1、全国自考（机电一体化系统设计）模拟试卷 2 及答案与解析一、单项选择题1 “机电一体化 ”一词来源于英文单词 【 】（A）Mechanics（B） Electronics（C） Servosystem（D）Mechatronics2 单级谐波传动减速器的产品型号为 XBD100125150，其畔 125 代表 【 】（A）柔轮小径（B）传动比（C）输出转矩（D）刚轮小径3 如图称为 【 】（A）直流伺服电动机调节特性（B）直流伺服电动机动态特性（C）直流伺服电动机机械特性（D）直流伺服电动机调速特性4 电枢电阻不可忽略的直流伺服电动机空载时，转速与电枢电压的关系为 【 】（A）相等（B）反比（
2、C）线性关系（D）无关5 两极三相感应电动机，定子单相绕组通电后，在气隙中产生 【 】（A）均匀磁场（B）旋转磁场（C）脉动磁场（D）正交磁场6 步进电动机的输入是 【 】（A）脉冲信号（B）阶跃信号（C）斜坡信号（D）加速度信号7 一般说来，如果增大自然频率 n 的数值，则动态性能指标中的调整时间 Ts 【 】（A）变大（B）减小（C）不变（D）不定8 复合控制器的前馈控制是 【 】（A）误差控制（B）串级控制（C）闭环控制（D）开环控制9 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位置和速度，使得它们同步协调到达目标点，这样的运动控制称为 【 】（A）连续路径控制（B）点位控
3、制（C）插补运动控制（D）简单直线运动控制10 MLB 是【 】指令。（A）二进制乘法（B）数据传递（C）保持（D）加法二、简答题11 一般机电一体化产品设计主要有哪几个阶段?12 测量模块由哪几部分组成?它有什么作用?13 简述光电编码器式传感器的工作原理和主要特点。14 什么感应同步器?15 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电，电动机是否会停转? 为什么 ?16 永磁同步电动机的特点是什么?17 简述采样周期的选择原则。18 插补器分哪几种形式?什么是 DDA 法插补?三、计算题19 已知某进给伺服系统中伺服电动机的时间常数 Tm04s ，系统增益 Kv20
4、0，速度开：增益为 Kv080。求： (1)自然频率。 (2)阻尼比。20 已知双波谐波齿轮的柔轮齿数 zR200，刚轮齿数 zG202，波形发生器的转速nN600r min 。试求： (1)柔轮固定、波形发生器输入时刚轮的转速。 (2)刚轮固定、波形发生器输入时柔轮的转速。21 三相反应式步进电动机，转子有 80 个齿，单拍最大扭矩为 5N.m，求电动机在不同通电方式下的起动转矩。22 一台铭牌被遗失的交流电动机，通以频率为 50Hz 的交流电后，测得其空载转速为 1450rmin，试确定该电动机的磁极数，并计算空载时的转差率。四、简单应用题23 某台直流伺服电动机，保持控制电压为 110V
5、 不变，改变电动机的负载转矩，当控制电流为 01A 时，电机转速为 4000rmin，当控制电流为 02A 时，电机转速为 3000rmin。试通过计算绘制出相应的转矩一转速曲线，并在所绘制的转矩一转速曲线中标明理想空载转速和堵转转矩的大小。24 某他励直流电动机，电枢电阻为 04，额定电压为 220V，额定电流为 40A，额定转速为 1000rmin，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 三相交流感应电动机，电源频率 100Hz，空载转速为 2750rmin。(1)该电动机为几极，空载转差率是多少?(2)堵转时 s1，定子、转子绕组
6、电势频率各为多少?(3)空载时，定子、转子绕组电势频率各为多少?全国自考（机电一体化系统设计）模拟试卷 2 答案与解析一、单项选择题1 【正确答案】 D【试题解析】 “机电一体化”来源于英文名词“Mechatronics”。这是由日本人首创的一个新词，它取了“Mechanics( 机械学)”的前五个字母和“Electronics( 电子学)”的后七个字母组合而成。其含义是机械与电子的集成技术。2 【正确答案】 B【试题解析】 XBD 为产品代号，100 代表柔轮小径为 100mm，125 代表传动比，150 代表输出转矩为 150N.m，代表精度等级为普通级。3 【正确答案】 C4 【正确答案
7、】 C5 【正确答案】 C6 【正确答案】 A7 【正确答案】 B8 【正确答案】 D【试题解析】 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 【正确答案】 A10 【正确答案】 A二、简答题11 【正确答案】 整个设计过程可以分为以下几个阶段：(1)市场调研、需求分析和技术预测；(2)概念设计；(3)可行性分析；(4)编制设计任务书；(5)初步设计 方案设计；(6)方案设计评估与优化；(7)详细设计和参数核算；(8)完成全部设计文件。12 【正确答案】 机电一体化系统中的测量模块由传感器、信号调理电路以
8、及测量系统等组成。它的作用是将机械结构模块的状态和性能参数变换为电的信号，并进行必要的信号转换和信息处理，提供给检测或控制。13 【正确答案】 光电编码器是码盘式角度数字检测元件，分为绝对编码器和增量编码器两种类型。增量编码器是指旋转的码盘给出一系列脉冲，然后根据旋转方向由计数器对这些脉冲进行加减计数，以此来表示转过的角位移量。增量编码器具有结构简单、价格低、精度易于保证等优点。绝对编码器用于 360内角位移的测量，测角精度为数秒，随着分辨率的提高，要求码道数增加，刻划难度增大。14 【正确答案】 感应同步器是一种应用电磁感应原理来测量位移的高精度检测元件，有直线式和圆盘式两种，分别用于大行程
9、的线位移和角位移的测量。15 【正确答案】 不会。若励磁绕组断开，励磁电流为零，主磁通会迅速下降，因感应电动势很小，电枢电流迅速增大，超过额定值，转速会迅速上升至非常大，造成“飞车”。16 【正确答案】 永磁同步电动机的特点：调速范围宽、起动迅速、机械特性和调节特性线性度好、寿命长、维护方便、可靠性高、噪声较小，不存在换向火花，不会产生对无线电信号的干扰，可用于直流电动机不能应用的易燃、易爆场合；但其控制结构复杂，成本较高，低速时转速均匀性较差。17 【正确答案】 准则 1：若考虑对系统响应速度的影响，选择采样周期的一条良好的法则是采样周期应小于或等于系统的最小时间常数。准则 2：若考虑系统的
10、抑制干扰能力，选择采样周期的另一条法则是采样速率应为闭环系统通频带的 10 倍以上。准则 3：实时算法程序所花费的时间总和最好小于采样周期的 110。以上选择采样周期的三条准则应同时满足。18 【正确答案】 插补器有硬件和软件两种形式。在软件插补器设计中，常采用简单的微分方程方法，轨迹微分方程的简单计算方法是数字微分分析(DigitalDifferential Analyzer)法，也叫数字积分器法，简 DDA 法。三、计算题19 【正确答案】 (1)自然频率 n 200(Hz) (2)阻尼比 0520 【正确答案】 (1)柔轮固定、波形发生器输入时：(2)刚轮固定、波形发生器输入时：21 【
11、正确答案】 三相反应式步进电动机共有三种通电方式：单三拍、双三拍和三相六拍，其中单三拍和双三拍方式通电时，通电方式系数 c1；三相六拍方式通电时 c2，所以 (1)单、双三拍方式通电时 T st25(N.m) (2)三相六拍方式通电时 T st43(N.m)22 【正确答案】 因电动机的空载转速 n1450rmin，则其同步转速n01450rmin p60fn 06050n 0。 3000n 030001450207 所以 p或 1。 当 p2 时， 同步转速 n060fp605021500rmin 空载转差率s(15001450)1500003 较为合理。 当 p1 时， 同步转速n060f
12、 p605013000r min 空载转差率 s(30001450)3000052 空载转差率太大，应舍弃 所以 p2，s003；即该电动机的磁极数为 4，空载时的转差率为 003。四、简单应用题23 【正确答案】 根据 KtK e 可得： Ra220则转矩一转速曲线如图所示。24 【正确答案】 T emK tIa TNK tIN，05T NK tIa Ia 05I N 0540 20(A) E aK c EaN2200 440 204(V) E a2200420212(V) n 10001039(rmin) 或 1088(rad s)25 【正确答案】 (1)由 n 得 p 219250 即该电动机为四极。 空载时转差率为 s 0083 (2)由堵转时 s1，定子绕组电势频率 f1100Hz，得 转子绕组电势频率 f2s.f 1100Hz (3)空载时定子绕组电势频率 f1100Hz，得 转子绕组电势频率为 f 2s.f 10083100Hz83Hz
