高等教育2002-2011年机电一体化系统设计自考历年真题及答案

[高等教育]2002-2011年机电一体化系统设计自考历年真题及答案【完整版】(文档可以直接使用，也可根据实际需要修订后使用,可编辑放心下载）

[高等教育]2002-2011年机电一体化系统设计自考历年真题及答案【完整版】(文档可以直接使用，也可根据实际需要修订后使用,可编辑放心下载）二、简答题〔本大题共8小题，每题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。27、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。

2021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小题，每题1分，共10分)在每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、多项选择或未选均无分。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1m的位移，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．以下电动机中，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以下操作中．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，假设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B．5倍C.2倍D.(0.1～1)倍8.自动导引车在平面上运动，一般具有的运动自由度是【】A．2个B．3个C.4个D．6个9.属于模块化小型PLC，并能满足中等性能应用要求的PLC系统是【】A．SIMATICS7-200PLCBSIMATICS7-300PLCCSIMATICS7-400PLCD.SIMATICNET10．载入一个动合触点的指令是【】A．OR0.00B．LDNOT0.00C．AND0.00D.LD0.00二、简答题(本大题共8小题，每题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?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?假设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。：柔轮的齿数为200，刚轮的齿数为202，波发生器的转速为1280r／min。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)柔轮固定、波发生器输入时，刚轮输出的转速。20题20图所示，：U=12V，R=9K．电位器共长60mm，现测出Uo(t)=4V．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。假设单拍制的塌大静转矩为0.1Nm，试计算双拍制运行时的启动转矩T和裕量角。22某直流电机伺服系统结构如题22图所示，：四、简单应用题(本大题共3小题，每题6分，共18分)23．采样保持器的作用是在A／D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根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，额定电流为76.2A，额定转速为1050r/min，电枢绕组电阻为O．393，试计算电动机的堵转转矩Th为多少(N*m)?25.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。位置存放器P和速度存放器V的字长为l6位带符号小数．V中的二进制小数为000000010100111.时钟频率为10000Hz．P寄俘器的初始内容为0，试求：(1)P存放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，每题10分，共20分)26．某位置反响系统如题26图所示，：电动机时间常数T=0．2s，K=0．1V／()，K=400(r／min)／V，K=0．5／(r．min．s)，求：。(1)=0时．系统的摄大超调量%彩和调整时间t(按△=±2％计算)；(2)欲使系统具有最正确阻尼比，增设转速负反响校正，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。

2021年4月全国自考机电一体化系统设计参考答案

2021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，总分值100分；考试时间150分钟。一、单项选择题(本大题共10小题，每题1分，共10分)在每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、多项选择或未选均无分。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。假设导轨副机构简单、阻尼系数大、刚度大，但易产生低速爬引现象，那么导轨副为【】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．以下几种电动机中，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．以下特性中，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7．PID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．以下对“路径〞和“轨迹〞区别的描述不正确的选项是【】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9．SIMATICS7--300PLC是【】A．中、高档性能的PLCB．人机界面硬件C．模块化小型的PLCD．超小型化的PLC10．设计梯形图时，串联一个动合触点0．00对应的助记符语句是【】A．ANDNOT0．00B．AND0．00C．OR0．00D．ORNOT0．00二、简答题(本大题共8小题，每题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，每题5分，共20分)19．如题19图所示，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=1500r／min。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，用每转2000条刻线的增量编码器测电动机转速，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θs为多少?(2)假设要电动机以200r／min的速度旋转，输入脉冲频率f为多少?(3)假设要电动机旋转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，：Kp=60V／rad，Kf=O.24V·s／rad，Ra=3Ω，Kn=2.5×103V／V，Kt=7.1N·m／A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0.174Ω，试计算理想空载转速为多少(r／min)?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)，两轴速度限制：vxmax=vymax=±6，加速度限制：axmax=aymax=±2，试设计三次多项式样条函数点位控制指令。五、综各应用题(本大题共2小题，每题10分，共20分)26．控制系统的结构图如题26图所示，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)欲希望系统成为最正确阻尼比状态，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。27．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10s再反转10s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。(3)写出对应的助记符指令。

2021年4月机电一体化系统设计参考答案

2007年4月自考全国机电一体化系统设计试题课程代码：2245一、单项选择题(本大题共14小题，每题1分，共14分)在每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、多项选择或未选均无分。1．受控变量是机械运动，如位置、速度及加速度的一种反响控制系统称为【】A．数控机床B．伺服系统C．自动导引车D．顺序控制系统2．假设两平面之问的油液成楔形，二者相对运动时将产生压力，从而可以承载。利用这一原理设计出各种形式的滑动摩擦支承轴系为【】A．液体静压支承B．气体静压支承C．气体动压支承D．液体动压支承3．对于减速传动系统，假设最后一级的间隙对系统精度影响最大，那么传动比【】A．小于1B．等于lC．大于1D．小于等于14．某光栅条纹密度为每lmm刻100条，光栅条纹的夹角为0.005弧度，那么莫尔条纹的宽度W为【】A．0.1mmB．1mmC．2mmD．5mm5．某传感器是一种输出电压随转子转角变化的角位移测量装置，且仅能用来测量角位移。该传感器为【】A．旋转变压器B．感应同步器C．光栅D．磁栅二、名词解释题〔本大题共5小题，每题3分共15分〕15.线性系统、定常系统16.齿轮系传动的最正确速比17.直流伺服电动机的机械特性18.直流电动机线性驱动电路19.反响式步进动机三、问答题〔本大题共4小题，每题4分，共16分〕20.简述典型机电一体化系统中的微处理机模块21.题21图为步进电动机单极性驱动电路。试简述图中VT、R、VD、和Rf的作用22.在机电一体化系统设计中，“路径〞和“轨迹〞这两个概念之间有什么区别？23.简述时间/事件驱动顺序控制系统的类型。四、计算题〔本大题共3小题，每题5分，共15分〕

2007年4月自考机电一体化系统设计参考答案

2006年4月自学考试全国机电一体化考试试卷〔课程代码2245〕本试卷共11页，总分值100分，考试时间150分钟。总分题号一二三四五核分人题分1410162016复查人得分得分评卷人复查人一、单项选择题(本大题共14小题，每题1分，共14分)在每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、多项选择或未选均无分。1．有伺服放打器、执行机构、传动装置等组成的模块称【】A．机械结构模块B．测量模块C．驱动模块D．接口模块2．使滚珠丝杠具有最大刚度的支承方式是【】A．双推－双推B．双推－简支C．单推－单推D．双推－自由3．机械传动装置在机电一体化系统中是必不可少的，因为在电动机和负载之间经常需要【】A．匹配转矩和转速B．增加传动功率C．缩小传动功率D．维持转速恒定4．用户可通过哪种方法来调节仪表放大器之增益？【】A．内部电阻B．外部电阻C．输入电压D．输出电压5．于旋转变压器输出电压大小有关的因素是【】A．转子位置B．转子材料C．转子直径D．转子长度6．为提高感应同步器鉴相法工作方式的灵敏度，需要使节距W的尺寸【】A．增大B．保持不变C．减小D．取任意值7．交流感应电动机，对应S=时的转矩称【】A．堵转转矩B．负载转矩C．额定转矩D．最大转矩8．直流电动机中，称【】A．电动机电磁时间常数B．电动机机电时间常数C．机械系统时间常数D．电动机反电势系数9．某三相步进电动机，转子40个齿，欲使其步距1.5，应采用的通电方式为【】A．单拍制B．双拍制C．单双拍制D．细分电路10．假设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．(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【】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12．一般机器都是多轴的。为完成协调运动，所有运动轴都必须【】A．同时启动B．同时停止C．分时启动，分时停止D．同时启动，同时停止13．图示利用继电器触点实现的逻辑函数为【】A．B．C．D．14．梯形图中二网络并联，采用的助记符指令为【】A．ORB．ANDC．ORSTRD．ANDSTR得分评卷人复查人二、名词解释题(本大题共5小题，每题2分，共10分)15．计算机集成制造系统16．支承件的静刚度17．测量中的量程18．直流伺服电动机的调节特性得分评卷人复查人三、问答题(本大题共4小题，每题4分，共16分)20．机电一体化设计中，“替代机械系统〞的设计思想是什么?21．简述步进电动机单极性驱动电路的组成及工作原理。22．如何消除因截断误差造成的积累误差?23．简述描写时间驱动顺序过程经常采用的方法。得分评卷人复查人四、计算题(本大题共4小题，每题5分，共20分)24．假设根据滚珠丝杠副的结构参数查表得系数＝3,试计算当外部轴向力＝20000N，轴向预载荷力为3000N时，该滚珠丝杠副的传动刚度是多少?25．采用2000条刻线的增量编码器测电动机转速的方法如下图。时钟脉冲为8MHz,在lO个编码器脉冲问隔的时间里计数器共计200000个时钟脉冲，试求电动机转速n。26.直流电动机T型双极开关放大器电路如题26〔a〕图(1)假设其基极信号的波形如题26(b)图所，试在该图中画出对应的电枢电压和电枢电流的稳态波形。(2)假设要求、的均值都为零，试在题26(c)图中画出的波形。27．三相变磁阻式步进电动机，转子40个齿。要求：(1)计算双拍制的步距角。(2)假设单拍制的最大转距为2N·m，计算单双拍制时的启动转矩。得分评卷人复查人五、简单应用题(本大题共4小题，每题6分，共24分)28．题28图“四倍频细分和辨向电路〞，图中、为反向器。～为单稳触发器。试分析：(1)正向运动时，与或门、的输出脉冲。(2)反向运动时，与或门、的输出脉冲。29．某直流电机电枢电阻50，做电动机使用时电枢加110V电压，空载电枢电流O.1A，空载转速3000r／min。(励磁保持额定状态)(1)电机空载损耗功率为多少?(2)电机的反电动势系数为多少?(3)假设电机做发电机用，转速保持2000r／rain，外接300负载电阻，那么其电枢电流为多少?30．系统结构图如题30图所示。(1)假设=25，=0，求阶跃响应的最大超调量％(定义：％=100%)和调节时间(取△=±0．05)．‘〔2〕当=25，欲使系统为最正确阻尼，确定的值。31．xy平面内由(1，－1)点以v=2的恒速运动到(9，1)点，设采样周期为0.01s，试求出两点直线插补的递推计算式。得分评卷人复查人六、综合应用题(本大题共2小题，每题8分，共16分)33．PLC控制系统的梯形图如题33图所示。(1)写出助记符指令程序；(2)列出Y1、Y2、Y4输出变量的布尔代数方程。

2006年4月机电一体化系统设计参考答案

2004年4月自考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14小题，每题1分，共14分)在每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、多项选择或未选均无分。1．由计算机网络将计算机辅助设计、计算机辅助规划、计算机辅助制造联接成的系统称A．顺序控制系统B．自动导引车系统C．柔性制造系统D．计算机集成制造系统【】2．易产生低速爬行现象的导轨是A．滚柱导轨B．静压导轨C．滑动导轨D．气浮导轨【】3．谐波齿轮演变自A．直齿锥齿轮传动B．斜齿锥齿轮传动C．蜗杆副传动D．行星齿轮传动【】4．机床的调速方法很多，其中最有利于实现自动化，并可简化机械结构的方法是A．机械方法B．液压方法C．电气方法D．气动方法【】5．码盘式转速传感器采用增量式编码器直接连接到转轴上，产生一系列脉冲，从而得到A．电压信号B．数字式电流信号C．电流信号D．数字式速度信号【】6．假设要使长光栅能测出比栅距还小的位移量，那么应利用A．莫尔条纹的作用B．细分技术C．数显表D．计算机数字处理【】7．交流感应电动机，对应s=1的转矩称A．堵转转矩B．最大转矩C．额定转矩D．负载转矩【】8．直流电动机系统中，称A．电动机电磁时问常数B．电动机机电时间常数C．机械系统时间常数D．电动机反电势系数【】9．某步进电动机，三相，转子40个齿，欲使其步距0.5°，应采用的通电方式为A．单拍制B．双拍制C．单双拍制D．细分电路【】10．假设考虑系统抑制干扰的能力，选择采样周期的一条法那么是：采样速率应选为闭环系统通频带的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A．(2～5)1／sB．(8～50)1／sC．(50～100)1／sD．(120～150)1／s【】12．考虑多轴系统的运动，假设每一根轴都按最快速度运动，其结果必是各轴有先后地到达各自的终点坐标，所形成的轨迹是一条A．直线B．曲线C．圆弧D．折线【】14．梯形图中两触点并联，采用的助记符指令为A．ORB．ANDC．ORSTRD．ANDSTR【】二、名词解释题(本大题共5小题，每题2分，共10分)15．柔性制造系统16．开式导轨17．闭环技术18．直流伺服电动机的机械特性19．采样——数据系统三、简答题(本大题共4小题，每题4分，共16分)20．机电一体化设计中，增强机械系统的思想是什么?21．简述步进电动机双极性驱动电路的组成及原理。22．根据数控机床加工作业任务不同，其运动控制分为哪几种类型?并说明其功能。23．描写事件驱动过程常用什么方法?四、计算题(本大题共4小题，每题5分，共20分)24．假设根据滚珠丝杠副的结构参数，查表得系数，试计算当外部轴向力，轴向预载荷力为5000N时，该滚珠丝杠副的传动刚度是多少。25．假设某一光栅的条纹密度为100条／mm，现利用光栅莫尔条纹的放大作用，把莫尔条纹的宽度调成10mm，求光栅条纹间的夹角。26．某三相感应电动机空载转速1485r／min，电源频率50Hz，额定转差率0.04。①该电机为几极，额定转速为多少?②额定运行状态下，定子、转子绕组电势频率各为多少?③电机空载时转子绕组电势频率较额定状态时变化如何?27．三相变磁阻式步进电动机，转子60个齿。①假设单拍制通电的最大转矩为1N·m，计算单双拍制时的启动转矩。②假设要求电机转速为240r／min，计算单拍制通电的输入脉冲频率。五、简单应用题〔本大题共4小题，每题6分，共24分)28．要求将电荷放大器与压电传感器组合。使电荷放大器的输出电压与压电传感器的电荷成正比，与反响电容成反比。试画出压电传感器与电荷放大器的组合电路图。29．某直流电动机电枢电阻100，作电动机使用时，电枢加110V电压，空载电枢电流0.1A，空载转速4000r／min。(励磁保持额定状态)①假设用该电机做发电机，仍保持4000r／min，空载输出电压为多少?②该电机空载损耗为多少?③作发电机时，假设转速为2000r／min，外接400负载电阻，那么电枢电流为多少?六、综合应用题(本大题共2小题，每题8分，共16分)

2004年4月机电一体化系统设计试题答案

全国2002年4月机电一体化系统设计答案课程代码：02245一、单项选择题(本大题共14小题，每题1分，共14分)1.B2.A3.D4.C5.C6.C7.B8.B9.C10.B11.B12.C13.A14.B二、名词解释题(本大题共5小题，每题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