一、 判断题

系统论、信息论、控制论是机电一体化技术的理论基础，是机电一体化技术的方法论。（√ ）

PLC采用扫描工作方式，扫描周期的长短决定了PLC的工作速度。（√ ）

PLC完善的自诊断功能，能及时诊断出PLC系统的软件、硬件故障，并能保护故障现场，保证了PLC控制系统的工作安全性。（√ ）

传动机构的转动惯量取决于机构中各部件的质量和转速。（× ）

传感器在使用前、使用中或修理后，必须对其主要技术指标标定或校准，以确保传感器的性能指标达到要求。（√ ） 电液伺服系统的过载能力强，在强力驱动和高精度定位时性能好，适合于重载的高加减速驱动。（√ ）

对直流伺服电动机来说，其机械特性越硬越好。（√ ） 感应同步器是一种应用电磁感应原理制造的高精度检测元件，有直线和圆盘式两种，分别用作检测直线位移和转角。（√ ）

工业机器人驱动部分在控制信息作用下提供动力，包括电动、气动、液压等各种类型的传动方式。（√ ） 滚珠丝杠垂直传动时，必须在系统中附加自锁或制动装置。（√ ）

机电一体化系统的机械系统与一般的机械系统相比，应具有高精度、良好的稳定性、快速响应性的特性。（√ ） 计算机控制系统的采样周期越小，其控制精度就越高。（√ ）

计算机控制系统设计完成后，首先需要对整个系统进行系统调试，然后分别进行硬件和软件的调试。（× ） 进行机械系统结构设计时，由于阻尼对系统的精度和快速响应性均产生不利的影响，因此机械系统的阻尼比ξ取值越小越好。（× ）

绿色设计是对已有的产品或技术进行分析研究，进而对该系统（产品）进行剖析、重构、再创造的设计。（×） 脉冲分配器的作用是使电动机绕组的通电顺序按一定规律变化。（√ ） 目前，大部分硬件接口和软件接口都已标准化或正在逐步标准化，设计时可以根据需要选择适当的接口，再配合接口编写相应的程序。（√ ）

气压式伺服驱动系统常用在定位精度较高的场合使用。（× ）

驱动部分在控制信息作用下提供动力，伺服驱动包括电动、气动、液压等各种类型的驱动装置。（√ ）

数控机床中的计算机属于机电一体化系统的控制系统，而电机和主轴箱则属于系统的驱动部分。（×） 数字化物理样机就是一种结构设计软件，强调结构上的设计。（× ）

数字式位移传感器有光栅、磁栅、感应同步器等，它们的共同特点是利用自身的物理特征，制成直线型和圆形结构的位移传感器，输出信号都是脉冲信号，每一个脉冲代表输入的位移当量，通过计数脉冲就可以统计位移的尺寸。（√ ）

双螺母消除轴向间隙的结构形式结构紧凑，工作可靠，调整方便，能够精确调整。（× ） 通常，步进电机的最高连续工作频率远大于它的最高启动频率。（√ ）

通用型计算机系大多工作在为特定用户群设计的系统中，通常都具有低功耗、体积小、集成度高等特点。（× ） 为减少机械传动部件的扭矩反馈对电机动态性能的影响，机械传动系统的基本固有频率应低于电气驱动部件的固有频率的2~3倍，同时，传动系统的固有频率应接近控制系统的工作频率，以免系统产生振荡而失去稳定性。（× ） 无论采用何种控制方案，系统的控制精度总是高于检测装置的精度。（× ）

现场总线系统采用一对一的设备连线，按控制回路分别进行连接，打破了传统控制系统的结构形式。（× ） 现代嵌入式系统的设计方法是将系统划分为硬件和软件两个独立的部分，然后按各自的设计流程分别完成。（× ） 信息处理技术是指在机电一体化产品工作过程中，与工作过程各种参数和状态以及自动控制有关的信息输入、识别、变换、运算、存储、输出和决策分析等技术。（√ ） 虚拟设计是在基于多媒体的、交互的、嵌入式的三维计算机辅助设计环境中进行实体建模和装配建模，生成精确的系统模型，并在同一环境中进行一些相关分析，从而满足工程设计和应用的需要。（√）

需求设计是指新产品开发的整个生命周期内，从分析用户需求到以详细技术说明书的形式来描述满足用户需求产品的过程。（√ ）

选择传感器时，如果测量的目的是进行定性分析，则选用绝对量值精度高的传感器，而不宜选用重复精度高的传感器。（× ）

一般说来，全物理仿真较之计算机仿真在时间、费用和方便性上都具有明显的优点，是一种经济、快捷与实用的仿真方法。（× ）

永磁型步进电动机即使其定子绕组断电也能保持一定转矩，故具有记忆能力，可用于定位驱动。（√ ） 在闭环系统中，因齿轮副的啮合间隙而造成的传动死区能使系统以6~10倍的间隙角产生低频振荡，采用消隙装置，以提高传动精度和系统稳定性。（× ）

直流伺服电动机的调速特性是电机转速与其输出转矩的关系。（× ）

自动控制技术是机电一体化相关技术之一，直接影响系统的控制水平、精度、响应速度和稳定性。（√ ） 自动控制是在人直接参与的情况下，通过控制器使被控对象或过程自动地按照预定的规律运行。（× ） 二、单选题

以下可对交流伺服电动机进行调速的方法是（改变电动机的供电频率）。

HRGP-1A喷漆机器人中的活塞式液压缸属于系统中的（驱动部分）。

HRGP-1A喷漆机器人中的手部属于系统中的（执行机构）。

闭环控制的驱动装置中，丝杠螺母机构位于闭环之外，所以它的（回程误差和传动误差都不会影响输出精度）。 步进电机转动后，其输出转矩随着工作频率增高而（下降）。

采用脉宽调制（PWM）进行直流电动机调速驱动时，通过改变（脉冲的宽度）来改变电枢回路的平均电压，从而实现直流电动机的平滑调速。

齿轮传动的总等效惯量随传动级数(增加而减小)。 传动系统的固有频率对传动精度有影响，（B ）固有频率可减小系统地传动误差，（A ）系统刚度可提高固有频率。A．提高，提高

导程L0=8mm的丝杠驱动总质量为60kg的工作台与工件，则其折算到丝杠上的等效转动惯量为（97）kg〃mm2。 多级齿轮传动中，各级传动比“前小后大”的分配原则不适用于按（重量最轻原则）设计的传动链。

多级齿轮传动中，各级传动比相等的分配原则适用于按（重量最轻原则（小功率装置））设计的传动链。 幅频特性和相频特性是模拟式传感器的（动态特性指标）。 光栅传感器的光栅是在一块长条形的光学玻璃上密集等间距平行的刻线，刻线数为100线/mm，经四倍细分后，记数脉冲为400，光栅位移是（1）mm。（此光栅传感器测量分辨率是（0.01 ）mm。） 含有微处理器，可进行程序编制或适应条件变化的接口是（智能接口）。

计算机控制系统实际运行时，需要由用户自行编写（应用软件），具有实时性、针对性、灵活性和通用性。 检测环节能够对输出进行测量，并转换成比较环节所需要的量纲，一般包括传感器和（转换电路）。

某机电一体化系统需要消除齿轮传动的齿侧间隙，采取下列哪种方法使得调整过程中能自动补偿齿侧间隙？（轴向压簧错齿调整法）

受控变量是机械运动的一种反馈控制系统称(伺服系统)。 数控机床进给系统的伺服电机属于设备的（驱动部分）。 通常，数控精密镗铣床等高精度数控设备，其伺服系统的控制方式均采用（闭环控制）

为提高机电一体化机械传动系统的固有频率，应设法（增大系统刚度）。

下列哪个是传感器的动特性（幅频特性）。

下列哪种方法是采用单螺母预紧原理来消除滚珠丝杠副的间隙？（偏置导程法）

以下产品不属于机电一体化产品的是（电子计算机）。 以下产品属于机电一体化产品的是（全自动洗衣机）。 以下除了（继电器控制系统），均是由硬件和软件组成。 以下抑制电磁干扰的措施，除了（软件抗干扰），其余都是从切断传播途径入手。 有一脉冲电源，通过环形分配器将脉冲分配给五相十拍通电的步进电机定子励磁绕组，已知转子有24个齿，步进电机的步距角是（1.5°）。a=360/(znk)=360/(24*5*2) 在开环控制系统中,常用（步进电动机）做驱动元件。 二、 简答题

滚珠丝杠副消除轴向间隙的调整预紧方法有哪些？ 滚珠丝杠副消除轴向间隙的调整预紧方法有：螺纹预紧调整式、双螺母差齿预紧调整式、双螺母垫片预紧调整式、弹簧式自动调整预紧式、单螺母变位导程自预紧式。 步进电动机的输入信号是什么？如何实现对其转速和旋转方向的控制？

步进电机的输入信号是脉冲序列。步进电机的步矩角α与运行拍数m、通电方式k（m=kN，单拍时k=1，双拍时k=2，N为定子绕组的相数）、转子的齿数z有关。步进电机定子绕组通电状态的改变速度越快，其转子旋转的速度越快，即通电状态的变化频率越高，转子的转速越高。改变步进电机定子绕组的通电顺序，转子的旋转方向随之改变。

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简述数控设备中计算机数控装置的组成和功能。

在数控设备中，计算机数控装置是设备的核心部分，一般由专用计算机（或通用计算机）、输入输出接口以及机床控制器等部分构成。计算机数控装置根据输入的数据和程序，完成数据运算、逻辑判断、输入输出控制等功能；机床控制器主要用于机床的辅助功能，主轴转速的选择和换刀功能的控制。

什么是步进电机的步距角？它由哪些参数确定？ 定子绕组的通电状态每改变一次，它的转子便转过一个确定的角度，即步进电机的步距角α步进电挠的步距角α=360/(zm)，所以α与运行拍数m、通电方式k(m=KN，单拍时k =1，双拍时k=2，N为定子绕组的相数〉、转子的齿数z有关。

齿轮传动中齿侧向间隙对系统有何影响?如何消除直齿圆柱齿轮的齿侧间隙?

齿轮的啮合间隙会造成传动死区〈失动量)，若该死区是在闭环系统中，则可能造成系统不稳定，常会使系统产生低频振荡。常用调整直齿圈柱齿轮的齿侧间隙的方法有：偏心套调整法、轴向垫片调整法、双片薄齿轮错齿调整法等。

完善的机电一体化系统主要包括哪几部分？

机械本体、动力系统、检测传感系统、执行部件、信息处理及控制系挠五部分相互协调，共同完成所规定的目的功能。各部分通过接口及相应软件有机结合在一起，构成内部阻配合理飞外部效能最佳的完整产品。 简述机电一体化系统中的接口的作用。

机电一体化系统中的接口的作用是实现系统与外部（其他系统、操作者、环境）的连接，一般分为机械接口、电气

接口两方面。

机械运动中的摩擦和阻尼会降低效率，但是设计中要适当选择其参数，而不是越小越好。为什么？ 因为适当选择机械运动中的摩擦和阻尼会，可提高系统的稳定性、保证系统具有良好的动态特性。

简述机械系统的刚度对系统动态特性的影响。

① 失动量。系统刚度越大，因静摩擦力的作用所产生的传动部件的弹性变形越小，系统的失动量也越小。

② 固有频率。机械系统刚度越大，固有频率越高，可远离控制系统或驱动系统的频带宽度，从而避免产生共振。 ③ 稳定性。刚度对开环伺服系统的稳定性没有影啊，而对闭环系统的稳定性有很大影响，提高刚度可增加闭环系统的稳定性。

何谓概念设计？简述概念设计的设计过程。

对概念设计表述为：“在确定任务之后，通过抽象化，拟定功能结构，寻求适当的作用原理及其组合等，确定出基本求解途径，得出求解方案，这一部分设计工作叫做概念设计。”

概念设计过程的步骤及采用的方法如图1所示

图1 概念设计步骤

如何进行机电一体化系统的可靠性设计？

可靠性是指系统在规定的条件下和规定的时间内，完成规定功能的能力。通常用“概率”表示“能力”来实现可靠性指标的量化。

（1）机电一体化系统的可靠性设计（2）控制系统可靠性设计（3）软件的可靠性技术

简述HRGP－1A喷漆机器人的示教再现过程。

HRGP－1A喷漆机器人由操作机、微型计算机控制装置、液压能源三部分组成。所谓示教，即操作人员用手操纵操作机的关节和手腕，展示操作过程，由于计算机通过传感器将示教过程检测到的参数存入存储器。所谓再现，即是将存储器存放的信息取出，经插补运算与采样得到的位置数据比较，然后将差值输出，控制操作机按示教过程轨迹运动。

简述数控设备中计算机数控装置的组成和功能。

（1）数控设备中计算机数控装置的组成：运算器、控制器、存储器、输入接口及输入设备（键盘、鼠标、模数转换器）、输出接口及输出设备（显示器、指示灯、数模转换器等）、系统软件和应用软件等。