机电一体化技术试题二及答案

机电一体化技术试题二及答案

一、填空题（34分，1分/空）

1、机电一体化系统是由_________、_________、__________、

______________和____________五部分构成的。

2、一个4相步进电动机，使用混合拍进行工作，其转子有8个齿，则其步

距角为______。

3、一个应变片，其阻值为20 Ω，贴于拉伸应变梁上，当受到载荷时，其阻

值为23 Ω，设灵敏度为2，则梁的伸长率为______。

4、为了保证滚珠丝杠副的反向传动精度和轴向刚度，必须消除轴向间隙。

常采用_________、_________、__________等方式。

5、信号调理就是将现场输入的状态信号经过_________、_________、

__________、______________和____________等处理。

6、步进电动机的旋转角正比于_________，速度正比于_________。

7、已知一光栅的莫尔条纹间距为0.01 mm，两光栅的角度为0.1°，则可测

量的最小位移为_________。

8、用霍尔式传感器测量转速，在转盘上均匀放置4块磁铁，现测出输出脉

冲为100 Hz，则转盘转速为_________。

9、一个电位器式传感器，总长度为4 cm，总阻值为10 K，电压为12V，现

测得输出端电压为4 V，则位移为_________。

10、一个绝对式旋转编码器有20条码道，则其最小分辨率为_________。

11、根据数码管的驱动方式的不同，可以分为_________和_________两

种方式。

12、AT89C51单片机片内有一个________位中央处理器，________程序

存储器和________的随机存取数据存储器。

13、控制系统的分类方式很多。通常按系统是否存在反馈，将系统分为

_________和_________。

14、对控制系统的基本要求（即控制系统所需的基本性能）一般可归纳

为__________、______________和____________这三点。

15、系统的补偿和校正方法很多，工程中常用__________、

______________和___________三种方式。

二、简答题（60分，10分/题）

1、简述步进电动机的原理。

2、绝对式编码器用了A相、B相和Z相三条码道，试说明各码道的作用。

3、简述感应同步器原理。

4、简述PWM原理。

5、为什么变频器在变频的过程中还要改变输出电压？

6、简述交流电动机的调速方法。

7、机电一体化系统中，对齿轮传动的传动比分配有什么要求？

三、计算题(12分)

画出单位阶跃信号在二级系统上的时域响应图，并标出上升时间、超调量调整时间和稳态误差。

试题二答案

一、填空题

1、机械本体动力单元控制和信息处理单元传感器检测单元执行单元

2、5.625°

3、7.5%

4、垫片调整间隙法齿差调整间隙法螺纹调整间隙法

5、放大、保护、滤波、隔离A/D

6、输入脉冲个数脉冲频率

7、0.001 mm

8、1500 r/min

9、1.33 cm

10、1/220°

11、静态驱动动态驱动

12、8 4 KB 256 B

13、开环系统闭环系统

14、稳定性快速性准确性

15、并联校正串联校正PID校正

二、简答题

1、步进电动机通过对其绕组通入不同相的电流，使转子齿对应不同的定子绕组，从而使每个脉冲转过一定的角度。

2、A相和B相码道相位上相差90°，用来检测方向，而Z相码道用来检测零点参考位置。

3、感应同步器是应用电磁感应原理将角度或直线位移信号变换为交流电压的位移传感器，它由定尺和滑尺组成，通常给定尺接入一定频率的交流电，当滑尺移动一定位移时，滑尺上的感应电压和位移成正比，从而实现了测量。

4、当量相同而形状不同的脉冲加在惯性环节上时，其效果是完全相同的。PWM （Pulse Width Modulation）是脉冲宽度调制的英文缩写，它产生一系列等高度而宽度不变的脉冲，用这些脉冲通过晶体管的开关作用来实现电压的调节。

5、由电动机学理论可知电动机的反电动势和转矩公式为

φfNK E 44.4=

2'2

cos ϕφI C T m = 因此，当调节供电频率时转矩也在变化，为了能够实现功率的不变，需要在调频同时进行调压。

6、交流电动机实现调速的方法有三种，即调节极对数p 、调节滑差率s 和调频f 。

7、提高转角精度的原则、获得最小等效转动惯量的原则和重量最轻的原则分配传动比。

三、计算题：