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机电控制技术试卷一、单项选择题(本大题共10小题，每小题1分，共10分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的，把你所选的选项前的字母填在题后的括号内。)1.吊车在匀速提升重物时，对电机而言，其负载的机械特性属于（）A.恒功率B.直线型C.恒转矩D.离心机型2.下列不属于控制系统的性能指标有：（）A．时域性能指标B．频域性能指标C．空间性能指标D．综合性能指标3.下面四个电力电子器件中，属于全控型电力电子器件的是（）A.二极管B．单向晶闸管C．双向晶闸管D．IGBT4.单相全波整流电路存在有源逆变的若干基本条件中，不包括（）A.必须是全控桥B.负载必须具有较大感性C.控制角α90°D.必须有续流二极管5.直流调速系统中用以补偿电枢电阻压降引起的转速波动的环节是（）A.电压负反馈B.电流正反馈C.电流截止负反馈D.电压微分负反馈6.普通三相异步电动机作为变频电机使用，则不宜在很低转速长期运行，因为（）A.发热量大，散热条件差B.伴随额定电压下降，输出功率低C.异步电机在低速时功率因数低D.最大转矩降低，易堵转7.电机的反馈制动是指（）A.通过测速发电机的反馈信号，控制好制动速度B.通过速度继电器的反馈作用，在电机速度接近零时恰好撤消制动力矩C.电机速度降低的过程中，电机绕组中有电能反馈到电源D.电机制动时，动能转变为电能消耗在外部电阻上8.下列不属于干扰的作用方式的是（）A.串模干扰B.共模干扰C.长线传输干扰D.短线传输干扰9.下列属于屏蔽形式的是（）A.微波屏蔽B.电磁屏蔽C.静电屏蔽D.低频率屏蔽10.下列不是常见滤波形式的是（）A.RC型B.RL型C.LC型D.双T型二、名词解释（本大题共6小题，每小题3分，共18分。）1．系统2.反馈信号3.传递函数4.屏蔽5.数控机床6.顺序控制三、填空题（本大题共6个小题，共20个空，每空0.5分，共10分。把答案填在题中横线上。）1．反馈控制系统由、、和四个基本环节组成。2.控制系统按信号的形式分为和。控制系统按给定值分为和。3.建立数学模型的的方法有和。4.STD总线的56只引脚分为、、、和等五组。5.为保证长线传输的可靠性，主要措施有、和等。6.过程通道干扰分为和。四、简答题（本大题共7个小题，每小题6分，共42分。）1.画出伺服驱动系统的组成框图及简述对伺服系统的要求。2.求下列象函数的零点、极点并进行拉氏反变换求原函数。3.什么是控制系统的稳态和瞬态？4．为什么电动机的起动电流很大？当电动机起动时，热继电器会不会动作？为什么？5.试述微机控制系统对硬件的要求。6.数字PID控制算法有哪些算法？7.试说明单片机温度控制系统的控制原理及基本组成。五、论述题（本大题共1个小题，每小题10分，共10分。）1．试分别说明用继电器接触器、用可编程序控制器和用单片机来实现控制系统设计的主要优缺点，并指出各适用于什么场合？六、计算题（本大题共1个小题，每小题10分，共10分）1.某单位反馈系统在输入信号xi(t)=1+t的作用下，输出响应xo(t)=t，试求该系统的开环传递函数和稳态误差。A卷一、单项选择题CCDDBACDAB二、名词解释（本大题共6小题，每小题3分，共18分。）1．系统系统是由相互关联和制约的多个环节组成的一个整体，并就某种目标而运动。2.反馈信号常用b(t)表示，是反馈环节的输出信号，与被控参数具有一定的函数关系。3.传递函数在零初始条件下，线性定常系统或环节输出量的拉氏变换与输入量的拉氏变换之比称为系统的传递函数。4.屏蔽利用低电阻、导磁性良好的材料制成容器或金属网，将需要保护的部分罩起来，以防止电磁感应或静电感应的方法，称为屏蔽。5.数控机床数控机床是数字程序控制机床的简称，是指采用数字指令信息来控制的机床。6.顺序控制时序控制就是生产过程或生产机械按规定的时序而顺序动作，或在现场输入信号作用下按预定规律而顺序动作的自动控制。三、填空题（本大题共6个小题，共20个空，每空0.5分，共10分。把答案填在题中横线上。）1．反馈控制系统由检测元件、控制器、执行机构和被控对象四个基本环节组成。2.控制系统按信号的形式分为连续控制系统和离散控制系统。控制系统按给定值分为恒值控制系统和随动控制系统。3.建立数学模型的的方法有解析法（机理法）和测试法。4.STD总线的56只引脚分为逻辑电源、数据总线、地址总线、控制总线和辅助电源等五组。5.为保证长线传输的可靠性，主要措施有隔离变压器隔离、光电耦合器隔离和双绞线隔离等。6.过程通道干扰分为漏电流耦合形成的干扰和共阻抗耦合形成的干扰。四、简答题（本大题共7个小题，每小题6分，共42分。）1.画出伺服驱动系统的组成框图及简述对伺服系统的要求。答：伺服系统的组成框图：对伺服系统的要求：高的工作精度、宽的进给速度范围、快的响应速度、负载能力和稳定性。2.求下列象函数的零点、极点并进行拉氏反变换求原函数。答：F（s）=1/(s+a)2F（s）=1/(Ts+1)2F(s)=1/(s2+sa)零点s=-a极点s=∞原函数te-at零点s=-1/T极点s=∞原函数t/T2*e-t/T零点S=-a极点s=∞原函数1/a*(1-e-at)3.什么是控制系统的稳态和瞬态？答：当系统没有受到外来干扰作用，同时给定值保持不变，因而被控参数也不会随时间变化或在允许波动范围内变化，整个系统处于稳定平衡的工况，称为稳态。当系统受到干扰作用或者改变了设定值后，原来的稳态遭到破坏，系统中各个组成环节的输入、输出量都相继发生变化，被控参数也偏离原稳态值而随时间变化，这时称系统处于瞬态。4．为什么电动机的起动电流很大？当电动机起动时，热继电器会不会动作？为什么？答：电动机从静态变成动态并达到额定转速时需要很大的力，一般起动电流是额定电流的5～7倍。不会。热继电器有热惯性，起动瞬间不会动作。5.试述微机控制系统对硬件的要求。答：（1）能进行相应的信息转换，满足微机对输入、输出信息的转换要求。（2）能可靠的传递CPU的控制信息和外部设备的状态信息。（3）应具有较强的抗干扰能力，以保证系统的可靠性。6.数字PID控制算法有哪些算法？答：1.不完全微分PID控制算法2.积分分离PID控制算法3.带死区的PID控制算法4.变速积分PID控制算法7.试说明单片机温度控制系统的控制原理及基本组成。答：单片机的控制原理：炉温由热电偶及温度变送器检测，经A/D转换得到相应测量值的数字量B(n)，送人单片机中与给定值的数字量可控硅调功器，改变电炉的加热功率，实现对炉温的控制。整个系统的基本组成包括：工业电炉（被控对象），模拟量输入通道，输出控制电路，单片机系统及控制软件等部分。五、论述题（本大题共1个小题，每小题10分，共10分。）1．试分别说明用继电器接触器、用可编程序控制器和用单片机来实现控制系统设计的主要优缺点，并指出各适用于什么场合？答：继电器控制系统优点：具有结构简单、容易掌握、维护方便、价格低廉，缺点：采用硬接线方式装配而成，只能完成固定的生产工艺控制功能。一旦生产工艺过程改变，则控制柜必须重新设计、重新配线．适应性差。PLC控制系统优点：具有可靠性高、功能齐全，适应性好、易学易懂，便于推广应用；缺点：硬件成本比较高。用途：对各种恶劣的工业环境下的工业对象的控制。单片机控制系统优点：体积小、功耗小、价格便宜；硬件通用化、应用灵活化；可靠性较高、抗干扰能力较强；控制功能强、运算速度快；应用系统的研制周期短。缺点：设计电路结构复杂，功能单一。六、计算题（本大题共1个小题，每小题10分，共10分）1.某单位反馈系统在输入信号xi(t)=1+t的作用下，输出响应xo(t)=t，试求该系统的开环传递函数和稳态误差。解：由xo(t)=t得xo(0)=0，故xo(t)=t是在零初始条件下的响应。由xi(t)=1+t得R（s）=(s+1)/s2，由Xo(t)=t得Xo(t)=1/s2于是Φ（s）=Xo(t)/Xi(t)=(1/s)/(1+1/s)=G(s)/(1+G(s))为一个单位反馈系统，开环传递函数G（s）=1/s，系统为I型系统，且开环增益K=1。于是，稳态误差ess=0+1=1