《机械电子学》模拟试题1-4及答案

《机械电子学》模拟试题（一）

一、填空题

1.从功能上讲，机电一体化系统可以分为五大组成部分，即机械结构、执行机构、驱动部件、信息检测部件、信息处理和控制单元。

2.机械电子系统的特点是动力传动和逻辑功能互相分离、动力或能量传递的路是电源—伺服控制单元—机电换能器—执行机构、信息传递的路是计算机—接口—伺服控制单元。

3. 机电一体化系统广泛使用电传动方式，对于低速重负荷系统则采用电液伺服传动系统，在某些自动线上则使用气压传动。

4.所谓伺服机构是一种以位移为控制量的闭环控制系统。

5.IC一般具有一定功能的完整电路，只需外接少量元件和导线便可实现某种给定的功能。

6.选择运放一般应从对它的主要技术要求出发，确定是通用型还是高性能型，再在各类运放中比较优劣选用合适的产品在重视主要指标的同时，也要兼顾其它要求。

7.数字IC在机械电子装置中的作用，有实现各种逻辑、实现信息的存储、实现数字量的运算、实现电路之间的参数匹配、提供基准波形。

8.数字IC的主要参数有、、与

、、噪声容限和抗干扰能力。

二、判断题

1.机电一体化可以大大提高机械的使用性能，提高机械的信息响应能力和自动化程度。（√）

2.驱动部件只能进行能量的转换，一般不受控制。（×）

3.传感器的主要参数有灵敏度、分辨率、抗干扰性、可靠性和耐环境性等。（√）

4.从控制理论的系统观点来看，只有电气系统才具有一定的输入、输出关系。（×）

5.机构也可以表达复杂的逻辑关系。（×）

6.机械具有动力传递和信息处理双重功能。（√）

7.要提高自动化程度必须采用微电子化的控制系统。（√）

8.微电子技术和电力电子技术都是弱电技术。（×）

9.门电路是数字电路的基本单元。（√）

10.传感器实际上就是信息变换装置。（√）

三、名词解释

1.机电一体化：利用微电子技术最大限度地发挥机械能的一种技术。

2.微电子技术：半导体集成电路技术。

3.计算机信息处理技术：信息处理是由计算机或微处理器完成信息的输入、运算、推理、存储和输出过程的方法和技术。

4.模拟IC：专门用于处理连续变化的模拟量。

5.数字IC：专门用于处理离散的数字量。

四、简答题

1.综述机电一体化的基特征。

答：机电一体化系统的主要特征由：广泛使用微电子技术与微机处理器，将电子单元器件嵌入机械系统，使系统具备更加完善的信息响应和信息处理能力；以微电子或电力部件替代机械部件的部分功能，使得机构大大简化；以微电子部件完全取代机械部件，使仪器发生革命性的变化；机电互补，有机结合，创造出现代高科技特征的机器设备。

2.使用数字IC的注意事项有哪些？

答：使用数字IC的注意事项：电路外引线的连接其中包括输出端的连接和多余输入端的处

理；数字IC与其它器件的连接：包括TTL电路与CMOS电路的接口，与外接负载的连接，要顾虑负载所需电流与TTL或CMOS电路的逻辑输出电流的匹配等。

3.理想运放放在线性区内哪两个重要特性？

答：第一，因为理想运放的输阻抗为，故运放不从外部吸收任何电流，即流入运放的同相端或反相端的电流均为零，即；第二，当理想运放工作在线性范围时，它的输出电压便是一个限值，则输电压应为，由于理想运放的，故，即，即同相端与反相端电位相等，这种状态称为“虚短路”。

《机械电子学》模拟试题（二）

一、填空题

1.微型计算机应用分为两大类：检测控制类、数据处理类。

2.微处理器CPU是微型计算机的中央处理部分，它主要包括运算逻辑部件、寄存器和内部逻辑控制部件三大部分。

3. 接口的主要作用有变换、放大、传递。

4.串行接口选用原则有可靠性要高、通讯速度和通讯距离应满足设计要求、抗干扰能力强。

5.PLC在设计上的特点有控制程序可变、具有高度的可靠性、接口功能强、编程直观简单、模块化结构。

6.通常对用户程序的循环扫描可程分为输入采用阶段、程序执行阶段、输出刷新阶段三个阶段。

7.软件一般分为系统软件、应用软件和数据库及数据管理软件。

8.传感器是一种能按照一定规律将被测量转变成可以输出信号的装置，在机电一体化技术中，传感器是将非电量被测量转变成电量的测量装置。

9.智能传感器既具有传感器的检测功能，又具有微处理器的智能。

二、判断题

1.不同的微处器，它们的功能和特性基本相似。（×）

2.微机的选用应根据不同的应用场合和服务对象，选不同的品种和不同的档次。（√）

3.微机在完成有关控制的处理后，总是以数字信号通过口或数据总线送给控制对象。（√）

4.单片机受集成度限制，片内存储器容量较小，又无法通过输入，输出口线扩展，因而应用上受到限制。（×）

5.可靠性问题是机电一体化系统设计的一个重要组成部分。（√）

6.汇编语言和机器语言一样，都具有很强的互换性。（×）

7.没有精确可靠的传感器，就没有精确可靠的自动检测和控制系统。（√）

8.测量条件虽然各部相同，但对传感器的要求基本一样。（×）

9.气敏传感器可用于各种可燃气体、有害气体的检测报警。（√）

10.为了满足高性能传感器的需要，有必要使用复合材料。（√）

三、名词解释

1.单片机：把微型计算机主要部分都集成在一个芯片上的单芯片微型计算机。

2.PLC：可编程序控制器。

3.总线：一组信号线的集合，是一种传递规定信息的公共通道，通过它可以把各种数据和命令传递到各自要去的地方。

4.操作系统：计算机系统管理程序库，用于提高计算机利用率，方便用户的一种软件。

5.传感器：一种能按照一定规律将被测量转变成可以输出信号的一种装置。

四、简答题

1.微型计算机分为哪两大类？各有何特点？

答：其一是检测控制类，其特点是与服务对象有较多的硬件联系，控制功能上有实时要求，

因而称为机械电子装置的控制核心；另一是数据处理类，它包括运算逻辑部件，寄存器和内部控制逻辑部件，其功能是产生控制信号，把数据从存储器或输口传递到CPU或反响传递，还可以对输入数据进行算术逻辑运算及位操作处理。

2.微机接口的主要作用是什么？

答：接口的作用有：（1）变换，在两个需要进行信息交换的环节中，由于信号的模式不同，无法直接实现信息或能量交换，可由接完成信号或能的统一；（2）放大，在信号相差悬殊环节之间，经节口放大后，才能达到能匹配；（3）传递，变换和放大后的信号在各环节间要可靠、快速、准确的交换，必须遵守一定的规范，能够保证信息的传递和逻辑控制功能的接口电路，可使信息按规定模式进行传递。

3.为什么说传感器技术是机电一体化技术中的关键技术？

答：传感器是实现自动检测和控制的首要环节，其作用相当于人的五官，直接感应外界信息，如果没有传感器对外界信息进行精确可靠的测量，那么无论是信号转换、处理或者测量数据的显示控制，都将成为一句空话，可以说，没有精确可靠的传感器，就没有精确可靠的自动检测可控制系统。

《机械电子学》模拟试题（三）

一、填空题

1.根据使用能量的不同，可以将执行元件分为电气式、液压式和气压式等几种类型。

2.机电一体化系统对执行元件的基本要求是惯性小动力大、体积小重量轻、便于维修安装、易于微机控制。

3.步进电机的性能指标有步距角、静态特性、动态特性。

4.选用步进电机时应顾虑的问题有转矩与惯量的匹配条件、步距角的选择与精度。

5.直流伺服电机的特点有稳定性好、可控性好、响应迅速、控制功率低损耗小、转矩大。

6.液压伺服系统是由液压控制元件、液压执行元件组成的控制系统。

7.影响控制系统的机械结构参数有摩擦的影响、齿隙的影响、传动误差的影响、转动惯量的影响、弹性变形的影响等。

8.同步带轮的主要参数有带轮齿数Z 、带轮的节线与节圆直径、、带轮齿顶圆直径、带轮的标号。

二、判断题

1.执行机构是机械电子学的组成部分，它将来自信息处理部分的指令转变成所要求的机械动作。（√）

2. 气压式执行元件具有很高的定位精度。（×）

3.步进电机又称电脉冲马达，它能将电脉冲信号转换成机械角位移的执行元件。（√）

4.步进电机的转矩、效率、精度、高速性都很好。（×）

5.细分驱动的特点是在不改动电机参数的情况下，能使步距角增大。（×）

6.交流伺服电机结构紧凑、外形小、重量轻。（√）

7.液压伺服系统按信号的产生和传递形式分为机—液，电—液伺服系统两大类。（√）

8.转动惯量越大，对稳定性、动态响应越好。（×）

9.同步带传动与一般带传动相比具有无滑动、传动比稳定的优点。（√）

10.滚珠螺旋传动与滑动螺旋传动和其它直线运动副相比具有运动效率高、能自锁。（×）

三、名词解释

1.步距角：在一个电脉冲作用下，电机转子转角的角位移。

2.动态特性：反应步进电机快速响及工作可靠性的技术指标。

3.矩—频特性：反应步进电机的转矩与控制频率之间变化关系的特性曲线。

4.细分驱动：把一个步距角分成若干的驱动方法。

5.节线：同步带上通过强力层中心，长度不发生变化的线称为节线。

四、简答题

1.步进电机具有哪些特点？

答：步进电机的工作状态不易受各种干扰因素的影响，只要干扰的大小未引起“丢步”现象就不影响其正常工作；步进电机步距角有误差，转子转过一定步数以后会出现累积误差，但转子转过一转以后，其累积误差为“0”，不会长期积累；易于直接与微机系统接口，构成开环位置伺服系统。

2.步进电机的选用应注意哪些问题？

答：（1）转矩和惯量的匹配，为了使步进电机具有良好的起动能力及较快的响应速度，通常推荐

及。（2）步距角的选择和精度，因步距角的选择是由电脉冲当量等因素决定的，步进电机的步距角精度将会影响开环系统的精度。

3.同步带传动有哪些特点？

答：同步带传动与一般带传动相比，其特点如下：无滑动传动比准确；传动效率高，节能效果明显；传动平稳，能吸振，噪音小；使用范围广；维护保养方便，能适应恶劣环境；安装要求高，中心距要求严格，带与轮的制造工艺复杂，成本受比量影响大。

《机械电子学》模拟试题（四）

一、填空题

1.按照控制机器所要完成的任务不同，伺服控制系统分为点位控制和连续路径控制两大类。

2.一个脉冲所产生的坐标轴移动量叫脉冲当量，脉冲当量是脉冲分配的基本单位，按加工精度决定。

3.机器人的基本定义为一种机械装置、可以编程、具有自动控制系统。

4.机器人的构成分为执行机构、驱动装置、控制系统、智能系统。

5.同运动学一样，动力学有正问题、反问题。

6.传感器控制系统由传感器、信息处理以及执行机构三部分组成。

7.对机器人的编程方式有示教编程、离线编程和语言编程。

8.数控机床是用计算机控制的全自动加工设备，其优点是适应性强、加工精度高、生产效率高、减轻操作者劳动强度、良好的经济效益、有利于生产管理。

9.数控机床的组成有输入介质、数控装置、伺服系统、反馈系统、适应控制和机床。

二、判断题

1.数字控制，是机电一体化的关键技术。（√）

2.点位控制对于运动轨迹上每一个点坐标都具有一定的精度要求。（×）

3.直线插补的终点判断，可采用两种办法，一是每走一步判断且是否成立；如果成立，插补结束，否则继续。（√）

4.在闭环数控系统中常用脉冲增量插补算法。（×）

5.机器人的手臂运动轨迹和姿态完全由存贮于计算机内的指令决定。（√）

6.电气驱动的工业机器人适用于要求力比较大，或易燃易爆的场合。（×）

7.计算机控制系统有集中控制、主从控制和分布控制三种。（√）

8.专业化自动加工机床最适合于批量化生产模式。（×）

9.伺服系统包括驱动装置和执行机构两大部分。（√）

10.从零件图纸制成控制介质的过程称为数控加工的程序编制。（√）

三、名词解释

1.脉冲当量：一个脉冲所产生的坐标轴的移动量。

2.机器人：一种拟人动能的机械电子装置。

3.输入介质：为对数控机床进行控制，在人与机床之间建立某种联系，这种联系的中间媒介物质即叫信息载体又叫输入介质。

4.开环控制：没有反馈的控制装置。

5.CIMS：在制造业采用计算机技术、信息技术、自动化技术、现代管理术等实现企业自动化系统。

四、简答题

1.机械部件的设计特点和要求有哪些？

答：要有足够的强度，保证动力和运动的传递；要有足够的刚度，限制一定范围的弹性变形，改善系统的动态特性；保证精度要求，有时还要考虑温度误差的影响；惯量要小，有利于控制系统的稳定性和伺服精度；摩擦小，传动效率高；传动平稳，噪音小；结构紧凑，重量轻；满足环境要求；可靠性要高；按照“标准化、系统化、通用化”设计要求，造型美性价比高，具有较强的市场竞争力等。

2.点位控制和连续控制方式各用于哪些场合，各自的特点是什么？

答：按照控制器所要完成的任务不同，伺服运动控制系统分为点位控制和连续路径控制两大类。点位控制是在容许加速度条件下，尽可能以最大速度由源坐标位置运动到目的坐标标位置，对于两点之间的轨迹没有精度要求。连续路径控制包括直线运动控制和曲线运动控制，控制对于运动轨迹的每一个点坐标都有一定要求，比点位控制复杂，需要采用插补技术生成参考指令信号。

3.试述数控机床手工编程的内容和方法？