机电一体化系统与设计

1设计一台电动机按要求动作的PLC控制系统。具体要求：系统只有一个按钮。按一下，电动机正转10s再反转10s后自动停止。试完成设计任务：（1）列出PLC系统资源分配表。（2）画出梯形图程序。（3）写出对应的助记符指令。

2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。

3某位置反馈系统如题图所示，已知：电动机时间常数T=02s，K=01V／（），K=400（r／min）／V，K=05／（rmins），求：。（1）=0时系统的摄大超调量%彩和调整时间t（按△=±2％计算）；（2）欲使系统具有最佳阻尼比，增设转速负反馈校正，确定的值；（3）校正后，系统的开环增益K及单位速度输入时的稳态误差。

4设汁某机构按要求动作的PLC控制系统动作要求：按一次起动按钮，机构上升至限定位置，停3s，自动下降至原位后自动停。（提示：原位置，上升限定位置采用行程开关检测。）设计任务：（1）列出PLC系统资源分配表：（2）画出梯形图。（3）写出对应的助记符指令。

5某自动仓库大门的开闭控制系统有如下环节：由超声波开关S1检测是否有人或汽车到来，在大门两侧安装有一对红外开关S2检测人或汽车是否进去或退出，大门的开闭（升降）有电机带动来实现，上下分别设置位置开关来检测大门是否完全打开或关闭。（1）分配I/O地址；（2）写指令表。

6设计一台电动机按下述要求的PLC控制系统。该系统由一个按钮控制，按下按钮电动机开始正转10分钟，然后再反转20分钟后自动停止。要求：（1）列出PLC的I/O分配表；（2）画出梯形图；（3）写出对应的助记符指令。

7设计一抢答器，有4人答题。出题人提出问题，答题人按动抢答按钮，只有最先答题的人输出，出题人按动复位按钮，引出下一个问题，试写出指令语句。X0~X3对应四个抢答按钮，X4出题人复位按钮。Y0~Y3抢答指示灯，Y4复位指示灯

8题图为某数控机床位置随动系统的结构图，试求：

9若长度为n的线性表采用顺序存储结构，在其第I个位置插入一个新元素的算法的时间复杂度为

10考虑x-y平面上的直线运动路径，源点坐标为（0，0），终点坐标为（12，10），两轴速度限制分Vxmax=±6，Vymax=±8，加速度限制分别为axmax=±2，aymax=±3。试设计三次多项式样条函数点位控制指令。

11采用数字微分分析法产生某常速度分布情况的控制指令信号方案。位置寄存器P和

12某他励直流电动机，电枢电阻为04Ω，额定电压为220V，额定电流为40A，额定转速为1000r/min，负载转矩为恒转矩负载，大小为额定转矩的一半，求此时电动机在额定电压下的转速和电枢电流的大小。

13已知系统结构图如题图所示。

14一台他励直流电动机额定电压为440V，额定电流为762A，额定转速为1050r/min，电枢绕组电阻为O393，试计算电动机的堵转转矩Tb为多少（N*m）？

15生成下列等加速度分布指令信号：假设步进电动机步进角为18o，由零01s达到100r/min，然后恒速度100r/min维持3s。最后01s到停止初始速度相等，时钟信号频率为1000hz，寄存器字长为16位带符号小数该速度分布时只改变加速度寄存器A的内容，求A寄存器中设置的，由设置信号引起的加法次数。

16xy平面内由（1，－1）点以v=2的恒速运动到（9，1）点，设采样周期为001s，试求出

17考虑x-y平面上的直线运动路径，源点坐标为（1，1），终点坐标为（13，11），两轴速度

18考虑x-y平面上的直线运动路径，源点坐标（0，0），终点坐标为（16，8），采用三次多项式样条函数点位控制指令完成上述运动。如果要求完成协调运动的最长时间为4，则各轴的速度容许值的最小值和加速度容许值的最小值各为多少？

19有一采用三相三拍驱动方式的步进电机，其转子有160个齿，经一对齿轮减速（Z1=30，Z2=50）带动导程为8mm的滚珠丝杠驱动工作台移动。工作台的最大移动速度Ｖmax＝15m/min。试问：电机的步距角、脉冲当量、最大工作频率各为多少？

20某直流电机电枢电阻50，做电动机使用时电枢加110V电压，空载电枢电流O1A，空载转速3000r／min。（励磁保持额定状态）

21试设计一个典型的二阶低通滤波器的电路原理图

22某测速发电机的电动势系数为008v（rmin-1），角速度为125rad/s，试求该测速发电机的输出电压。

23某线性位移测量仪，被测量位移由45mm变到50mm时，位移测量仪的输出电压由35V减至25V，求该仪器的灵敏度。

24一台他励直流电动机，额定电压为220V，额定电流为116A，额定转速为1500r/min，电枢绕组电阻为0174Ω，试计算理想空载转速为多少？

25一直双波谐波齿轮的柔轮齿数Z1=200，刚轮齿数Z2=202，柔轮的转速nH＝100r/min，如图所示。求：（1）刚轮从动时的传动比i。

26三相交流感应电动机，电源频率50Hz，空载转速为980r/min。

27用每转3000条刻线的增量方法，采用图示的测量方法，在01s的采样周期内测得的编码器脉冲数为1000，求转速n。

28若某一光栅的条纹密度为100条/mm，现利用光栅莫尔条纹的放大作用，把莫尔条纹的宽度调成10mm，求光栅条纹间的夹角。

29某五相步进电动机转子有36个齿，采用二相三相运行方式。

30已知双波传动谐波齿轮减速器中，柔轮齿数ZR=200，刚轮齿数ZG=202，

31一台直流伺服电动机，保持额定电压为120V，电枢电阻200Ω，在额定负载转矩下运行时，电机转速为1000r/min，电枢电流为01A，求电机的理想空载转速是多少。该电机在额定电压下启动，启动电流是多少？

32三相交流感应电动机，电源频率50Hz，空载转速为1450r/min。

33用步进电动机控制工作台的运动，（1）设步距角18度，细分系数5，丝杠镙距2mm，进给速度v=120mm/min，求进给频率f。

34某光电编码器作为系统的位置反馈，若系统中丝杠的螺距为4mm，光电编码器的分辨率为600脉冲/r，参考输入脉冲为1800脉冲/s，试求该工作台的线速度。

35一直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，如图所示。求：（1）刚轮从动时的传动比i。（2）柔轮固定时的刚轮转速n2。

36某三相感应电动机空载转速1485r/min，电源频率50Hz，额定转差率004。（P145）

37三相变磁阻式步进电动机，转子80个齿。

38三相变磁阻式步进电动机，转子40个齿。要求：（1）计算双拍制的步距角。（2）若单拍制的最大转距为2N?m，计算单双拍制时的启动转矩。

39采用2000条刻线的增量编码器测电动机转速的方法如图所示。已知时钟脉冲为8MHz，在lO个编码器脉冲问隔的时间里计数器共计200000个时钟脉冲，试求电动机转速n。

40对于下图所示的加速度计，具有下列参数：

41某伺服系统结构如题22图所示，已知：Kp=60V／rad，Kf=O24V?s／rad，Ra=3Ω，

42增量式编码器与12cm直径的跟踪轮一起使用，编码器为5000线，是确定每个脉冲的位移，以及为了测量7m距离所需计数器的位数。

43何为闭式导轨？

44什么是顺序控制系统以及分类？

45一直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＝360r/min，如图所示。求：（1）柔轮从动时的传动比i。（2）刚轮固定时的柔轮转速n1

52机电一体化系统的设计指标和评价标准大体包括哪几方面？

63机电一体化设计中，增强机械系统的思想是什么？

68常用滚动摩擦支承轴承有哪几种主要结构类型？

69简述电荷放大器的特点和主要用

70试简述机电一体化的涵义。

71直流伺服电动机的驱动电路包含有哪些类型？

72在选择PWM开关放大器的开关频率时，应考虑哪几方面？

73简述传感器有哪几方面的性能指标？

74测量位移的传感器常用的有哪些？

75何为步进电动机连续运行频率？它与起动频率比有何特点？

76机电一体化系统结构中驱动模块的作用是什么？

77滚珠丝杆螺母副常用的支承结构形式有哪几种

78典型的机电一体化系统包含哪些功能结构模块？

79在模拟输入通道中，采样/保持器有什么作用？是否模拟输入通道中必须采用采样/保持器？为什么？

80机和电融合的设计思想是什么？

81一般机电一体化产品设计包括哪几阶段？

82试简述光电式转速传感器的测量原理

83滚珠丝杆螺母副有哪些消除间隙和预紧的措施？

84梯形图中两触点并联，采用的助记符指令为（）

85若考虑系统抑制干扰的能力，选择采样周期的一条法则是：采样速率应选为闭环系统通频带的（）

86某三相步进电动机，转子40个齿，欲使其步距15，应采用的通电方式为（）

87在串联校正的比例－积分－微分（PID）控制器中，I的作用是（）

88考虑多轴系统的运动，若每一根轴都按最快速度运动，其结果必是各轴有先后地到达各自的终点坐标，所形成的轨迹是一条（）

89一般机器都是多轴的。为完成协调运动，所有运动轴都必须（）

90梯形图中二网络并联，采用的助记符指令为（）

91PID控制器中，P增加的作用是（）

92载入一个动合触点的指令是（）

93计梯形图时，串联一个动合触点000对应的助记符语句是（）

94下列对路径和轨迹区别的描述不正确的是（）

95三相交流感应电动机中，定子三相对称绕组中接入三相对称交流电源后，三相绕组中的电流在定子与转子之间的气隙中产生的磁场是（）

96某步进电动机，三相，转子40个齿，欲使其步距05°，应采用的通电方式为（）

97SIMATICS7-400PLC是（）

98某步进电动机三相单三拍运行时步距角为3°，三相双三拍运行时步距角为（）

99按照控制水平分类，通用工业机器人属于（）

100某4极交流感应电动机，电源频率为50Hz，当转差率为002时，其转速为（）

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