2023年自考類機(jī)電一體化自考機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)歷年高頻考點(diǎn)試題附答案難題帶詳解卷I一.歷年考點(diǎn)試題參考題庫(kù)(共50題)1.超聲波電動(dòng)機(jī)可簡(jiǎn)記為______A.PWMB.FMSC.CAMD.USM2.在數(shù)控系統(tǒng)中，復(fù)雜連續(xù)軌跡通常采用______方法實(shí)現(xiàn)。A.插補(bǔ)B.切割C.畫線D.自動(dòng)3.剛度和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)有哪些影響?4.某4極交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，電源頻率為50Hz，轉(zhuǎn)速為1470r/min，則轉(zhuǎn)差率為______A.0.01B.0.03C.0.02D.0.045.某臺(tái)直流伺服電動(dòng)機(jī)，保持控制電壓為110V不變，改變電動(dòng)機(jī)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩，當(dāng)控制電流為0.1A時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)速為4000r/min，當(dāng)控制電流為0.2A時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)速為3000r/min。試通過計(jì)算繪制出相應(yīng)的轉(zhuǎn)矩-轉(zhuǎn)速曲線，并在所繪制的轉(zhuǎn)矩-轉(zhuǎn)速曲線中標(biāo)明理想空載轉(zhuǎn)速和堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩的大小。

6.在xy平面內(nèi)，兩自由度軸系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)路徑為由零初始速度從點(diǎn)(0，1)運(yùn)動(dòng)到點(diǎn)(4，7)，兩軸速度限制為vxmax=±1，vymax=±2，試設(shè)計(jì)單根樣條函數(shù)作為點(diǎn)位控制的指令。7.簡(jiǎn)述直流電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)。8.概念設(shè)計(jì)的主要特性有哪些?9.若雙波傳動(dòng)的諧波齒輪，其柔輪齒數(shù)為100，剛輪齒數(shù)為102，當(dāng)剛輪固定、波形發(fā)生器輸入，柔輪輸出時(shí)，系統(tǒng)傳動(dòng)比為______A.50B.-50C.100D.-10010.屬于模塊化小型PLC，并能滿足中等性能應(yīng)用要求的PLC系統(tǒng)是______A.SIMATICS7-200PLCB.SIMATICS7-300PLCC.SIMATICS7-400PLCD.SIMATICNET11.PLC編程中，CMP是______A.載入指令B.串聯(lián)指令C.比較指令D.計(jì)數(shù)指令12.由于截?cái)嗾`差等原因，DDA法生成的直線、圓弧都是由一系列的______組成。A.弧線B.拋物線C.折線D.漸開線13.當(dāng)直流伺服電動(dòng)機(jī)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩恒定不變時(shí)，控制電壓升高將使穩(wěn)態(tài)的電磁轉(zhuǎn)矩、控制電流及轉(zhuǎn)速發(fā)生怎樣的變化?為什么?14.圖示串聯(lián)觸點(diǎn)電路的布爾代數(shù)方程為______

A．Y1=X5+X6

B．Y1=X5·X6

C．

D．15.簡(jiǎn)述實(shí)用的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器產(chǎn)品中單脈沖輸入控制方式。16.FMS指的是______A.計(jì)算機(jī)集成系統(tǒng)B.柔性制造單元C.柔性制造系統(tǒng)D.微機(jī)電系統(tǒng)17.屬于變磁阻一類的電動(dòng)機(jī)是______A.永磁同步電動(dòng)機(jī)B.步進(jìn)電動(dòng)機(jī)C.直流電動(dòng)機(jī)D.交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)18.PWM放大器中，開通延時(shí)如何實(shí)現(xiàn)?19.如果所有負(fù)載折合到電動(dòng)機(jī)軸上的______與電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)慣量相等，則速比達(dá)到最佳。A.速度B.加速度C.轉(zhuǎn)矩D.轉(zhuǎn)動(dòng)慣量20.輸出軸的單位位置誤差所能承受的負(fù)載轉(zhuǎn)矩稱為伺服系統(tǒng)的______。21.利用8253控制卡，時(shí)鐘頻率為2MHz，時(shí)間常數(shù)為25000，步進(jìn)分辨率為400步/轉(zhuǎn)，工作臺(tái)絲杠螺距為2mm，求工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)速度、脈沖當(dāng)量。22.在滾動(dòng)導(dǎo)軌中，計(jì)算出的每個(gè)滾動(dòng)體所承受的許用載荷[P]與最大載荷Pmax的關(guān)系為______A.[P]＜PmaxB.[P]≥PmaxC.[P]=PmaxD.[P]≤Pmax23.在轉(zhuǎn)速為零時(shí)，電動(dòng)機(jī)的堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩Tb為______

A．

B．

C．

D．24.既能提高步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的分辨率，又能夠平滑步進(jìn)運(yùn)動(dòng)，減弱甚至消除振蕩的是______A.細(xì)分電路B.斬波恒流驅(qū)動(dòng)電路C.雙極性驅(qū)動(dòng)電路D.單極性驅(qū)動(dòng)電路25.復(fù)合控制器的反饋控制是______A.誤差控制B.串級(jí)控制C.閉環(huán)控制D.開環(huán)控制26.某步進(jìn)電動(dòng)機(jī)有48個(gè)齒，采用五相十拍方式運(yùn)行，其步距角為______A.0.75°B.1.5°C.6°D.3°27.簡(jiǎn)述PLC采用的順序控制方法與繼電器控制方式的不同之處。28.某三相交流異步電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速為1500r/min，額定轉(zhuǎn)速為1450r/min，電源頻率為50Hz。試求：

(1)電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)差率；

(2)電動(dòng)機(jī)堵轉(zhuǎn)(轉(zhuǎn)速為0)時(shí)的轉(zhuǎn)差率。29.描寫時(shí)間驅(qū)動(dòng)過程常用什么方法?30.若某系統(tǒng)的受控變量是機(jī)械運(yùn)動(dòng)，且此系統(tǒng)是一種反饋控制系統(tǒng)，則此系統(tǒng)稱為______A.順序控制系統(tǒng)B.伺服系統(tǒng)C.數(shù)控機(jī)床D.工業(yè)機(jī)器人31.采用1000Hz脈沖產(chǎn)生約為10r/min的常速度分布指令。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的分辨率為720步/轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速分辨率約為0.7r/min，試求寄存器二進(jìn)制形式的初值。32.OMRONC系列PLC中LD表示______指令。33.閉環(huán)伺服系統(tǒng)由______、受控對(duì)象、反饋測(cè)量裝置以及比較器等部分組成。34.輸入和輸出滿足線性疊加原理的系統(tǒng)稱為______A.線性系統(tǒng)B.非線性系統(tǒng)C.時(shí)變系統(tǒng)D.隨機(jī)系統(tǒng)35.同步電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)方式的永磁同步電動(dòng)機(jī)常用的工作方式是采用______來(lái)供給定子繞組。A.脈寬調(diào)制(PWM)電壓B.三相正弦脈沖寬度調(diào)制(SPWM)電壓C.直接驅(qū)動(dòng)電壓D.變頻控制電壓36.一般來(lái)說，如果增大自然頻率ωn的數(shù)值，則動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)中的調(diào)整時(shí)間Ts將______A.增大B.減小C.不變D.不定37.當(dāng)直流伺服電動(dòng)機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩恒定時(shí)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速隨控制電壓變化的關(guān)系曲線稱為______A.直流伺服電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性B.動(dòng)態(tài)特性C.失靈區(qū)D.直流伺服電動(dòng)機(jī)調(diào)節(jié)特性38.電荷放大器是反相端輸入、同相端接地、電容反饋的運(yùn)算放大器。試畫出壓電式傳感器與電荷放大器組合電路的原理圖。39.考慮xy平面上的直線運(yùn)動(dòng)路徑，源點(diǎn)坐標(biāo)為(1，1)，終點(diǎn)坐標(biāo)為(13，11)，兩軸速度限制：vxmax=vymax=±6，加速度限制：axmax-aymax=±2，試設(shè)計(jì)三次多項(xiàng)式樣條函數(shù)點(diǎn)位控制指令。40.齒輪系經(jīng)常用于伺服系統(tǒng)的______，往往由數(shù)對(duì)嚙合齒輪組成減速器。41.考慮xy平面上的直線運(yùn)動(dòng)路徑，起始點(diǎn)坐標(biāo)為(5，-1)，終點(diǎn)坐標(biāo)為(1，-2)，設(shè)兩軸最大加速度axmax=aymax=±6，試設(shè)計(jì)三次多項(xiàng)式樣條函數(shù)點(diǎn)位控制指令。42.三相反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，轉(zhuǎn)子有80個(gè)齒，單拍最大扭矩為5N·m，求電動(dòng)機(jī)在不同通電方式下的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。43.某加速度計(jì)具有如下的參數(shù)：m=0.01kg，k=200N/m，xmax=±0.2cm，則其可測(cè)量的最大加速度為______A.4000N/kgB.4000N/gC.40N/gD.40N/kg44.解釋步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)頻率以及連續(xù)運(yùn)行頻率。45.簡(jiǎn)述點(diǎn)位控制的原理。46.根據(jù)滾珠絲杠螺母副的結(jié)構(gòu)參數(shù)，查表得系數(shù)bst=3，如果外部軸向力Fasp為10000N，軸向預(yù)載荷力Favm為5000N，試求該滾珠絲杠螺母副的傳動(dòng)剛度是多少?47.若要使長(zhǎng)光柵能測(cè)出比柵距還小的位移量，則應(yīng)利用______A.莫爾條紋的作用B.細(xì)分技術(shù)C.數(shù)顯表D.計(jì)算機(jī)數(shù)字處理48.根據(jù)傳動(dòng)軸的不同特點(diǎn)，可選用不同類型的傳動(dòng)部件。要求傳動(dòng)軸相交的傳動(dòng)部件為______A.直齒圓柱齒輪B.斜齒圓柱齒輪C.直齒錐齒輪D.蝸輪蝸桿49.簡(jiǎn)述直流伺服電動(dòng)機(jī)的調(diào)節(jié)特性。50.滾動(dòng)摩擦支承軸系有哪幾種主要結(jié)構(gòu)類型?卷I參考答案一.歷年考點(diǎn)試題參考題庫(kù)1.參考答案：D[考點(diǎn)]本題主要考查的知識(shí)點(diǎn)為超聲波電動(dòng)機(jī)的簡(jiǎn)寫。

[解析]USM是超聲波電動(dòng)機(jī)的簡(jiǎn)寫，F(xiàn)MS是柔性制造系統(tǒng)的簡(jiǎn)寫，CAM是計(jì)算機(jī)輔助制造的簡(jiǎn)寫，PWM是脈沖寬度調(diào)制的簡(jiǎn)寫。2.參考答案：A[考點(diǎn)]本題主要考查的知識(shí)點(diǎn)為插補(bǔ)的概念。

[解析]數(shù)控機(jī)床采用了插補(bǔ)器生成運(yùn)動(dòng)控制指令。已知運(yùn)動(dòng)軌跡的起點(diǎn)和終點(diǎn)坐標(biāo)以及軌跡的曲線方程，由計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)地計(jì)算出各中間點(diǎn)的坐標(biāo)，即通過數(shù)控系統(tǒng)的計(jì)算“插入、補(bǔ)上”運(yùn)動(dòng)軌跡的各中間點(diǎn)坐標(biāo)，一般把這個(gè)過程叫做“插補(bǔ)”。插補(bǔ)精度一般高于伺服系統(tǒng)的水平。3.參考答案：因?yàn)橹C振頻率的平方正比于剛度與慣量之比，所以，只有在高剛度和低轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的條件下，才能保證足夠高的諧振頻率。剛度低，引起系統(tǒng)穩(wěn)定性下降，與摩擦一起產(chǎn)生反轉(zhuǎn)誤差，以及造成系統(tǒng)在平衡位置附近振蕩。轉(zhuǎn)動(dòng)慣量低，可以增加電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)加速度，從而提高系統(tǒng)的快速性。4.參考答案：C[考點(diǎn)]本題主要考查的知識(shí)點(diǎn)為交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差率計(jì)算。

[解析]根據(jù)空載時(shí)轉(zhuǎn)差率公式：s=1-，可計(jì)算出轉(zhuǎn)差率為5.參考答案：根據(jù)

Kt=Ke

可得：

Ra=220Ω

則轉(zhuǎn)矩-轉(zhuǎn)速曲線如圖所示。

6.參考答案：兩點(diǎn)在直線方程為

y=x+1或x=(y-1)上

Δx=|4-0|=4；Δy=|7-1|=6

Δy＞Δx，故先設(shè)計(jì)y軸

7.參考答案：直流電動(dòng)機(jī)的組成主要包括三部分：

(1)定子磁極

永磁式直流電動(dòng)機(jī)的磁極N-S由永久磁鐵構(gòu)成。他勵(lì)式直流電動(dòng)機(jī)的定子磁極由繞制在磁極上的勵(lì)磁線圈構(gòu)成。

(2)電樞

電樞是繞有電流線圈的轉(zhuǎn)子，其鐵心是由硅鋼片疊制的導(dǎo)磁體。每一個(gè)線圈的端點(diǎn)都焊接到對(duì)應(yīng)的換向片上。

(3)電刷

電刷是電動(dòng)機(jī)定子的一部分。當(dāng)電樞轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，每一個(gè)電刷都交替地與兩個(gè)換向片接觸，以保持電樞線圈中的電流分布相對(duì)于定子是不變的。8.參考答案：(1)創(chuàng)新性。

(2)工藝可實(shí)現(xiàn)性。

(3)多樣性。

(4)層次性。

(5)避免不良結(jié)構(gòu)性。

(6)反復(fù)迭代性。9.參考答案：B[考點(diǎn)]本題主要考查的知識(shí)點(diǎn)為諧波齒輪傳動(dòng)速比計(jì)算。

[解析]在諧波齒輪傳動(dòng)中，當(dāng)剛輪固定、波形發(fā)生器輸入，柔輪輸出時(shí)，系統(tǒng)的傳動(dòng)比為10.參考答案：B[考點(diǎn)]本題主要考查的知識(shí)點(diǎn)為SIMATICS7-300PLC的應(yīng)用。

[解析]SIMATICS7-300PLC是模塊化小型PLC系統(tǒng)，能滿足中等性能要求的應(yīng)用。11.參考答案：C12.參考答案：C13.參考答案：控制電壓升高使穩(wěn)態(tài)電磁轉(zhuǎn)矩增大，控制電流增大，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速提升，因?yàn)榭刂齐妷荷?，則控制電流增大，那么穩(wěn)態(tài)的電磁轉(zhuǎn)矩與控制電流成正比也增大，轉(zhuǎn)速也相應(yīng)會(huì)提升。14.參考答案：B15.參考答案：?jiǎn)蚊}沖方式：電動(dòng)機(jī)的方向取決于方向控制信號(hào)DIR，而步進(jìn)信號(hào)取決于脈沖輸入端CP。當(dāng)DIR=0，每來(lái)一個(gè)CP脈沖，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)正方向轉(zhuǎn)動(dòng)一步；當(dāng)DIR=1，每來(lái)一個(gè)CP脈沖，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)則反方向轉(zhuǎn)動(dòng)一步。16.參考答案：C17.參考答案：B[考點(diǎn)]本題主要考查的知識(shí)點(diǎn)為常用電動(dòng)機(jī)的分類。

[解析]步進(jìn)電動(dòng)機(jī)又稱為脈沖電動(dòng)機(jī)，它采用變磁阻原理產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，將數(shù)字的電脈沖輸入轉(zhuǎn)換為模擬的輸出軸運(yùn)動(dòng)。18.參考答案：開通延時(shí)可通過在晶體管驅(qū)動(dòng)級(jí)加延遲或在脈寬調(diào)制器中加死區(qū)的辦法實(shí)現(xiàn)。19.參考答案：D20.參考答案：剛度21.參考答案：脈沖當(dāng)量：(毫米/脈沖)

工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)速度為

22.參考答案：B23.參考答案：B24.參考答案：A[解析]細(xì)分電路既提高了步進(jìn)電機(jī)的分辨率，又能夠平滑步進(jìn)運(yùn)動(dòng)，減弱甚至消除振蕩。25.參考答案：A[考點(diǎn)]本題主要考查的知識(shí)點(diǎn)為復(fù)合控制器的概念。

[解析]所謂復(fù)合控制器，就是在反饋控制器的基礎(chǔ)上附加一個(gè)前饋控制器，二者的組合稱為復(fù)合控制器。其反饋控制是誤差控制，而前饋控制是開環(huán)控制。26.參考答案：A[考點(diǎn)]本題主要考查的知識(shí)點(diǎn)為步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的步距角計(jì)算。

[解析]步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的步距角θ。由轉(zhuǎn)子齒數(shù)zr、控制繞組的相數(shù)m和通電方式?jīng)Q定，即27.參考答案：采用PLC的順序控制通常是掃描工作制，即：檢測(cè)輸入變量，求解當(dāng)前的控制邏輯以及修正輸出指令，都是按照定義和設(shè)計(jì)，連續(xù)和重復(fù)進(jìn)行的。28.參考答案：29.參考答案：為了描寫時(shí)間驅(qū)動(dòng)的順序過程，經(jīng)常采用語(yǔ)句表和過程定時(shí)圖這兩種方法。30.參考答案：B[考點(diǎn)]本題主要考查的知識(shí)點(diǎn)為伺服系統(tǒng)的定義。[解析]伺服系統(tǒng)是一種反饋控制系統(tǒng)，它的受控變量是機(jī)械運(yùn)動(dòng)，如位置、速度及加速度。31.參考答案：設(shè)寄存器十進(jìn)制形式的初值為a，寄存器位數(shù)為b，則有如下關(guān)系：

步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的速度分辨率為：

2b≈119

b應(yīng)取整，故b=7

步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速為

所以a≈15.36

則a=15

15D=1111B，即寄存器二進(jìn)制形式的初值為1111B。32.參考答案：載入33.參考答案：控制器34.參考答案：A35.參考答案：B36.參考答案：B[考點(diǎn)]本題主要考查的知識(shí)點(diǎn)為動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)中調(diào)整時(shí)間的計(jì)算。

[解析]由可知，如果增大自然頻率ωn的數(shù)值，則調(diào)整時(shí)間Ts減小。37.參考答案：D38.參考答案：

注：(1)畫出電荷放大器。

(2)畫出其他部分。

(3)寫出相應(yīng)字符。39.參考答案：由于速度和加速度限制兩軸相同

所以協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)先設(shè)計(jì)x軸

(tf-t0)=max{Δtvx，Δtax}=6

可得x軸的控制指令表達(dá)式為：

y軸控制指令表達(dá)式為：

40.參考答案：減速增矩41.參考答案：

所以

可得x軸、y軸的控制指令表達(dá)式為

42.參考答案：三相反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)共有三種通電方式：?jiǎn)稳?、雙三拍和三相六拍，其中單三拍和雙三拍方式通電時(shí)，通電方式系數(shù)c=1；三相六拍方式通電時(shí)c=2，所以

(1)單、雙三拍方式通電時(shí)