21秋西电机电一体化原理及应用 答案

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一 填空题（每空1分，合计30分）
1．计算机在控制中的应用方式主要有操作指导控制系统、_______________、______________、______________。
2. 滚珠丝杆螺母副结构有两类：_______________、______________。
3．应用于工业控制的计算机主要有  ______________、________________、______________等类型。
4.机电一体化系统，设计指标和评价标准应包括_____________、______________、________________、____________。
5．可编程控制器主要由__________、_________、__________等其它辅助模块组成。
6．现在常用的总线工控制机有 ________ 、________ 、________等。
7．隔离放大器中采用的耦合方式主要有两种___________、_____________。
8. 某光栅的条纹密度是50条/mm，光栅条纹间的夹角θ=0.001孤度，
则莫尔条纹的宽度是_______________________。
9.采样/保持器在保持阶段相当于一个“______________________”。
10. 对于齿轮传动常采用____________、__________、__________的方法消除齿侧间隙。
11. 机电一体化系统对机械系统传动总传动比确定的最佳选择方案有___________、__________、____________。
12. STD总线的技术特点有______________、____________、____________、________________。
二 选  择（每题2分，合计20分）
1. 一般说来，如果增大幅值穿越频率ωc的数值，则动态性能指标中的调整时间ts  ( )
A. 产大       B. 减小       C. 不变       D. 不定
2. 加速度传感器的基本力学模型是  ( )
A. 阻尼—质量系统    B. 弹簧—质量系统 
C. 弹簧—阻尼系统    D. 弹簧系统
3. 齿轮传动的总等效惯量与传动级数  ( )
A. 有关   B. 无关  C. 在一定级数内有关  D. 在一定级数内无关
4. 顺序控制系统是按照预先规定的次序完成一系列操作的系统，顺序控制器通常用  ( )
A. 单片机     B. 2051       C. PLC        D. DSP
5. 伺服控制系统一般包括控制器、被控对象、执行环节、比较环节和（  ） 等个五部分。
A．换向结构   B. 转换电路   C. 存储电路   D.检测环节
6.一个典型的机电一体化系统，应包含以下几个基本要素：
A.机械本体    B. 动力与驱动部分  
C. 执行机构   D. 控制及信息处理部分
7. 机电一体化系统（产品）开发的类型
A. 开发性设计   B. 适应性设计     C. 变参数设计    D. 其它
8. 机电一体化系统（产品）设计方案的常用方法
A. 取代法       B. 整体设计法     C. 组合法        D.其它。
9. 机电一体化的高性能化一般包含
A. 高速化       B. 高精度         C. 高效率      D. 高可靠性
10. 抑制干扰的措施很多，主要包括
A. 屏蔽    B. 隔离       C. 滤波     D. 接地和软件处理等方法
三 判断题（每题2分 合计20分）
1．变流器中开关器件的开关特性决定了控制电路的功率、响应速度、频带宽度、可靠性和等指标。（     ）
2．伺服控制系统的比较环节是将输入的指令信号与系统的反馈信号进行比较，以获得输出与输入间的偏差信号。（   ）
3．感应同步器是一种应用电磁感应原理制造的高精度检测元件，有直线和圆盘式两种，分别用作检测直线位移和转角。（      ）
4．数字式位移传感器有光栅、磁栅、感应同步器等，它们的共同特点是利用自身的物理特征，制成直线型和圆形结构的位移传感器，输出信号都是脉冲信号，每一个脉冲代表输入的位移当量，通过计数脉冲就可以统计位移的尺寸。（   ）
5．FMC控制系统一般分二级，分别是单元控制级和设备控制级。（     ）
6．半闭环伺服控制系统的与闭环伺服控制系统的主要区别是位移传感器安装的位置不同，从而获得不同的反馈精度和稳定性。（   ）
7．同步通信是以字符为传输信息单位。（     ）
8．对直流伺服电动机来说，其机械特性越硬越好。（   ）
9．步进电机的步距角决定了系统的最小位移，步距角越小，位移的控制精度越低。（   ）
10．伺服电机的驱动电路就是将控制信号转换为功率信号，为电机提供电能的控制装置，也称其为变流器，它包括电压、电流、频率、波形和相数的变换。（   ）

四 名词解释（每题3分 合计12分）
1. 灵敏度
2. 压电效应
3. 动态误差
4. 传感器

五 简  答（每题4分 合计8分）
1. 滚珠丝杠副的轴向间隙对系统有何影响？如何处理？
2. 机电一体化系统中的计算机接口电路通常使用光电藕合器，光电藕合器的作用有哪些？
六 分析（10分）
光栅传感器，刻线数为100线/mm，设细分时测得莫尔条纹数为400，试计算光栅位移是多少毫米？若经四倍细分后，记数脉冲仍为400，则光栅此时的位移是多少？测量分辨率是多少？























“机电一体化原理及应用”
考试试题参考答案
一．填空题 （每空1分，共30分)
1. 分级计算机控制系统  监督计算机控制系统   直接数字控制系统
2. 外循环插管式   内循环反向器式
3．单片机 PLC 总线工控机
4. 性能指标  系统功能  使用条件  经济效益。
5. CPU 存储器  接口模块
6. STD总线工业控制机  PC总线工业控制机   CAN总线工业控制机
7. 变压器隔离  光电隔离
8. 20mm
9. 模拟信号存储器
10. 偏心套调整    轴向垫片调整    双片薄齿轮错齿调整
11. 等效转动惯量最小原则     输出轴转角误差最小原则
12. 模块化设计   系统组成   修改和扩展方便

二、选择题 （每小题2分，共20分）
1-5  B A C C D
6-10 C B B C D

三、判断题 （每小题2分，共20分)
1-5 TTTTT        
6-10 TFTFT

四．名词解释 (每小题3分，共12分)
1. 灵敏度：指在稳态下，输出的变化量ΔY与输入的变化量ΔX的比值。即为传感器灵敏度。        S=dy/dx=ΔY/ΔX
2. 压电效应：某些电介质，当沿着一定的方向对它施加力而使它产生变形时，内部就会产生极化现象，同时在它的两个表面上将产生符号相反的电荷。当外力去掉后，它又重新恢复到不带电的状态，这种现象被称为压电效应。
3. 动态误差：在被测量随时间变化过程中进行测量时所产生的附加误差称为动态误差。
4. 传感器：是人们借助于专门的设备，通过一定的方法对被测对象收集信息，取得数据概念的过程。
五、简答题 （每小题4分，共8分)
1、答：如果滚珠螺旋副中有轴向间隙或在载荷作用下滚珠与滚道接触处有弹性变形，则当螺杆反向转动时，将产生空回误差。为了消除空回误差，在螺杆上装配两个螺母1和2，调整两个螺母的轴向位置，使两个螺母中的滚珠在承受载荷之前就以一定的压力分别压向螺杆螺纹滚道相反的侧面，使其产生一定的变形，从而消除了轴向间隙，也提高了轴向刚度。常用的调整预紧方法有下列三种。垫片调隙式  螺纹调隙式  齿差调隙式
2. 答：（1）能保护系统元件不受高共模电压的损害，防止高压对低压信号系统的损坏。
   （2）泄漏电流低，对于测量放大器的输入端无须提供偏流返回通路。
（3）共模抑制比高，能对直流和低频信号(电压或电流)进行准确、安全的测量。
  利用光电耦合方式实现载波调制，可获得10kHz带宽，但其隔离性能不如变压器耦合。

六、分析题 (10分)
解：
光栅此时的位移
细分前4mm,  细分后 1mm  
测量分辨率:
细分前0.01 mm/线   细分后:0.025