《机电一体化系统》模拟试卷1及参考答案
一、名词解释（每题3分共15分）
1、机电一体化
2、步进电动机
3、灵敏度(测量)
4、变频调速
5、FMS
二、填空题（每空１分，共20分）
1、对伺服系统的技术要求是____________、____________、____________、___________。

2、机电一体化的机械系统设计主要包括两个环节：____________、____________。

3、计算机控制系统的类型包括___________、__________、监督控制系统、___________。

4、接口的基本功能主要有______________、__________、_________________。

5、对直线导轨副的基本要求是__________、__________、_________、__________和平稳。

6、伺服系统的基本组成包括__________ 、____________、__________、______________。

三、选择题（每题2分共10分）
1. 步进电动机，又称电脉冲马达，是通过______决定转角位移的一种伺服电动机。

A 脉冲的宽度
B 脉冲的数量
C 脉冲的相位
D 脉冲的占空比
2. 对于交流感应电动机，其转差率s的范围为（）。

<s<2 <s<1 C.-1<s<1 <s<0
指的是（）。

A.机器人
B.计算机集成系统
C.脉宽调制
D.可编程控制器
4. PD称为（）控制算法。

A.比例
B.比例微分
C.比例积分
D.比例积分微分
5.在数控系统中，复杂连续轨迹通常采用（）方法实现。

A.插补
B.切割
C.画线
D.自动
四、简答题（每小题7分，共21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。

五、分析题（第1题14分，第2、3题10分，共34分)
1. 半桥逆变电路的工作原理。

2. 有一脉冲电源，通过环形分配器将脉冲分配给五相十拍通电的步进电机定子励磁绕组，测得步进电机的转速为100r/min ，已知转子有24个齿，求：
1）步进电机的步距角；
2）脉冲电源的频率。

3．分析下图光电隔离信号输出
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答案
一、名词解释 （每题3分 共15分）
1、机电一体化: 机电一体化技术综合应用了机械技术、微电子技术、信息处理技术、自动控制技术、检测技术、电力电子技术、接口技术及系统总体技术等群体技术，实现多种技术功能复合的最佳功能价值的系统工程技术。

2、步进电动机又称电脉冲马达，是通过脉冲数量决定转角位移的一种伺服电动机。

由于步
进电动机成本较低，易于采用计算机控制，因而被广泛应用于开环控制的伺服系统中。

3、灵敏度(测量) 传感器在静态标准条件下输入变化对输出变化的比值。

4、采用改变电机通电频率的方式来改变电机的转速的调速方式。

5、柔性制造系统（Flexible Manufacturing System ）是由两台或两台以上加工中心或数控机床组成，并在加工自动化的基础上实现物料流和信息流的自动化，其基本组成部分有：自动化加工设备，工件储运系统，刀具储运系统，多层计算机控制系统等。

输入信号（来自微机）（去执行系统）输出信号去微机来自机械系统
G G Vc+5v Vc+12v Vc+5v R1R1R2R274LS04a)b)
二、填空题（每空１分，共20分）
1、系统精度 稳定性 响应特性 工作频率
2、静态设计 动态设计
3、分级计算机控制系统 直接数字控制系统 操作指导控制系统
4、数据格式转换 通信联络 放大
6、 导向精度高 耐磨性好 足够的刚度 对温度变化的不敏感性。

6、控制器 执行环节 比较环节 检测装置
三、单项选择题(每小题2分，共10分)
1. B
2. B
3. C
4. C
5. A
四、简答题 （每小题7分，共21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.
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τ，如右图所示。

电枢两端的平均电压为：
U U Udt U T T T d ρτ===⎰01 式中 ρ=τ/T=U d /U ，(0<ρ<1) ρ为导通率（或称占空比）。

当T 不变时，只要改变导通时间τ，就可以改变电枢两端的平均电压Ud 。

当τ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。

四、分析题（第1题14分，第2、3题10分，共34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. 1) K=2; M=5, Z=24; α=360/2*5*24=º
2) f=400Hz
3．微机信号为低电平时，经74SL04非，为高电平，发光二极管导通。

光电耦合，光电管导通，输出仍为低电平。

微机信号为高电平时，经74SL04非，为低电平，发光二极管不导通。

无光电耦合，光电管不导通，输出亦为高电平。