国家开放大学-机电一体化系统设计基础

一、判断题 (正确的打 ，错误的打)

1．传感器的作用是将机电一体化产品在运行过程中所需要的自身和外界环 境的各种参数转换成可以测定的物理量。(     )

2 ．传感器的转换元件是指传感器中能直接感受或响应被测量的部分。 (     )

3．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。    (     )

4．迟滞是传感器的一种动态误差，是由于在传感器的正反行程中的输出输 入特性曲线不重合引起的。(     )

5．选择传感器时，如果测量的目的是进行定性分析，则选用绝对量值精度

高的传感器，而不宜选用重复精度高的传感器。(     )

6．传感器在使用前、使用中或修理后，必须对其主要技术指标标定或校准， 以确保传感器的性能指标达到要求。(     )

7．驱动部分在控制信息作用下提供动力，伺服驱动包括电动、气动、液压 等各种类型的驱动装置。(     )

8．永磁型步进电动机即使其定子绕组断电也能保持一定转矩，故具有记忆

能力，可用于定位驱动。(     )

9．步进电动机的转动惯量越大，同频率下的起动转矩就越大。(     )

10．直流伺服电动机的调速特性是电机转速与其输出转矩的关系。(     )

11．电液伺服系统的过载能力强，在强力驱动和高精度定位时性能好，适合 于重载的高加减速驱动。(     )

12．通常，步进电机的最高连续工作频率远大于它的最高启动频率。(     )

13．脉冲分配器的作用是使电动机绕组的通电顺序按一定规律变化。(     )

14．交流伺服电动机具有良好的调速特性和功率特性，被广泛的应用于机电 一体化的众多领域。(     )

15．对直流伺服电动机来说，其机械特性越硬越好。(     )

二、单选题

1 ．下列哪项指标是传感器的动特性 (      )。

A ．量程                    B ．线性度

C ．灵敏度                  D ．幅频特性

2．幅频特性和相频特性是模拟式传感器的 (     )。

A ．静态特性指标            B ．动态特性指标

C ．输入特性参数            D ．输出特性参数

3.光栅传感器的光栅是在一块长条形的光学玻璃上密集等间距平行的刻线，

刻线数为 100 线/mm ，此光栅传感器测量分辨率是 (     ) mm。

A ．1                                                B ．0. 1

C ．0.01                                           D ．0.001

4．光栅传感器的光栅是在一块长条形的光学玻璃上密集等间距平行的刻线，

刻线数为 100 线/mm，，经四倍细分后，记数脉冲为 400 ，光栅位移是 (   )

mm。

A ． 1                                                B ．2

C ．3                                                D ．4

5 ．机电一体化系统中的绝对编码器属于系统中的 (    ) 。

A ．驱动机构                B ．传感部分

C ．控制器                  D ．执行机构

6．闭环控制的驱动装置中，丝杠螺母机构位于闭环之外，所以它的(    )。

A ．回程误差不影响输出精度，但传动误差影响输出精度

B ．传动误差不影响输出精度，但回程误差影响输出精度

C ．回程误差和传动误差都不会影响输出精度

D ．回程误差和传动误差都会影响输出精度

7 ．全闭环控制的驱动装置中，丝杠螺母机构位于闭环之内，所以它的

(    )。

A ．回程误差不影响输出精度，但传动误差影响输出精度

B ．传动误差不影响输出精度，但回程误差影响输出精度

C ．回程误差和传动误差都不会影响输出精度

D ．回程误差和传动误差都会影响输出精度

8. 以下可对交流伺服电动机进行调速的方法是 (    )。

A ．改变电压的大小         B ．改变电动机的供电频率

C ．改变电压的相位         D ．改变电动机转子绕组匝数

9．在开环控制系统中,常用 (    ) 做驱动元件。

A ．直流伺服电动机         B ．步进电动机

C ．同步交流伺服电动机     D ．异步交流伺服电动机

10．步进电机转角的精确控制是通过控制输入脉冲的 (    ) 来实现的。

A ．频率                   B ．数量

C ．步距角                 D ．通电顺序

11．有一脉冲电源，通过环形分配器将脉冲分配给五相十拍通电的步进电机

定子励磁绕组，已知转子有 24 个齿，步进电机的步距角是 (   )。

A ．0.6°                  B ．1.2°

C ．1.5°                  D ．2°

12．步进电机转动后，其输出转矩随着工作频率增高而 (    )。

A ．上升                   B ．下降

C ．不变                   D ．前三种情况都有可能

13．采用脉宽调制 (PWM) 进行直流电动机调速驱动时，通过改变 (   )

来改变电枢回路的平均电压，从而实现直流电动机的平滑调速。

A ．脉冲的宽度             B ．脉冲的频率

C ．脉冲的正负             D ．其他参数

14 ．在机电一体化系统设计开发过程中 ， 需要根据系统功能要求编写

(    )，具有实时性、针对性、灵活性和通用性。

A ．平台软件               B ．开发软件

C ．系统软件               D ．应用软件

15． 以下除了 (    )，均是由硬件和软件组成。

A ．计算机控制系统         B ．PLC 控制系统

C ．嵌入式系统             D ．继电器控制系统

三、简答题

1．什么是传感器的静态特性和动态特性？

2 ．什么是传感器的校准？并简述如何进行校准？

3．机电一体化系统仿真的模型主要有哪几种？分别应用于系统设计的哪个 阶段？

四、计算题

1 ．一个四相八拍运行的步进电机，转子齿数为 50 ，则其步距角为多少？如 要求步进电机 2 秒钟转 10 圈，则每一步需要的时间 T 为多少？

2．如图所示的电机驱动工作台系统，其中驱动 x向工作台的三相单三拍步 进电机，转子齿数 z 为 40。滚珠丝杠的基本导程为 l0=6mm。已知传动系统的横

向(x向)脉冲当量δ为 0.005mm/脉冲。试求：

(1) 步进电机的步距角α；

(2) 减速齿轮的传动比 i。

五、综合题

1．已知一个绳位移控制系统的两种驱动方案分别如图 (a) 和 (b) 所示。

(1) 试分析两种方案的特点；

(2) 画图说明方案 (a) 减速器滚筒驱动测量位移的方法。