第一篇：第六章 机电一体化系统设计试题汇总

第六章

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ts(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.as+b B.asbs2 C.bsas2 D.asbs3

11.复合控制器必定具有（D)

A.顺序控制器

B.CPU

C.正反馈

D.前馈控制器 13.一般说来，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ts(B)A.产大

B.减小

C.不变

D.不定

10.一般来说，引入微分负反馈将使系统动态性能指标中的最大超调量(B)A.增加

B.减小

C.不变

D.不定

11.在采样—数据系统中，执行实时算法程序所花费的时间总和最好应小于采样周期的（A)A.0.B.0.2

C.0.5

D.0.8 6.步进电机一般用于（A）控制系统中。A.开环

A.比例 B.闭环

C.半闭环

D.前馈

11.PD称为（B）控制算法。

B.比例微分

C.比例积分

D.比例积分微分

13.如果增加相位裕量υm，则动态性能指标中的最大超调量σ%为（C）。A.增大

B.不变 C.减小

D.不能确定

10．若考虑系统抑制干扰的能力，选择采样周期的一条法则是：采样速率应选为闭环系统通频带的【 D 】

A．5倍 B．8倍 C．10倍 D．10倍以上 11．在数控系统中，软伺服系统的系统增益Ka为【 B 】

A．(2～5)1／s

B．(8～50)1／s

C．(50～100)1／s

D．(120～150)1／s

10．若考虑对系统响应速度的影响，采样－数据系统中的采样周期应选为系统最小时间常数的 【 A 】

A．(O.1～1)倍 B．2倍 C．5倍 D．10倍 11．在串联校正的比例－积分－微分(PID)控制器中，I的作用是 【 C 】 A．改善稳定性B．加快系统响应速度 C．提高无静差度 D．增大相位裕量

10.在最佳阻尼比条件下，伺服系统的自然频率wn唯一取决于

【

C

】

A.速度环开环增益

B.电动机机电时间常数

C.速度环开环增益与电动机机电时间常数之比

D.速度环开环增益与电动机机电时间常数之积

11在伺服系统中，若要提高系统无静差度，可采用串联

【 A

】

A.PI校正

B.P校正

C.PD校正

D.D校正 7．PID控制器中，P的作用是 【 A 】

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

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 】

A.10倍以上 B．5倍 C.2倍 D.(0.1～1)倍 8．PID控制器中，P的含义是

【 D 】 A.前馈

B.微分

C.积分

D.比例(2011 07)9.在软伺服系统中，一般认为速度环的闭环增益最好为系统的 A.0.1倍

B.2～4倍

C.5倍

D.10倍

【 】

1．PID控制器中，I的作用是 【 A 】

A．提高系统误差精度 B．增加系统通频带 C．加快系统调整时间 D．减小系统伺服刚度 2.要求系统响应应以零稳态误差跟踪输入信号可采用（C）A.前馈控制器 B.PI控制器

C.复合控制器

D.反馈控制器

3.一般说来，如果增大自然频率ωn的数值，则动态性能指标中的调整时间ts将(B)A.增大

B.减小

C.不变

D.不定

4.在伺服系统中，若要提高系统无静差度，可采用串联

【

A 】

A.PI校正

B.P校正

C.PD校正

D.D校正 5.伺服系统的输入可以为

A.模拟电流

A.换向结构 B.模拟电压

C.控制信号

D.反馈信号

6.伺服系统一般包括控制器、受控对象、比较器和（D）等部分

B.转化电路

C.存储电路

D.反馈测量装置

（）

D.工业机器人 7.下列那一项是反馈控制系统

A.顺序控制系统

B.伺服系统

C.数控机床

（B）

8.PD称为（B）控制算法。A.比例

B.比例微分

C.比例积分 D.比例积分微分 9.已知f(t)=δ（t）+3，则它的拉氏变换式为

A.1+ 3s

(A)

B.1s3s

C.1s

D.1s3

(B)D.不起作用

10.位置环采用PI控制器,伺服系统对参考输入做到了

A.一阶无静差

B.二阶无静差

C.三阶无静差

二、简答题

1、按照系统信号传递方式，伺服系统有哪几种类型?（2011）

答：模拟式伺服系统、参考脉冲系统、采样——数据系统（计算机闭环控制系统）（模拟电压、参考脉冲信号、二进制数字信号）

2、闭环伺服系统由哪几部分组成?(2011)答: 控制器、受控对象、比较器和反馈测量装置等部分 3．半闭环控制系统的定义及特点是什么? 答:（1）伺服系统中，当位置传感器安装在伺服电动机轴上，用以间接测量工作台的位移时，这种间接测量的系统称为半闭环系统。

（2）特点：可以避免传动机构非线性引起系统产生极限环和爬行振荡，比全闭环系统容易实现，可节省投资。

4．在实际系统中，数字PID控制器的两种实现方式是什么?

答 ：（1）在双传感器系统中，PI由微处理器位置控制器实现，D的作用由测速机负反馈实现；

（2）在单个位置传感器的系统中，PID由微型机单独实现。5．全闭环控制系统的定义及特点是什么?

答：伺服系统中，当位置传感器安装于输出轴（工作台）上时，传感器直接测量工作台移动，这种直接测量的系统统称为全闭环系统。

特点：对输出进行直接控制，可以获得十分良好的控制精度。但受机械传动部件的非线性影响严重，只有在要求高精度的场合，才使用全闭环系统。

2002 6.复合控制器

答：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.伺服系统的刚度

答：伺服系统的刚度定义为输出轴的单位位置误差做承受的负载转矩。8．闭环技术

答：将反馈控制技术与传感器相结合，可构成闭环测量系统。9.半闭环伺服系统

19．采样——数据系统

答：采样——数据系统是指计算机参与闭环控制的伺服系统，其输入往往是由上位机生成并经过精插补的参考指令，输出是转轴的角位移或工作台的线位移。

三、计算题

1、解：

（2011）

2.最小相位系统的开环对数幅频渐近特性如图所示。试求开环传递函数G(s)。解：由对数幅频渐近特性可知：

22某直流电机伺服系统结构如题22图所示，已知：TMJRaKvKtKf=0.05s，Ra=4Ω，KvKt=0.1N²m／A，Kf=O.1V²s／rad，Kp=10V／rad，求：（1）Td=0.002 N²m时，系统的稳态误差θessT；

（2）伺服刚度KR。

r（s）e(s)KpRaT（ds）KvKt（s）1Kt1sTms1（s）

22．某伺服系统结构如题22图所示，已知：Kp=60V／rad，Kf=O.24V²s／rad，Kn=2.5³10V／V，Kt=7.1N²m／A 求：(1)系统增益Kv：(2)伺服刚度KR。

330．已知系统结构图如题30图所示。

(1)若K1=25，Kf=0，求阶跃响应的最大超调量％(定义：％=e

调节时间ts(取△=±0．05)．

‘

（2）当K1=25，欲使系统为最佳阻尼，确定Kf的值。

12100%)和

四、简单应用题

答：

五、综合应用题

1、（2011）

解：

P208

26．某位置反馈系统如题26图所示，已知：电动机时间常数T=0.2s，K1=0.1V／()，K2=400(r／min)／V，K3=0．5。／(r．min1.s)，求：。

(1)=0时,系统的最大超调量%和调整时间ts(按△=±2％计算)；(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。

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。

2005

2004

2003 26.某伺服系统的结构图如图所示，其中Kp、Ti均为正数，试确定使闭环系统稳定，Kp、Ti取值的条件。

30.已知控制系统结构图如下图所示。

①选择K1和K2，使系统性能满足：σ％≤20%和ts=1.8s。②求系统的静态误差系数Kp、Kv和Ka。

32.设单位反馈系统如图所示，已知T1=0.5s,T2=0.05s，为使系统获得最大的相应裕量υm，试确定此时的K值及相应的υm值。

浙江省2003

23.二阶系统结构图如图所示： 设k1=0.4,k2=1.0,T1=1 1）求系统固有频率，阻尼比； 2）求系统增益ks； 3）求系统灵敏度k。

26.绘出由感应同步器等组成的工作台闭环伺服系统框图。

2002 32.某控制系统结构图如图所示，图中GC(s)=Kp(1+Tds),Gp(s)=

K1s(Ts+1)2 =

2S(0.1s+1)2

(1)确定Kp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ωc=5

s1(2)计算系统在上述取值条件下的相位裕量m。32.(1)开环传函

G(s)=Gc(s)Gp(s)=(2)确定Kp和Td

2Kp(1Tds)s(Ts1)22Kp(1Tds)S(0.1s1)2

由essa=1Ka12Kp0.2Kp2.5 取Kp=2.5

51（5Td）251(0.5)22 在c51/s时，|Gc(jc)||Gp(jc)|1即 1+25T2d1

25(10.25)Td1.1s

.s)

Gc(s)Kp(1TdS)2.5(111(3)相应的m

tg1Tdctg1Tctg11.15tg10.1579.726.653.1

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ts(取△=±5%);(2)求系统增益Ks及伺服刚度KR;(3)求r(t)=1+t及n(t)=0.1共同作用下系统的稳态误差ess。30.(1)G(s)=pK1K2s(T1S1)1型 Ｋv=limsG(s)K1K21,Ｋ

s0=limG(s)，s02n2n (s)G(s)1G(s)T1sK1K22s2

sK1K22ns nK1K2T12 1/T12n22

(2)性能指标

12 %e100%0.7074.3%

ts=3n313s

(3)系统增益与伺服刚度 Ks=Kv=K1K2=1，KR=K1=0.1

（4）essr= essn=-

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ts。

(2)求r(t)=1+t,n(t)=0.1共同作用下的稳态误差ess。

26.(1)求闭环传函及误差表达式 CR(s)R(s)(s)0.210s(s2)0.210s22.11Kp1Kv01

0.1K10.10.11essessressn110

sn222s22ns2nn2,22

CN(s)N(s)N(s)10(s2)s22s2 C(s)=CR(s)+CN(s)=(s)R(s)N(s)N(s)

ss(s2)2 E(s)=R(s)-C(s)=[1-(s)]R(s)-N(s)N(s)(2)求%及ts

12R(s)10(s2)s2N(s)

2s22s20.70710.7072 % ts=e100%e100%4.3%

3n3s

(3)求ess

二阶系统ai>0闭环稳定 R(s)=1s1s2,N(s)0.1s

Ess=lim

1110(s2)0.1()lims1102ss2ss0s22s2s0s2s2ss(s2)3.某二阶系统如图所示：

1)求该系统的固有频率ωn，阻尼比ζ；

2)求系统对r(t)为单位阶跃响应时的最大超调量σ%和调节时间ts

1.已知一阶系统H(s)=

100.1s1，试绘出如图输入时，系统的输出示意图。

1.某单位负反馈系统，受控对象为G(s)=

GC(s)=kp(1+1s8(s2)(s4)，今加入PI串联控制器)，欲使系统满足截止频率ωc=1弧度/s，相位裕量Φm=90°，试确定kp,τ值。

第二篇：机电一体化系统设计(试题和答案)

一、填空题1．滚珠丝杆中滚珠的循环方式有、两种。2．机电一体化系统，设计指标和评价标准应包括、、、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，并尽量高伺服系统的响应速度。

4．.实现步进电动机通电环形分配的三种常用方法是、、。5．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。6．机电一体化系统一般由______________、_____________、接口、__________________、_____________、______________等部分组成。

7．机电一体化系统（产品）设计类型大致可分为________________、适应性设计、________________。

二、简答题

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？

2、什么是三相六拍通电方式？

3、简述PWM脉宽调速原理。

4、简述香农采样定理。

5、什么叫传感器？它是由哪几部分组成的？

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?

三、计算题（共20分）（将本题答案写在答题纸上）

（一）、（10分）三相变磁阻式步进电动机，转子齿数Z=100,双拍制通电，要求电动机转速为120r/min，输入脉冲频率为多少?步距角为多少?

（二）、(10分)光栅传感器，刻线数为100线/mm，设细分时测得莫尔条纹数为400，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400，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30分）

（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。

（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？

共

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一、填空题（每空1分，共20分）

1、内循环、外循环

2、性能指标

系统功能

使用条件

经济效益

3、稳定性4、1）采用计算机软件分配器

2）小规模集成电路搭接的硬件分配器

3）专用模块分配器

5、隔离

滤波 接地

6、机械本体 动力与驱动

执行机构

传感器检测部分

控制及处理部分

7、开发性设计

变参数设计

二、简答（每题5分，共30分）

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。（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。

（3）共模抑制比高，能对直流和低频信号(电压或电流)进行准确、安全的测量。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式。如A→ AB→ B→ BC→C → CA→…

3.在一个周期T内闭合的时间为τ，则一个外加的固定直流电压U被按一定的频率开闭的开关S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U、宽度为，如右图所示。电枢两端的平均电压为：

UdT1T0UdtTUU

式中

=/T=Ud/U，(0<<1)

为导通率（或称占空比）。

当T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Ud。当从0~T改变时，Ud由零连续增大到U。

4.采样频率大于2倍的信号频率，才能正确复现原信号。

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，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。

6.单电压、双电压、斩波恒流、恒流源

三、计算题（共20分）

（一）（10分）K=1;M=3, Z=100;α=360/1*3*100=1.2ºf=600Hz

（二）（10分）100：1=400：x=4 mm四细分：400：1=400：x=1mm分辨率：1÷400=2.5(μm)

四、综合分析题（30分）

（一）（15分）采样过程是用采样开关（或采样单元）将模拟信号按一定时间间隔抽样成离散模拟信号的过程。因采样后得到的离散模拟信号本质上还是模拟信号，未数量化，不能直接送入计算机，故还需经数量化，变成数字信号才能被计算机接受和处理。

量化过程（简称量化）就是用一组数码（如二进制码）来逼近离散模拟信号的幅值，将其转换成数字信号，由于计算机的数值信号是有限的，因此用数码来逼近模拟信号是近似的处理方法。信号进入计算机后经其处理经D/A转换后输出。

D/A转换器是将数字量转换成模拟量的装置。模拟量输出主要由D/A转换器和输出保持器组成。它们的任务是把微机输出的数字量转换成模拟量。多路模拟量输出通道的结构形式，主要取决于输出保持器的结构形式。保持器一般有数字保持方案和模拟保持方案两种。这就决定了模拟量输出通道的两种基本结构形式。

（二）（15分）略

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第三篇：机电一体化系统设计试题及答案

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.Tsmcos 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ts()

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+ B.A²)²(+ +B)²B +)C.(A+B)²（D.A²B+ 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。

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=2kΩ，电刷位移为X时的相应电阻Rx=1kΩ，电位器的工作电压Vi=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。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ts。(2)求r(t)=1+t,n(t)=0.1共同作用下的稳态误差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ts(取△=±5%);(2)求系统增益Ks及伺服刚度KR;(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：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GC(s)=Kp(1+Tds),Gp(s)= =

(1)确定Kp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ωc=5

(2)计算系统在上述取值条件下的相位裕量 m。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)

24.（1）刚轮固定时：

（2）柔轮固定时

n1=-

25.V0=

(1)当V01=5.8时，5.8=

5.8=

(２)空载时ＲＬ＝

设测量出5.8Ｖ输出电压时的测量误差

则

26.(1)求闭环传函及误差表达式

E(s)=R(s)-C(s)=[1-

(2)求

ts=

(3)求ess

二阶系统ai>0闭环稳定

R(s)=

Ess= 27.(1)

即

（2）单拍制

]R(s)-

C(s)=CR(s)+CN(s)=

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＝１

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 Ｋv=

Ｋp=

(2)性能指标

ts=

(3)系统增益与伺服刚度

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２小题，每小题８分，共１６分）32.(1)开环传函

G(s)=Gc(s)Gp(s)=

(2)确定Kp和Td

由essa=

取Kp=2.5

在

1+25T

(3)相应的

33.(1)梯形图：

（２）助记符指令程序：

STR X1 OR Y1 AND NOT X2 OUT Y1 STR X3 OR Y2 AND NOT X4 AND Y1 OUT Y2

第四篇：10机电一体化系统设计 试题

2010学年第二学期《机电一体化设计》期末考试试卷

姓名：

年级： 级 专业 成绩： 函授站 ：珠海函授站

所读学校： □首大、□昆工

层次：□高起专

□专升本

速度。

10．步进电动机是把输入的电脉冲信号，转换成（）的控制电机。11．步进电机控制步进频率和电脉冲数获得所需转速，改变（）得到所需的转向。12．步进电机接受一个电脉冲,转子转过相应的角度叫（）。

13．步进电机转过角度与输入脉冲频率成正比，电机转速与拍数成（）比。

14． PWM功率放大器的基本原理是：利用大功率器件的开关作用，将直流电压转换成一定

一、单项选择题。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。（每小题1分，共10分）1.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

2．机电一体化系统中，根据控制信息和指令完成所要求的动作这一功能的是()。

A．机械本体

B．动力部分

C．控制器

D．执行机构 3．将脉冲信号转换成角位移的执行元件是()。

A．旋转变压器

B．交流伺服电动机

C．步进电动机

D．光电编码盘

4．在下列电机中，()既可通过闭环实现速度或位置控制，又可作步进方式运行，且电机转速不受负载影响，稳定性高。

A．步进电机

B.直流伺服电机

C．交流同步伺服电机

D．笼型交流异步电机

5．如果三相步进电动机绕组为U、V、W，其通电顺序为UVVWWUUV，则这种分配方式为()。

A．三相三拍

B．三相四拍

C．三相六拍

D．双三拍

6．某三相反应式步进电动机转子有40个磁极，采用三相单三拍供电，步距角为()。

A.1.50 B.30 C.60 D.90

7．一台三相磁阻式步进电动机，采用三相单三拍方式通电时，步距角为 1.50，则其转子齿数为()。

A.40 B.60 C.80 D．100 8.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 9.某光栅的条纹密度是100条/mm，光栅条纹间的夹角=0.001弧度，则莫尔条纹的宽度是()。

A.100mm B.20mm C.10mm D.0.1mm 10．在工业控制计算机中，控制总线的功能是()。

A.确切指定与之通信的外部硬件

B．确定总线上信息流的时序

C．在计算机内部传输数据

D.连接控制电源

二、填空题（每小题1分，共15分）

1．机电一体化技术是机械技术和（）技术相互融合的产物。

2.无论传递功率大小如何，按“等效转动惯量最小”原则来确定的各级传动比，从高速级到低速级，其传动比是逐级增大的，而且级数越多，总等效惯量越（）。

3．在多级传动中，为了减小传动误差，传动比的分配应遵守（）原则。

4．在小功率传动链中，为使总的质量最小，各级传动比分配应遵守（）原则。5.谐波齿轮传动是利用行星轮系传动原理，组成它的三个基本构件是柔轮、刚轮和（）。6．摩擦对伺服系统的影响主要有：引起动态滞后、降低系统的响应速度、导致系统误差和（）。

7．对于执行装置，选择较大的传动比可使系统的（）增大，有利于系统的稳定性。8．电气伺服驱动装置包括（）、交流伺服电机和直流伺服电机。

9．在伺服系统中，通常采用（）原则选择总传动比，以提高伺服系统的响应

（）的方波电压，通过对方波脉冲的控制，改变输出电压的平均值。15．交流异步电动机的转速与电源频率、磁极对数和（）有关。

三、简答题（共10题，每小题3分，共30分）1．为什么采用机电一体化技术可以提高系统的精度?

2．影响机电一体化系统传动机构动力学特性的主要因素有哪些？

3．转动惯量对传动系统有哪些影响？

4．为减小机械系统的传动误差，可采用哪些结构措施？

5．简述伺服机械传动系统的主要要求。

6．如何提高伺服系统的响应速度？

7．伺服电动机的作用是什么？伺服电动机应具备的基本要求是什么？

8．试述直流电机伺服系统中脉宽调制放大器的基本工作原理。

9．步进电机是如何实现速度控制的？

10．简述A／D、D／A接口的功能。

四、分析题。（共两小题，共15分）

1．如图所示的开环步进电机位置控制伺服系统，试分析齿轮减速器的传动误差对工作台输出精度的影响。（7分）

6．试分析比较液压马达和直流电机实现转动输出驱动的不同特点。（8分）

五、计算题（共3小题，每小题10分，共30分）

1.如图，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。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。

2．如图所示电机驱动系统，已知工作台的质量为m=50kg负载力为F1＝1000N，最大加速度为10m/s2，丝杠直径为d＝20mm，导程t＝4mm，齿轮减速比为i=5，总效率为=30％，忽略丝杠惯量的影响，试计算电机的驱动力矩。

3．如图所示的开环步进电机位置控制系统，已知负载为F＝1000N，工作台长L=500mm，往复精度为±0．0lmm，丝杠导程ts=8mm，直径d＝20mm，步进电机的步距角为1.8。，试确定齿轮减速比i。

第五篇：机电一体化系统设计

机电一体化系统设计

1、动力系统（动力源）、传感检测系统（传感器）、执行元件系统（如电动机）等五个子系统组成。

2、系统必须具有以下三大“目的功能”：①变换（加工、处理）功能；②传递（移动、输送）功能；③储存（保持、积蓄、记录）功能。

3的变换、调整功能，可将接口分成四种：1）零接口；2）无源接口；3）有源接口；4）智能接口。

4、机电一体化系统设计的考虑方法通常有：机电互补法、结合（融合）法和结合法。

5擦、低惯量、高强度、高谐振频率、适当的阻尼比等要求。

6、为达到上述要求，主要从以下几个方面采取措施：

1）采用低摩擦阻力的传动部件和导向支承部件，如采用滚珠丝杠副、滚动导向支承、动（静）压导向支承等。

2如用加预紧的方法提高滚珠丝杠副和滚动导轨副的传动和支承刚度；采用大扭矩、宽调速的直流或交流伺服电机直接与丝杠螺母副连接以减少中间传动机构；丝杠的支承设计中采用两端轴向预紧或预拉伸支承结构等。

3的等效动惯量，尽可能提高加速能力。

5如选用复合材料等来提高刚度和强度，减轻重量、缩小体积使结构紧密化，以确保系统的小型化、轻量化、高速化和高可靠性化。