西南交大习题集(光机电一体化控制技术)

1、第1章 概论一、选择题1 一个典型的机电一体化系统，应包含以下几个基本要素（ ）。A： 机械本体 B：动力与驱动部分 C： 执行机构 D：控制及信息处理部分2、机电一体化的高性能化一般包含（ ）。A：高速化 B：高精度 C：高效率 D：高可靠性。3机电一体化系统的核心是（ ）。A：动力部分B：执行机构C：控制器D：接口4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：执行机构二、填空题1、在未来机电一体化系统发展呈现 ， 、 、， 、 趋势三、论述题举例说明光机电一体化系统和机电一体化技术含义光机电一体化系统的主要组成要素机电一体化

2、系统的关键技术有那些机电一体化系统的未来发展趋势？为什么采用机电一体化技术可以提高系统的精度?四、判断题1机电一体化系统就是机械系统和电子系统简单合于一起的系统。第2章 机电一体化系统分析基础一 多项选择题1光机电一体化的系统设计原则主要包括（ ）。 A. 机电互补原则B. 功能优化原则C. 自动化原则 D. 效益最大原则 E开放性原则2. 模拟信号数字化的第一步是在时间上对信号进行（ ）处理。A. 量化处理 B.采样离散化处理 C. 编码处理 D. 调制处理3PCM是指（ ）。 A. 脉幅调制 B. 脉宽调制 C.脉位调制 D. 脉冲编码调制4. 经采样后的信息属于（ ）。A. 数字信号 B

3、.离散化的模拟信号 C. 连续模拟信号 D. 调制信号5. 数字信号是对时间离散模拟信号进行（ ）处理后得到的。A. 量化处理 B.采样离散化处理 C. 编码处理 D. 调制处理三 填空题 1光机电一体化的理论基础主要涉 ， 和 。2光机电一体化系统所涉及的信号有两类 和 。四 综合题1模拟信号与数字信号的特点是什么？2论述机电一体化系统信息传输过程。3论述模拟信息数字化的基本原理。第3章 机电一体化系统建模与仿真一 、选择题 1. 在机械系统运动学模型建立过程中，惯性力与质量体运动的（ ）成正比，弹簧力与质量体运动的（ ）成正比， 阻尼与质量体运动的（ ）成正比。A.位移 B. 速度 C.

4、加速度 D. 摩擦2、电路系统的动态模型建立主要是基于如下定理（ ）。A：奈奎斯特定理 B：基尔霍夫电压定理 C：欧姆定理 D：基尔霍夫电流定理E：终值定理3、机械系统动态模型建立主要是基于如下定律（ ）。A：牛顿定一运动定律 B：牛顿定二运动定律 C：牛顿定三运动定律 D：万有引力定律 4、适合应用传递函数描述的系统是（ ）：A、单输入，单输出线性定常系统； B、单输入，单输出线性时变系统；C、单输入，单输出的定常系统； D、非线性系统。二、 填空题1通常情况下，将系统模型可以分为两大类： 和 。2 机电一体化系统的数学模型一般按特征分类，常见的有 和 ， 和 ， 和 ， 和 。3研究系统的

5、动态品质与特征时，通常有两种数学模型描述方法： 和 。4在机电一体化系统建模过程中，机械系统主要有三个基本元件： 、 和 。5在机电一体化系统建模过程中，电路系统主要有三个基本元件： 、 和 。三、综合题1简述为什么在机电一体化系统设计，需要进行机电一体化系统建模和仿真分析。并说明模型建立的两种基本方式和他们的主要特点。2简述基尔霍夫电流、电压定理3机电一体化反馈控制系统的主要组成部分是什么？4简述系统仿真的目的和意义5已知一系统结构如下图所示，求系统传递函数R(S)C(S)6、以下图所示，汽车的正运动方向如图，假定发动机的牵引力为u, 忽略汽车车轮的旋转惯量，假设阻碍汽车运动的摩擦力与汽车速

6、度成正比，求：（1）：画出汽车的巡航控制的自由体图；（2）：写出其运动方程；（3）：写出其传递函数V(s)/U(s)；(4)：若该系统通过反馈控制实现其巡航，请分别说明该控制系统的执行机构、被控过程或对象、传感器以及控制器分别是什么，并构画出其系统控制框图；(5)：基于其传递函数形式，用状态方程描述汽车的运动方程（设定输出汽车的位置为x）。7：下图串联电路。写出输出电压与输入电压之间传递函数RLCLRUo(t)Ui(t)第4章 传感器与接口技术一 、名词解释1、线性度2、传感器分辨率3、传感器灵敏度4、测量准确度二选择题 1衡量传感器品质主要参数包括：（ ）。A：灵敏度 B：分辨力 C：准确度

7、D：精确度 E：重复性 F：线性度 2传感器在机电一体化系统中主要用于( )。 A. 控制 B.检测 C. 计算 D. 编码3传感器的种类按工作原理分可以分为（ ）。 A. 结构型 B. 开关型 C. 物型型 D. 数字型4模拟信息处理电路一般包括（ ）。 A. 放大 B. 滤波 C. 补偿 D. D/A转换 E. 驱动电路5智能传感器主要硬件结构是指将敏感元件与（ ）相结合。 A. 放大器 B. 滤波器 C. 微处理器 D. 控制器6. 电桥是用来测量传感器的电阻、电容或电感变化的电路，它是将这些参量的变化变换为电压或电流信号变化的电路。全桥的电压灵敏度比单桥提高了( )倍 A. 1 B.

8、2 C. 4 D.87. 衡量放大器放大能力的指标是（ ）。 A. 输入阻抗 B. 放大倍数C. 输出阻抗 D. 通频带 二 填空题1传感器的接口电路主要功能包括：对传感器的输出信号进行 、 、 、 、 及 等处理。2传感器从结构上一般由 、 、 三部分组成。 3 传感器基本转换电路主要包括： 、 、 及 、 电路。4. 放大器主要技术指标包括： 、 、 及 三 综合题1隔离放大器的作用和特点2传感器模拟信号采样中应该注意哪些问题？3 机电一体化系统通常涉及到控制，并要求测量控制量，因为电信号可以传输、放大且容易处理，我们通常让传感器输出为一个与被测量成比例的电压或电流信号。描述一个传感器，输

9、出与下列物理量成比例的电信号,并列举一个或两个在我们实现生活中的应用实例。(10分)。 （a）温度 （b）压力 （c）液位 （d）管道体内的流量 （e）线位移 （f）角位移 (g)线速度 (h) 转速 (i) 移动加速度 (j) n力矩第5章 驱动系统设计一、单项选择题1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 2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3由电信号处理部分和液压功率输出部分组成的控制系统是（ ）A交流伺服系统B直流伺服系统C电液伺服系统D步进电动机控制系统4

10、当直流伺服电动机外加电压等于额定电压，励磁电流等于额定电流时，电动机转速随控制电流变化的关系曲线称( D )A.直流伺服电动机机械特性 B.动态特性C.失灵区 D.直流伺服电动机转速特性5载荷是执行机构设计计算过程的一项重要原始数据，在机电一体化系统设计中，典型载荷是指在机构上的（ ）。A.摩擦载荷 B.惯性载荷 C.外载荷 D.各种环境载荷三、 填空题 1.在机电一体化系统机械齿轮传动的设计上，通常我们需要遵循 、 、 原则。 2机电一体化系统的执行机构的多采用电动机作为驱动器件，在机电一体化反馈控制系统中，常用的电动机有 和 两种。四、简述题1简述直流电动机的工作特性？2. 简述直流电动机

11、的机械特性？3对于机电一体化系统中，分别说明其传感器、执行机构、控制器的作用，并列举你所了解的传感器和执行机构类型。五、 综合题1一台他励直流电动机，额定电压=220 V , 额定转速 r/min , 电动机铁损W ，机械摩擦损耗W ，电枢回路总电阻，V，求电磁转矩、输入功率和效率。2一他励直流电动机，额定电压=440 V，额定功率KW,额定电流，额定转速 r/min，电枢回路总电阻，额定励磁电流，忽略电枢反应影响。试求：额定输出转矩和在额定电流时的电磁转矩。3、在机电一体化系统中，液压伺服系统的运用越来越广泛，并被广泛地应用于位置和速度的控制，试说明在液压伺服系统中，比例阀的主要作用。并根据

12、下图所示，描述出比例阀控制时比例阀阀芯移动位移和阀执行机构负载位移之间的传递函数。（其中执行机构移动部分质量为M,等效粘性阻尼常数为f）。第6章 机电一体化控制技术一、 单项选择题1 在时域里描述系统动态响应的主要指标 ( ) A：上升时间 B： 超调量 C：稳定时间 D：稳态误差 E：调节时间 F：系统带宽 2 在数字控制中，保持器的主要作用是（ ）： A：提高系统的稳定性 B改善系统动态性能 C：采样电压值保持一个采样周期； D：消除系统干扰E：提高抗干扰能力 3 在数字控制系统中，控制器前向通路上一般需要对控制信号进行（ ）处理；A：A/D采样 B：采样保持 C：量化处理D：D/A转换

13、E：信号同一化处理4. 在设计数字控制器的过程中，我们需要通过采样定理来确定系统的采样周期，采样周期的选择要符合采用定理，即采样频率必须大于输入信息所包含最高频率的 （ ）倍。、A、2； B、4； C、5 ； D、105. 在数字控制中，被控对象或控制器控制律主要是由（ ）描述。A：微分方程 B：差分方程 C：积分方程 D：偏分方程 6，采用负反馈形式连接后（ ）： A. 一定能使闭环系统稳定； B. 系统动态性能一定会提高；C. 需要调整系统的结构参数，才能改善系统性能；D. 一定能使干扰引起的误差逐渐减小，最后完全消除。. 提高系统抗干扰能力7，描述控制系统的性能指标主要包括（ ）A：对常

14、值或“偏离”扰动信号所允许的稳态误差B：对多项式参考输入信号，如跃阶信号和斜坡信号，所允许的稳态跟踪误差。C：系统多模型参数变化的灵敏度D：控制系统阶数E：系统在跃阶参考输入或扰动输入时的动态特性，如上升时间，超调量等8，在下列那种情况下,控制系统不稳定（ ）。A：极点位于S平面的右边 B：极点位于S平面的左边 C：极点位于S平面的原点 D：极点位于S平面的虚轴上二、填空题1. 控制系统从组成通路上分，可以分为 和 控制。2 模糊控制系统从原理上讲，主要由： 和 和 三部分组成。3、在机电一体化系统数字PID控制器设计中，需要确定的控制器主要参数是 、 、 和 。4. 控制系统性能指标主要包括： 、 和 和 四项。三、 综合题1在机电一体化控制系统设计中，我们常用到PID控制器，试说明PID控制器中P, I ,D的主要作用和特点。2简述AD、DA接口的功能, 并说明保持器应用的目的。3在实际设计数字控制器时，采用周期的确定要考虑那些因素？4. 说明智能系统与传统系统能的主要区别？5从理论上讲，因数字控制器涉及到对信号（控制信号、反馈信号）的采样而会导致信息丢失，但为什么在实际应用系统中，数字控制方法的应用越来越广泛，同时说明奈奎斯特-香农采样定理对数字控制采样做了什么样的描述。第7章