选择题(本大题共 10
3、 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 系统中用于提供驱动力改变系统运行状态，产生所希望运动的模块称为 【 】A驱动模块 B接口模块C .微计算机模块 D测量模块2 根据传动轴的不同特点，可选用不同类型的传动部件。要求传动轴相交的传动部件为 【 】A直齿圆柱齿轮 B斜齿圆柱齿轮C直齿锥齿轮 D蜗轮蜗杆3 齿轮副的间隙会造成齿轮传动的回差，属于柔性消隙法的结构是 【 】A调整中心距法 B选择装配法C带锥度齿轮法 D压簧消隙结构4 某光栅的条纹密度是 l00 条 mm，要用它测出 1 m 的
4、位移，应采用的细分电路是【 】A四倍频 B八倍频C十倍频 D十六倍频5 下列电动机中，没有绕组和磁极的电动机是 【 】A直流电动机 B超声波电动机C永磁同步电动机 D交流感应电动机6 下列操作中可以使直流伺服电动机的理想空载转速升高的是 【 】A.增大电枢电阻 B.减小电枢电压C增大电枢电压 D.减小电枢电阻7采样一数据系统中，若考虑系统的抑制干扰能力时，采样速率应为闭环系统通频带的 【 】A .10 倍以上 B5 倍C .2 倍 D.(0.11)倍8 . 自动导引车在平面上运动，一般具有的运动自由度是 【 】A2 个 B3 个C .4 个 D6 个9 . 属于模块化小型 PLC，并能满足中等
5、性能应用要求的 PLC 系统是 【 】ASIMAT IC S7-200PLC B SIMATIC S7-300PLCC SIMATIC S7-400PLC D. SIMATIC NET10载入一个动合触点的指令是 【 】AOR0.00 BLDNOT0.00CAND 0.00 D .LD 0.00二、简答题(本大题共 8 小题，每小题 4 分，共 32 分)11机电一体化的所渭“4A 革命”是指什么?12.机电一体化设计中， “增强机械系统”的设计思想是什么?13试说明滚珠丝杠螺母副传动装置的优缺点。14他励式直流电动机电枢接额定电压情况下空载运行，如果励磁线圈突然断线，电机是否会停转?为什么?
6、15怎样控制步进电动机输出轴的角位移、转速及转向?16什么叫作步距角?它与哪些因素有关?若系统的步进电动机选定以后，还想进一步减小步距角，可采用何种方法?17在实际系统中，数字 PID 控制器的两种实现方式是什么?18机器人按照控制水平可以分为哪三种类型?哪一类肌器人运动控制水平最高？三、计算题(本大题共 4 小题，每小题 5 分，共 20 分)19题 19 图所示为双波传动谐波齿轮减速器的原理图。已知：柔轮的齿数为 200，刚轮的齿数为 202，波发生器的转速为 1280 rmin。求：(1)刚轮固定、波发生器输入时，柔轮输出的传动比。(2)刚轮固定、波发生器输入时，柔轮输出的转速。(3)柔
7、轮固定、波发生器输入时，刚轮输出的转速。20 题 20 图所示，已知：U =12V，R=9 K 电位器共长 60mm，现测出 Uo(t)=4Vi试问电位器活动端现移动到什么位置?21四相步进电动机，转子 50 个齿。若单拍制的塌大静转矩为 0.1N m，试计算双拍制运行时的启动转矩 T 和裕量角 。stro22 某直流电机伺服系统结构如题 22 图所示，已知：四、简单应用题(本大题共 3 小题，每小题 6 分，共 18 分)23采样保持器的作用是在 AD 进行转换期间保持采样输入信号大小不变。试绘制出表示采样保持器的基本电路原理图并说明之。24.一台他励直流电动机额定电压为 440V，额定电流
8、为 76.2A，额定转速为 1050r/min，电枢绕组电阻为 O393 ，试计算电动机的堵转转矩 T h 为多少(N*m)?b25.采用数字微分分析法产生某常速度分布情况的控制指令信号方案。位置寄存器 P 和速度寄存器 V 的字长为 l6 位带符号小数V 中的二进制小数为 000000010100111 .2时钟频率为 10000HzP 寄俘器的初始内容为 0，试求：(1)P 寄存器产生第一个溢出脉冲时所需的加法次数。(2)完成 588647 次加法所输出的脉冲数。五、综合应用题(本大题共 2 小题，每小题 10 分，共 20 分)26某位置反馈系统如题 26 图所示，已知：电动机时间常数
9、T=02s，K =01V( )， K =400(rmin)V，102K =05 (rmin s)，求： 。30(1) =0 时系统的摄大超调量 %彩和调整时间 t (按=2计算)；s(2)欲使系统具有最佳阻尼比，增设转速负反馈校正，确定 的值；(3)校正后，系统的开环增益 K 及单位速度输入时的稳态误差。27.设汁某机构按要求动作的 PLC 控制系统动作要求：按一次起动按钮，机构上升至限定位置，停 3s，自动下降至原位后自动停。(提示：原位置，上升限定位置采用行程开关检测。)设计任务：(1)列出 PLC 系统资源分配表：(2)画出梯形图。2009 年 4 月全国自考机电一体化系统设计参考答案2
10、008 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
11、，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7PID 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”
12、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9SIMATIC 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 PLC10设计梯形图时，串联一个动合触点 000 对应的助记符语句是 【 】AANDNOT 000 BAND 000COR 000 DOR NOT 000二、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
13、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=1500rmin。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，
14、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 s 为多少?(2)若要电动机以 200 rmin 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：K p=60Vrad，K f=O.24Vsrad，R a=3，Kn=2.5103VV，K t=7.1NmA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 0.174，试计算理想空载转速为多少(rmin)?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
