1、机电一体化系统设计自考题真题 2016 年 10 月及答案解析(总分：100.00，做题时间：90 分钟)一、第部分 选择题(总题数：10，分数：10.00)1.FMS 指的是_（分数：1.00）A.计算机集成系统B.柔性制造单元C.柔性制造系统D.微机电系统2.对于滑动摩擦支承轴系，若两平面之间的油液成楔形，二者相对运动时将产生压力，从而可以承载。利用这一原理设计出的各种类型的支承称为_（分数：1.00）A.液体动压支承B.液体静压支承C.气体动压支承D.气体静压支承3.对于非循环式滚柱滚动导轨，每一导轨上滚动体数目 z 的最大值是_（分数：1.00）A.zP/(2lr)B.zP/(4lr)
2、C.zP/(6lr)D.zP/(8lr)4.二阶系统瞬态响应曲线达到并一直保持在允许误差范围内的最短时间称为_（分数：1.00）A.上升时间B.峰值时间C.调整时间D.延迟时间5.下列缩写中，表示“可关断晶闸管”的是_（分数：1.00）A.GTOB.GTRC.VDMOSD.IGBT6.步进电动机采用单双拍交替通电时，通电方式系数 c 取值为_（分数：1.00）A.0B.1C.2D.37.既能提高步进电动机的分辨率，又能够平滑步进运动，减弱甚至消除振荡的是_（分数：1.00）A.细分电路B.斩波恒流驱动电路C.双极性驱动电路D.单极性驱动电路8.在最佳阻尼比条件下，伺服系统的自然频率 n 唯一取
3、决于_（分数：1.00）A.速度开环增益B.速度开环增益与电机机电时间常数之比C.电动机机电时间常数D.电机机电时间常数与速度开环增益之比9.逻辑函数 （分数：1.00）A.与非B.或非C.同或D.异或10.OMRON C 系列 PLC 定时器的定时变量单位为_（分数：1.00）A.0.01sB.0.1sC.1sD.10s二、第部分 非选择题(总题数：10，分数：10.00)11.按照预先规定的次序完成一系列操作的系统称为 1 控制系统。 （分数：1.00）12.线性系统的输入和输出满足线性 1 原理。 （分数：1.00）13.齿轮系经常用于伺服系统的 1，往往由数对啮合齿轮组成减速器。 （分
4、数：1.00）14.在定义传感器的性能时，若被测量在量程范围内连续变化，输出不是连续地变化，而是以离散阶梯形式变化，则该阶梯定义为 1。 （分数：1.00）15.根据允许信号无畸变通过的频带，滤波器分为低通滤波、高通滤波、 1 滤波及带阻滤波。 （分数：1.00）16.受输入电信号控制，并能够作快速响应的电动机是 1 电动机。 （分数：1.00）17.在负载转矩小于启动转矩的条件下，步进电动机不失步启动的最高脉冲频率称为 1 频率。 （分数：1.00）18.步进电动机单极性驱动电路中，相绕组上一般串联限流电阻的作用是减少相绕组的 1 时间常数。 （分数：1.00）19.输出轴的单位位置误差所能
5、承受的负载转矩称为伺服系统的 1。 （分数：1.00）20.按照控制水平，通常用于物料搬运作业的机器人属于 1 控制机器人。 （分数：1.00）三、简答题(总题数：6，分数：30.00)21.简述设计机械传动装置时，对机电一体化系统性能有重要影响的主要设计参数。 （分数：5.00）_22.随着微电子和信息技术的发展，传感器技术也得到迅速的发展，简述其发展的特点。 （分数：5.00）_23.简述直流伺服电动机的机械特性硬度的含义。 （分数：5.00）_24.推导三相六拍控制三相反应式步进电动机的正向旋转(从 C 相开始)相电流接通的顺序以及真值表。 （分数：5.00）_25.简述采用参量方程描写
6、空间曲线能够克服非参量方程所存在的问题。 （分数：5.00）_26.简述由 PLC 完成的顺序控制系统的组成部分。 （分数：5.00）_四、简单应用题(总题数：5，分数：30.00)图为一减速器传动示意图。已知：该传动设计符合最佳速比分配条件，减速器总速比要求为 N=26/6，第一个齿轮的齿数 Z 1 =20。试求： （分数：6.00）(1).其他齿轮的齿数；（分数：3.00）_(2).当输入轴(0 轴)转速 n 0 =1500r/min 时，输出轴(轴)的转速 n 2 为多少。（分数：3.00）_27.图所示为质量弹簧阻尼系统。该系统具有下列参数：质量 m=0.01kg，弹簧刚度 k=300
7、N/m，质量相对壳体的最大位移 x max =0.002m。试计算该系统可以测量到的加速度 a 的最大值。 （分数：6.00）_28.某三相异步电动机的同步转速为 1000r/min，额定转差率为 0.04，电源频率为 50Hz。 试求： (1)电动机的极对数； (2)电动机的额定转速。 （分数：6.00）_已知三相步进电动机相电流接通顺序为 BBCCCAAABB，步距角 s =1.5。 试求：（分数：6.00）(1).电动机的转子齿数；（分数：2.00）_(2).若最大转矩为 2Nm，启动转矩是多少；（分数：2.00）_(3).当输入频率 f=60Hz 时，电动机的转速是多少。（分数：2.0
8、0）_在 xy 平面内时间 t=0 时开始由(3，4)点以 v=2 的恒定速度运动到(9，12)点，设采样周期为 0.01s。试求：（分数：6.00）(1).推导出两点间的直线插补递推计算公式；（分数：3.00）_(2).当 t=2s 时所处的坐标位置。（分数：3.00）_五、综合应用题(总题数：2，分数：20.00)某控制系统的结构如图所示，已知： T d s)，要求系统同时满足：(1)单位加速度输入下的稳态误差 e ssa =0.05；(2)最大相位裕量 M =29.15。试求： （分数：10.00）(1).K p 和 T d 的值；（分数：5.00）_(2).此时的剪切频率 c 。（分数
9、：5.00）_设计一个两台电动机顺序启停的 PLC 控制系统。要求：用四个按钮开关分别控制两台电动机的启动和停止，只有当电动机 M 1 运转时，电动机 M 2 才能运转；只有当电动机 M 2 停止后，电动机 M 1 才能停止。试完成以下设计任务：（分数：10.00）(1).列出 PLC 的资源分配表；（分数：5.00）_(2).画出梯形图程序。（分数：5.00）_机电一体化系统设计自考题真题 2016 年 10 月答案解析(总分：100.00，做题时间：90 分钟)一、第部分 选择题(总题数：10，分数：10.00)1.FMS 指的是_（分数：1.00）A.计算机集成系统B.柔性制造单元C.柔
10、性制造系统 D.微机电系统解析：2.对于滑动摩擦支承轴系，若两平面之间的油液成楔形，二者相对运动时将产生压力，从而可以承载。利用这一原理设计出的各种类型的支承称为_（分数：1.00）A.液体动压支承 B.液体静压支承C.气体动压支承D.气体静压支承解析：解析 液体动压支承工作原理是斜板承载机理：若两平面之间的油液成楔形，二者相对运动时将产生压力，从而可以承载。3.对于非循环式滚柱滚动导轨，每一导轨上滚动体数目 z 的最大值是_（分数：1.00）A.zP/(2lr)B.zP/(4lr) C.zP/(6lr)D.zP/(8lr)解析：解析 对于滚柱导轨，每一导轨上滚动体数目 z 的最大值为4.二阶
11、系统瞬态响应曲线达到并一直保持在允许误差范围内的最短时间称为_（分数：1.00）A.上升时间B.峰值时间C.调整时间 D.延迟时间解析：解析 瞬态响应性能指标中的调整时间是指响应曲线达到并一直保持在允许误差范围内的最短时间。5.下列缩写中，表示“可关断晶闸管”的是_（分数：1.00）A.GTO B.GTRC.VDMOSD.IGBT解析：6.步进电动机采用单双拍交替通电时，通电方式系数 c 取值为_（分数：1.00）A.0B.1C.2 D.3解析：解析 通电方式系数 c，纯单拍或纯双拍为 1，单双拍交替时为 2。7.既能提高步进电动机的分辨率，又能够平滑步进运动，减弱甚至消除振荡的是_（分数：1
12、.00）A.细分电路 B.斩波恒流驱动电路C.双极性驱动电路D.单极性驱动电路解析：解析 细分电路既提高了步进电机的分辨率，又能够平滑步进运动，减弱甚至消除振荡。8.在最佳阻尼比条件下，伺服系统的自然频率 n 唯一取决于_（分数：1.00）A.速度开环增益B.速度开环增益与电机机电时间常数之比 C.电动机机电时间常数D.电机机电时间常数与速度开环增益之比解析：解析 在最佳阻尼比的条件下，无论是自然频率 n ，或者是系数增益 K V 都由速度环开环增益与电动机机电时间常数之比唯一确定。9.逻辑函数 （分数：1.00）A.与非B.或非C.同或D.异或 解析：解析 “异或”逻辑函数表达式为10.OM
13、RON C 系列 PLC 定时器的定时变量单位为_（分数：1.00）A.0.01sB.0.1s C.1sD.10s解析：二、第部分 非选择题(总题数：10，分数：10.00)11.按照预先规定的次序完成一系列操作的系统称为 1 控制系统。 （分数：1.00）解析：顺序12.线性系统的输入和输出满足线性 1 原理。 （分数：1.00）解析：叠加13.齿轮系经常用于伺服系统的 1，往往由数对啮合齿轮组成减速器。 （分数：1.00）解析：减速增矩14.在定义传感器的性能时，若被测量在量程范围内连续变化，输出不是连续地变化，而是以离散阶梯形式变化，则该阶梯定义为 1。 （分数：1.00）解析：分辨率1
14、5.根据允许信号无畸变通过的频带，滤波器分为低通滤波、高通滤波、 1 滤波及带阻滤波。 （分数：1.00）解析：带通16.受输入电信号控制，并能够作快速响应的电动机是 1 电动机。 （分数：1.00）解析：伺服17.在负载转矩小于启动转矩的条件下，步进电动机不失步启动的最高脉冲频率称为 1 频率。 （分数：1.00）解析：启动18.步进电动机单极性驱动电路中，相绕组上一般串联限流电阻的作用是减少相绕组的 1 时间常数。 （分数：1.00）解析：电气19.输出轴的单位位置误差所能承受的负载转矩称为伺服系统的 1。 （分数：1.00）解析：刚度20.按照控制水平，通常用于物料搬运作业的机器人属于
15、1 控制机器人。 （分数：1.00）解析：点位三、简答题(总题数：6，分数：30.00)21.简述设计机械传动装置时，对机电一体化系统性能有重要影响的主要设计参数。 （分数：5.00）_正确答案：()解析：足够高的谐振频率、高刚度和低转动惯量、适当的阻尼比、尽可能小的传动间隙、良好的摩擦特性。22.随着微电子和信息技术的发展，传感器技术也得到迅速的发展，简述其发展的特点。 （分数：5.00）_正确答案：()解析：传感器技术发展的特点可归纳为集成化、多功能化、微型化和智能化等。23.简述直流伺服电动机的机械特性硬度的含义。 （分数：5.00）_正确答案：()解析：直流伺服电动机的机械特性的硬度可
16、用理想空载转速和堵转转矩的比值定义，数值越大，特性越软。24.推导三相六拍控制三相反应式步进电动机的正向旋转(从 C 相开始)相电流接通的顺序以及真值表。 （分数：5.00）_正确答案：()解析：正转时，相电流接通顺序为 CCAAABBBCC。真值表如表所示。 正转 时钟脉冲 n A B C 0 0 0 1 1 1 0 1 2 1 0 0 3 1 1 0 4 0 1 0 5 0 1 1 6 0 0 1 25.简述采用参量方程描写空间曲线能够克服非参量方程所存在的问题。 （分数：5.00）_正确答案：()解析：(1)每一个时刻 t，只对应一个坐标点(x，y)。 (2)速度 dx/dt 和 dy/
17、dt 都是有限的。 (3)若速度为常数，则等时间间隔 t 对应相同的弧长。26.简述由 PLC 完成的顺序控制系统的组成部分。 （分数：5.00）_正确答案：()解析：由中央处理器(CPU)、存储器、输入/输出(I/O)模块和受控机器或过程组成。四、简单应用题(总题数：5，分数：30.00)图为一减速器传动示意图。已知：该传动设计符合最佳速比分配条件，减速器总速比要求为 N=26/6，第一个齿轮的齿数 Z 1 =20。试求： （分数：6.00）(1).其他齿轮的齿数；（分数：3.00）_正确答案：()解析：据最佳速比分配条件知 (2).当输入轴(0 轴)转速 n 0 =1500r/min 时，
18、输出轴(轴)的转速 n 2 为多少。（分数：3.00）_正确答案：()解析：求输出轴(轴)的转速 n 2 27.图所示为质量弹簧阻尼系统。该系统具有下列参数：质量 m=0.01kg，弹簧刚度 k=300N/m，质量相对壳体的最大位移 x max =0.002m。试计算该系统可以测量到的加速度 a 的最大值。 （分数：6.00）_正确答案：()解析：28.某三相异步电动机的同步转速为 1000r/min，额定转差率为 0.04，电源频率为 50Hz。 试求： (1)电动机的极对数； (2)电动机的额定转速。 （分数：6.00）_正确答案：()解析：已知三相步进电动机相电流接通顺序为 BBCCCA
19、AABB，步距角 s =1.5。 试求：（分数：6.00）(1).电动机的转子齿数；（分数：2.00）_正确答案：()解析：(2).若最大转矩为 2Nm，启动转矩是多少；（分数：2.00）_正确答案：()解析：(3).当输入频率 f=60Hz 时，电动机的转速是多少。（分数：2.00）_正确答案：()解析：在 xy 平面内时间 t=0 时开始由(3，4)点以 v=2 的恒定速度运动到(9，12)点，设采样周期为 0.01s。试求：（分数：6.00）(1).推导出两点间的直线插补递推计算公式；（分数：3.00）_正确答案：()解析： (2).当 t=2s 时所处的坐标位置。（分数：3.00）_正
20、确答案：()解析：当 t=2s 时 五、综合应用题(总题数：2，分数：20.00)某控制系统的结构如图所示，已知： T d s)，要求系统同时满足：(1)单位加速度输入下的稳态误差 e ssa =0.05；(2)最大相位裕量 M =29.15。试求： （分数：10.00）(1).K p 和 T d 的值；（分数：5.00）_正确答案：()解析：开环传递函数为 由最大相位裕量 (2).此时的剪切频率 c 。（分数：5.00）_正确答案：()解析：剪切频率 设计一个两台电动机顺序启停的 PLC 控制系统。要求：用四个按钮开关分别控制两台电动机的启动和停止，只有当电动机 M 1 运转时，电动机 M 2 才能运转；只有当电动机 M 2 停止后，电动机 M 1 才能停止。试完成以下设计任务：（分数：10.00）(1).列出 PLC 的资源分配表；（分数：5.00）_正确答案：()解析：PLC 的资源分配如下： 输入：0.00 电动机 M 1 启动按钮开关 0.01 电动机 M 1 停止按钮开关 0.02 电动机 M 2 启动按钮开关 0.03 电动机 M 2 停止按钮开关 输出：10.00 电动机 M 1 继电器 10.01 电动机 M 2 继电器(2).画出梯形图程序。（分数：5.00）_正确答案：()解析：梯形图程序如图所示。
