?2022年4月自考02245機電一體化系統(tǒng)設(shè)計真題試卷

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2022年4月高等教育自學(xué)考試全國統(tǒng)一命題考試機電一體化系統(tǒng)設(shè)計試題

(課程代碼：02245)

注意事項:

1.本試卷分為兩部分，第一部分為選擇題，第二部分為非選擇題。

2.應(yīng)考者必須按試題順序在答題卡(紙)指定位置上作答，答在試卷上無效。

3.涂寫部分、畫圖部分必須使用2B鉛筆，書寫部分必須使用黑色字跡簽字筆。

一、單項選擇題:本大題共10小題，每小題1分，共10分。在每小題列出的備選項中只有一項是最符合題目要求的，請將其選出。

1.具有采集有關(guān)系統(tǒng)狀態(tài)和行為信息功能的模塊稱為

A.微計算機模塊

B.接口模塊

C.通信模塊

D.測量模塊

2.對子雙波諧波齒輪傳動，剛輪固定，波發(fā)生器輸入，柔輪輸出。若柔輪齒數(shù)為200,要求傳動比為-100，則剛輪齒數(shù)為

A.2

B.198

C.202

D.2000

3.齒輪副的間隙會造成齒輪傳動的回差，屬于剛性消隙法的是

A.壓簧消隙

B.拉簧消隙

C.單面接觸消隙

D.選擇裝配法消隙

4.在機械量傳感器類型中，屬于電感式的是

A.電渦流式

B.霍爾式

C.磁柵式

D.壓電式

5.步進電動機是一種

A.變磁阻電動機

B.固定磁阻電動機

C.無磁電動機

D.伺服電動機

6.某反應(yīng)式步進電動機的步距角=1.S°，轉(zhuǎn)子齒數(shù)z=40,控制繞組的相數(shù)m=3,則其通電方式系數(shù)c為

A.1

B.2

C.3

D.4

7.某反應(yīng)式步進電動機控制繞組的相數(shù)m=3，轉(zhuǎn)子齒數(shù)Zr=40;采用單雙拍交替通電方式，若要轉(zhuǎn)速為30r/min,則通電脈沖的頻率應(yīng)為

A.60Hz

B.90Hz.

C.120Hz

D.240Hz

8. P控制器的含義是

A.比例控制

B.積分控制

C.微分控制

D.前饋控制

9. PLC適用于

A.大規(guī)模數(shù)據(jù)管理

B.云計算系統(tǒng)

C.數(shù)據(jù)采集傳輸

D.順序控制系統(tǒng)

10. PLC的掃描時間一般為

A.1~10ms

B.10~100ms

C.1~10s

D.10~100s

二、填空題:本大題共10小題，每小題1分，共10分。

11.機電一體化系統(tǒng)中，機械受控模塊的輸出由___________模塊接收，并轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電信號。

12.數(shù)控系統(tǒng)是利用___________的指令控制一系列加工作業(yè)的系統(tǒng)。

13.如果所有負載折合到電動機軸上的轉(zhuǎn)動慣量與電動機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動慣量__________，則速比達到最佳。

14.傳感器和測量系統(tǒng)的工作特性分性能、質(zhì)量及__________方面的指標(biāo)。

15.在運動控制中，采用電動機作為驅(qū)動器，把電能經(jīng)過耦合磁場轉(zhuǎn)換為__________能。

16.步進電動機的__________與輸入脈沖頻率成正比。

17.步進電動機按照形狀可分為旋轉(zhuǎn)式和___________式。

18.伺服系統(tǒng)剛度的定義是輸出軸的單位__________誤差所能承受的負載轉(zhuǎn)矩。

19.點位運動控制是在容許加速度條件下，盡可能以___________速度由源坐標(biāo)位置運動到目的坐標(biāo)位置。

20. OMRONC系列PLC中AND表示__________指令。

三、簡答題:本大題共6小題，每小題5分，共30分。

21.簡述蝸輪蝸桿副傳動裝置的特點。

22.傳感器和測量系統(tǒng)動態(tài)特性的頻域指標(biāo)有哪些?

23.機電一體化系統(tǒng)中經(jīng)常采用的減小直流伺服電動機機電時間常數(shù)的技術(shù)措施有哪些?

24.簡述旋轉(zhuǎn)式步進電動機運動控制的原理。

25.對于具有位置環(huán)的伺服系統(tǒng)，如果只是形成半閉環(huán)位置控制系統(tǒng)，位置環(huán)的反饋采樣應(yīng)取自哪里?與全閉環(huán)位置控制系統(tǒng)相比，半閉環(huán)位置控制系統(tǒng)有何缺點?

26.簡述PLC的順序控制與繼電器控制的不同之處。

四、簡單應(yīng)用題:本大題共5小題，每小題6分，共30分。

27.設(shè)某轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，電動機的轉(zhuǎn)速由碼盤式轉(zhuǎn)速傳感器測量。碼盤式速度傳感器輸出脈沖頻率與電動機轉(zhuǎn)速成正比，碼盤圓周上的孔數(shù)為10。試求:

(1)如果電動機角速度為20rad/s，則碼盤傳感器輸出信號頻率為多少?

(2)如果電動機的轉(zhuǎn)速為1000r/min，則碼盤傳感器輸出信號頻率為多少?

28.一臺他勵直流電動機，額定電壓為60V，額定電流為1A,額定轉(zhuǎn)速為2000r/min,電樞回路總電阻為29，電動機在額定工況下運行，如果電壓從額定電壓突然降低至50V，試求電壓降低瞬間和穩(wěn)定后電動機的轉(zhuǎn)速分別是多少?

29.已知步進電動機的通電方式為三相單三拍方式，三相步進電動機的步距角。

(1)電動機的轉(zhuǎn)子齒數(shù): 

(2)若單拍的啟動轉(zhuǎn)矩為1N-m,求最大轉(zhuǎn)矩:

(3)當(dāng)電動機的轉(zhuǎn)速為15r/min時，求輸入脈沖電流的頻率。

30.步進電動機步距角為1.5°，如果以40個脈沖/s的速度轉(zhuǎn)5圈，時鐘頻率為100Hz,P為7位位置寄存器，V為8位速度寄存器，試求采用數(shù)字微分分析法共需多少次加法? 

31.寫出題31 (a)、 (b)圖所示梯形圖電路的布爾代數(shù)方程。

33.設(shè)計一個三相異步電動機自動正反轉(zhuǎn)往復(fù)運轉(zhuǎn)的PLC控制系統(tǒng)。要求:

(1)用兩個按鈕開關(guān)分別控制電動機的啟動和停止，按下啟動按鈕后，電動機開始正轉(zhuǎn); 

(2)正轉(zhuǎn)5s后，自動進行反轉(zhuǎn);

(3)反轉(zhuǎn)10s后電動機自動再轉(zhuǎn)換成正轉(zhuǎn)5s、 反轉(zhuǎn)10s、....如此電動機自動正反轉(zhuǎn)往復(fù)運轉(zhuǎn):

(4)當(dāng)按下停止按鈕，電動機立即停止。

試完成以下設(shè)計任務(wù):

(1)列出PLC的資源分配表;

(2)畫出梯形圖程序。