《机械电子学》模拟试题1-4及答案

《机械电子学》模拟试题（一）一、填空题1.从功能上讲，机电一体化系统可以分为五大组成部分，即 机械结构 、 执行机构 、 驱动部件 、 信息检测部件 、 信息处理和控制单元 。

2.机械电子系统的特点是动力传动和逻辑功能互相分离、动力或能量传递的路是电源—伺服控制单元—机电换能器—执行机构 、信息传递的路是 计算机—接口—伺服控制单元 。

3. 机电一体化系统广泛使用 电传动方式 ，对于低速重负荷系统则采用 电液伺服传动系统 ，在某些自动线上则使用 气压传动 。

4.所谓伺服机构是一种以 位移 为控制量的 闭环 控制系统。

5.IC 一般具有一定功能的完整电路，只需外接少量 元件和导线 便可实现某种给定的 功能 。

6.选择运放一般应从对它的 主要技术要求 出发，确定是通用型还是高性能型，再在各类运放中 比较优劣 选用合适的产品在重视 主要指标 的同时，也要兼顾其它要求。

7.数字IC 在机械电子装置中的作用，有 实现各种逻辑 、 实现信息的存储 、 实现数字量的运算 、 实现电路之间的参数匹配 、 提供基准波形 。

8.数字IC的主要参数有 ON V 开关电压 OH V 输出高电压 OL V 输低电压 与IH IL I I 和输入漏电流输入短路电流 、 与带负荷能力扇出系数O N 、 噪声容限和抗干扰能力 。

二、判断题1.机电一体化可以大大提高机械的使用性能，提高机械的信息响应能力和自动化程度。

（√）2.驱动部件只能进行能量的转换，一般不受控制。

（×）3.传感器的主要参数有灵敏度、分辨率、抗干扰性、可靠性和耐环境性等。

（√）4.从控制理论的系统观点来看，只有电气系统才具有一定的输入、输出关系。

（×）5.机构也可以表达复杂的逻辑关系。

（×）6.机械具有动力传递和信息处理双重功能。

（√）7.要提高自动化程度必须采用微电子化的控制系统。

（√）8.微电子技术和电力电子技术都是弱电技术。

（×）9.门电路是数字电路的基本单元。

（√） 10.传感器实际上就是信息变换装置。

（√） 四、简答题1.综述机电一体化的基特征。

答：机电一体化系统的主要特征由：广泛使用微电子技术与微机处理器，将电子单元器件嵌入机械系统，使系统具备更加完善的信息响应和信息处理能力；以微电子或电力部件替代机械部件的部分功能，使得机构大大简化；以微电子部件完全取代机械部件，使仪器发生革命性的变化；机电互补，有机结合，创造出现代高科技特征的机器设备。

2.使用数字IC 的注意事项有哪些？答：使用数字IC 的注意事项：电路外引线的连接其中包括输出端的连接和多余输入端的处理；数字IC 与其它器件的连接：包括TTL 电路与CMOS 电路的接口，与外接负载的连接，要顾虑负载所需电流与TTL 或CMOS 电路的逻辑输出电流的匹配等。

3.理想运放放在线性区内哪两个重要特性？答：第一，因为理想运放的输阻抗为∞，故运放不从外部吸收任何电流，即流入运放的同相端或反相端的电流均为零，即0≈≈-+I I ；第二，当理想运放工作在线性范围时，它的输出电压O V 便是一个限值，则输电压应为VDOA V V V =--+，由于理想运放的∞≈VD A ，故0≈-+V V ，即-+=V V ，即同相端与反相端电位相等，这种状态称为“虚短路”。

《机械电子学》模拟试题（二）一、填空题1.微型计算机应用分为两大类： 检测控制类 、 数据处理类 。

2.微处理器CPU 是微型计算机的中央处理部分，它主要包括 运算逻辑部件 、 寄存器 和 内部逻辑控制部件 三大部分。

3. 接口的主要作用有 变换 、 放大 、 传递 。

4.串行接口选用原则有 可靠性要高 、 通讯速度和通讯距离应满足设计要求 、 抗干扰能力强 。

5.PLC 在设计上的特点有 控制程序可变 、 具有高度的可靠性 、 接口功能强 、 编程直观简单 、 模块化结构 。

6.通常对用户程序的循环扫描可程分为 输入采用阶段 、 程序执行阶段 、 输出刷新阶段 三个阶段。

7.软件一般分为 系统软件 、 应用软件 和 数据库 及 数据管理软件 。

8.传感器是一种能按照一定规律将 被测量 转变成可以输出 信号 的装置，在机电一体化技术中，传感器是将非电量 被测量转变成 电量 的测量装置。

9.智能传感器既具有传感器的 检测功能 ，又具有微处理器的 智能 。

二、判断题1.不同的微处器，它们的功能和特性基本相似。

（×）2.微机的选用应根据不同的应用场合和服务对象，选不同的品种和不同的档次。

（√）3.微机在完成有关控制的处理后，总是以数字信号通过OI口或数据总线送给控制对象。

（√）5.可靠性问题是机电一体化系统设计的一个重要组成部分。

（√）6.汇编语言和机器语言一样，都具有很强的互换性。

（×）7.没有精确可靠的传感器，就没有精确可靠的自动检测和控制系统。

（√） 8.测量条件虽然各部相同，但对传感器的要求基本一样。

（×） 9.气敏传感器可用于各种可燃气体、有害气体的检测报警。

（√） 10.为了满足高性能传感器的需要，有必要使用复合材料。

（√） 四、简答题1.微型计算机分为哪两大类？各有何特点？答：其一是检测控制类，其特点是与服务对象有较多的硬件联系，控制功能上有实时要求，因而称为机械电子装置的控制核心；另一是数据处理类，它包括运算逻辑部件，寄存器和内部控制逻辑部件，其功能是产生控制信号，把数据从存储器或输口传递到CPU 或反响传递，还可以对输入数据进行算术逻辑运算及位操作处理。

2.微机接口的主要作用是什么？ 答：接口的作用有：（1）变换，在两个需要进行信息交换的环节中，由于信号的模式不同，无法直接实现信息或能量交换，可由接完成信号或能的统一；（2）放大，在信号相差悬殊环节之间，经节口放大后，才能达到能匹配；（3）传递，变换和放大后的信号在各环节间要可靠、快速、准确的交换，必须遵守一定的规范，能够保证信息的传递和逻辑控制功能的接口电路，可使信息按规定模式进行传递。

3.为什么说传感器技术是机电一体化技术中的关键技术？答：传感器是实现自动检测和控制的首要环节，其作用相当于人的五官，直接感应外界信息，如果没有传感器对外界信息进行精确可靠的测量，那么无论是信号转换、处理或者测量数据的显示控制，都将成为一句空话，可以说，没有精确可靠的传感器，就没有精确可靠的自动检测可控制系统。

机械电子学》模拟试题（三）一、填空题1.根据使用能量的不同，可以将执行元件分为 电气式 、 液压式 和 气压式 等几种类型。

2.机电一体化系统对执行元件的基本要求是惯性小动力大、体积小重量轻、便于维修安装、易于微机控制。

3.步进电机的性能指标有 步距角 、 静态特性 、 动态特性 。

4.选用步进电机时应顾虑的问题有 转矩与惯量的匹配条件 、 步距角的选择与精度 。

5.直流伺服电机的特点有 稳定性好 、 可控性好 、 响应迅速 、 控制功率低损耗小 、 转矩大 。

6.液压伺服系统是由 液压控制元件 、 液压执行元件 组成的控制系统。

二、判断题1.执行机构是机械电子学的组成部分，它将来自信息处理部分的指令转变成所要求的机械动作。

（√）2. 气压式执行元件具有很高的定位精度。

（×）3.步进电机又称电脉冲马达，它能将电脉冲信号转换成机械角位移的执行元件。

（√）4.步进电机的转矩、效率、精度、高速性都很好。

（×）5.细分驱动的特点是在不改动电机参数的情况下，能使步距角增大。

（×）6.交流伺服电机结构紧凑、外形小、重量轻。

（√）7.液压伺服系统按信号的产生和传递形式分为机—液，电—液伺服系统两大类。

（√） 四、简答题1.步进电机具有哪些特点？答：步进电机的工作状态不易受各种干扰因素的影响，只要干扰的大小未引起“丢步”现象就不影响其正常工作；步进电机步距角有误差，转子转过一定步数以后会出现累积误差，但转子转过一转以后，其累积误差为“0”，不会长期积累；易于直接与微机系统DI接口，构成开环位置伺服系统。

2.步进电机的选用应注意哪些问题？ 答：（1）转矩和惯量的匹配，为了使步进电机具有良好的起动能力及较快的响应速度，通常推荐5.0max ≤T el 及4≤m el J J 。

（2）步距角的选择和精度，因步距角的选择是由电脉冲当量等因素决定的，步进电机的步距角精度将会影响开环系统的精度。

五、简答题1. 试简述光电式转速传感器的测量原理。

2. 试述可编程控制器的工作原理。

3. 在模拟输入通道中，采样/保持器有什么作用？是否模拟输入通道中必须采用采样/保持器？为什么？ 5 步进电动机是什么电机？它的驱动电路的功能是什么? 6. 伺服控制系统一般包括哪几个部分？每部分能实现何种功能？1. 光电式转速传感器是一种角位移传感器，由装在被测轴(或与被测轴相连接的输入轴)上的带缝隙圆盘、光源、光电器件和指示缝隙盘组成。

光源发生的光通过缝隙圆盘和指示缝隙照射到光电器件上。

当缝隙圆盘随被测轴转动时，由于圆盘上的缝隙间距与指示缝隙的间距相同，因此圆盘每转一周，光电器件输出与圆盘缝隙数相等的电脉冲，根据测量单位时间内的脉冲数N ，则可测出转速为Zt Nn 60=式中 Z ——圆盘上的缝隙数；n ——转速(r ／min)；t ——测量时间(s)。

2. 可编程控制器有两种基本的工作状态，即运行（RUN ）和停止（STOP ）状态。

不管是在哪种状态，PLC 都是反复不断地重复进行，直至PLC 停机。

在每次循环中，若处于运行（RUN ）状态，可编程控制器完成5个阶断，如图所示。

若处于停止（STOP ）状态，PLC 也要循环进行内部处理和通信服务。

3. 由于任何一种A/D 转换器都需要有一定时间来完成量化及编码操作，因此，在转换过程中，模拟量不能发生变化，否则，将直接影响转换精度。

采样/保持器（SamPLE/Hold ）就是使在A/D 转换时，保证输入A/D 转换器的模拟量不发生变化。

模拟输入通道中不一定非得采用采样保持器。

当输入的模拟量信号变化缓慢时，也可省去采样/保持器。

4. （1）柔性高，适应多品种中小批量生产；（2）系统内的机床工艺能力上是相互补充和相互替代的；（3）可混流加工不同的零件；（4）系统局部调整或维修不中断整个系统的运作；（5）多层计算机控制，可以和上层计算机联网；（6）可进行三班无人干预生产。

5. 步进电动机又称电脉冲马达，是通过脉冲数量决定转角位移的一种伺服电动机，成本较低，易于采用计算机控制，且比直流\交流电动机组成的开环控制系统精度高，因而被广泛应用于开环控制的伺服系统中。

步进电动机驱动电路实际上是一个功率开关电路，为使步进电动机能输出足够的转矩以驱动负载工作，提供的足够功率的控制信号。