《机电一体化技术》试卷 (一)
五、问答题 （每小题10分，共30分)
1. 步进电动机常用的驱动电路有哪几种类型? 2. 什么是步进电机的使用特性?
3. 机电一体化系统设计指标大体上应包括哪些方面? 六、分析计算题 (每小题10分，共20分)
1. 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??
2. 采用PLC设计二个电磁阀A、B工作的系统?
1) 按钮x1为A电磁阀打开，按钮x2为A电磁阀关闭 (输出y1); 2) 按钮x3为B电磁阀打开，按钮x4为B电磁阀关闭 (输出y2); 3) 只有B电磁阀在工作中，A电磁阀才能工作。 要求：画出梯形图，写出助记符指令程序。?
《机电一体化技术》试卷 (一)
五、问答题 （每小题10分，共30分)
1. 单电源驱动电路 双电源驱动电路 斩波限流驱动电路 2. 步距误差 步距误差直接影响执行部件的定位精度。
最大静转矩 是指步进电动机在某相始终通电而处于静止不动状态时，所能承受的最大外加转矩，亦即所能输出的最大电磁转矩，它反映了步进电动机的制动能力和低速步进运行时的负载能力。
启动矩一频特性 空载时步进电动机由静止突然启动，并不失步地进入稳速运行所允许的最高频率称为最高启动频率。启动频率与负载转矩有关。
运行矩频特性 步进电动机连续运行时所能接受的最高频率称为最高工作频率，它与步距角一起决定执行部件的最大运行速度。
最大相电压和最大相电流 分别是指步进电动机每相绕组所允许施加的最大电源电压和流过的最大电流。 3. 应包括系统功能、性能指标、使用条件、经济效益。 六、分析计算题 (每小题10分，共20分)
1. 20KHz 3.6o
2. (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
1
《机电一体化技术》试卷 (二)
五、问答题 （每小题10分，共30分)
1、计算机控制系统中，如何用软件进行干扰的防护。 2、滚珠丝杠副的轴向间隙对系统有何影响？如何处理？
3、机电一体化系统中的计算机接口电路通常使用光电藕合器，光电藕合器的作用有哪些？ 六、综合应用题 (每小题10分，共20分)
1.编写程序：单片机读P1.0的状态,把这个状态传到P1.7指示灯去，当P1.0为高电平时指示灯亮,低电平时指示灯不亮,采用中断完成这一输入输出过程，每中断一次完成一个读写过程。
2. 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？
《机电一体化技术》试卷(二) 答案
五、问答题 （每小题10分，共30分)
1、软件滤波用软件来识别有用信号和干扰信号，并滤除干扰信号的方法，称为软件滤波 软件“陷井” 软件“看门狗”（WATCHDOG）就是用硬件（或软件）的办法要求使用监控定时器定时检查某段程序或接口，当超过一定时间系统没有检查这段程序或接口时，可以认定系统运行出错（干扰发生），可通过软件进行系统复位或按事先预定方式运行 。
2、如果滚珠螺旋副中有轴向间隙或在载荷作用下滚珠与滚道接触处有弹性变形，则当螺杆反向转动时，将产生空回误差。为了消除空回误差，在螺杆上装配两个螺母1和2，调整两个螺母的轴向位置，使两个螺母中的滚珠在承受载荷之前就以一定的压力分别压向螺杆螺纹滚道相反的侧面，使其产生一定的变形，从而消除了轴向间隙，也提高了轴向刚度。常用的调整预紧方法有下列三种。垫片调隙式 螺纹调隙式 齿差调隙式
3、（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。 利用光电耦合方式实现载波调制，可获得10kHz带宽，但其隔离性能不如变压器耦合。
六、综合应用题 (每小题10分，共20分) 1.
2
2. 光栅此时的位移
细分前4mm, 细分后 1mm 测量分辨率:
细分前0.01 mm/线 细分后:0.025
《机电一体化技术》试卷 (三)
四 解答题 (每小题5分，共40分)
1．一个典型的机电一体化系统，应包含哪些几个基本要素？ 2．斜齿轮传动机构中消除齿侧隙的常用方法？
3、简述直流伺服电动机两种主要控制方式的工作原理。
4. 在微机控制系统中，主机和外围设备间所交换的信息通常分为哪三类？ 5．数据信息可分为哪几种？
6．DAC0832有哪三种输入工作方式？有哪二种输出工作方式？ 7.步进电动机控制系统中，电动机通过丝杠螺母带动执行部件运动: 已知：步距角θ，脉冲数 N ，频率 f ，丝杠导程 p ，试求执行部件: 位移量 L= ? 移动速度 V=?
8.有一变化量为0 ~ 16V的模拟信号，采用4位A/D转换器转换成数字量，输入到微机控制系统中，试求其量化单位q＝？，量化误差最大值emax＝？
《机电一体化技术》试卷 (三)
四 解答题 (每小题5分，共40分)
1、机械本体、动力与驱动部分、执行机构、传感测试部分、控制及信息处理部分 2.1）垫片调整法 2）轴向压簧调整法
3、一种是电枢电压控制，即在定子磁场不变的情况下，通过控制施加在电绕组两头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的强度，从而控制电动机的转速和输出转矩。 4、数据信息、状态信息和控制信息
5、（1）数字量（2）模拟量（3）开关量（4）脉冲量
6、（1）直通方式 （2）单缓冲方式 （3）双缓冲方式
3
（1）单极性输出 （2）双极性输出
7、 L =(θp/360°)N ； V =(θp/360°)f
8、量化单位q＝1V， 量化误差最大值emax＝±0.5V。
《机电一体化技术》试卷 (四)
三、简答题 （每小题5分，共20分） 1. FMC的基本控制功能。 2. PWM脉宽调速原理。
3. 简述直流伺服电机两种控制的基本原理。 4. 控制系统接地通的目的。
四、分析题 （每小题20分，共40分)
1. 半桥逆变电路的工作原理。
2. 分析下图中传动大负载时消除齿侧齿侧间隙的原理
1、6－小齿轮 2、5－大齿轮 3－齿轮 4－预载装置 7－齿条
《机电一体化技术》试卷 (四)答案 三、简答题 （每小题5分，共20分）
1. （1）单元中各加工设备的任务管理与调度，其中包括制定单元作业计划、计划的管理与调度、设备和单元运行状态
的登录与上报。
（2）单元内物流设备的管理与调度，这些设备包括传送带、有轨或无轨物料运输车、机器人、托盘系统、工件装卸
站等。
（3）刀具系统的管理，包括向车间控制器和刀具预调仪提出刀具请求、将刀具分发至需要它的机床等。 2.
4
图中的开关S周期性地开关，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?式中
T1T0??Udt?TU??U
。 ?=?/T=Ud/U，(0
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。 3. 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。 4. 控制系统接地通的目的。
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。 四、分析题 （每小题20分，共40分)
1. 半桥逆变电路原理如左图所示，它有两个导电臂，每个导电臂由一个可控元件和一个反并联二极管组成。在直流侧接有两个相互串联的足够大的电容，使得两个电容的联结点为直流电源的中点。
设电力晶体管Vl和V2 基极信号在一个周期内各有半周正偏和反偏，且二者互补。当负载为感性时，其工作波形如右图所示。输出电压波形u0 为矩形波，其幅值为Um =Ud /2输出电流i0 波形随负载阻抗角而异。设t2 时刻以前V1 导通。t2 时刻给V1关断信号，给V2 导通信号，但感性负载中的电流i0 不能立刻改变方向，于是VD2 导通续流。当t3时刻i0 降至零时VD2 截止，V2 导通，i0 开始反向。同样，在t4 时刻给V2 关断信号，给V1 导通信号后，V2 关断，VD1 先导通续流，t5 时刻V1 才导通。
当V1 或 V2 导通时，负载电流和电压同方向，直流侧向负载提供能量；而当VD1 或 VD2导通时，负载电流和电压反方向，负载中电感的能量向直流侧反馈，既负载将其吸收的无功能量反馈回直流侧。反馈回的能量暂时储存在直流侧电容中，直流侧电容起到缓冲这种无功能量的作用。二极管VD1 、VD2是负载向直流侧反馈能量的通道，同时起到使负载电流连续的作用，VD1 、VD2被称为反馈二极管或续流二极管。
2. 分析下图中传动大负载时消除齿侧齿侧间隙的原理
当传动负载大时，可采用双齿轮调整法。如图所示，小齿轮1、6分别与齿条7啮合，与小齿轮1、6同轴的大齿轮2、5分别与齿轮3啮合，通过预载装置4向齿轮3上预加负载，使大齿轮2、5同时向两个相反方向转动，从而带动小齿轮l、6转动，其齿便分别紧贴在齿条7上齿槽的左、右侧，消除了齿侧间隙。
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