机电一体化系统设计自考历真题及答案

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二、简答题（本大题共8小题，每小题4分，共32分） 11、处理“机”与“电”关系采用哪些设计思想？ 12、机电一体化设计过程包括哪些内容？ 13、试说明液体动压支承的工作原理。

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14、什么是直流伺服电动机？它有怎样的工作特点？ 15、永磁式步进电动机的结构及特点是什么？

16、步进电动机的单、双极性驱动电路，各自的特点是什么？适用范围是什么？ 17、半闭环控制系统的定义及特点是什么？

18、数控机床通常采用插补器生成运动控制指令，其中插补的概念是什么？

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24、某他励直流电动机，电枢电阻为0.4,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。

25、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）,两轴速度分别为

Vxmax6,Vymax8，加速度分别为axmax2,aymax3。试设计三次多项式样条函数点位控制指令。

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27、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5s再反转5s,如此重复3次后自动停止。 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。

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2009年4月自学考试全国机电一体化系统设计试卷

(课程代码 2245)

一、单项选择题(本大题共10小题，每小题1分，共10分)

在每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，请将其代码填写在题后的括号内。错选、多选或未选均无分。

1． 系统中用于提供驱动力改变系统运行状态，产生所希望运动的模块称为 【 】 A．驱动模块 B．接口模块 C .微计算机模块D．测量模块

2． 根据传动轴的不同特点，可选用不同类型的传动部件。要求传动轴相交的传动部 件为 【 】

A．直齿圆柱齿轮 B．斜齿圆柱齿轮 C．直齿锥齿轮 D．蜗轮蜗杆

3． 齿轮副的间隙会造成齿轮传动的回差，属于柔性消隙法的结构是 【 】 A．调整中心距法 B．选择装配法 C．带锥度齿轮法 D．压簧消隙结构

4． 某光栅的条纹密度是l00条mm，要用它测出1m的位移，应采用的细分电路是【 A．四倍频 B．八倍频 C．十倍频 D．十六倍频

5． 下列电动机中，没有绕组和磁极的电动机是 【 】 A．直流电动机 B．超声波电动机 C．永磁同步电动机D．交流感应电动机

6 下列操作中．可以使直流伺服电动机的理想空载转速升高的是 【 】 A.增大电枢电阻 B.减小电枢电压 C．增大电枢电压 D.减小电枢电阻

7．采样一数据系统中，若考虑系统的抑制干扰能力时，采样速率应为闭环系统通频 带的 【 】

A .10倍以上 B．5倍

C .2倍 D.(0.1～1)倍

8 . 自动导引车在平面上运动，一般具有的运动自由度是 【 】 A．2个 B．3个 C .4个 D．6个

9 . 属于模块化小型PLC，并能满足中等性能应用要求的PLC系统是 【 】 A．SIMAT IC S7-200PLC B SIMATIC S7-300PLC C SIMATIC S7-400PLC D. SIMATIC NET 10．载入一个动合触点的指令是 【 】 A．OR0.00 B．LDNOT0.00 C．AND 0.00 D .LD 0.00

二、简答题(本大题共8小题，每小题4分，共32分) 11．机电一体化的所渭“4A”是指什么?

12.机电一体化设计中，“增强机械系统”的设计思想是什么? 13．试说明滚珠丝杠螺母副传动装置的优缺点。

14．他励式直流电动机电枢接额定电压情况下空载运行，如果励磁线圈突然断线，电机 是否会停转?为什么?

15．怎样控制步进电动机输出轴的角位移、转速及转向?

16．什么叫作步距角?它与哪些因素有关?若系统的步进电动机选定以后，还想进一步 减小步距角，可采用何种方法?

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】17．在实际系统中，数字PID控制器的两种实现方式是什么?

18．机器人按照控制水平可以分为哪三种类型?哪一类肌器人运动控制水平最高？ 三、计算题(本大题共4小题，每小题5分，共20分)

19．题19图所示为双波传动谐波齿轮减速器的原理图。已知：柔轮的齿数为200，刚轮 的齿数为202，波发生器的转速为1280 r／min。

求：(1)刚轮固定、波发生器输入时，柔轮输出的传动比。 (2)刚轮固定、波发生器输入时，柔轮输出的转速。

(3)柔轮固定、波发生器输入时，刚轮输出的转速。

20题20图所示，已知：Ui=12V，R=9 K．电位器共长60mm，现测出Uo(t)=4V． 试问电位器活动端现移动到什么位置?

21．四相步进电动机，转子50个齿。若单拍制的塌大静转矩为0.1N m，试计算双拍制 运行时的启动转矩Tst和裕量角ro。

22某直流电机伺服系统结构如题22图所示，已知：

四、简单应用题(本大题共3小题，每小题6分，共18分)

23．采样保持器的作用是在A／D进行转换期间保持采样输入信号大小不变。试绘制出 表示采样保持器的基本电路原理图并说明之。

24.一台他励直流电动机．额定电压为440V，额定电流为76.2A，额定转速为1050r/min， 电枢绕组电阻为O．393，试计算电动机的堵转转矩Tbh为多少(N*m)?

25.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 速度寄存器V的字长为l6位带符号小数．V中的二进制小数为0000000101001112 . 时钟频率为10000Hz．P寄俘器的初始内容为0，试求： (1)P寄存器产生第一个溢出脉冲时所需的加法次数。 (2)完成5887次加法所输出的脉冲数。

五、综合应用题(本大题共2小题，每小题10分，共20分) 26．某位置反馈系统如题26图所示，已知：

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电动机时间常数T=0．2s，K1=0．1V／()， K2=400(r／min)／V， K3=0．5／(r．min

010．s)，求： 。

(1)=0时．系统的摄大超调量%彩和调整时间ts(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。

27.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。

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2008年4月自学考试机电一体化系统设计试卷

(课程代码 2245)

本试卷共10页，满分100分；考试时间150分钟。

一、单项选择题(本大题共10小题，每小题1分，共10分)

在每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，请将其代码填写 在题后的括号内。错选、多选或未选均无分。

1．利用预先决定的指令控制一系列加工作业的系统称 【 】 A．伺服系统 B．自动引导车 C．工业机器人 D．数控系统

2．在机电一体化系统设计中，齿轮系常用于伺服系统传动机构中，作用是 【 】 A．减速，增矩 B．增速，增矩 C．增速，减矩 D．减速，减矩

3．导轨副用于引导运动部件的走向。若导轨副机构简单、阻尼系数大、刚度大，但易产生 低速爬引现象，则导轨副为 【 】

A．滚动导轨副 B．气浮导轨副 C．液体静压导轨副 D．滑动导轨副

4．利用几个传感器单元同时感受被测量，因而其输出将是这些单元输出的总和，这种测量 技术被称为 【 】

A．平均技术 B．差动技术 C．开环技术 D．闭环技术 5．下列几种电动机中，不属于固定磁阻电动机的是 【 】 ．．． A．直流电动机 B．永磁同步电动机 C．步进电动机 D．交流感应电动机 6．下列特性中，不属于超声波电动机的优点的是 【 】 ．．． A．低速大转矩 B．无电磁噪声、电磁兼容性好 C．价格低廉 D．动态响应快 7．PID控制器中，P的作用是 【 】

A．降低系统稳态误差 B．增加系统稳定性 C．提高系统无静差度 D．减小系统阻尼 8．下列对“路径”和“轨迹”区别的描述不正确的是 【 】 ．．．

A．路径只代表与轨迹有关的位置信息

B．路径是代表在空间直角坐标系或机器人连杆坐标系中运动的位置—时间曲线 C．轨迹是具有适当速度和(或)加速度信息的路径 D．轨迹控制不仅要求路径连续，而且要求速度连续 9．SIMATIC S7--300PLC是 【 】

A．中、高档性能的PLC B．人机界面硬件 C．模块化小型的PLC D．超小型化的PLC

10．设计梯形图时，串联一个动合触点0．00对应的助记符语句是 【 】 A．ANDNOT 0．00 B．AND 0．00 C．OR 0．00 D．OR NOT 0．00

二、简答题(本大题共8小题，每小题4分，共32分)

11．机电一体化系统中，机械受控模块的作用是什么?

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12．机电一体化设计思想是什么?

13．滚珠丝杠螺母副的间隙消除和预紧方法有哪几种?

14．直流伺服电动机的调节特性的含义是什么?什么是直流伺服电动机的失灵区? 15．什么是步进电动机?其转速、转角取决于什么? 16．对步进电动机驱动电路有什么要求? 17．全闭环控制系统的定义及特点是什么? l8．什么是数字微分分析法?

三、计算题(本大题共4小题，每小题5分，共20分)

19．如题19图所示，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，

波发生器转速nH=1500r／min。

试求：(1)刚轮固定时柔轮的转速nR? (2)柔轮固定时刚轮的转速nG?

20．如题20图所示，用每转2000条刻线的增量编码器测电动机转速，已知时钟脉冲为2MHz， 在10个编码器脉冲间隔的时间里，计数器共计数10000个时钟脉冲，试求电动机转速 n?

21．某五相步进电动机转子有36个齿，采用二相三相运行方式。 试计算：(1)步距角θs为多少?

(2)若要电动机以200 r／min的速度旋转，输入脉冲频率f为多少? (3)若要电动机旋转1周半，其输入脉冲数为多少?

22．某伺服系统结构如题22图所示，已知：Kp=60V／rad，Kf=O.24V·s／rad，Ra=3Ω，

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Kn=2.5×103V／V，Kt=7.1N·m／A

求：(1)系统增益k： (2)伺服刚度KR。

四、简单应用题(本大题共3小题，每小题6分，共18分)

23．设计一个典型二阶RC有源低通滤波器的电路原理图。

24．一台他励直流电动机，额定电压为220V，额定电流为l16A，额定转速为1500r/min，

电枢绕组电阻为0.174Ω，试计算理想空载转速为多少(r／min)?

25．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

：vxmax=vymax=±6，加速度：axmax=aymax=±2，试设计三次多项式样条函数点位 控制指令。

五、综各应用题(本大题共2小题，每小题10分，共20分)

26．控制系统的结构图如题26图所示，已知G(s)= ，Gc(s)=Ts+l

(1)当T=0时，试确定系统的自然频率ωn，阻尼比ξ和最大超调量σ%； (2)欲希望系统成为最佳阻尼比状态，试确定T值；

(3)校正后，系统的开环增益和单位速度输人时的稳态误差essv。

27．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。

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2007年4月自考全国机电一体化系统设计试题

课程代码：2245

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备选项中只有一个是符合题目要求的，请将其代码填写在题后的括号内。错选、多选或 未选均无分。

1．受控变量是机械运动，如位置、速度及加速度的一种反馈控制系统称为 【 】 A．数控机床 B．伺服系统 C．自动导引车 D．顺序控制系统

2．若两平面之问的油液成楔形，二者相对运动时将产生压力，从而可以承载。利用这一原理设计出各种形式的滑动摩擦支承轴系为 【 】 A．液体静压支承 B．气体静压支承 C．气体动压支承 D．液体动压支承

3．对于减速传动系统，若最后一级的间隙对系统精度影响最大，则传动比 【 】 A．小于1 B．等于l

C．大于1 D．小于等于1

4．某光栅条纹密度为每lmm刻100条，光栅条纹的夹角为0.005弧度，则莫尔条纹的宽度W为 【 】 A．0.1mm B．1mm C．2mm D．5mm

5．某传感器是一种输出电压随转子转角变化的角位移测量装置，且仅能用来测量角位移。该传感器为 【 】 A．旋转变压器 B．感应同步器 C．光栅 D．磁栅

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二、名词解释题（本大题共5小题，每小题3分共15分）

15.线性系统、定常系统 16.齿轮系传动的最佳速比

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17.直流伺服电动机的机械特性 18.直流电动机线性驱动电路 19.反应式步进动机

三、问答题（本大题共4小题，每小题4分，共16分） 20.简述典型机电一体化系统中的微处理机模块

21.题21图为步进电动机单极性驱动电路。试简述图中VT、R、VD、和Rf的作用

22.在机电一体化系统设计中，“路径”和“轨迹”这两个概念之间有什么区别？ 23.简述时间/事件驱动顺序控制系统的类型。

四、计算题（本大题共3小题，每小题5分，共15分）

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2006年4月自学考试全国机电一体化考试试卷

（课程代码 2245）

本试卷共11页，满分100分，考试时间150分钟。 总分 题号 一 二 三 四 核分人 复查人 题分 14 得分 10 16 20 五 16

得分 评卷人 复查人 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备选项中只有一个是符合题目要求的，请将其代码填写在题后

的括号内。错选、多选或未选均无分。

1．有伺服放打器、执行机构、传动装置等组成的模块称 【 】 A．机械结构模块 B．测量模块 C．驱动模块 D．接口模块

2．使滚珠丝杠具有最大刚度的支承方式是 【 】 A．双推－双推 B．双推－简支 C．单推－单推 D．双推－自由

3．机械传动装置在机电一体化系统中是必不可少的，因为在电动机和负载之间经常需要 【 】

A．匹配转矩和转速 B．增加传动功率 C．缩小传动功率 D．维持转速恒定

4．用户可通过哪种方法来调节仪表放大器之增益？ 【 】 A．内部电阻 B．外部电阻 C．输入电压 D．输出电压

5．于旋转变压器输出电压大小有关的因素是 【 】 A．转子位置 B．转子材料 C．转子直径 D．转子长度

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6．为提高感应同步器鉴相法工作方式的灵敏度，需要使节距W的尺寸 【 】 A．增大 B．保持不变 C．减小 D．取任意值

7．交流感应电动机，对应S=Sm时的转矩称 【 】 A．堵转转矩 B．负载转矩 C．额定转矩 D．最大转矩

8．直流电动机中， 称 【 】 A．电动机电磁时间常数 B．电动机机电时间常数 C．机械系统时间常数 D．电动机反电势系数

9．某三相步进电动机，转子40个齿，欲使其步距1.5，应采用的通电方式为 【 】 A．单拍制 B．双拍制 C．单双拍制 D．细分电路

10．若考虑对系统响应速度的影响，采样－数据系统中的采样周期应选为系统最小时间常数的 【 】

A．(O.1～1)倍 B．2倍 C．5倍 D．10倍

11．在串联校正的比例－积分－微分(PID)控制器中，I的作用是 【 】 A．改善稳定性 B．加快系统响应速度 C．提高无静差度 D．增大相位裕量

12．一般机器都是多轴的。为完成协调运动，所有运动轴都必须 【 】 A．同时启动 B．同时停止

C．分时启动，分时停止 D．同时启动，同时停止

13．图示利用继电器触点实现的逻辑函数为 【 】 A．(AC)(BCBA)

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B．AC(BC)(BA) C．(AC)(BCBA) D．AC(BCBA)

14．梯形图中二网络并联，采用的助记符指令为 【 】 A．OR B．AND C．OR STR D．AND STR

得分 评卷人 复查人 二、名词解释题(本大题共5小题，每小题2分，共10分)

15．计算机集成制造系统

16．支承件的静刚度

17．测量中的量程

18．直流伺服电动机的调节特性

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得分 评卷人 复查人 三、问答题(本大题共4小题，每小题4分，共16分)

20．机电一体化设计中，“替代机械系统”的设计思想是什么?

21．简述步进电动机单极性驱动电路的组成及工作原理。

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22．如何消除因截断误差造成的积累误差?

23．简述描写时间驱动顺序过程经常采用的方法。

得分 评卷人 复查人 四、计算题(本大题共4小题，每小题5分，共20分)

24．若根据滚珠丝杠副的结构参数查表得系数bst＝3,试计算当外部轴向力Fasp＝20000N，轴向预载荷力为3000N时，该滚珠丝杠副的传动刚度是多少?

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25．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。 26.直流电动机T型双极开关放大器电路如题26（a）图

(1)若其基极信号ub的波形如题26(b)图所，试在该图中画出对应的电枢电压uAB和电枢电流iAB的稳态波形。

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(2)若要求uAB、iAB的均值都为零，试在题26(c)图中画出ub的波形。

27．三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。

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得分 评卷人 复查人 五、简单应用题(本大题共4小题，每小题6分，共24分)

28．题28图“四倍频细分和辨向电路”，图中DN1、DN2为反向器。AT1～AT4为单稳触发器。试分析： (1)正向运动时，与或门D1、D2的输出脉冲。 (2)反向运动时，与或门D1、D2的输出脉冲。

29．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O.1A，空载转速3000r／min。(励磁保持额定状态)

(1)电机空载损耗功率为多少? (2)电机的反电动势系数为多少?

(3)若电机做发电机用，转速保持2000r／rain，外接300 负载电阻，则其电枢电流为 多少?

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30．已知系统结构图如题30图所示。

(1)若K1=25，Kf=0，求阶跃响应的最大超调量％( 定义：％=e 调节时间ts (取△=±0．05)． ‘

（2）当K1=25，欲使系统为最佳阻尼，确定Kf的值。

12100% )和

31．xy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0.01s，试求出 两点直线插补的递推计算式。 得分 评卷人 复查人 第 55 页

六、综合应用题(本大题共2小题，每小题8分，共16分)

33．PLC控制系统的梯形图如题33图所示。 (1)写出助记符指令程序；

(2)列出Y1、Y2、Y4输出变量的布尔代数方程。

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2004年4月自考全国机电一体化系统设计试卷

(课程代码 2245)

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备选项中只有一个是符合题目要求的，请将其代码填写在题后的括号内，错选、多选或未选均无分。

1．由计算机网络将计算机辅助设计、计算机辅助规划、计算机辅助制造联接成的系统称 A．顺序控制系统 B．自动导引车系统

C．柔性制造系统 D．计算机集成制造系统 【 】 2．易产生低速爬行现象的导轨是

A．滚柱导轨 B．静压导轨

C．滑动导轨 D．气浮导轨 【 】 3．谐波齿轮演变自

A．直齿锥齿轮传动 B．斜齿锥齿轮传动 C．蜗杆副传动 D．行星齿轮传动 【 】

4．机床的调速方法很多，其中最有利于实现自动化，并可简化机械结构的方法是 A．机械方法 B．液压方法

C．电气方法 D．气动方法 【 】

5．码盘式转速传感器采用增量式编码器直接连接到转轴上，产生一系列脉冲，从而得到 A．电压信号 B．数字式电流信号

C．电流信号 D．数字式速度信号 【 】 6．若要使长光栅能测出比栅距还小的位移量，则应利用 A．莫尔条纹的作用 B．细分技术

C．数显表 D．计算机数字处理 【 】 7．交流感应电动机，对应s=1的转矩称

A．堵转转矩 B．最大转矩

C．额定转矩 D．负载转矩 【 】 8．直流电动机系统中，

J称 B A．电动机电磁时问常数 B．电动机机电时间常数

C．机械系统时间常数 D．电动机反电势系数 【 】 9．某步进电动机，三相，转子40个齿，欲使其步距0.5°，应采用的通电方式为

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A．单拍制 B．双拍制

C．单双拍制 D．细分电路 【 】

10．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 A．5倍 B．8倍

C．10倍 D．10倍以上 【 】 11．在数控系统中，软伺服系统的系统增益Ka为 A．(2～5)1／s B．(8～50)1／s

C．(50～100)1／s D．(120～150)1／s 【 】

12．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

A．直线 B．曲线

C．圆弧 D．折线 【 】

14．梯形图中两触点并联，采用的助记符指令为 A．OR B．AND

C．OR STR D．AND STR 【 】 二、名词解释题(本大题共5小题，每小题2分，共10分) 15．柔性制造系统

16．开式导轨

17．闭环技术

18．直流伺服电动机的机械特性

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19．采样——数据系统

三、简答题(本大题共4小题，每小题4分，共16分) 20．机电一体化设计中，增强机械系统的思想是什么?

21．简述步进电动机双极性驱动电路的组成及原理。

22．根据数控机床加工作业任务不同，其运动控制分为哪几种类型?并说明其功能。

23．描写事件驱动过程常用什么方法?

四、计算题(本大题共4小题，每小题5分，共20分)

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24．若根据滚珠丝杠副的结构参数，查表得系数bst3，试计算当外部轴向力Fasp15000N，轴向预载荷力为

5000N时，该滚珠丝杠副的传动刚度是多少。

25．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。

26．某三相感应电动机空载转速1485r／min，电源频率50Hz，额定转差率0.04。 ①该电机为几极，额定转速为多少?

②额定运行状态下，定子、转子绕组电势频率各为多少?

③电机空载时转子绕组电势频率较额定状态时变化如何?

27．三相变磁阻式步进电动机，转子60个齿。

①若单拍制通电的最大转矩为1N·m，计算单双拍制时的启动转矩。

②若要求电机转速为240r／min，计算单拍制通电的输入脉冲频率。

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五、简单应用题（本大题共4小题，每小题6分，共24分)

28．要求将电荷放大器与压电传感器组合。使电荷放大器的输出电压与压电传感器的电荷成正比，与反馈电容成反比。

试画出压电传感器与电荷放大器的组合电路图。

29．某直流电动机电枢电阻100，作电动机使用时，电枢加110V电压，空载电枢电流

0.1 A，空载转速4000r／min。(励磁保持额定状态)

①若用该电机做发电机，仍保持4000 r／min，空载输出电压为多少? ②该电机空载损耗为多少?

③作发电机时，若转速为2000r／min，外接400负载电阻，则电枢电流为多少?

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六、综合应用题(本大题共2小题，每小题8分，共16分)

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2004年4月机电一体化系统设计试题答案

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全国2002年4月机电一体化系统设计答案

课程代码：02245

一、单项选择题(本大题共14小题，每小题1分，共14分)

1.B 2.A 3.D 4.C 5.C 6.C 7.B 8.B 9.C 10.B 11.B 12.C 13.A 14.B 二、名词解释题(本大题共5小题，每小题2分，共10分) 15.机械与电子的集成技术。

16.指轴系抵抗冲击、振动、噪声的特性。

17.输出变化量与对应的输入(被测量)变化量的比值。有时称为增量增益或标度因子。 18.以电子换向取代了传统直流电动机的电刷换向，又称无刷电动机。

19.在反馈控制器的基础上附加一个前馈控制器，二者的组合称为复合控制器。它的作用是使系统能以零稳定误差跟踪已知的输入信号。

三、简答题(本大题共4小题，每小题4分，共16分) 20.应包括系统功能、性能指标、使用条件、经济效益。

21.主要有：单极性驱动电路、双极性驱动电路、高低压驱动电路、斩波驱动电路、细分电路。其中双极性驱动电路适于永磁式步进电动机。 22.(1)参考脉冲序列。

转速与参考脉冲频率成正比。 (2)输出轴 转向由转向电平决定。 位置由参考脉冲数决定。

23.PLC的扫描工作制，即检测输入变量、求解当前控制逻辑以及修正输出指令。重复进行。 四、计算题(本大题共4小题，每小题5分，共20分)

nz1z124.（1）刚轮固定时：H(或H)

n1z2z11z2z1

6006002006(r/min) 100 n1=-100n12 （2）柔轮固定时

nHz2z2(或H) n2z2z12z2z1600202101 n226005.941(r/min) 101 n225.V0=

1RRxR1RXRLRVi

(1)当V01=5.8时，5.8=

112

2211RL258.14.5(K) 0.41Vi6V 2 5.8=

1221RL解之得RL (２)空载时ＲＬ＝,V0 设测量出5.8Ｖ输出电压时的测量误差为

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则658.0.0333.3% 526.(1)求闭环传函及误差表达式

CR(s)20.21022n(s)n2, R(s)s(s2)0.210s22s2s22ns22nCN(s)10(s2) C(s)=CR(s)+CN(s)=(s)R(s)N(s)N(s) N(s)2N(s)s2s2s(s2)10(s2) E(s)=R(s)-C(s)=[1-(s)]R(s)-N(s)N(s)R(s)N(s)

22s2s2s2s2

(2)求%及ts

%e1100%e3 ts=3s

n20.70710.7072100%4.3%

(3)求ess

二阶系统ai>0闭环稳定

1101. R(s)=,N(s)

ss2s Ess=limss01110(s2)01.()lims110

s22s2ss2s0s22s2ss(s2)27.(1)60r/min;单双拍制 n60f60f 60r/minmzrcmzrc 即 fmzrc3802480Hz （2）100r/min; 单拍制

60f 100r/min

mzrc 即： f=

1003801400Hz 60五、简单应用题（本大题共4小题，每小题6分，共24分） 28．（1）一阶低通滤波器存在过渡区域衰减缓慢的弱点。 2）二阶低通有源滤波器电路图

(3)低通滤波幅频率特性示意图。

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29．（1）n1

空载时转差率为：S=

150014500.033

150060f60f,p2 即该电动机为四级 pn （2）堵转时：S＝１

定子绕组电势频率f1=50Hz,转子绕组电势频率f2=Sf1=50Hz (1)空载时：

定子绕阻电势频率f1＝50Hz,转子绕组电势频率： f2=Sf10.03350Hz167.Hz 30.(1)G(s)=

K1K21型 Ｋv=limsG(s)K1K21,Ｋp=limG(s),

s(T1S1)s0s0K1K22G(s)n (s) 221G(s)T1ssK1K2s2ns2n nK1K21/T122  T12n2 (2)性能指标

12 %e100%0.7074.3%

ts=

333s n1(3)系统增益与伺服刚度 Ks=Kv=K1K2=1， KR=K1=0.1

（4） essr= essn=-.1101 1KpKv01.01.1essessressn110 K101.31.

x|51|4xy

y|2(1)|1 所以协调运动先设计x轴，再利用下列直线方程变换成y轴控制指令 y(t)=-x(t)143 4 tx6|x|23 ax x(t)=5+3(1-5)(

t23)-2(1-5)(

2

t23)=5-t+

32

t335

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t2t3 y(t)=-2+

4123六、综合应用题（本大题共２小题，每小题８分，共１６分） 32.(1)开环传函 G(s)=Gc(s)Gp(s)= (2)确定Kp和Td

2Kp(1Tds)s(Ts1)22Kp(1Tds)S(01.s1)2

由essa=

110.2Kp2.5 取Kp=2.5 Ka2Kp51（5Td）2251(0.5)2 在c51/s时，|Gc(jc)||Gp(jc)|1即.s 1+25T2d25(10.25)Td111

.s) Gc(s)Kp(1TdS)2.5(111.5tg101.579.726.6531. (3)相应的mtg1Tdctg1Tctg11133.(1)梯形图：

（２）助记符指令程序： STR X1 OR Y1

AND NOT X2 OUT Y1 STR X3 OR Y2 AND NOT X4 AND Y1 OUT Y2

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