机电复习习题及其参考答案.doc

1、哈哈大学 第 1 页 共 10 页 机电 习题 一、单项选择题 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.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 =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

2、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

3、 C. D. 180 - 哈哈大学 第 2 页 共 10 页 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 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) B.A + B C.(A+B) ( + ) D.A B+

4、 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 (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 (，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 ? 哈哈大学 第 3 页 共 10 页 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 ?

5、 四、计算题，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=2k，电刷位移为 X 时的相应电阻 Rx=1k，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 %和调节时间 ts。 (2)求 r(t)=1

6、+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 ? 哈哈大学 第 4 页 共 10 页 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

7、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 %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： xmax= ymax=

8、 2。试设计三次多项式样条函数点位控制指令。 哈哈大学 第 5 页 共 10 页 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 c=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）；

9、（ 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。 哈哈大学 第 6 页 共 10 页 参考答案 哈哈大学 第 7 页 共 10 页 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

10、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

11、 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： n1=- （ 2）柔轮固定时 25.V0= (1) 当 V01=5.8 时， 5.8= 5.8= 哈哈大学 第 8 页 共 10 页 ( )空载时 设测量出 5.8输出电压时的测量误差 则 26.(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

12、环稳定 R(s)= Ess= 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 哈哈大学 第 9 页 共 10 页 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 t

13、s= (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（本大题共小题，每 小题分，共分） 32.(1)开环传函 哈哈大学 第 10 页 共 10 页 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： （）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