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江南大学现代远程教育2011年下半年第三阶段测试卷考试科目:《机电一体化系统设计》第五章至第七章（总分100分）时间：90分钟无锡市现代远程教育中心（长安中学）学习中心（教学点）批次：201003层次：业余高起专专业：机械工程及自动化学号：910311963身份证号：320333198207115172姓名：潘稼东得分：一、单项选择题（本题共10小题，每小题1分，共10分。在每小题列出的四个选项中只有一个选项是符合题目要求的，请将正确选项前的字母填在括号内。）1、步进电机的驱动电路形式中性能最好的是（D）。A．高低压电源Ｂ．单管驱动Ｃ．单电源Ｄ．斩波恒流2、脉冲宽度调制用（C）表示。A．SAHＢ．LEDＣ．PWMＤ．LCD3、改变控制脉冲的频率可以改变步进电机（D）。A．脉冲当量Ｂ．步距角Ｃ．转角Ｄ．转速4、大惯量直流电机负载能力（A），而小惯量直流电机动态特性好。A．强Ｂ．小Ｃ．弱Ｄ．一般5、步进电机常用于（C）控制系统中作执行元件。A．闭环Ｂ．半闭环Ｃ．开环Ｄ．前馈6、过零比较器常用于对信号的（B）。A．电平转换Ｂ．整形Ｃ．放大Ｄ．阻抗匹配7、关于PI、PD、PID校正，下列说法正确的是（B）A．PI校正可获得快速响应，但是存在稳态误差Ｂ．PID校正可获得快速响应、并消除稳态误差Ｃ．PD校正可获得快速响应、并消除稳态误差Ｄ．PD校正降低响应速度、但消除稳态误差8、离散系统在时域内常用（C）来描述。A．欧拉方程Ｂ．微分方程Ｃ．差分方程Ｄ．Z传递函数9、对于提高系统可靠性，以下说法不正确的是（A）。A．对功率接口采用升额设计提高可靠性Ｂ．采用抗干扰措施提高可靠性Ｃ．采用故障诊断技术提高可靠性Ｄ．通过元器件的合理选择提高可靠性10、直流伺服电机驱动器的内阻增大使得电机的机械特性（B），。A．变硬Ｂ．变软Ｃ．变大Ｄ．变小二、多项选择题(本题共5小题，每小题2分，共10分。在每小题列出的四个选项中有2至4个选项是符合题目要求的，请将正确选项前的字母填在括号内。多选、少选、错选均无分。)1、伺服系统的构成除了被控对象还有（ABCD）。A、执行元件B、比较元件C、测量反馈元件D、调节元件2、步进电机脉冲分配方式有（AB）。A、硬件分配B、软件分配C、脉冲分配D、模拟分配3、产品性能指标从设计角度可划分为（BCD）。A、安全指标B、寻常指标C、特征指标D、优化指标4、以下哪些影响伺服系统精度？（ACD）。A、各组成元件的误差B、执行元件形式C、伺服系统的结构D、输入指令形式5、在选择控制器的微型机时主要考虑（ABCD）等因素。A、成本B、计算速度C、系统规模D、计算精度三、判断题（本题共5小题，每小题1分，共5分。请在你认为对的题后括号内打一个“√”，认为错的题后括号内打一个“×”，不需要改错。）1、一阶系统也存在稳定性问题。（×）2、设计闭环伺服系统首先要保证系统的精度。（×）3、当机械系统的固有频率远低于伺服电动机的固有频率时，伺服系统的动态特性主要取决于机械系统。（√）4、控制系统设计的基本方法是把系统中环节都抽象成数学模型进行分析研究。（√）5、伺服电动机在快速启动时的负载转矩一般比正常运行时大得多，所以电动机的最大转矩常按正常运行时的负载转矩来确定。（×）四、填空题（本题共10小题，每空1分，共10分）1、系统的阻尼比是一个既影响系统稳定性，又影响系统快速响应性的参数。2、计算机对外部状态采集方式可有两种，一种是查询方式，另一种是中断方式。3、如果负载等效惯量和电机惯量不匹配一般调节传动比使之匹配。4、PID控制器兼有比例、积分和微分三种基本控制规律的优点。5、机电产品的性能指标可分为功能性指标、经济性指标和安全性指标。6、步进电机有反应式、永磁式和混合式三种类型。7、伺服系统仅包含二个积分环节的系统称作II型系统。8、在控制装置中存在三类干扰：供电干扰、过程通道干扰和空间干扰。9、电机角速度和电枢电压之间的关系称做直流伺服电机的调节特性。10、直流伺服电机的速度控制方法是产生PWM或脉冲宽度调制脉冲经H型桥式驱动电路控制电枢电压。五、简答题(本题共6小题，每小题5分，共30分)1、简述获得脉冲传递函数一般方法。答：2、控制系统增加可靠性的软件方法有哪些措施？答：3、伺服系统动态响应性的两个含义是什么？分别用什么参数来描述？答：4、建立被控对象数学模型的方法有哪些？各有什么特点？答：5、简述用硬件方法产生PWM脉冲的原理。答：6、简述何谓启动矩频特性。答：六、简单应用题（本题共2题，共15分）1、一个直流伺服电机在空载情况下电枢电压和转速之间的关系为：对应电机转速0到每分钟2000转，电枢电压为0到40V，采用PWM方式进行速度控制，试计算当控制转速为每分钟1500转时的控制脉冲的占空比。（8分）2、一丝杠传动的工作台系统，为二阶系统。折算到丝杆轴上的总等效转动惯量Js=0.0583kg•m2，折算到丝杆轴的总等效扭转刚度Ks=1.9X104N•m/rad，试计算该系统的扭振固有频率ωn。（7分）七、综合应用题（本题共2题，每题10分，共20分）1、在一个传动系统中，输出轴到电机轴之间通过传动比i1、i2传动，传动效率为η，各轴及其上齿轮的转动惯量相应为J1、J2、J3，输出轴负载转矩为TL，电机最大角加速度为ε。（1）试给出等效到电机轴的等效负载转动惯量表达式。（3分）（2）试给出等效到电机轴的等效负载转矩表达式。（3分）（3）给出所需电机最大转矩表达式。（4分）2、一半闭环控制系统，执行元件为直流伺服电机，电机直接驱动滚珠丝杠带动一工作台移动，已知丝杠导程为8mm，控制器的输出信号控制电机驱动器。1）计算传动比；（2分）2）画出该半闭环系统的系统框图；（4分）3）给出系统传递函数。（4分）