1、2012年7月山東省高等教育自學(xué)考試機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)（考試時(shí)間150分鐘 滿分100分）(課程代碼 2245)（本試卷共 8頁(yè)）本試卷分為兩部分，第一部分為選擇題，1頁(yè)至3頁(yè)，第二部分為非選擇題，3頁(yè)至8頁(yè)，共8頁(yè)；選擇題14分，非選擇題86分，滿分100分；考試時(shí)間為150分鐘 題號(hào)一二三四五六總分得分得分閱卷人第一部分 選擇題 （共14分）一、單項(xiàng)選擇題（每小題1分，共14分）本大題共14小題，每小題1分，共14分。在每小題列出的四個(gè)備選項(xiàng)中只有一個(gè)選項(xiàng)是符合題目要求的，請(qǐng)將其代碼填在題后的括號(hào)內(nèi)。錯(cuò)選、多選或未選均無分。1. Mechatronics是兩個(gè)不同學(xué)科領(lǐng)域名稱的組合，這兩個(gè)

2、不同的學(xué)科是 ( B )。A. 機(jī)械學(xué)與信息技術(shù) B. 機(jī)械學(xué)與電子學(xué) C. 機(jī)械學(xué)與自動(dòng)化技術(shù) D. 機(jī)械學(xué)與計(jì)算機(jī)2. 時(shí)域函數(shù)的拉普拉斯變換為( C )。A. B. C. D. 3. 滾珠絲杠副的基本導(dǎo)程指絲杠相對(duì)于螺母旋轉(zhuǎn)2弧度時(shí)，螺母上基準(zhǔn)點(diǎn)的（ B ）A.徑向位移 B.軸向位移 C. 螺旋線長(zhǎng)度 D. 坐標(biāo)值 4. 步進(jìn)電機(jī)在轉(zhuǎn)子齒數(shù)不變的條件下，若拍數(shù)變成原來的2倍，則步距角為原來的（ A ）A. 0.5倍 B.2倍 C. 0.25倍 D.不變5. 傳感器在零輸入狀態(tài)下，輸出值的變化稱為傳感器的（ C ）。A. 線性度 B. 精確度 C. 零漂 D. 分辨率6. 某步進(jìn)電動(dòng)機(jī)三相

3、單三拍的歩距角為5，則三相雙三拍的歩距角為 （ B ）。A. 2.5 B. 5 C. 10 D. 157. 某伺服系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)為G（s）=，則系統(tǒng)的阻尼比（C ）。 A. 0.2 B. 0.4 C. 0.6 D. 0.8 8. 由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的齒輪系，第一級(jí)齒輪的傳動(dòng)比為2，則用傳動(dòng)比最佳分配條件計(jì)算出的第二級(jí)傳動(dòng)比為 （ D ）。A. 1 B. C. 2 D. 2 9. 在自動(dòng)控制系統(tǒng)中，步進(jìn)電機(jī)通常用于控制系統(tǒng)的（ C ）。A. 半閉環(huán)控制 B. 閉環(huán)控制 C.開環(huán)控制 D. 前饋控制10. 采集有關(guān)系統(tǒng)狀態(tài)和行為的信息是 （B ）。A. 機(jī)械受控模塊 B. 測(cè)量模塊 C. 驅(qū)動(dòng)模塊

4、D. 控制模塊11. 為了提高滾珠絲杠副的旋轉(zhuǎn)精度，滾珠絲杠副在使用之前應(yīng)該進(jìn)行（B ）A. 調(diào)整徑向間隙 B. 預(yù)緊 C. 預(yù)加載荷 D. 表面清洗 12. 某三相步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，轉(zhuǎn)子40個(gè)齒，欲使其步距1.5，應(yīng)采用的通電方式（ C ）A. 單拍制 B. 雙拍制 C. 單雙拍制 D. 細(xì)分電路13. 下列屬于變磁阻電動(dòng)機(jī)的是（C ）A. 直流電動(dòng)機(jī) B. 交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī) C. 步進(jìn)電動(dòng)機(jī) D.永磁同步電動(dòng)機(jī)14. 直流測(cè)速發(fā)電機(jī)輸出的是與轉(zhuǎn)速 （ C ）A. 成正比的交流電壓 B. 成反比的交流電壓C. 成正比的直流電壓 D. 成反比的直流電壓第二部分 非選擇題 （共86分）得分閱卷人二、填空

5、題（本大題共6小題，每空題1分，共15分）15.根據(jù)在系統(tǒng)中傳遞的信號(hào)形式不同，伺服系統(tǒng)有三類：模擬式伺服系統(tǒng) 、 參考脈沖系統(tǒng)、 采樣數(shù)據(jù)系統(tǒng) 。16. 一個(gè)典型的機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)包括的功能模塊有機(jī)械受控模塊、測(cè)量模塊、驅(qū)動(dòng)模塊、通信模塊、微計(jì)算機(jī)模塊 、軟件模塊 和 接口模塊 。17. 光柵是一種新型的位移檢測(cè)元件，可分為 透射光柵 和 反射光柵 兩種。18. 根據(jù)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的工作原理，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)分為反應(yīng)式 、 永磁式 和 混合式 。19. 參考脈沖系統(tǒng)可按計(jì)算機(jī)生成的 數(shù)字脈沖信號(hào) 作為輸入，并由參考輸入脈沖和反饋信號(hào)脈沖之間的 頻率 或 相位 之差形成誤差信號(hào)。20. 在光柵式位移傳

6、感器中，莫爾條紋對(duì)光柵的 間距 起到了放大作用。得分閱卷人三、問答題（本大題共4小題，每小題4分，共16分）21根據(jù)工作原理，步進(jìn)電機(jī)分為哪幾類？答；3 類，分別是1，反應(yīng)式2，永磁式3，混合式22為什么要消除齒輪副間隙？常用什么方法消除間隙？答；1，齒輪副間隙使得在傳動(dòng)過程中，主動(dòng)輪在突然改變方向時(shí)，從動(dòng)輪不能立即隨之反轉(zhuǎn)，有一個(gè)滯后量，造成齒輪回差。影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性。2，消除間隙的方法有二種，a,剛性調(diào)整法。B，柔性調(diào)整法。23對(duì)于如圖所示的三相反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)，說明其工作原理答；如果A相繞組通電，其相應(yīng)的定子和轉(zhuǎn)子就會(huì)產(chǎn)生磁力，使1,3兩齒與定子A磁極相對(duì)齊。然后，A斷電，再使B相繞組通電

7、并使磁極產(chǎn)生磁通，由于轉(zhuǎn)子的2,4兩齒與定子B磁極離得近，于是轉(zhuǎn)子逆時(shí)針轉(zhuǎn)30度，就這樣2,4兩齒與定子B磁極相對(duì)齊.按照A-B-C-A-的順序通電轉(zhuǎn)子就逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，每步轉(zhuǎn)過的角為步距角。三相反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)24什么是全閉環(huán)伺服系統(tǒng)？什么是半閉環(huán)伺服系統(tǒng)？它們各有什么優(yōu)點(diǎn)？答；1，全閉環(huán)伺服系統(tǒng)；傳感器直接測(cè)量工作臺(tái)的位移，對(duì)輸出直接控制。 2，半閉環(huán)伺服系統(tǒng)；將傳感器安裝在伺服電機(jī)軸上（絲杠），間接測(cè)量工作臺(tái)。3，全閉環(huán)伺服系統(tǒng)的特點(diǎn)；優(yōu)點(diǎn)，高精度，動(dòng)態(tài)性能好，抗干擾強(qiáng)，缺點(diǎn)；結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高，調(diào)試?yán)щy。半閉環(huán)伺服系統(tǒng)的特點(diǎn)；精度較高，動(dòng)態(tài)響應(yīng)和抗干擾能力一般滿足要求，成本和調(diào)試比較困難，因

8、此，得到廣泛應(yīng)用。得分閱卷人四、簡(jiǎn)單計(jì)算題（本大題共3小題每小題5分，共15分）125有一脈沖電源，通過環(huán)形分配器將脈沖分配給五相十拍通電的步進(jìn)電機(jī)定子勵(lì)磁繞組，測(cè)得步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速為200r/min，已知轉(zhuǎn)子有24個(gè)齒。求：（1）脈沖電源的頻率？ （2）步進(jìn)電機(jī)的歩距角。1，公式在171頁(yè)2，在公式在168頁(yè)26. 已知測(cè)得碼盤式轉(zhuǎn)速傳感器發(fā)出500個(gè)脈沖所用的時(shí)間為10秒，編碼器每轉(zhuǎn)脈沖數(shù)為20，求其轉(zhuǎn)速？用量剛自己可以計(jì)算；我的思路是；500個(gè)脈沖所用的時(shí)間為10秒，那么1min應(yīng)該是3000，用因?yàn)榫幋a器每轉(zhuǎn)脈沖數(shù)為20，故，轉(zhuǎn)速是3000/20.注意單位r/min 27.旋轉(zhuǎn)變壓器轉(zhuǎn)子

9、轉(zhuǎn)速為20，加在定子上面的勵(lì)磁電壓頻率為400，通過相位校正，勵(lì)磁電壓與輸出電壓相移減少到2，求此時(shí)產(chǎn)生的動(dòng)態(tài)誤差。在77頁(yè)，原題 得分閱卷人五、簡(jiǎn)單應(yīng)用題（本大題共3小題每小題8分，共24分） 28.某直流伺服系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)為，反饋系數(shù)為1且為負(fù)反饋， 試求：（1） 系統(tǒng)的自然頻率和阻尼比；（2） 單位斜坡輸入信號(hào)作用下，系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差。 剩余的可以參考機(jī)械工程控制，3-3的傳遞函數(shù)，和4-6系統(tǒng)誤差。聲明；答案為本人自己所做，可能有誤，希望知道的，提出糾正。29. 求如圖所示電路網(wǎng)絡(luò)的傳遞函數(shù)（設(shè)為輸入，為輸出）。30.光電編碼器作為位置測(cè)量反饋的參考脈沖系統(tǒng)中，參考脈沖頻率f=1000Hz，光電編碼器每旋轉(zhuǎn)一周，輸出脈沖2000個(gè)，已知滾珠絲杠導(dǎo)程，試求工作臺(tái)的移動(dòng)速度。在198頁(yè)，類似，只是變數(shù)得分閱卷人六、綜合應(yīng)用題（本大題共2小題每小題8分，共16分） 31.某伺服系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖所示。 試求：（1）系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù) （2）階躍輸入信號(hào)下，系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差。2 20.5 +32.設(shè)計(jì)一電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制電路，條件如下：（1） 用兩個(gè)按鈕開關(guān)控制啟動(dòng)和停止，按下啟動(dòng)按鈕開關(guān)后，開始正轉(zhuǎn)；（2） 正轉(zhuǎn)10后，停1，然后開始反轉(zhuǎn)；（3） 反轉(zhuǎn)10后，停2,再開始正轉(zhuǎn)，往復(fù)循環(huán)；輸入/輸出點(diǎn)的分配啟動(dòng)按鈕開關(guān)0.00停止按鈕開關(guān)0.0