1、全国自考（机电一体化系统设计）-试卷 9及答案解析(总分：48.00，做题时间：90 分钟)一、单项选择题(总题数：10，分数：20.00)1.在机电一体化系统内，主要用于各级之间的信息传递的功能模块是 【 】（分数：2.00）A.通信模块B.测量模块C.接口模块D.软件模块2.滚珠丝杠螺母副广泛应用于 【 】（分数：2.00）A.步进电动机运动控制系统B.闭环伺服控制系统C.顺序控制系统D.串级控制系统3.若双波传动的谐波齿轮，其柔轮齿数为 100，刚轮齿数为 102，当刚轮固定、波形发生器输入，柔轮输出时，系统传动比为 【 】（分数：2.00）A.50B.50C.100D.1004.旋转变
2、压器是一种输出电压随【 】变化的角位移测量装置。（分数：2.00）A.转子转速B.定子转速C.转子转角D.定子转角5.某加速度计具有如下的参数：m001kg，k200Nm， max 02cm，则其可测量的最大加速度为 【 】（分数：2.00）A.4000NkgB.4000NgC.40NgD.40Nkg6.三相反应式步进电动机单三拍通电时的步距角是相同条件下双三拍通电时的 【 】（分数：2.00）A.05 倍B.1倍C.2倍D.4倍7.步进电动机的转速与【 】成正比。（分数：2.00）A.绕组相数B.脉冲频率C.转子齿数D.通电方式系数8.复合控制器的反馈控制是 【 】（分数：2.00）A.误差
3、控制B.串级控制C.闭环控制D.开环控制9.连续路径控制是为了控制工具沿任意直线或曲线运动，必须同时控制每一个轴的【 】，使它们同步协调到达目标点。（分数：2.00）A.速度和加速度B.位置和加速度C.位置和方向D.位置和速度10.PLC编程中，CMP 是 【 】（分数：2.00）A.载入指令B.串联指令C.比较指令D.计数指令二、简答题(总题数：5，分数：10.00)11.简述点位控制的原理。（分数：2.00）_12.机器人按照控制水平可以分为哪三种类型?哪一类机器人运动控制水平最高?（分数：2.00）_13.对于连续切削的数控机床，插补的任务是什么?插补的两项重要指标分别是什么?（分数：2
4、.00）_14.可编程控制器 PLC有什么特点?它的发展趋势如何?（分数：2.00）_15.描写时间驱动过程常用什么方法?（分数：2.00）_三、计算题(总题数：4，分数：8.00)16.500线的增量编码器，在 10个编码器脉冲的时间间隔内计数 10000个时钟脉冲，已知电动机转速为120rmin。试求时钟脉冲的周期。（分数：2.00）_17.某光栅量程为 1m，其上共有 2510 5 条刻线，现测得莫尔条纹的宽度是 01mm，试求光栅条纹间的夹角 。（分数：2.00）_18.一台极对数为 3的交流感应电动机，其同步转速为 1000rmin，通以一定频率的工频电后，转速为800rmin。试求
5、： (1)转差率 s。 (2)通电的频率 f。（分数：2.00）_19.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 R2k，电刷位移为 时的相应电阻 R 1k，电位器的工作电压 U i 12V，负载电阻为 R L 。 (1)已测得输出电压 U o 58V，求 R L 。 (2)试计算此时的测量误差。 （分数：2.00）_四、简单应用题(总题数：3，分数：6.00)20.采样保持器的作用是在 AD 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进行说明。（分数：2.00）_21.考虑 y 平面上的直线运动路径，源点坐标为(1，1)，终点坐标为(13
6、，11)，两轴速度限制：v max v ymax 6，加速度限制：a max a ymax 2，试设计三次多项式样条函数点位控制指令。（分数：2.00）_22.步进电动机分辨率为 720步转，位置寄存器 P为 7位，速度寄存器包括最高位符号位共 8位。在零时刻，二进制 00011110B装入速度寄存器，位置寄存器初始值为 0，在 1000Hz时钟的上升沿，速度寄存器的内容加入位置寄存器。设采用 DDA法产生电动机的分布运动。 试求： (1)步进电动机的转速。 (2)速度分辨率。（分数：2.00）_五、综合应用题(总题数：2，分数：4.00)23.某系统的结构图如图所示，试求： (1)系统的误差
7、传递函数。 (2)单位斜坡输入下系统的稳态误差。（分数：2.00）_24.设计一个 PLC控制系统控制两台电动机，控制要求如下： (1)只有在电动机 A起动后，电动机 B才能起动； (2)只有在电动机 B停转后，电动机 A才能停转： (3)两电动机起动后自锁。 已知：电动机 A的起动开关为 X 1 ，停转开关为 X 2 ，输出继电器为 Y 1 ；电动机 B的起动开关为 X 3 ，停转开关为 X 4 ，输出继电器为 Y 2 。试设计实现该功能的梯形图。（分数：2.00）_全国自考（机电一体化系统设计）-试卷 9答案解析(总分：48.00，做题时间：90 分钟)一、单项选择题(总题数：10，分数：
8、20.00)1.在机电一体化系统内，主要用于各级之间的信息传递的功能模块是 【 】（分数：2.00）A.通信模块B.测量模块C.接口模块 D.软件模块解析：解析：接口模块在系统内主要用于各级之间的信息传递。通信模块主要实现系统内部、外部、近程和远程的通信。测量模块的功能是采集有关系统状态和行为的信息。软件模块负责控制微计算机模块工作。2.滚珠丝杠螺母副广泛应用于 【 】（分数：2.00）A.步进电动机运动控制系统B.闭环伺服控制系统 C.顺序控制系统D.串级控制系统解析：3.若双波传动的谐波齿轮，其柔轮齿数为 100，刚轮齿数为 102，当刚轮固定、波形发生器输入，柔轮输出时，系统传动比为 【
9、 】（分数：2.00）A.50B.50 C.100D.100解析：解析：在谐波齿轮传动中，当刚轮固定、波形发生器输入，柔轮输出时，系统的传动比为 i HR 4.旋转变压器是一种输出电压随【 】变化的角位移测量装置。（分数：2.00）A.转子转速B.定子转速C.转子转角 D.定子转角解析：5.某加速度计具有如下的参数：m001kg，k200Nm， max 02cm，则其可测量的最大加速度为 【 】（分数：2.00）A.4000NkgB.4000NgC.40NgD.40Nkg 解析：6.三相反应式步进电动机单三拍通电时的步距角是相同条件下双三拍通电时的 【 】（分数：2.00）A.05 倍B.1倍
10、 C.2倍D.4倍解析：7.步进电动机的转速与【 】成正比。（分数：2.00）A.绕组相数B.脉冲频率 C.转子齿数D.通电方式系数解析：8.复合控制器的反馈控制是 【 】（分数：2.00）A.误差控制 B.串级控制C.闭环控制D.开环控制解析：解析：所谓复合控制器，就是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。其反馈控制是误差控制，而前馈控制是开环控制。9.连续路径控制是为了控制工具沿任意直线或曲线运动，必须同时控制每一个轴的【 】，使它们同步协调到达目标点。（分数：2.00）A.速度和加速度B.位置和加速度C.位置和方向D.位置和速度 解析：解析：连续路径控制是为了
11、控制工具沿任意直线或曲线运动，必须同时控制每一个轴的位置和速度，使它们同步协调到达目标点。10.PLC编程中，CMP 是 【 】（分数：2.00）A.载入指令B.串联指令C.比较指令 D.计数指令解析：二、简答题(总题数：5，分数：10.00)11.简述点位控制的原理。（分数：2.00）_正确答案：(正确答案：点位控制是在容许加速度和速度条件下，尽可能快地由源坐标位置运动到目的坐标位置，而对于两点之间的轨迹是没有精度要求的。)解析：12.机器人按照控制水平可以分为哪三种类型?哪一类机器人运动控制水平最高?（分数：2.00）_正确答案：(正确答案：第一类为点位控制机器人；第二类为连续路径控制机器
12、人；第三类为控制路径机器人。其中，控制路径机器人的运动控制水平最高。)解析：13.对于连续切削的数控机床，插补的任务是什么?插补的两项重要指标分别是什么?（分数：2.00）_正确答案：(正确答案：插补的任务就是根据起点、终点、轨迹轮廓、进给速度，按数控系统的当量进行细化。插补精度和插补速度是插补的两项重要指标。它们直接决定了数控系统的控制精度和加工速度。)解析：14.可编程控制器 PLC有什么特点?它的发展趋势如何?（分数：2.00）_正确答案：(正确答案：PLC 的特点：PLC 采用扫描工作制；微机可以编程完成 PLC的多数功能，PLC 专为工业环境设计；PLC 不需要专门的接口电路板；具有
13、多种诊断能力及模块式结构，易于维修；可采用梯形图编程，编程语言直观简洁、易于掌握；能够接收模拟信号和进行简单的算术运算。可编程控制器 PLC的发展与微电子技术和计算机技术密切相关。随着可编程序控制器应用领域的不断扩大，它本身也在不断发展。目前，PLC 主要向两个方向发展： (1)小型化方向发展。小型 PLC价格低廉、经济可靠，便于实现机电一体化。 (2)大型化方向发展，主要有以下几方面：功能不断加强；应用范围不断扩大；性能不断提高；编程软件多样化和高级化；构成形式的分散化和集散化。)解析：15.描写时间驱动过程常用什么方法?（分数：2.00）_正确答案：(正确答案：为了描写时间驱动的顺序过程，
14、经常采用语句表和过程定时图这两种方法。)解析：三、计算题(总题数：4，分数：8.00)16.500线的增量编码器，在 10个编码器脉冲的时间间隔内计数 10000个时钟脉冲，已知电动机转速为120rmin。试求时钟脉冲的周期。（分数：2.00）_正确答案：(正确答案：由题知，采样时间为 所以 f1010 6 Hz 则时钟脉冲的周期 T )解析：17.某光栅量程为 1m，其上共有 2510 5 条刻线，现测得莫尔条纹的宽度是 01mm，试求光栅条纹间的夹角 。（分数：2.00）_正确答案：(正确答案：栅距 P 410 -6 (m) 0004(mm) 则光栅条纹间夹角为 )解析：18.一台极对数为
15、 3的交流感应电动机，其同步转速为 1000rmin，通以一定频率的工频电后，转速为800rmin。试求： (1)转差率 s。 (2)通电的频率 f。（分数：2.00）_正确答案：(正确答案： )解析：19.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 R2k，电刷位移为 时的相应电阻 R 1k，电位器的工作电压 U i 12V，负载电阻为 R L 。 (1)已测得输出电压 U o 58V，求 R L 。 (2)试计算此时的测量误差。 （分数：2.00）_正确答案：(正确答案：(1)因 U o 当 U o 58 时， 解之得 R L 145k (2)空载时R L ，U o U i
16、 6V 设测量出 58V 输出电压时的测量误差为 则 )解析：四、简单应用题(总题数：3，分数：6.00)20.采样保持器的作用是在 AD 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进行说明。（分数：2.00）_正确答案：(正确答案：采样器电路原理图如图所示。 )解析：21.考虑 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)，两轴速度限制：v max v ymax 6，加速度限制：a max a ymax 2，试设计三次多项式样条函数点位控制指令。（分数：2.00）_正确答案：(正确答案：由于速度和加速度限制两轴相同 所以协调运动
17、先设计 轴 (t 1 t 0 )maxt v ，t a 6 可得 轴的控制指令表达式为： y轴控制指令表达式为： )解析：22.步进电动机分辨率为 720步转，位置寄存器 P为 7位，速度寄存器包括最高位符号位共 8位。在零时刻，二进制 00011110B装入速度寄存器，位置寄存器初始值为 0，在 1000Hz时钟的上升沿，速度寄存器的内容加入位置寄存器。设采用 DDA法产生电动机的分布运动。 试求： (1)步进电动机的转速。 (2)速度分辨率。（分数：2.00）_正确答案：(正确答案：(1)00011110B 为十进制的 30，每 1ms进行一次累加，输出频率为(30128)10002343
18、75(步秒)。步进电动机的转速为 (30128)(60720)1000195(rmin) (2)因为最小的初值为 8位带符号数，最小值为 1，所以速度分辨率为 19530065。)解析：五、综合应用题(总题数：2，分数：4.00)23.某系统的结构图如图所示，试求： (1)系统的误差传递函数。 (2)单位斜坡输入下系统的稳态误差。（分数：2.00）_正确答案：(正确答案：(1)系统的开环传递函数为 G(s) 误差传递函数 (2)系统在斜坡输入信号下的稳态误差 )解析：24.设计一个 PLC控制系统控制两台电动机，控制要求如下： (1)只有在电动机 A起动后，电动机 B才能起动； (2)只有在电动机 B停转后，电动机 A才能停转： (3)两电动机起动后自锁。 已知：电动机 A的起动开关为 X 1 ，停转开关为 X 2 ，输出继电器为 Y 1 ；电动机 B的起动开关为 X 3 ，停转开关为 X 4 ，输出继电器为 Y 2 。试设计实现该功能的梯形图。（分数：2.00）_正确答案：(正确答案：梯形图如图所示。 )解析：
