河南科技大学-机电一体化试卷-(粗糙整理版)

机电一体化
2012-2013学年A卷
一．填空题。

1.应用于工业控制的计算机主要有（单片机）（PLC）（工控机）等类型。

2.滚珠螺旋传动中，滚珠的循环方式可分为（内循环）和（外循环）。

3.微机控制中的输入和输出通道一般包括（模拟输入）（数字输入）（模拟输出）（数字输出）四种通道。

4.在进行传动比的分配时，若按照等效转动惯量最小原则，小功率装置的传动比应（前小后大），大功率装置的传动比（前小后大），若按照质量最小原则，小功率装置的传动比应（平均分配【前后相等】），大功率装置的传动比应（前大后小）。

二．简答题
1.（题目看不大清楚，囧）【大概是：机电一体化系统的主要组成部分有哪些？简要说明每部分的作用】
答案：传感器单元：（）信号的检测，转换输出功能。

控制单元：实现程序控制、检测信号判别和计算机控制等。

驱动单元：驱动各种执行设备。

动力单元：位系统提供能量和动力。

执行单元：根据控制信息和指令完成要求的动作。

接口单元：将各要素或子系统连接成一个有机整体。

2.直流电源的主要性能指标有哪些？简述开关电源和线性稳压电源的区别。

答案：（1）主要性能指标： a 输出电压 b 输出功率（或电流） c 电源的输出纹波大小
（2）a 开关电源：体积小、功率大、质量轻、输出纹波大。

b 线性电源：相同功率下，体积较大、质量较大、输出纹波小。

3.机电一体化系统中常用的放大器有哪几种？并说明其特点。

答案：（1）普通运算放大器可以设计各种放大电路，应用多种场合，价格较便宜。

（2）测量放大器又叫做仪表放大器，应用于高精密测量场合，输入阻抗高，可差分输入。

（3）隔离放大器应用于输入和输出需要隔离的场合，价格较高。

（4）程控放大器放大倍数可以通过程序有级控制，价格较高，常用于多路数据采集系统中。

4.机电一体化系统中，数据采集系统常见类型有哪些？画出其结构形式并说明优缺点。

答案：（图片无能为力，勉强如下）
图a只能应用于单路信号的数据采集；图b各通道通过模拟多路开关公用一个采样保持器和A/D，实现多路巡回采样，各通道间有相位差，成本较低，满足一般数采要求；图c(没了)
5.从通讯速率、通讯距离、通讯方式、传输介质等方面说明RS232、RS485主要特点？
答案：（1）通讯速率：RS232和RS485没有本质区别，可灵活设置。

（2）RS232通讯距离较近，小于15米；RS485通讯距离较远，可达1000米；（3）RS232属于全双工通讯方式，RS485属于半双工通讯方式；（4）RS232一般采用屏蔽线，RS485一般采用双纹线。

6.与其他传动方式相比，滚珠螺旋传动有何优点？
答案：（1）传动效率高；（2）运动平稳；（3）能够预紧；（4）工作寿命长；（5）定位精度和重复定位精度高；（6）同步性好；（7）可靠性高；（8）不能自锁；（9）成本较高。

7.画图说明光电耦合的光电隔离原理和使用注意事项。

答案：1.（图，抱歉）
2.（文字答案没有显示）。

三．（没有拍到）
四．设计分析题
1.某传感器的输出信号范围为0~250mV，输出阻抗20MΩ，设计信号调理电路，将信号放大为±5V，画出电路原理图，选择参数并简要说明。

2.设计一个双路输出直流稳压电源。

其中，输入为220V AC、50Hz 市电，输出为+5V、0.5A和+24V、0.2A两组独立电源（不共地），画出电路图，标出器件值，并进行设计说明。

答案：（答案是有，看照片）
3.设计一个三相交流异步电动机变频调速控制系统，实现电机转速的闭环控制。

提供三相交流异步电动机、变频器、增量式光电编码器和PLC，画出系统原理框图、并说明工作原理。

答案：（看照片，估计你也看不清）。

4.如图所示的开环步进电机控制系统，求丝杠导程t。

【控制器】——【驱动器】（x分数：10）——【步进电机】（布距角：1.8°）——【减速器】（减速比：2）——【丝杠螺母副】（丝杠导程：t）——【工作台】（脉冲当量：0.001mm）
2011-2012学年试卷A
一．概念题。

1.A/D量化误差。

2.脉冲当量/步进电机。

3.香农采样定理。

二．填空题。

1.在经典控制理论中，分析线性系统的常用方法有（）和（）。

2.从产品使用要求的角度看，性能指标可划分为（）（）和（）等三类。

3.根据仿真时钟与实际时钟的比例关系，仿真可分为（）（）和（）三种。

4.微机控制系统中的输入和输出通道一般包括（）、（）、（）、（）四种通道。

5.机电一体化是从系统的观点出发，将（）、（）、（）、机械技术等在系统工程的基础上有机地加以综合，实现整个系统最优而建立的一门新的科学技术。

三．简答题。

1.机电一体化系统的主要组成部分有哪些？简要说明每部分的
作用。

2.直流电源的主要性能指标有哪些？简述开关电源和线性稳压电源的区别。

3.机电一体化系统中常用的放大器有哪几种？并说明其特点。

4.机电一体化系统中，数据采集系统常见类型有哪些？画出其结构形式并说明优缺点。

5.（没有拍到，题目上说每小题6分，共30分，应该是少了第5题。

）
四．设计分析题。

1.某传感器的输出信号范围为0~500mV，输出阻抗30MΩ。

设计信号调理电路，将该信号放大为±5V，画出电路原理图，选择参数并简要说明。

2.（纳尼，有没有拍到...）
3.设计一个三相交流异步电动机变频调速控制系统，实现电机转速的闭环控制。

提供三相交流异步电动机、变频器、增量式光电编码器和PLC。

画出系统原理图，并说明工作原理。

4.分析、说明如图所示计算机控制系统中信号的变换与传输的过程、原理。

5.如图所示的开环步进电机控制系统，求丝杠导程t。

（图示见上张试卷）
2010-2011学年试卷A
一．概念题。

1.机电一体化技术。

答：从系统的观点出发，将机械技术、微电子技术、信息技术、控制技术等在系统工程基础上有机地加以综合，以实现整个系统最佳化的一门科学技术。

2.脉冲当量。

答：相对于步进电机每一脉冲信号的机床运动部件的位移量称为脉冲当量，又称作小设定单位。

3.香农采样定理。

答：为了使采样输出信号能无失真地复现原输入信号，必须使采样频率至少为输入信号最高有效频率的两倍，否则会出现频率混叠误差。

二．填空题。

1.在经典控制理论中，分析线性系统的常用方法有（时域）...(没拍到)。

2.（没拍到）
3.根据仿真时钟与实际时钟的比例关系，仿真可分为（）（亚实时）和（超实时）三种。

4.机电一体化系统中的机械部分一般由（传动机构）、（导向机构）和（执行机构）组成，用来实现（执行）和（构造）两功能。

5.滚珠的循环方式可分为（内循环）和（外循环）两种。

三．简单题。

1.机电一体化的主要组成部分有哪些？画出其组成图并简要说
明每部分的作用。

答案：主要组成是机械单元、动力单元、传感器检测单元、驱动单元、控制单元、执行单元、接口电路单元。

（图看不清）
机械单元：使各子系统、零部件按照一定的时间和空间关系安置在一定的位置上，并保持特定的关系。

传感器单元：实现物理信息的检测、转换输出功能。

控制单元：实现程序控制、检测信号判别和计算机控制等。

驱动单元：驱动各种执行设备。

动力单元：为系统提供能量和动力。

执行单元：根据控制信息和指令完成要求的动作。

四．设计计算题。

1.某传感器的输出信号范围为0~-50mV，输出阻抗较大。

设计一个直流电压放大器，将该信号放大为0~-5V，画出电路原理图，选择参数并简要说明。

答案：
因为传感器的输出阻抗比较大，所以采用同相放大电路，整个系统的放大倍数=5000mV/50mV=100，可采用一级或二级放大电路实现。

第一级放大20倍，选R1=1K，R3=19K，第二级放大5倍，选R2=1K、R4=4K。

2.设计一个双路输出直流稳压电源。

其中，输入为220V、50Hz 市电，输出为+5V、0.5A和+24V、0.5A两组独立电源（不共地）。

画出电路图，标出器件值，进行设计说明。

答案：图示
设计说明：（1）变压器次级线圈采用两个独立绕组，电压输出分别为7.5V，27V。

（2）采用全桥整流电路进行整流，然后通过通过电容进行滤波，通过三端稳压器（7805、7824）进行稳压。

（3）稳压器输出端的电容可以改善负载的瞬态响应，电...值不宜太大。

3.设计一个三相交流异步电动机变频调速控制系统，实现电机转速的精确控制。

提供三相交流异步电动机、变频器、增量式光电编码器和PLC。

画出系统原理图，并说明工作原理。

答案：图示、
系统构成如图所示，整个系统是一个闭环控制系统。

设定值用来设定转速，增量式光电编码器安装在电机轴上，用来检测电机转速，通过接口电路将检测的转速（反馈）与设定转速进行比较，在PLC内部通过一定的算法程序产生输出信号，此信号作为变频器的输入信号用来控制变频器的输出频率，从而改变电机的转速。

4.设有i=256的大功率传动装置，试按等效转动惯量最小原则分配传动比。

5.（直接上图吧，累...）。