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机电控制技术试题一及答案

机电控制技术试题一及答案一、填空题（每题2分，共10分）1.可编程控制器是计算机技术与继电接触器控制技术相结合的产物。

2.接触器主要是由电磁机构、触头机构和灭弧装置组成。

3.电气控制系统图一般有三种：电气原理图（电路图）、电气接线图、电器元件布置图。

4.阅读电气原理图的方法有三种：查线读图法、逻辑分析法、过程图示法。

5.实现电动机降压启动的控制线路有：定子串电阻降压启动的控制线路、自耦变压器降压启动的控制线路、星型三角形降压启动的控制线路。

二、简答题（每小题5分，共20分）1.PLC有那些基本编程元件？答：输入继电器，输出继电器，辅助继电器，移位寄存器，特殊功能辅助继电器，定时器，记数器，状态器，等。

（F1系列）或者：输入映像寄存器，输出映像寄存器，变量存储器，内部标志位，特殊标志位，计时器，计数器，模拟量输入寄存器，模拟量输出寄存器，累加器，高速计数器，特殊标志位，等。

（S7 200系列）2．列举可编程控制器可能应用的场合，并说明理由。

答：随着PLC的成本的下降和功能大大增强，在国内外已广泛应用于钢铁、采矿、水泥、石油、化工、电力、机械制造、汽车、装卸、造纸、纺织、环保、娱乐等各行业。

因为PLC提供一定类型的硬件，可以与现场的各种信号相连，PLC提供编程软件，用户可以根据自己的工艺编制出自己的程序。

3.STL指令与LD指令有什么区别？请举例说明。

答：STL是步进开始指令。

步进开始指令只能和状态元件配合使用，表示状态元件的常开触点与主母线相连。

然后，在副母线上直接连接线圈或通过触点驱动线圈。

与STL相连的起始触点要使用LD、LDI指令。

LD常开触点逻辑运算起始指令，操作元件X、Y、M、S、T、C程序号为1。

4.什么是低压电器? 常用的低压电器有哪些?答：工作在交流电压1200V 或直流电压1500V 以下的电器属于低压电器(3分); 常用的低压电器有接触器,继电器,空气开关,行程开关,按纽,等等.（2分）三、（三菱FX 系列）梯形图与指令语句表的转换（每小题10分，共20分）。

机电控制技术考试试卷及答案解析

Mechatronic Control SystemsSpring 2013Dr. Bin YaoFINAL EXAMApril 30, 2013INSTRUCTIONS:1.This is a Closed book exam. You are allowed one help sheet of hand-writtensummary.2.Your exams must be stapled.3.Circle your final answers.4.Be neat and clear.PROBLEM 1 (20Points)Consider the following feedback system:where()3()(1)sP ss s+=-.You are required to design a controller to meet the following performance specifications: (P1).Zero steady-state error for ramp type reference input ()r t and constant disturbance ()d t(P2).The resulting closed-loop system should not have excessive transient responses for step reference input ()R s, i.e., your design should avoid either excessive large overshoot or large undershoot in the step responses.To solve this problem, you are required to follow the following procedure:a)Determine the correct controller structure that is needed to meet the performancerequirement P1. To receive full credit, you need to justify your answer as well.b)Determine the suitable desired pole locations of the closed-loop system so that theperformance requirement P2 can be satisfied. Again, to receive full credit, you need to justify your answer as well.c)Determine the unknown controller parameters to meet the above performancerequirements.Solutions:由上面两条定理可以得到结论：1、a). As the plant has an integrator, to satisfy (P1), the controller only needs one integrator, i.e.,()()()(),with order()order()1()CC CCN sC s N sD ssD s=≤+(1) With the controller (1), the closed-loop output is given by()()()()()()223()3()()()()1()3()1()3()C CC C C Cs N s s sD sY s R s d ss s D s s N s s s D s s N s++=+-++-++(2)Y(s)-()R s()d s()C s()P sController PlantThus, for ramp type reference input (i.e., 2()/c R s r s =) and constant disturbance (i.e., ()/d d s A s =), the system output tracking error is()()()()()()()()()()2222()()()1()3() ()()1()3()1()3()1()3() 1()3()C C C C C C C c C dC C E s R s Y s s sD s s sD s R s d s s s D s s N s s s D s s N s s D s r s D s A s s D s s N s =--+=--++-++--+=-++ (3)So as long as the CL system is stable (i.e., the denominator in (3) has all roots in LHP), the condition for applying FVT is satisfied. By FVT, you can easily show that the steady-state error in (3) is zero.PROBLEM 1 (conts)b). As the plant has an unstable pole at 1, to avoid excessive overshoot due to this unstable pole, the CL bandwidth should be higher than the break frequency of this unstable pole, which can be roughly met by imposing the following conditions on dominant CL poles:{}Re 1CL p > (4) As the plant has a stable zero at -3 which tends to increase the overshoot significantly when itis slower comparing to the CL bandwidth, to avoid excessive overshoot, the following condition on dominant CL poles should be imposed normally:{}Re 3CL p < (5) Thus we can place the dominant CL poles around 2 to make a compromise between theconflicting requirements of (4) and (5). Note that as this zero is stable, you can also cancel this zero in the controller design (by placing one CL pole at -3) to remove its effect on the CL response with respect to the reference input as well. In that case, its effect still appears in the CLTF from the disturbance input to the output.c). With a second-order controller of the form (1),22101()()c c c c b s b s b C s s s a ++=+ (6) we have four controller parameters free to choose and the resulting CL system has four poles. Thus we can arbitrarily place all four CL poles with the controller form of (6). For simplicity, let all CL poles at -2, which leads to the following desired CL characteristic polynomial (CLCP):4432()(2)8243216CLd A s s s s s s =+=++++ (7)From (2), the actual CLCP with the controller (6) is()()()()()22121043212112010()1()(3)1333CL c c c c c c c c c c c c A s s s s a b s b s b s s a b s a b b s b b s b =-+++++=+-++-+++++ (8) Comparing (7) and (8), we obtain12111220110018107/36 2.97324217/36633280/98.931616/3 5.3c c c c c c c c c c c c a b a a b b b b b b b b -+===⎧⎧⎪⎪-++===⎪⎪⇒⎨⎨+===⎪⎪⎪⎪===⎩⎩ (9)Thus,268.9 5.3()( 2.97)s s C s s s ++=+ (10)PROBLEM 2 (20 Points)Consider the following two-DOF feedback system:Fig.2.1where1()P s s=and the system has the following characteristics:(C1) The input disturbance ()i d t has significant energy in the frequency band [0, 1] rad/s. (C2) The measurement noise ()n t has significant energy in the frequency band [5, 100]rad/s. (C3) The reference signal ()r t has significant energy in the frequency band [0, 10] rad/s. You are required to synthesize proper controller transfer functions ()F s and ()C s to meet the following specific design goals while taking into account the above system characteristics: (P1) Zero steady-state errors for ramp type output disturbances ()o d t(P2) The response of the closed-loop system for step reference input ()r t has no oscillations. (P3) The closed-loop system should follow the reference signal well in the frequency bandspecified in (C3).To solve this problem, you may want to follow the following procedure:a) Determine the correct structure of feedback controller ()C s that is needed to meet the steady-state performance requirement P1.b) Determine the suitable desired pole locations of the closed-loop system that take into account the system characteristics (C1)-(C3). To receive full credit, you need to justify your answer as well.c) Determine the parameters of the feedback controller ()C s to place the closed-loop poles at the desired locations.d) Determine a suitable filter transfer function ()F s so that (P2) and (P3) are satisfied.Solutions:a). As the plant has an integrator, to satisfy (P1), the controller only needs one integrator, i.e.,()()()(),with order ()order ()1()C C C C N s C s N sD s sD s =≤+ (1)b). (C1) demands that the CL bandwidth should be at least higher than 1 rad/s to have certain attenuation to the input disturbance in the frequency band of [0, 1] rad/s. (C2) implies that the CL bandwidth should not be set too high to amplify the effect of noise in the frequency band of [5, 100] rad/s. Thus a good compromise for the CL bandwidth to meet both requirementsshould be around 2 to 3 rad/s. So assume that we would like to place dominant CL poles at -3 in the following.c). With a first-order controller of the form (C1)10()c c b s b C s s+= (2)there will be two controller parameters free to choose and the resulting CL system will be of order 2. Thus we can arbitrarily place the two CL poles. With 3CLd p =-, the desired CLCP is22()(3)69CLd A s s s s =+=++ (3)The actual CLCP with the controller (2) is210()CL c c A s s b s b =++(4) Comparing (3) and (4), we obtain10669()9c c b s C s b s =⎧+⇒=⎨=⎩ (5) d). With the controller (5), the CLTF from ()R s to ()Y s is()12()69()()3CL Y s s G s R s s +==+ (6)Thus, to be able to track reference signal ()r t in the frequency band of [0, 10] rad/s, a feedforward TF ()F s is needed so that the resulting CLTF from ()R s to ()Y s has abandwidth far more than 10 rad/s. As such, we needs to cancel the slow CL poles at -3 in (6). Furthermore, to avoid overshoot, the stable zero in (6) should be cancelled as well. With all these in mind, we can choose()()()23()1()()691()1CL f f s Y s F s G s s s R s s ττ+=⇒==+++ (7)where 1/100.1f τ<<= is the small time constant of the additional filter needed to make()F s proper.Problem 3 (40 Points)Consider the control of an inertia load such as the rigid ECP emulator introduced in the lectures and the homework. In the presence of disturbance forces such as the Coulomb friction force, the inertia load dynamics can be described by:()[]12010(),41110x y x x u d t x x y y x⎡⎤⎡⎤⎡⎤⎡⎤=++==⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥--⎣⎦⎣⎦⎣⎦⎣⎦=where ()d t represents the disturbance force. Assume that the disturbance force is constant butunknown (i.e., ()d t =unknown constant), and only the output y is measured.a) Design a minimum-order observer to estimate the unmeasured state (i.e., the velocity) and the unknown constant disturbance force. The observer gain should be chosen to place all observer poles at -5.b) Consider the following output feedback control law with disturbance estimate:ˆˆ()u Kxd t r =--+ where ˆ()xt and ˆ()d t represent the plant state and disturbance estimates from part a), and r represents the filtered reference input. Determine the feedback gain K so that allun-cancelled poles of the closed-loop transfer function from the filtered reference inputr to the output, i.e., ()()()CL Y s G s R s =, are at -1. c) Draw the equivalent block diagram of the closed-loop system with the above controller and estimator using transfer functions. To receive full credit, you need to obtain the explicit expressions of all relevant transfer functions.d) Obtain the closed-loop transfer function from the filter reference input r to the output,()()()CL Y s G s R s = and verify that all its un-cancelled poles are at -1 as required. e) Obtain the closed-loop transfer function from the disturbance input ()d t to the output,()()()dCL Y s G s d s =. Use this transfer function to show that constant disturbances will not cause any steady-state error in the output as expected.Solutions:a). 降阶观测器极点配置的方法For constant disturbance ()d t, the augmented system model is[]01004111,0000100a ay y y x d y y u x y d dt d d d y x ⎡⎤⎡⎤⎡⎤⎡⎤⎡⎤⎡⎤⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥=--+==⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦⎣⎦⎣⎦⎣⎦= (1)which is in the standard form for designing minimum-order observer with 2e x y x d d ⎡⎤⎡⎤==⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦and[]1111141110,10,,,0,0000e e ee e a A A A b B --⎡⎤⎡⎤⎡⎤======⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦⎣⎦(2) The observer gain matrix 12e e e l L l ⎡⎤=⎢⎥⎣⎦can then be determined by placing the eigenvalues of112110e ee e e e l A L A l --⎡⎤-=⎢⎥-⎣⎦(3)at -5, i.e.,()()212212211151025e e e e s l s l s l s s s ls ++-⎡⎤=+++=+=++⎢⎥⎣⎦(4) ⇒129,25e e l l ==(5)The minimum-order observer is thus given by[]111111ˆˆ()()()101691ˆ 25022509ˆˆˆ25p ee e e p ee e e e e e e e p e p e p xA L A x A L A L A L a yB L b u x y u xx L y x y =-+-+-+---⎡⎤⎡⎤⎡⎤=++⎢⎥⎢⎥⎢⎥--⎣⎦⎣⎦⎣⎦⎡⎤=+=+⎢⎥⎣⎦(6)b).状态反馈极点配置的求法：根据独立性原则，状态观测器和状态反馈互不影响，也就是K 和L 互不影响The closed-loop poles due to the state feedback gain K are determined by()[]()1212221101041411 14p p ssI A B K sI k k k s k s k s k -⎛⎫⎡⎤⎡⎤⎡⎤--=--= ⎪⎢⎥⎢⎥⎢⎥+++--⎣⎦⎣⎦⎣⎦⎝⎭=++++ (7)Thus, to have the un-cancelled CL poles at -1,()()2221121413,1s k s k s k k ++++=+⇒=-=(8)c). With the minimum-order observer (6), the control law is given by[][][]21ˆˆˆ()31ˆˆ 311ˆ 3111e e e p y u Kx d t r x r x y x r y xr ⎡⎤=--+=---+⎢⎥⎣⎦=-+=--+ (9)Substituting (9) into (6),101691ˆˆ25022501101001ˆ 2502250p p p x x y u x y r --⎡⎤⎡⎤⎡⎤=++⎢⎥⎢⎥⎢⎥--⎣⎦⎣⎦⎣⎦--⎡⎤⎡⎤⎡⎤=++⎢⎥⎢⎥⎢⎥--⎣⎦⎣⎦⎣⎦(10)Thus,()11101001ˆ()()()2502250010011()()2511225011p X s sI Y s R s s Y s R s s s s -⎛-⎫⎧-⎫⎡⎤⎡⎤⎡⎤=-+⎨⎬ ⎪⎢⎥⎢⎥⎢⎥--⎣⎦⎣⎦⎣⎦⎝⎭⎩⎭⎧-⎫⎡⎤⎡⎤⎡⎤=+⎨⎬⎢⎥⎢⎥⎢⎥-+-+⎣⎦⎣⎦⎣⎦⎩⎭(11)and the control law (9) in s-domain is given by[]()()()()()22ˆ()31()11()()3252525 31()1()11113116255 ()()1111pU s Y s X s R s s s Y s R s s s s s s s s Y s R s s s s s =--+--⎛⎫⎛⎫=-++- ⎪ ⎪++⎝⎭⎝⎭+++=-+++ (12)The equivalent block diagram of the above CL system can then be drawn below ：图中从u+d 到Y 的输出是由原系统中的A 、B 、C 矩阵求出来的！-)(s R ()d s ()()2511s s s ++214s s ++()Y s ()223116255s s s +++or-)(s R ()d s ()225311625s s s +++214s s ++()Y s ()231162511s s s s +++d). From Fig.1, the CLTF from ()R s to ()Y s is()()()()()2224322222()5311625()()3116251246602551151CL Y s s s s G s R s s s s s s s s s s s +++==+++++++==+++ (13)which has all uncancelled poles at -1.e). From Fig.1, the CLTF from ()d s to ()Y s is()()()22()11()()15dCL Y s s s G s d s s s +==++ (14)which has a s in the numerator. As such, (0)0dCL G =, indicating that the constant disturbances will not cause steady-state error.Problem 4 (20 Points)Consider the same second-order system as in Problem 3 but with an input disturbance, i.e.,()[]011()10111x x u d t y x⎡⎤⎡⎤=++⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦= where ()d t represents the disturbance force. Assume that the disturbance force is constant butunknown (i.e., ()d t =unknown constant), and only the output y is measured. Design an output feedback controller using the technique of state-estimator with disturbance estimation andcompensation (i.e., ˆˆ()u Kxd t r =--+) to achieve the following performance requirement: a) Stable closed-loop system.b) Zero state-steady error for any constant input disturbance ()d t .c) All the un-cancelled poles of the closed-loop transfer function from the filtered reference input r to the output, i.e., ()()()CL Y s G s R s =, are at -2.d) All other assignable closed-loop poles should be placed at -10.Solutions 1:As shown in Problem 3, the given system is not observable but detectable, and is not controllable but stabilizable.By introducing the coordinate transformation of11221211,,or 11c c x z z x T z T x z z =+⎡⎤==⎢⎥=--⎣⎦(a1)The system matrices in the new coordinate z are[]11101,,20010c c c c A T AT B T B C CT --⎡⎤⎡⎤======⎢⎥⎢⎥-⎣⎦⎣⎦(a2) which isolates the uncontrollable and unobservable mode 21λ=- represented by thecoordinate 2z . Though this mode cannot be moved with any state feedback and observable design, it is stable and does not contribute to the overall TF from the input to the output. Thus we can ignore this mode and only consider the controllable and the observable mode in synthesizing the output feedback controller. Thus the given system is reduced to()111()2z z u d t y z =++=(a3)For constant disturbance ()d t , the augmented system model is[]1111,00020a aaa a a B A aC z x x u x d y x ⎡⎤⎡⎤⎡⎤=+=⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦⎣⎦= (a4)A full-order observer can then used to estimate the augmented states in (a4). The observer gain matrix []12TL l l =should be chosen such that the eigenvalues of[]112212*********a a l l A LC l l -⎡⎤⎡⎤⎡⎤-=-=⎢⎥⎢⎥⎢⎥-⎣⎦⎣⎦⎣⎦(a5)are at -10, -10, i.e.,()()212122121212102s l s l s l s l s -+-⎡⎤=+-+=+⎢⎥⎣⎦ (a6)⇒1210.5,50l l == (a7)With the above observer gain, a full-order observer can be constructed as()201110.5ˆˆˆ1000050a a a a a a x A LC x B u Ly x u y -⎡⎤⎡⎤⎡⎤=-++=++⎢⎥⎢⎥⎢⎥-⎣⎦⎣⎦⎣⎦(a8) To have the CL poles by the state feedback at -2, from (a3), the state feedback gain z K for 1z should be chosen as （忽略Z1，因为不可观）21)(+=+-=--s K s BpK Ap sI3z K =(a9)With the observer (a8) and the above gain z K in (a9), the following stabilizing output feedback control law can be used:[]1ˆˆˆ()31z a u K z d t r x r =--+=-+ (a10)Solutions 2:For constant disturbance ()d t , the augmented system model is[]1201111011,0000110aaaa a a B A aC x x x x u x x d d y x ⎡⎤⎡⎤⎡⎤⎡⎤⎢⎥⎢⎥⎢⎥=+==⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦⎣⎦= (1)As shown in Problem 3, the above system is not observable but detectable, which means thatwe cannot move the unobservable mode 21λ=- with any observable designs but we still can design a stable state observer. So when a full-order observer is used to estimate theaugmented states in (1), we can arbitrarily place the other two observer CL poles while the third one should be at -1. Thus, the observer gain matrix []123TL l l l =should be chosensuch that the eigenvalues of[]11122233301111101110110000a a l l l A LC l l l l l l --⎡⎤⎡⎤⎡⎤⎢⎥⎢⎥⎢⎥-=-=--⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥--⎣⎦⎣⎦⎣⎦(3) are at -10, -10, and -1, i.e.,()()()()112222213331111112101s l l l s l s s l l s l s s l l s +-+-⎡⎤⎢⎥⎡⎤-++-=+++-+=++⎣⎦⎢⎥⎢⎥⎣⎦(4) ⇒21321,50l l l +== (5)The fact that there are infinite number of solutions to the observer gains is due to theappearance of unobservable mode. With the observer gains satisfying (5), a stable full-order observer can be constructed as()111111111ˆˆˆ2021112150500050a a a a a a l l l x A LC x B u Ly l l x u l y --⎡⎤⎡⎤⎡⎤⎢⎥⎢⎥⎢⎥=-++=-+-++-⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥--⎣⎦⎣⎦⎣⎦(6) where 1l can be any value.Again, as shown in Problem 3, the given system is not controllable but stabilizable with the uncontrollable mode given by 21λ=-. Thus, we cannot use state feedback to move theuncontrollable mode 21λ=-. The state feedback gain K should thus be chosen such that the eigenvalues of()[]()121212212121210111101 1(1)(1)p p s k k sI A B K sI k k k s k s k k s k k s s k k +-⎛⎫⎡⎤⎡⎤⎡⎤--=--= ⎪⎢⎥⎢⎥⎢⎥-++⎣⎦⎣⎦⎣⎦⎝⎭=++++-=+++- (7)at -1 and -2 as required, which leads to123k k +=(8)Again, the non-unique solution to K is due to the appearance of uncontrollable mode.With the observer (6) and the gain K in (8), the following stabilizing output feedback control law can be used:[]22ˆˆˆ()31a u Kx d t r k k x r =--+=--+ (9)where 2k can be any value.。

机电与控制知识试题答案

机电与控制知识试题答案一、选择题1. 电动机的额定功率是指在额定条件下，电动机能够长期连续运行的最大功率。

请问以下哪个选项是电动机额定功率的正确单位？A. 牛顿米B. 焦耳C. 瓦特D. 伏安答案：C2. 在直流电动机中，换向器的作用是什么？A. 改变电流的方向B. 调整电动机的速度C. 限制电流的大小D. 保护电动机免受过载答案：A3. 以下哪种控制方法不属于常见的电机控制策略？A. 变频控制B. 直接启动控制C. 电流限制控制D. 温度补偿控制答案：D4. 在PLC编程中，LD指令表示的是什么操作？A. 装载B. 数据传送C. 逻辑与D. 数据比较答案：C5. 以下哪个传感器不适用于测量电机的转速？A. 霍尔效应传感器B. 光电传感器C. 压力传感器D. 磁电传感器答案：C二、填空题1. 交流电动机的转速与电源频率和极数有关，转速计算公式为：________未给出具体数值，需要根据实际情况填写。

2. 电机的星-三角启动法适用于降低________电动机的启动电流。

3. 在PLC控制系统中，________指令用于停止程序的执行。

4. 电机的绝缘等级表示其能够承受的最高温度，常见的绝缘等级有B 级、F级和H级，其中H级可以承受的温度最高。

5. 闭环控制系统相较于开环控制系统，其优点在于具有________能力，能够对系统误差进行自动校正。

答案：1. 转速 = （60 × 电源频率) / (极对数)2. 星-三角启动法适用于降低鼠笼型电动机的启动电流。

3. 在PLC控制系统中，STOP指令用于停止程序的执行。

4. 电机的绝缘等级表示其能够承受的最高温度，常见的绝缘等级有B 级、F级和H级，其中H级可以承受的最高温度为180℃。

5. 闭环控制系统相较于开环控制系统，其优点在于具有反馈调节能力，能够对系统误差进行自动校正。

三、简答题1. 请简述步进电动机的工作原理及其应用场景。

答：步进电动机是一种将电脉冲信号转换为机械角位移的电动机。

机电控制考试题及答案

机电控制考试题及答案一、选择题1. 机电控制系统中，PLC的全称是什么？A. Programmable Logic ControllerB. Power Line CommunicationC. Personal Learning CenterD. Product Life Cycle答案：A2. 伺服电机与步进电机相比，具有哪些优势？A. 价格更低B. 精度更高C. 体积更小D. 维护更简单答案：B3. 以下哪个不是传感器的类型？A. 温度传感器B. 压力传感器C. 光敏传感器D. 电流传感器答案：D（电流传感器是传感器的一种，但题目中未明确指出电流传感器的类型）4. 什么是闭环控制系统？A. 只有一个反馈环节的系统B. 没有反馈环节的系统C. 有多个反馈环节的系统D. 有反馈环节，但反馈信号不参与控制的系统答案：A5. 在机电控制系统中，以下哪个不是执行元件？A. 电机B. 液压缸C. 传感器D. 气动元件答案：C二、简答题1. 简述机电控制系统的基本组成。

答案：机电控制系统通常由传感器、控制器、执行器和反馈环节组成。

传感器用于检测系统状态，控制器根据检测到的信息进行处理并发出指令，执行器根据指令执行相应的动作，而反馈环节则将执行结果反馈给控制器，形成闭环控制。

2. 描述伺服系统和步进系统的工作原理。

答案：伺服系统通过接收控制器的指令信号，控制电机的转速和方向，实现精确的位置控制。

步进系统则通过脉冲信号控制电机的步进角，通过步数的累加实现位置控制，但精度和响应速度通常不如伺服系统。

三、计算题1. 已知一个直流电机的额定功率为1kW，额定电压为220V，求其额定电流。

答案：根据功率公式 P = V * I，可得 I = P / V = 1000W / 220V ≈ 4.55A。

2. 如果一个伺服电机的控制精度为0.01mm，其控制周期为1ms，求该电机在一分钟内能移动的最大距离。

答案：一分钟内伺服电机的控制周期数为 60秒 * 1000ms/秒 = 60000个周期。

机电与控制技术答案

第五章5.1 有一台交流伺服电动机，若加上额定电压，电源频率为50Hz,极对数P=1，试问它的理想空在转速是多少？n0=60*f/p=60*50/1=3000r/min理想空在转速是3000 r/min5.2何谓“自转”现象？交流伺服电动机时怎样克服这一现象，使其当控制信号消失时能迅速停止？自转是伺服电动机转动时控制电压取消,转子利用剩磁电压单相供电,转子继续转动.克服这一现象方法是把伺服电动机的转子电阻设计的很大,使电动机在失去控制信号,即成单相运行时,正转矩或负转矩的最大值均出现在Sm>1的地方.当速度n 为正时,电磁转矩T为负,当n为负时,T为正,即去掉控制电压后,单相供电似的电磁转矩的方向总是与转子转向相反,所以是一个制动转矩.可使转子迅速停止不会存在自转现象5.3有一台直流伺服电动机，电枢控制电压和励磁电压均保持不变，当负载增加时，电动机的控制电流、电磁转矩和转速如何变化？当副在增加时, n=U c/K eΦ-RT/K e K tΦ2电磁转矩增大,转速变慢,根据n=U c/K eΦ-R a I a/K eΦ控制电流增大.5.4有一台直流伺服电动机，当电枢控制电压Uc=110V时,电枢电流I a1=0.05A，转速n1=3000r/min;加负载后，电枢电流I a2=1A, 转速n2=1500r/min。

试做出其机械特性n=f (T)。

电动机的电磁转矩为T=BI a NLD/2,0.05A1A T5.5 若直流伺服电动机的励磁电压一定，当电枢控制电压Uc=100V时，理想空载转速n0=3000r/min;当Uc=50V时，n0等于多少？n0=120Uc/πNBLD 电压与转速成正比,当Uc=50V时, n0等于1500 r/min5.6 为什么直流力矩电动机要做成扁平圆盘状结构？直流力矩电动机的电磁转矩为T=BI a NlD/2在电枢体积相同条件下,电枢绕组的导线粗细不变,式中的BI a Nl/2紧思维常数,故转矩T与直径D近似成正比.电动机得直径越大力矩就越大.5.7 为什么多数数控机床的进给系统宜采用大惯量直流电动机？因为在设计.制造商保证了电动机能造低速或阻转下运行,在阻转的情况下,能产生足够大的力矩而不损坏,加上他精度高,反应快,速度快线性好等优点.因此它常用在低俗,需要转矩调节和需要一定张力的随动系统中作为执行元件.5.8 永磁式同步电动机为什么要采用异步启动？因为永磁式同步驶电动机刚启动时,器定子长生旋转磁场,但转子具有惯性,跟不上磁场的转动,定子旋转时而吸引转子,时而又排斥转子,因此作用在转子的平均转矩为零,转子也就旋转不起来了.5.9 磁阻式电磁减速同步电动机有什么突出的优点？磁阻式电磁减速同步电动机无需加启动绕组,它的结构简单,制造方便.,成本较低,它的转速一般在每分钟几十转到上百专职践踏是一种常用的低速电动机.5.10 一台磁组式电磁减速同步电动机，定子齿数为46，极对数为2，电源频率为50Hz,转子齿数为50，试求电机的转速。

机电控制技术_东南大学中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年

机电控制技术_东南大学中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年1.一般PLC晶体管输出端子的负载能力（额定输出电流）是参考答案:小于0.2A2.机床进给机构驱动电机的负载机械特性属于参考答案:恒转矩3.将交流电转变成直流电的电路装置称为参考答案:整流器4.【图片】 < 【图片】并维持足够的时间，且为反抗型负载，则单轴机电系统将参考答案:减速直到停转5.直流电动机调速系统中，属于恒功率调速的是参考答案:调励磁电流6.对于工频50HZ电源，交－交变频调速的最高输出频率一般不超过参考答案:10HZ7.交－交变频调速比较适合用于参考答案:低速大功率传动场合8.在牵引机车上使用的直流电机要求启动阶段特性较软，而负载较轻时速度能迅速上升，则通常该电机使用的励磁方法为参考答案:串励9.普通三相异步电机作为变频调速电机使用时，低转速长期负载运行，则应该参考答案:采用强制风冷10.三相步进电机的步距角标注为1.5°/0.75°, 0.75°对应的通电相序为参考答案:A-CA-C-BC-B-AB-…11.根据步进电机的矩角特性,对于确定的电机其最大输出转矩主要取决于参考答案:绕组通电电流12.在闭环位置控制系统中，不能作为位置检测元件的是参考答案:测速发电机13.在步进电机位置控制系统中，如果电机选择合理，则发生失步现象的主要原因是参考答案:驱动电流小14.三相异步电动机正在运行时，转子突然被卡住，这时电动机的电流会参考答案:明显增加15.某三相异步电动机的极数为4，同步转速为1800转/分，则三相电源频率为参考答案:60赫兹16.某他励直流电动机的铭牌数据如下：PN＝7.5kW，UN＝220V，nN＝1500r/min，ηN＝88.5％，则该电动机的额定输出转矩大约为参考答案:47 NM17.某他励直流电动机的铭牌数据如下：PN＝7.5kW，UN＝220V，nN＝1500r/min，ηN＝88.5％，则该电动机的额定电流大约为参考答案:38 A18.对于一个确定的PLC内部继电器，其触点在梯形图中可以使用参考答案:无限次19.交流电磁机构铁芯上的短路环断裂或脱落后，在工作中出现的现象参考答案:衔铁振动20.接触器分为直流接触器和交流接触器，这里的直流与交流指的是参考答案:接触器主触点的工作电流21.将带有减速机构的机电系统负载折算到电机轴上时，则折算前后系统参考答案:功率、动能相等22.运转中的直流电机，切断电源，把电枢两端连接起来，则电机运行状态是参考答案:能耗制动23.直流电动机调速系统中，属于恒转矩调速的是参考答案:调电枢电压24.煤矿上输送煤的皮带运输机的机械特性属于参考答案:恒转矩25.对于高层建筑使用的电梯中的电机而言，其负载机械特性属于参考答案:恒转矩26.在交－直－交变频调速系统中，能够向电源反馈能量的的变频器是参考答案:电流型变频器27.在直流电机PWM调速系统中，实现调速是通过改变参考答案:PWM波形的脉冲宽度28.交流电磁机构线圈因误接入同电压等级的直流电源后，则参考答案:线圈电流过大29.在无静差速度负反馈直流调速系统中，不能消除的误差有参考答案:测速装置产生的转速误差30.PLC执行用户程序，采用的方式是参考答案:循环扫描方式31.将直流电转变成交流电的电路装置称为参考答案:逆变器32.单闭环速度负反馈直流调速系统中常采用PI调节器，其中起快速调节作用的环节是参考答案:比例环节33.单闭环速度负反馈直流调速系统开环放大倍数为K，在额定负载下闭环系统的转速降落为开环时的参考答案:倍34.直流调速系统中可以补偿电枢电阻压降引起的转速波动的环节是参考答案:电流负反馈35.PLC普通输出端子输出信号的最高频率参考答案:小于1KHZ36.根据自动控制原理，为了提高直流电机调速的精度采用闭环控制，首选的反馈量是参考答案:电机转速37.在转速、电流双闭环直流调速系统中，电流环的作用不包括参考答案:消除负载波动对转速的影响38.单闭环速度负反馈直流调速系统中常采用PID调节器，其中起消除系统静差作用的环节是参考答案:积分环节39.下面四个电力电子器件中，属于全控型电力电子器件的是参考答案:IGBT40.PLC内部的定时器有多种计时单位（时基增量）可选择，但不支持参考答案:100us41.PLC为用户提供多种编程方式，以满足各行业技术人员的工作习惯，但不支持参考答案:汇编语言/C++混合42.在一个PLC梯形图程序中，同一个内部继电器线圈出现两次（双线圈输出）会导致参考答案:输出状态不确定43.直流电动机中可以通过改变电枢电压的极性而实现正反转的电机是参考答案:他励电动机44.一般PLC继电器输出端子的负载能力（额定输出电流）是参考答案:小于2A45.PLC的输出端子所对应的内部输出电路形式不包括参考答案:单向晶闸管46.对于S7-200 PLC，I1.0与下列选项无关的是参考答案:内部数据IB047.PLC的高可靠性来源于多项措施，但不包括参考答案:CPU运算速度快48.在双向运转的机电设备电气控制电路中，为了确保设备安全控制电路必须要参考答案:正反向控制电路采用互锁措施49.在电路图中，触点位置表自左至右依次表示其参考答案:主触点、辅助常开、辅助常闭触点所在的图区50.决定晶闸管触发脉冲最小宽度的一个重要参数是参考答案:擎住电流51.从原理上交流电机调速方法有若干种，对于三相鼠笼异步电机不能用的方法是参考答案:转子串电阻调速52.在分析带有减速箱的机电系统时需将负载折算到电机轴上，折算的依据是参考答案:转矩根据功率守恒，转动惯量根据动能守恒53.驱动交流异步电动机的普通变频器，当其输出侧交流电的频率f下降时参考答案:电压U也需要成比例下降54.驱动普通交流异步电动机的变频器，当其输出频率f大于电机额定频率时参考答案:输出电压U等于电机额定电压55.晶闸管的通态平均电流为其参考答案:额定参数56.在电路图中，接触器或继电器线圈旁的触点位置表的作用是参考答案:在原理图中指示对应电器各类触点所在的图区57.一般的控制电机在系统中除了实现控制作用，还能提供一定动力，而不能提供动力的是参考答案:测速发电机58.自动空气开关（断路器）在电路中可以作参考答案:手动开关、过载保护、短路保护都有59.在机电设备电气控制电路中，热继电器的主要作用是参考答案:防止电机出现长时间过载60.直流线圈继电器的铁芯采用整体结构，因为参考答案:正常吸合时，线圈只有直流流过，铁芯中无涡流产生61.两相两拍步进电动机的步距角为1.8°；如改为两相四拍工作，其步距角为参考答案:0.9°62.日常生活中使用的电风扇的负载的性质属于参考答案:离心机型63.三相异步电动机在额定转速附近运行时，其转子电流的频率值参考答案:远小于定子电流频率64.机电传动系统中，已知电动机的转速为1000r/min，工作机构的转速为100r/min，传动机构效率为0.8，工作机构的实际转矩为120N·m，电动机电磁转矩为15N·m，忽略空载转矩，则系统运行状态为参考答案:匀速运行65.三相异步电动机带动风机负载运行时，若电源电压降低了，此时电动机参考答案:转速转矩都减小66.直流电磁机构线圈因误接入同电压等级的交流电源后，则参考答案:衔铁振动67.在电机控制主回路中，熔断器的工作电流I选择为电机额定电流【图片】的参考答案:2倍左右68.工作机构的实际转矩为20N·m，飞轮矩为4【图片】，由电动机经过速比j=5的减速器拖动，不计传动损耗，折算到电动机轴上的工作机构飞轮矩为参考答案:0.1669.低压电器开关触点在分断负载电路时可能会出现电弧，相同条件下参考答案:交流电弧容易熄灭70.三相异步电动机通电后产生的旋转磁场的转向是由：参考答案:定子电流相序决定71.当转速高于理想空载转速，速度下降很快，则电机的运行状态是参考答案:反馈制动72.工程机械上使用的直流电机负载变化很大，要兼顾低速大扭矩输出和轻载高效动作两方面，则通常该电机适合选用参考答案:串励电机73.交流异步电机调压调速范围比较小，主要原因是随着电源电压的下降参考答案:转矩迅速下降74.一台四极三相异步电动机，电源频率为50Hz，满载时电动机的转差率为0.04，则电动机的额定转速为参考答案:1440rpm75.吊车在匀速提升重物时，对电机而言其负载的机械特性属于参考答案:恒转矩76.单相异步电动机的启动方式有若干种，原理上可行的不包括参考答案:增大转子材料的电阻率77.动力电机带动负载稳定运行的必要条件是，当扰动使n 上升，则参考答案:<78.在机电传动系统中，决定系统动态过程加速度的是参考答案:动态转矩和转动惯量79.运行中的三相异步电机以反接制动停车，当转速降到0时，电机的电流为参考答案:大于额定值80.三相异步电动机正在满载运行时，突然断开一相电源，这时电动机会参考答案:电流增加逐渐停转81.稳定运行的机电传动系统中，已知电动机电磁转矩为80N·m，忽略空载转矩，传动机构效率为0.8，速比为10，则未折算前实际负载转矩为参考答案:640 N·m。

《机电控制与可编程序控制器技术》形成性考核册(一)参考答案

技术作业 1一、填空题1．可编程序控制器通过数字式、模拟式的输入和输出，控制各类型的机械或生产过程。

2．熔断器主要防止电路的短路或过电流。

3．电磁式接触器主要由电磁系统、触头系统和灭弧装置和其它部分组成。

4．触点系统分为主触点触点和辅助触点触点，分别用来直接接通和断开交流主电路和控制电路。

5．.热继电器是利用电流流过发热元件产生热量来使检测元件受热弯曲，进而推动机构动作的一种保护电器，主要被用作电动机的长期保护。

二、判断题1．PLC 从早期开关量的输入、输出，模拟量的输入、输出，已经发展到能够完成复杂控制功能、通信联网功能的各种控制单元。

（√）2．PLC 是专门用来完成逻辑运算的控制器。

（X ）3．PLC 具有监控和自诊断能力，若发生故障或异常，可及时判断故障原因，并排除故障。

（√）4．由于PLC 的可靠性和抗干扰能力较差，所以不能在恶劣的工业环境中应用。

（X ）5．在工业自动化领域，PLC，DCS 与IPC 技术正在趋于融合。

（√）6．开启式负荷开关可用于手动频繁的接通和断开带负荷的电路，以及作为线路末端的短路保护。

（√）7．为防止无关人员误操作，在重要场合应选用带钥匙操作的按钮。

（√）8．选用按钮时，通常停止按钮宜选用绿色；启动按钮优先选用红色。

（X ）9．选用按钮时，一钮双用（启动∕停止）可以选用黑、白或灰色按钮。

（√）10．低压断路器即低压自动空气开关，简称自动开关，可实现电路的短路、过载、失电压与欠电压的保护，能自动分断故障电路，而且在分断故障电流后一般不需要更换零部件。

（√）11．熔断器作为短路保护的电器，并接于被保护电路中的。

（X ）12．熔断器的极限通断能力可以小于保护电路中的最大短路电流。

（√）13．判断交流或直流接触器的依据是通过主触点电流性质。

（√）14．把额定电压为220V的交流接触器线圈误接入380V的交流电源上仍然可以正常工作。

（X ）15．电磁铁主要由励磁线圈、铁芯和衔铁组成。

机电控制技术第3章继电—接触器控制技术参考答案

第3章参考答案思考与习题1．什么是低压电器？答：低压电器通常指工作在交流1000V或直流1500V以下电路中的电器设备，广泛应用于低压配电和电气传动控制设备中，并起到转换、控制、保护与调节作用。

2.常用低压电器怎样分类？它们各自有哪些用途？答：低压电器通常可分为配电电器和控制电器两类。

常用的配电电器有断路器、刀开关、转换开关和熔断器等；控制电器主要包括接触器、继电器、起动器、控制器、主令电器等。

3.刀开关的额定电流是什么含义？答：刀开关的额定电流是指长期允许流过的最大负荷电流。

其值选取应大于或等于所有可能同时工作负荷电流之和。

4.试述胶盖闸刀和铁壳开关的基本结构、接线和安装上墙要求。

答：1）胶盖闸刀：开启式负荷开关简称闸刀开关主要由刀开关和熔断器组合而成。

开启式负荷开关必须垂直安装在控制屏或开关板上且合闸状态时手柄应朝上。

不允许倒装或平装，以防发生误合闸事故。

接线时应把电源进线接在静触头一边的进线座，负载接在动触头一边的出线座。

2）铁壳开关：封闭式负荷开关主要由刀开关、熔断器、操作机构、联锁装置及外壳等组成。

封闭式负荷开关必须垂直安装，安装高度一般离地不低于1.3～1.5 m，并以操作方便和安全为原则。

开关外壳的接地螺钉必须可靠接地。

接线时，应将电源进线接在静夹座一边的接线端子上，负载引线接在熔断器另一边的接线端子上，且进出线都必须穿过开关的进出线孔。

5.封闭式负荷开关的操作机构有什么特点？答：这种开关的操作机构采用了储能分合闸方式，使触头的分合速度与手柄操作速度无关，有利于迅速熄灭电弧，从而提高开关的通断能力，延长其使用寿命。

联锁装置保证开关在合闸状态下开关盖不能开启，而当开关盖开启时又不能合闸，确保操作安全。

6.试述组合开关的用途，主要结构及使用注意事项。

答：组合开关又叫转换开关，常用于交流50Hz/380V以下及直流220V以下的电气线路中，供手动不频繁的接通和断开电路、换接电源和负载以及控制5kW以下小容量异步电动机的启动、停止和正反转。

《机电控制技术》复习题及答案

《机电控制技术》复习题及答案一、单项选择题1.吊车在匀速提升重物时，对电机而言，其负载的机械特性属于（）。

A. 恒功率B. 直线型C. 恒转矩D. 离心机型2.下列不属于控制系统的性能指标有：（）。

A．时域性能指标 B．频域性能指标 C．空间性能指标 D．综合性能指标3.下面四个电力电子器件中，属于全控型电力电子器件的是（）。

A．二极管 B．单向晶闸管 C．双向晶闸管 D．IGBT4.单相全波整流电路存在有源逆变的若干基本条件中，不包括（）。

A. 必须是全控桥B. 负载必须具有较大感性C. 控制角α>90°D. 必须有续流二极管5.直流调速系统中用以补偿电枢电阻压降引起的转速波动的环节是（）。

A. 电压负反馈B. 电流正反馈C. 电流截止负反馈D. 电压微分负反馈6.普通三相异步电动机作为变频电机使用，则不宜在很低转速长期运行，因为（）。

A. 发热量大，散热条件差B. 伴随额定电压下降，输出功率低C. 异步电机在低速时功率因数低D. 最大转矩降低，易堵转7.电机的反馈制动是指（）。

A. 通过测速发电机的反馈信号，控制好制动速度B. 通过速度继电器的反馈作用，在电机速度接近零时恰好撤消制动力矩C. 电机速度降低的过程中，电机绕组中有电能反馈到电源D. 电机制动时，动能转变为电能消耗在外部电阻上8.下列不属于干扰的作用方式的是（）。

A. 串模干扰B. 共模干扰C. 长线传输干扰D. 短线传输干扰9.下列属于屏蔽形式的是（）。

A. 微波屏蔽B. 电磁屏蔽C. 静电屏蔽D. 低频率屏蔽10.下列不是常见滤波形式的是（）。

A. RC型B. RL型C. LC型D. 双T型二、名词解释1.自动控制系统2. 偏差信号3. 信号调理4. 共模干扰5. 数控机床6. 顺序控制三、填空题1.反馈控制系统的特点是、、、。

2.从机械工业应用着眼，机电控制系统可以具体划分为、、、。

3. 和是控制系统运行中的两种状态。

机电控制技术试题库和答案

一、填空：（每题2分）1、常用的低压电器是指工作电压在交流( )V以下、直流( )V以下的电器。

(B) 1200、 15002、选择低压断路器时，额定电压或额定电流应( )电路正常工作时的电压和电流。

4、按钮常用于控制电路，( )色表示起动，( )色表示停止。

5、熔断器是由( )两部分组成的。

7、交流接触器是一种用来(频繁)接通或分断(主 )电路的自动控制电器。

9、时间继电器是一种触头( )的控制电器。

11、三相异步电动机的能耗制动可以按( )原则和( )原则来控制。

时间速度12、反接制动时，当电机接近于( )时，应及时( )。

零断开电源防止反转13、双速电动机的定子绕组在低速时是( )联结，高速时是( )联结。

(B)三角形双星形14、通常电压继电器( )联在电路中，电流继电器( )联在电路中。

并串16、在机床电气线路中异步电机常用的保护环节有( )、( )和（）。

短路、过载、零压和欠压18、电气原理图一般分为（）和（）两部分画出。

主电路和辅助电路19、电气原理图设计的基本方法有（）、（）两种。

经验设计、逻辑设计20、异步电动机的转速公式n=（）。

n= )1(601s pf 21、交流接触器的结构由（）（）（）和其他部件组成。

电磁机构、触头系统、灭弧装置22、熔断器的类型有瓷插式、（）和（）三种。

螺旋式密封管式23、电气控制系统图分为（）（）和（）三类。

机电控制技术教学朱照红机电控制技术习题参考答案第8章机电控制技术综合应..

第8章机电控制技术综合应用参考答案1．什么是数控机床？它有哪些特点？答：数控机床（Numerical Control Machine Tools）是采用了数字控制技术（即：采用数字化信息发出指令并对某一工作过程实现自动控制的技术）的机床。

它能够按照规定的数字和文字编码方式，把各种机械位移量、工艺参数（如主轴转速、切削速度）、辅助功能（如刀具变换、切削液自动供停）等，用数字、文字符号表示出来，经程序控制系统发出各种控制指令，从而自动完成加工任务。

在被加工零件或加工作业变换时，它只需改变控制的指令程序就可以实现新的控制。

所以，数控机床是一种灵活性很强、技术密集度及自动程度都很高的机电一体化加工设备。

2．简述数控机床的类型和发展方向。

答：按加工工艺方法分类可分为普通数控机床和数控加工中心机床两大类。

按控制系统功能特点分类可分为点位控制数控机床、点位直线控制数控机床和轮廓控制数控机床三类。

数控技术发展方向：（1）高速、高精度（2）智能化（3）开放式数控系统（4）网络化数控技术（5）柔性化（6）实现数控装备的工艺复合化和多轴化（7） CAD/CAM/CNC一体化，实现数字化制造3．在ISO标准中工业机器人是如何定义的？答：工业机器人定义是一种能自动定位控制、可重复编程的、多功能的、多自由度的操作机。

能搬运材料、零件或操持工具，用以完成各种作业。

4．工业机器人系统是由哪几部分组成？各部分包括哪些内容？答：一个典型的关节型工业机器人，一般由执行机构、控制系统、驱动系统、位置检测系统和人工智能系统等几部分组成。

其中，执行机构（操作机）通常包括末端执行器（手部）、腕部、手臂、机身、机座及行走机构等部件；驱动系统由驱动器、减速器、检测元件等组成。

5．工业机器人按其结构形式分哪几类？各有何特点？答：按结构形式不同分类的几种典型机器人。

1）直角坐标型由三个相互正交的平移坐标轴组成，其臂部可按x、y、z三个坐标方向运动，具有控制简单、定位精度高的特点，但机体所占空间体积大、灵活性较差。

机电控制考试题及答案

机电控制考试题及答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1. 电动机的转速与电源频率的关系是：A. 无关B. 成正比C. 成反比D. 成正弦关系答案：B2. 以下哪个不是直流电机的组成部分？A. 转子B. 定子C. 换向器D. 电刷答案：C3. 伺服电机的控制方式是：A. 开环控制B. 闭环控制C. 半闭环控制D. 以上都是答案：B4. PLC编程语言中，梯形图属于：A. 汇编语言B. 机器语言C. 高级语言D. 流程图语言答案：D5. 以下哪个不是传感器的类型？A. 温度传感器B. 压力传感器C. 声音传感器D. 颜色传感器答案：C6. 以下哪个不是电气控制线路的组成部分？A. 电源B. 负载C. 导线D. 电阻答案：D7. 电磁阀的工作原理是：A. 通过电磁铁吸引或释放阀芯B. 通过压缩空气控制阀芯C. 通过液压控制阀芯D. 通过机械力控制阀芯答案：A8. 在PLC中，输出继电器的缩写是：A. I/OB. O/PC. I/PD. M/R答案：B9. 以下哪个不是步进电机的特点？A. 精确控制B. 可变速C. 需要反馈D. 响应速度快答案：C10. 伺服电机和步进电机的主要区别在于：A. 价格B. 控制精度C. 应用领域D. 以上都是答案：B二、多项选择题（每题3分，共15分）1. 以下哪些是PLC的特点？A. 可靠性高B. 编程简单C. 灵活性强D. 体积大答案：ABC2. 传感器的作用包括：A. 检测B. 转换C. 放大D. 控制答案：AB3. 以下哪些是直流电机的控制方式？A. 电压控制B. 电流控制C. 速度控制D. 位置控制答案：ABC4. 以下哪些是伺服电机的优点？A. 高精度B. 高响应速度C. 高扭矩D. 低噪音答案：ABCD5. 以下哪些是电磁阀的常见故障？A. 线圈烧坏B. 阀芯卡死C. 密封圈老化D. 电源不稳定答案：ABC三、判断题（每题2分，共10分）1. 直流电机的转速可以通过改变电源电压来调整。

电机控制技术复习题答案

电机控制技术复习题答案一、单项选择题1. 电机控制技术中，以下哪个不是直流电机的控制方式？A. 电压控制B. 电流控制C. 速度控制D. 位置控制答案：D2. 在交流电机控制中，以下哪个是常用的控制方法？A. 变频控制B. 变压控制C. 变流控制D. 变速控制答案：A3. 电机的启动电流通常是多少倍的额定电流？A. 2-3倍B. 3-5倍C. 5-7倍D. 7-10倍答案：B4. 电机控制中，PID控制器的I代表什么？A. 比例B. 积分C. 微分D. 积分微分答案：B二、多项选择题1. 电机控制技术中，以下哪些属于电机的基本参数？A. 额定电压B. 额定电流C. 额定转速D. 额定功率答案：ABCD2. 电机控制技术中，以下哪些是常用的电机类型？A. 直流电机B. 交流电机C. 步进电机D. 伺服电机答案：ABCD三、判断题1. 电机的效率是指电机输出功率与输入功率的比值。

（对）2. 电机的功率因数是衡量电机效率的一个重要指标。

（对）3. 电机的启动电流总是大于其额定电流。

（对）4. 电机的转速与电源频率成正比。

（错）四、简答题1. 简述电机控制技术中，变频控制和变压控制的区别。

答：变频控制是通过改变电源频率来调整电机的转速，而变压控制是通过改变电源电压来调整电机的转速。

变频控制可以更精确地控制电机的转速，适用于需要精确控制转速的场合。

2. 阐述PID控制器在电机控制中的应用。

答：PID控制器在电机控制中用于实现对电机转速、位置等参数的精确控制。

通过比例、积分、微分三个环节的调节，PID控制器可以减少系统的超调和振荡，提高系统的稳定性和响应速度。

五、计算题1. 已知电机的额定功率为10kW，额定电压为380V，求电机的额定电流。

答：根据功率公式P=UI，可得电机的额定电流I=P/U=10000/380≈26.32A。

2. 已知电机的额定转速为1500r/min，求其对应的同步转速。

答：同步转速n_s=60f/p，其中f为电源频率，p为电机极对数。

机电控制技术答案

机电控制技术答案一．填空（20分，每空1分）1．传感器动力装置计算机机械装置执行器2．电气压油压3．19694．1—50 50—2005．电控仪控计算机6．开放具可操作彻底分散7．离散连续混合二．简答（20分，每题10分）1．（1．）开放性和可互操作性（2．）彻底的分散性（3．）低成本2．（1．）取代设计法（2．）组件设计法（3．）系统整体设计法三．简答（20分，每题10分）1．（1．）可以直接读出角度坐标的绝对值（2．）没有积累误差（3．）掉电后位置数据能够保留，具有记忆功能（4）允许的最高转速比增量式编码器高（5）通过提高码道数，可提高读数精度和分辨率（6）零点固定（7）输出二进制数与轴角位置具有一一对应关系（8）码道数为n，则码盘上的等分数为2n2．（1．）模块化结构利于系统组态（2．）面向使用者的梯形图语言编程（3．）模块的独立性（4）模块的智能化（5）运行可靠（6）技术的创新3．远传差压变送器由远传密封装置，毛细管，检测部分，转换部分等组成。

4．1）电动机数据的自动检测。

2）电动机控制数据的计算。

3）PID 参数只得整定。

4）自由功能块。

5）定位控制的斜坡下降曲线。

6）SLVC方式观测器实现的捕捉再启动状态。

四．画图（20分，每题10分）1．2。

3．张力F可调自动力矩4．五。

1．传感器：是从被检测对象中提取信息的器件，用于检测机电控制系统工作时所要监视和控制的物理量，化学量和生物量。

计算机：机电控制系统的各个部分必须以控制论为指导，由计算机实现协调与匹配，使整体处于最优工况，实现相应的功能。

动力装置：动力或能源是指驱动电动机的电源，驱动液压系统的液压源和驱动气压系统的气压源。

机械装置：由机械零件组成的，能够传递运动并完成工作的装置。

执行器：包括以电，气压和液压作为动力源的各种元器件及装置。

2．交流永磁同步电动机状态方程的矩阵形式为：⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡-+⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡---=⎥⎦⎤⎢⎣⎡j T L u j j B jK L L R w i A q r q i S t a i 1ωφ 六．CPU43-E （CPU 单元） PA204 （电源单元） AD003（模拟量输入单元） CT021（模拟量输出单元） ID217 （高速计数单元） OD219 （晶体管输入单元） OC225继电器输出单元）底板编程器以及CX-P 软件等构成。

机电控制技术试题二及答案

机电控制技术试题二及答案一、填空题（每空2分，共10分）1.可编程控制器是计算机技术与继电接触器控制技术相结合的产物。

2.接触器主要是由电磁机构、触头机构和灭弧装置组成。

3.电气控制线路原理图的设计方法有：经验设计方法和逻辑设计方法。

4.时间继电器的是一种利用电磁原理或机械动作原理实现触头延时接通和延时断开的自动控制电器。

5.PLC 是通过一种周期扫描工作方式来完成控制的，每个周期包括自诊断（内部处理）、通讯操作、程序输入处理、程序执行、输出处理五个阶段。

二、简答题（每小题5分，共20分）1.在电动机的控制线路中，熔断器和热继电器能否相互代替？为什么？答：二者不能相互替换，热继电器和熔断器在电动机保护电路中的作用是不相同的。

热继电器只做长期的过载保护，而熔断器只做短路保护，因此一个较完整的保护电路，特别是电动机电路，应该两种保护都具有。

2.什么叫自锁、连锁、互锁? 试举例说明.答：依靠接触器自身的触点保持线圈得电锁称自锁;如长动控制.(2分)各个接触器之间的相互配合关系称连锁; 如顺序控制. (2分) 各个接触器之间的相互制约关系称互锁; 如相互禁止控制. (1分) 3.对我国发展可编程控制器提出几点建议。

答：1.由于国外的大型PLC 及DCS 发展已经相当成熟，我国可以向小型化发展。

2.PLC 可以成为大系统中的小系统，增强通信功能。

3.随着技术的不断更新，要及时更新型号。

适应生产的要求。

4.编程语言要简易，功能要丰富，便于编程和操作。

5.要提高可靠性，延时无故障时间。

4.写出右边电气图的逻辑表达式并化简。

F （KM ）=1KA *2KA +1KA *3KA +2KA *3KA=1KA *2KA +1KA *3KA +2KA *3KA （1KA +1KA ） =1KA *2KA +1KA *3KA三、（三菱FX 系列）梯形图与指令语句表的转换（每小题10分，共20分）。

1.将下列语句表转换为梯形图（10分） 1 LD X000 2 ORI X001 3 LD X002 4 AND X003 5 LD X004 6 AND X005 7 ORB 8 ORI X006 9 ANB 10 OUT Y0012.将下列梯形图转换为指令语句表（10分）1 LD X0002 OR X0013 LD X0024 AND X0035 LD X0046 AND X0057 ORB8 OR X0069 ANB10 OR X00311 OUT Y001四、继电器-接触器控制系统设计（20分）试设计一台三相异步电动机单向全压连续启动电气控制线路电路图。

机电与控制技术答案

第四章4.1 有一台四极三相异步电动机，电源电压的频率为50H Z，满载时电动机的转差率为0.02求电动机的同步转速、转子转速和转子电流频率。

n0=60f/p S=(n0-n)/ n0=60*50/2 0.02=(1500-n)/1500=1500r/min n=1470r/min电动机的同步转速1500r/min.转子转速1470 r/min,转子电流频率.f2=Sf1=0.02*50=1 H Z4.2将三相异步电动机接三相电源的三根引线中的两根对调，此电动机是否会反转？为什么？如果将定子绕组接至电源的三相导线中的任意两根线对调,例如将B,C两根线对调,即使B相遇C相绕组中电流的相位对调,此时A相绕组内的电流导前于C相绕组的电流2π/3因此旋转方向也将变为A-C-B向逆时针方向旋转,与未对调的旋转方向相反. 4.3 有一台三相异步电动机，其n N=1470r/min,电源频率为50H Z。

设在额定负载下运行，试求：①定子旋转磁场对定子的转速；1500 r/min②定子旋转磁场对转子的转速；30 r/min③转子旋转磁场对转子的转速；30 r/min④转子旋转磁场对定子的转速；1500 r/min⑤转子旋转磁场对定子旋转磁场的转速。

0 r/min4.4当三相异步电动机的负载增加时，为什么定子电流会随转子电流的增加而增加？因为负载增加n减小,转子与旋转磁场间的相对转速( n0-n)增加,转子导体被磁感线切割的速度提高,于是转子的感应电动势增加,转子电流特增加,.定子的感应电动使因为转子的电流增加而变大,所以定子的电流也随之提高.4.5 三相异步电动机带动一定的负载运行时，若电源电压降低了，此时电动机的转矩、电流及转速有无变化？如何变化？若电源电压降低,降低瞬间电动机的转矩减小, 电流也减小.转速不变.4.6 有一台三相异步电动机，其技术数据如下表所示。

试求：①线电压为380V时，三相定子绕组应如何接法？②求n0,p,S N,T N,T st,T max和I st；③额定负载时电动机的输入功率是多少？①线电压为380V时，三相定子绕组应为Y型接法.②T N=9.55P N/n N=9.55*3000/960=29.8NmTst/ T N=2 Tst=2*29.8=59.6 NmT max/ T N=2.0 T max=59.6 NmI st/I N=6.5 I st=46.8A一般n N=(0.94-0.98)n0 n0=n N/0.96=1000r/minS N= (n0-n N)/ n0=(1000-960)/1000=0.04P=60f/ n0=60*50/1000=3③η=P N/P输入P输入=3/0.83=3.614.7三相异步电动机正在运行时，转子突然被卡住，这时电动机的电流会如何变化？对电动机有何影响？电动机的电流会迅速增加,如果时间稍长电机有可能会烧毁.4.8 三相异步电动机断了一根电源线后，为什么不能启动？而在运行时断了一线，为什么仍能继续转动？这两种情况对电动机将产生什么影响？三相异步电动机断了一根电源线后，转子的两个旋转磁场分别作用于转子而产生两个方向相反的转矩，而且转矩大小相等。

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一、填空题
1、PC总线
内部总线（系统总线）
外部总线（通信总线）
按功能或信号类型分类
数据总线：外部设备和总线主控制设备之间进行数据传送的数据通道，采用双向三态逻辑地址总线：外部设备与主控制设备之间传送地址信息的通道，采用单向三态逻辑
控制总线：专供各种控制信号传递的通道，单向或双向，分别传送控制、时序、状态信息2、常用总线标准（P212）
STD
ISA
PCI
VME
MULTIBUS
3、分布式控制系统（DCS）（P208）
通过网络将分散的控制器连接起来，通过网络下达命令，实现预定的控制功能
分离性
透明性
4、伺服控制中的非线性因素（P273）
饱和：输入信号超过一定范围后输出不再增加
使系统增益下降，稳态精度降低，对系统稳定性有利
限制了系统反应速度，但可保证安全运行
死区：相当于在系统中加入了变增益环节
造成稳态误差，降低定位精度；振荡下降，增加稳定性
滤除小干扰信号，增强抗干扰能力
造成输出信号滞后，影响系统实时性
间隙：最后一级传动间隙对总间隙影响最大
降低系统定位精度，增大系统静差
带来滞后效应，平衡性变坏，动态响应振荡加剧
消除或减小间隙影响的措施
系统设计方面
1）减小系统增益
2）引入相位超前网络
3）改善系统增益分布，提高间隙前面环节的增益，降低后面环节的增益机械设计方面
1）中心距可调消除
2）弹簧加载双片齿轮消除
3）双传动链消除
摩擦：分为动摩擦和静摩擦
摩擦非线性是指执行轴的静摩擦转矩大于动摩擦转矩造成的非线性特性
1）增加静差，降低精度
2）造成低速运动的不平滑性改善方法
1）尽量降低静、动摩擦转矩之间的差值 2）适当增加系统惯量J
3）适当增加系统黏滞摩擦系数f 4）动力润滑
结构弹性变形：
伺服电动机带动机械负载运动时所有部件都要产生不同程度的弹性变形，由此产生的振动成为结
构谐振，其频率成为固有谐振频率
机械系统固有频率应远离伺服系统带宽。

弹性变形与结构、尺寸、材料性能、受力情况等因素有关。

减小或消除结构谐振的主要措施：
1）提高传动刚度 2）提高阻尼 3）采用校正网络
5、位置检测传感器（P268）
常用位置传感器有角位移传感器（旋转变压器、感应同步器、码盘、光电脉冲编码器）、直线位移传感器（光栅尺、磁尺、直线感应同步器）等。

半闭环伺服系统主要采用角位移传感器，全闭环伺服系统主要采用直线位移传感器。

6、（工业PC 控制系统I/O 电路）开关型属出原件的驱动方式（P218）
1）Source 方式：当驱动输出为高电平时，驱动电流从驱动电路流向负载，产生驱动。

2）Sink 方式：当驱动输出为低电平时，驱动电流从驱动电路流向负载，产生驱动。

Sink 方式可以提供比Source 方式大的驱动电流和驱动能力。

7、PLC （数字量输出接口）输出方式（P69）
1）晶体管输出型：适用于直流负载或TTL 电路。

2）双向晶闸管（可控硅）输出型：适用于交流负载。

3）继电器输出型：既可用于直流负载，也可用于交流负载。

8、常见降压启动方式（P36）
1）星-三角形降压启动：这种控制方式称为按时间原则控制，仅适用于正常运行时绕组为三角形连接的三相异步电动机。

2）定子串电阻降压启动：适用于运转时Y 接法的电动机。

上述（1）（2）为限制起动电流和机械冲击。

3）自耦变压器降压启动：需要专门的三相自耦变压器。

9、固有频率推荐值（表6-5）
参数
系统开环增益
1/-s k
截止频率
)·/(1-s rad w r
速度环交界频率)·(1-s rad 最低机械固有频率)·(1-s rad
其他机械固有频率)·(1-s rad
推荐值
17
17
60~100
300
600
10、传动比计算：
减速器传动比计算公式：p
p
i δα360=
α为步进电动机步距角（）
；p 为丝杠导程（mm ）；p δ为工作台运动脉冲当量（mm ）。

如计算出的传动比值较小，可采用同步齿形带或一级齿轮传动，否则采用多级齿轮传动。

11、公式6-9：
电动机轴上的总当量负载转动惯量d J 与电动机自身转动惯量m J 的比值应控制在一定的范围内，既不能太大，也不能太小。

141≤≤m
d J J 比值太大则伺服系统动态特性主要取决于负载特性，系统综合性能变差，或给控制系统设计造成困难。

比值太小说明传动系统设计不合理，经济性较差。

二、简答题
1、改善低速爬行的措施（P278）
1) 尽量降低静、动摩擦转矩之间的差值 2) 适当增加系统惯量J
3) 适当增加系统黏滞摩擦系数f 4) 动力润滑
2、消除或减小间隙影响的措施（P277）
系统设计方面
1）减小系统增益 2）引入相位超前网络
3）改善系统增益分布，提高间隙前面环节的增益，降低后面环节的增益机械设计方面
1）中心距可调消除
2）弹簧加载双片齿轮消除 3）双传动链消除
3、消除结构谐振的措施（P282）
1）提高传动刚度：可以提高结构谐振频率，是结构谐振频率处于系统通频率之外。

2）提高阻尼：不改变机械结构固有频率，通过增大阻尼系数来抑制谐振峰值。

3）采用校正网络：校正网络频率特性曲线凹陷处对准系统结构谐振频率，可抵消结构谐振峰值。

4、继电器与接触器的区别与使用范围
5、简述PLC 的工作原理
6、与继电器接触器控制相比，PLC控制的特点
项目继电器接触器PLC
1）器件组成硬件接线，触电数量有限，灵活性可扩
展性受限。

机械磨损，寿命短，可靠性可维护性较
差。

控制逻辑以程序的形式存储，易改变增
加系统功能。

“软继电器”，触电数量无限，无“磨
损”现象。

2）工作方式并行工作方式，电源接通时所有继电器
均处于受制约状态。

串行工作方式，用户程序按顺序循环执
行。

3）控制速度工作频率低，机械触电易抖动。

速度快，指令执行时间在微秒级，无触
点抖动。

4）定时计数采用时间继电器延时动作进行时间控
制，易受环境影响，精度不高；
一般无计数功能。

采用半导体集成电路作定时器，精度
高，定时范围宽，修改方便，不受环境
影响；具有计数功能。

7、固态继电器的组成，与电磁继电器相比的优缺点
组成：输入电路：直流输入和交流输入。

隔离电路：光电耦合和变压器耦合。

输出电路：直流输出、交流输出、交直流输出。

优点：
1)无机械运动，不含运动零件，本质上功能相同。

2)无触点开关元件，利用电磁光特性完成输入输出的可靠隔离，无火花、无触点接通断开被控电路。

3)使用寿命长，可靠性高。

4) 灵敏度高，电磁兼容性好，与大多数集成电路兼容无需驱动器。

5) 响应速度快。

6) 无输入线圈无触点电弧，减少了电磁干扰。

缺点：
1) 关断后有漏电流、导通电阻、通态压降等的存在，易发热损坏。

2) 截止时存在漏电阻，不能使电路完全隔断。

三、设计题
1、设计电动机正反转控制电路，要求：保护功能，可点动、连续运动，双重互锁。

2、两电机1M 2M ，1M 启动后2M 才可以启动，2M 可以单独停。

3、运料小车控制：
小车启动后，前进到A地。

然后做以下往复运动：到A地后停2分钟等待装料，然后自动走向B。

到B地后停2分钟等待卸料，然后自动走向A。

有过载和短路保护。

小车可停在任意位置。

4、设计星-三角形启动电路，PLC连线及梯形图设计。

四、思考题。