試卷代號：11118國家開放大學(xué)2023年春季學(xué)期期末統(tǒng)一考試機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)試題2023年7月一、單項(xiàng)選擇題（本題共10小題，每小題3分，共30分。請?jiān)诮o出的選項(xiàng)中，選出最符合題目要求的一項(xiàng)）1.機(jī)電一體化產(chǎn)品的主功能主要是由什么裝置具體實(shí)現(xiàn)（）。 A.檢測裝置 B.電氣裝置 C.機(jī)械裝置 D.動(dòng)力裝置2.以下產(chǎn)品屬于機(jī)電一體化產(chǎn)品的是（）。 A.游標(biāo)卡尺 B.移動(dòng)電話 C.3D打印機(jī) D.數(shù)字電子表3.為提高機(jī)電一體化機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的固有頻率，應(yīng)設(shè)法（）。 A.增大系統(tǒng)剛度 B.增大系統(tǒng)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 C.增大系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)力矩 D.減小系統(tǒng)的摩擦阻力4.下列哪項(xiàng)指標(biāo)是傳感器的動(dòng)特性（）。 A.量程 B.線性度 C.靈敏度 D.幅頻特性5。以下可對交流伺服電動(dòng)機(jī)進(jìn)行調(diào)速的方法是（）。 A.改變電壓的大小 B.改變電動(dòng)機(jī)的供電頻率 C.改變電壓的相位 D.改變電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子繞組匝數(shù)6。步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)角的精確控制是通過控制輸入脈沖的（）來實(shí)現(xiàn)的。 A.頻率 B.數(shù)量 C.步距角 D.通電順序7.以下除了（），其余均是由硬件和軟件組成。 A.計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng) B.PLC控制系統(tǒng) C.嵌入式系統(tǒng) D.繼電器控制系統(tǒng)8.不進(jìn)行參數(shù)的變換與調(diào)整，僅作為輸入／輸出的直接接口是（）。 A.零接口 B.被動(dòng)接口 C.主動(dòng)接口 D.智能接口9.HRGP-IA噴漆機(jī)器人中的活塞式液壓缸屬于系統(tǒng)中的（）。 A.能源部分 B.測試傳感部分 C.驅(qū)動(dòng)部分 D.執(zhí)行機(jī)構(gòu)10.通常，數(shù)控精密鏜銑床等高精度數(shù)控設(shè)備，其伺服系統(tǒng)的控制方式均采用（）。 A.開環(huán)控制 B.閉環(huán)控制 C.半閉環(huán)控制 D.混合控制二、判斷題（本題共10小題，每小題3分，共30分。以下敘述中，你認(rèn)為正確的打“√”，錯(cuò)誤的打“×”）11.自動(dòng)控制是在人直接參與的情況下，通過控制器使被控對象或過程自動(dòng)地按照預(yù)定的規(guī)律運(yùn)行。（）12.傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量取決于機(jī)構(gòu)中各部件的質(zhì)量和轉(zhuǎn)速。（）13.為減少機(jī)械傳動(dòng)部件的扭矩反饋對電機(jī)動(dòng)態(tài)性能的影響，機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的固有頻率應(yīng)低于電氣驅(qū)動(dòng)部件的固有頻率的2～3倍，同時(shí)，傳動(dòng)系統(tǒng)的固有頻率應(yīng)接近控制系統(tǒng)的工作頻率，以免系統(tǒng)產(chǎn)生振蕩而失去穩(wěn)定性。（）14.在閉環(huán)系統(tǒng)中，因齒輪副的嚙合間隙而造成的傳動(dòng)死區(qū)能使系統(tǒng)以6～10倍的間隙角產(chǎn)生低頻振蕩，應(yīng)采用消隙裝置，以提高傳動(dòng)精度和系統(tǒng)穩(wěn)定性。（）15.傳感器的敏感元件是指傳感器中能直接感受或響應(yīng)被測量的部分。（）16.直流伺服電動(dòng)機(jī)的調(diào)速特性是電機(jī)轉(zhuǎn)速與其控制電壓的關(guān)系。（）17.-般說來，全物理仿真較之計(jì)算機(jī)仿真在時(shí)間、費(fèi)用和方便性上都具有明顯的優(yōu)點(diǎn)，是一種經(jīng)濟(jì)、快捷與實(shí)用的仿真方法。（）18.PLC采用掃描工作方式，掃描周期的長短決定了PLC的工作速度。（）19.綠色設(shè)計(jì)是對已有的產(chǎn)品或技術(shù)進(jìn)行分析研究，進(jìn)而對該系統(tǒng)（產(chǎn)品）進(jìn)行剖析，重構(gòu)、再創(chuàng)造的設(shè)計(jì)。（）20.工業(yè)機(jī)器人驅(qū)動(dòng)部分在控制信息作用下提供動(dòng)力，包括電動(dòng)、氣動(dòng)、液壓等各種類型的驅(qū)動(dòng)方式。（）三、簡答題（本題共2小題，每小題8分，共16分）21.機(jī)械運(yùn)動(dòng)中的摩擦和阻尼會(huì)降低效率，但是設(shè)計(jì)中要適當(dāng)選擇其參數(shù)，而不是越小越好。為什么？22.PID控制算法中，比例、積分、微分部分各起何作用？四、計(jì)算題（10分）23.下圖所示的機(jī)電一體化伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，當(dāng)以步進(jìn)電動(dòng)機(jī)為驅(qū)動(dòng)元件，其步距角α=1.8°，系統(tǒng)脈沖當(dāng)量艿為控制器輸出一個(gè)脈沖時(shí)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的直線位移，δ=0.Olmm，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)采用滾珠絲杠，其基本導(dǎo)程l0=4mm，減速機(jī)構(gòu)采用了齒輪減速，試求齒輪機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比i五、綜合題（14分）24.分析圖中整體式PLC的各組成部分中CPU、存儲(chǔ)器、電源、輸入／出單元的功能。試卷代號:11118國家開放大學(xué)2023年春季學(xué)期期末統(tǒng)一考試機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)試題答案及評分標(biāo)準(zhǔn)(供參考)2023年7月一、單項(xiàng)選擇題(本題共10小題,每小題3分,共30分。請?jiān)诮o出的選項(xiàng)中,選出最符合題目要求的一項(xiàng))1.C 2.C 3.A 4.D 5.B6.B 7.D 8.A 9.C 10.B二、判斷題(本題共10小題,每小題3分,共30分。以下敘述中,你認(rèn)為正確的打“√”,錯(cuò)誤的打“×”)11.× 12.× 13.× 14.× 15.√16.√ 17.× 18.√ 19.× 20.√三、簡答題(本題共2小題,每小題8分,共16分)21.機(jī)械運(yùn)動(dòng)中的摩擦和阻尼會(huì)降低效率,但是設(shè)計(jì)中要適當(dāng)選擇其參數(shù),而不是越小越好。為什么?答:機(jī)械系統(tǒng)振動(dòng)時(shí),系統(tǒng)中阻尼越大,最大振幅越小,且衰減越快,因此,適當(dāng)?shù)奶岣咦枘峥梢蕴岣呦到y(tǒng)的穩(wěn)定性。根據(jù)經(jīng)驗(yàn),阻尼比一般取為0.4≤ξ≤0.7。設(shè)計(jì)機(jī)械系統(tǒng)時(shí),應(yīng)盡量減少靜摩擦和降低動(dòng)、靜摩擦之差值,以提高系統(tǒng)的精度、穩(wěn)定性和快速響應(yīng)性。適當(dāng)?shù)脑黾酉到y(tǒng)的慣量J和粘性摩擦系數(shù)f也有利于改善低速爬行現(xiàn)象,但增加粘性摩擦系數(shù)f也會(huì)增加系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差,故設(shè)計(jì)時(shí)必須合理匹配,妥善處理。22.PID控制算法中,比例、積分、微分部分各起何作用?答:P(比例)I(積分)D(微分)調(diào)節(jié)器是將偏差的比例、積分、微分通過線性組合構(gòu)成控制量。其中比例調(diào)節(jié)起糾正偏差的作用,使系統(tǒng)反應(yīng)迅速;積分調(diào)節(jié)能消除靜差,改善系統(tǒng)靜態(tài)特性;微分調(diào)節(jié)有利于減少超調(diào),加快系統(tǒng)的過渡過程。此三部分作用配合得當(dāng),可使調(diào)節(jié)過程快速、平穩(wěn)、準(zhǔn)確,收到較好的效果。四、計(jì)算題(10分)23.解:設(shè)β為控制器輸出一個(gè)脈沖絲桿轉(zhuǎn)過的角度,則β=360°l0齒輪機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比i=αβ=αl0五、綜合題(14分)24.答:(1)中央處理器CPU是PLC的運(yùn)算和控制核心,控制其它所有部件的運(yùn)行,功能相當(dāng)于人的大腦。(3.5分)(2)存儲(chǔ)器用來存儲(chǔ)數(shù)據(jù)和程序,包括隨機(jī)存儲(chǔ)器(RAM)