研究生《机电系统分析与设计》试题

2015级研究生《机电系统分析与设计》试题
一、如图丝杠螺母工作台驱动系统参数见表，m A =500kg ，Ph=5mm ，F L 水平
=800N ，F L 垂直=500N ，工作台与导轨间的滚动摩擦系数为0.05，求出转换到电动
J （kg*m ）
0.01
0.02
0.02
0.04
0.03
0.01
0.02
二、欲设计一台经济型塑料熔丝型3D 打印机，请选择所用的机械结构，说明理由，并出结构简图，（15）
三、高输入阻抗放大器如图所示，利用“虚短虚断”原理推导输出Uo 与输入Ui1和Ui2的关系，并说明满足什么条件下保证共模抑制比。

（15）
四、模拟PID 的数学模型：
()1
()(1)()p d i U s D s K T s E s T s =
=++，请推导出数字PID 的位置式控制算法，并
说明P 、I 、D 各环节对系统性能的有利和不利的影响。

（15）
五、AGV 小车已广泛运用于工厂物流场合，请给出完成循迹功能的多种不同传感方案，不少于三种。

（20）
六、今年工程能力大赛在以往以重力势能驱动三轮小车（1个为转向轮，2个驱动轮）基础上，允许以电控装置实现自主寻迹避障转向控制功能，赛道形似操场跑道，赛道边缘有挡板，赛道上有间距超过一定距离的挡板，挡板略大于赛道宽度的一半，挡板一边与赛道边相连接，现请尝试以单片机为主控设计转向驱动控制方案，采用何种检测元件和执行机构，电源为干电池，画出方块图并说明。

（20）
R1
R2
R3
R4 Rf1
Rf2
Ui1 Ui2
Uo。