全国2002年4月高等教育自学考试
机电一体化系统设计试题
课程代码：02245
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一、单项选择题(本大题共14小题，每小题1分，共14分)在每小题列出的四个选项中只有一个选项是符合题目要求的，请将正确选项前的字母填在题后的括号内。
1.受控变量是机械运动的一种反馈控制系统称( )
A.顺序控制系统 B.伺服系统 C.数控机床 D.工业机器人
2.齿轮传动的总等效惯量随传动级数( )
A.增加而减小 B.增加而增加 C.减小而减小 D.变化而不变
3.滚珠丝杠螺母副结构类型有两类：外循环插管式和( )
A.内循环插管式 B.外循环反向器式
C.内、外双循环 D.内循环反向器式
4.某光栅的条纹密度是100条/mm，光栅条纹间的夹角θ=0.001孤度，则莫尔条纹的宽度是( )
A.100mm B.20mm C.10mm D.0.1mm
5.直流测速发电机输出的是与转速( )
A.成正比的交流电压 B.成反比的交流电压
C.成正比的直流电压 D.成反比的直流电压
6.电压跟随器的输出电压( )输入电压。
A.大于 B.大于等于 C.等于 D.小于
7.某4极交流感应电动机，电源频率为50Hz，当转差率为0.02时，其转速为( )
A.1450[r/min] B.1470[r/min]
C.735[r/min] D.2940[r/min]
8.右图称( )
A.直流伺服电动机调节特性
B.直流伺服电动机机械特性
C.直流伺服电动机动态特性
D.直流伺服电动机调速特性
14.累计式定时器工作时有( )
A.1个条件 B.2个条件
C.3个条件 D.4个条件
二、名词解释题(本大题共5小题，每小题2分，共10分)
15.机电一体化
16.轴系的动特性
17.灵敏度(测量)
18.永磁同步电动机
19.复合控制器
三、简答题(本大题共4小题，每小题4分，共16分)
20.机电一体化系统设计指标大体上应包括哪些方面?
21.步进电动机常用的驱动电路有哪几种类型?其中哪种电路适于永磁式步进电动机?
22.步进电动机数控系统和参考脉冲伺服系统的输入信号是什么?输出轴的转速、转向、位置各自与哪些因素有关?
23.什么是PLC的扫描工作制?
四、计算题(本大题共4小题，每小题5分，共20分)
24.已知双波谐波齿轮的柔轮齿数Z1=200, 刚轮齿数Z2=202，波发生器的转速nH=600r/min。如图
试求：(1)刚轮固定时柔轮的转速n1;
(2)柔轮固定时刚轮的转速n2。
25.已知某一线性电位器的测量位移原理如图所示。若电位器的总电阻R=2kΩ，电刷位移为X时的相应电阻Rx=1kΩ，电位器的工作电压Vi=12V,负载电阻为RL。
(1)已测得输出电压Vo=5.8V,求RL。
(2)试计算此时的测量误差。
26.某二阶系统如图所示
(1)求系统对r(t)阶跃响应的最大超调量σ%和调节时间ts。
(2)求r(t)=1+t,n(t)=0.1共同作用下的稳态误差ess。
27.三相变磁阻式步进电动机，转子80个齿。
(1)要求电动机转速为60r/min,单双拍制通电，输入脉冲频率为多少?
(2)要求电动机转速为100r/min，单拍制通电，输入脉冲频率为多少?
五、简单应用题(本大题共4小题，每小题6分，共24分)
28.已知一阶低通有源滤波器电路如图所示。要求：
(1)一阶低通滤波器现存在什么弱点?
(2)将其改进为二阶低通滤波器，画出电路图;
(3)画出二阶低通的幅频特性示意图。
29.三相交流感应电动机，电源频率50Hz，空载转速为1450r/min。
(1)该电动机为几极，空载转差率是多少?
(2)堵转时定子、转子绕组电势频率各为多少?
(3)空载时，定子、转子绕组电势频率各为多少?
30.二阶系统结构图如图所示。
设K1=0.1, K2=10,T1=0.5s
(1)求系统对r(t)的阶跃响应的最大超调量σ%及调节时间ts(取△=±5%);
(2)求系统增益Ks及伺服刚度KR;
(3)求r(t)=1+t及n(t)=0.1共同作用下系统的稳态误差ess。
31.考虑x-y平面上的直线运动路径，源点坐标(5，-2)，终点坐标为(1，-1)。设两轴最大加速度限制：αxmax=αymax=±2。试设计三次多项式样条函数点位控制指令。
六、综合应用题(本大题2小题，每小题8分，共16分)
33.采用PLC设计二台电动机A、B工作的系统。
(1) 按钮X1为A电动机起动，按钮X2为A电动机停止(输出Y1);
(2) 按钮X3为B电动机起动，按钮X4为B电动机停止(输出Y2);
(3) 只有A电动机在工作中，B电动机才能工作。
要求：画出梯形图，写出助记符指令程序。
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