第一章参考答案
1．什么是低压电器？低压电器是怎样分类的？
答：（1）低压电器通常是指工作在交流50Hz（60Hz）、额定电压小于1200V 和直流额定电压小于1500V的电路中，起通断、保护、控制或调节作用的电器。
（2）低压电器的分类方法很多，按照不同的分类方式有不同的类型，主要有按照用途分类、按照工作条件分类、按照操作方法分类和按照工作原理分类等分类方法。
2．什么是额定电流？什么是约定发热电流？两者有什么区别？
答：
（1）额定工作电流：在规定的条件下，保证电器正常工作的电流。
（2）约定发热电流：在规定的条件下实验，电器在8小时工作制下，各部件的温升不超过极限数值时所承载的最大电流。
额定电流通常是持续工作的条件下，而约定发热电流是在8小时工作制下，后者大于前者。
3．我国的低压电器经历了哪几代？
答：
我国的低压电器产品大致可分为如下四代。第一代产品：20世纪60年代至70年代初；第二代产品：20世纪70年代末至80年代；第三代产品：20世纪90年代；第四代产品：20世纪90年代末至今。
4．低压电器的发展趋势是什么？
答：
（1）智能化
（2）电子化
（3）产品的模块化和组合化
（4）产品的质量和可靠性明显提高
5．防止触电有哪些措施？
答：
(1) 防止接触带电部件
常见的安全措施有绝缘、屏护和安全间距。
(2) 防止电气设备漏电伤人
(3) 采用安全电压
(4) 使用漏电保护装置
(5) 合理使用防护用具
(6) 加强安全用电管理
6．接地有哪些种类？保护接地有哪些形式？
答：
按照接地的目的可将接地分为如下几类：
①工作接地。
②保护接地，也称安全接地。
③过电压保护接地。
④防静电接地。
7．保护接地要注意哪些问题？工作接地要注意哪些问题？
答：
保护接地要注意的问题：
①电气设备都应有专门的保护导线接线端子（保护接线端子），并用‘
符号标记，也可用黄绿色标记。不允许用螺丝在外壳、底盘等代替保护接地端子。
②保护接地线用粗而短的黄绿线连接到保护接地端子排上，接地排要接入大地，接地电阻要小于4 。
③保护接地不允许形成环路。
④设备的金属外壳良好接地，是抑制放电干扰的最主要措施。
⑤设备外壳接地，起到屏蔽作用，减少与其他设备的相互电磁干扰。
工作接地要注意的问题：
①设备的接地不能布置成环形，一定要有开口，保护接地也遵循这一原则。
②采用光电隔离、隔离变压器、继电器等隔离方法，切断设备或电路间的地线环路，抑制地线环路引起的共阻抗耦合干扰。
③设备内的数字地和模拟地都应该设置独立的地线，最后汇总到一起。
④工作地浮地方式只适用于小规模设备和工作速度较低的电路，而对于规
模较大的复杂电路或者设备不应该采用浮地方式。
⑤电柜中的工作地线、保护地线和屏蔽地线一般都接至电柜中的中心接地点，然后连接大地，这种接法可使柜体、设备、屏蔽地和工作地保持在同一电位上，保护地和屏蔽地最终都连在一起后又与大地连通。
8．怎样制作接地装置？
答：
正规的接地装置有两种简易的做法，借助埋入地下的金属棒和金属板实现对大地的电接触。其中，钢接地体的规格和接地线的规格都要按照相关规定。
选择地势较低、较为潮湿的地方将金属棒打入或者埋入地下。往往要使用多个金属棒并联构成接地电阻小于4 的接地极，金属棒的一段加工成尖型，以便打入地下，棒长为2.5m
9．电磁辐射的危害是什么？如何防止电磁辐射？
答：
主要危害如下：
（1）对人体的危害
（2）对电气、电子设备和系统的危害
（3）对电器元件的危害
防止电磁辐射的方法：
电磁屏蔽是防止电磁辐射的主要措施。
10．何谓接地电阻？
答：
接地体或自然接地体的对地电阻的总和称为接地的接地电阻
11．常见的触电事故的主要原因有哪些？怎样防止触电？
答：
（1）常见触电事故的主要原因
常见的触电事故的主要原因有以下几个。
①电气线路、设备检修中措施不落实。
②电气线路、设备安装不符合安全要求。
③非电工任意处理电气事务，接线错误。
④现场临时用电管理不善。
⑤操作漏电的机器设备或使用漏电的电动工具（包括设备、工具无接地和接零保护措施）。
⑥设备、工具已有的保护线中断。
⑦移动长、高金属物体触碰高压线，在高位作业(天车、塔、架、梯等)误碰带电体或误送电触电。
⑧电焊作业者穿背心、短裤，不穿绝缘鞋，汗水浸透手套，焊钳误碰自身，湿手操作机器按钮等。
⑨水泥搅拌机等机械的电机受潮，打夯机等机械的电源线磨损。
⑩暴风雨、雷击等自然灾害。
第二章参考答案
2．交流接触器在运行中有时在线圈断电后，衔铁仍掉不下来，电动机不能停止，这时应如何处理？故障原因在哪里？应如何排除？
答：首先用电源开关将整个回路的电源切断，再用手动按钮下压，查看主触头是否复位，若已经复位，可再通电，若因主触头熔焊在一起，则可将接触器拆除更换。
3．接触器的线圈额定电流和额定电压与接触器的额定电流和接触器的额定电压有何区别？
答：线圈的额定电压标注在线包上，与是控制回路的电压一致；而额定电压标注在铭牌上，与主回路的电压一致。
4．接触器的使用类别的含义是什么？
答：接触器用于不同的负载时，其对主触头的接通和分断能力要求不同，按不同的使用条件来选用相应的使用类别的接触器便能满足其要求。
5．线圈电压为220V的交流接触器误接入380V交流电源会发生什么问题？为什么？
答：通常会烧毁。因为电压过大。
6．中间继电器的作用是什么？中间继电器和接触器有何区别？在什么情况下中间继电器可以取代接触器启动电动机？
答：中间继电器的作用是：
中间继电器主要起中间转换（传递、放大、翻转分路和记忆）作用，其输入为线圈的通电和断电，输出信号是触头的断开和闭合，它可将输出信号同时传给几个控制元件或回路。中间继电器的触头额定电流要比线圈额定电流大得多，因此具有放大信号的作用，一般控制线路的中间控制环节基本由中间继电器组成。
区别如下：
用途上的区别：接触器是指仅有一个起始位置，能接通、承载或分断正常条件（包括过载运行条件）下电流的非手动机械开关电器。接触器不能切断短路电流，它可以频繁地接通或分断交、直流电路，并可实现远距离控制。其主要控制对象是交、直流电动机，也可用于电热设备、电焊机、电容器组等其他负载。中间继电器触头和线圈通常都用在控制回路。
使用回路区别：中间继电器的触点和线圈一般都用于控制回路，而接触器线圈在控制回路。
结构上的区别：中间继电器一般没有灭弧装置，而接触器通常有。
小功率、轻负载的电动机。
7．电动机的启动电流很大，当电动机启动时，热继电器会不会动作？为什么？
答：正常情况下不会动作；因为电动机启动的时间比较短，因此热继电器不会动作。
8．某电动机的额定功率为5.5kW，电压为380V，电流为12.5A，启动电流为额定电流的7倍，现用按钮进行启停控制，要有短路保护和过载保护，应该选用哪种型号的接触器、按钮、熔断器、热继电器和开关？
解：额定电流I=12.5A，接触器、按钮、熔断器、热继电器可分别选择：CJX1-12、LAY3-22、RT23-63/16和JRS2-25/Z。
9．什么是电流继电器和电压继电器？
答：
电流继电器（Current Relay）是反映输入量为电流的继电器。电流继电器的线圈串联在被测量电路中，用来检测电路的电流。电流继电器的线圈匝数少，导线粗，线圈的阻抗小。
电压继电器（Voltage Relay）是指反映输入量为电压的继电器。它的结构与电流继电器相似，不同的是，电压继电器的线圈是并联在被测量的电路两端，以监控电路电压的变化。电压继电器的线圈的匝数多，导线细，线圈的阻抗大。
10．按钮和行程开关的工作原理、用途有何异同？
答：按钮和行程开关的工作原理基本相同，当按下按钮时，先断开常闭触头，后接通常开触头；当按钮释放后，在复位弹簧的作用下，按钮触头自动复位的先后顺序相反。
用途：
一般用于发出启动或停止指令，它可以与接触器或继电器配合，对电动机等实现远距离的自动控制，用于实现控制线路的电气联锁。多为手控制。
行程开关用于控制机械设备的运动部件行程及限位保护。在实际生产中，将行程开关安装在预先安排的位置，当安装在生产机械运动部件上的挡块撞击行程开关时，行程开关的触头动作，实现电路的切换。
11．温度继电器和热继电器都用于保护电动机，它们的具体作用、使用条件有何不同？
答：
温度继电器和热继电器一样，主要是用来对电动机进行过载保护
温度继电器主要是对大、中容量异步电动机实行过载保护。在使用中一般将它埋设在电动机的发热部位（如定子槽中或绕组端部），无论是电机本身出现的温度升高，还是其他原因引起的温度升高，温度继电器都可以起到保护作用，所以温度继电器直接反映该处的发热情况，并在温度达到设置值时动作，具有“全热保护”作用。
热继电器是按电流原则工作的，这种继电器所反映的是电动机的电流，虽然电动机过载是其绕组温升过高的主要原因，而且可通过反映电流的热元件间接反映出温升的高低。
12．第8小题中若选用了低压断路器，还一定需要选用熔断器和热继电器吗？请选择适合的低压断路器型号。
答：不一定要选用熔断器和热继电器；型号是：DZ47-63/16。
13．熔断器的额定电流和熔体的额定电流有何区别？
答：熔断器的额定电流大于等于熔体的额定电流。
14．在什么情况下，电动机可以不进行过载保护？
答：短时间运行的电动机。
15．说明熔断器和热继电器的保护功能有何不同？
答：熔断器：短路保护和严重过载保护；
热继电器：过载保护。
16．现使用CJX1-9接触器控制一台电动机，若改用固态继电器，请选用合适的型号。
答：适合的型号很多，但额定电流一定要比9A大，如：10A。
17．空气式时间继电器如何调节延时时间？JS7-A型时间继电器触头有哪几类？画出它们的图形符号。
答：用螺丝刀调节。
其触头有如下类型：
18．空气式时间继电器与晶体管时间继电器、数显式时间继电器相比有何缺点？
答：空气式时间继电器体积大，定时范围小，精度低，价格低，基本已经淘汰；
晶体管时间继电器体积小，定时范围大，精度高，价格低，使用广泛；
数显式时间继电器体积小，定时范围大，精度高，价格高，使用广泛。
19．什么是主令电器？常用的主令电器有哪些？
答：在控制系统中，主令电器用做闭合或断开控制电路，以发出指令或作为程序控制的开关电器。它一般用于控制接触器、继电器或其他电气线路，从而使电路接通或者分断，来实现对电力传输系统或者生产过程的自动控制。
主令电器应用广泛，种类繁多，按照其作用分类，常用的主令电器有控制按钮、行程开关、接近开关、万能转换开关、主令控制器及其他主令电器（如脚踏开关、倒顺开关、紧急开关、钮子开关等）。
21．智能电器有什么特点？其核心是什么？
答：智能电器有保护、监测、自诊断、显示等功能；
22．三线式NPN型接近开关怎样接线？
答：
23．电容式和电感式开关传感器的区别是什么？
答：工作原理不同；能够探测的物体种类多少有区别，前者多，后者少。
24．两线/三线式NPN和PNP型接近开关怎样接线？
二线式NPN型接近开关接线图二线式PNP型接近开关接线图
三线式NPN型接近开关接线图三线式PNP型接近开关接线图
25．根据国家标准，三线式接近开关的信号线、电源线分别是什么颜色？
答：棕色－电源正极；黑色－信号线；蓝色－电源负极。
26．常用的接近开关有哪些类型？
答：按照工作原理区分，接近开关分为电感式、电容式、光电式和磁感式等形式。另外，根据应用电路电流的类型分为交流型和直流型。
27．怎样选用合适的接近开关？在选择接近开关的检测距离时要注意什么
问题？
答：选型：
①接近开关类型的选择。检测金属时优先选用感应式接近开关，检测非金属时选用电容式接近开关，检测磁信号时选用磁感式接近开关。
②外观的选择。根据实际情况选用，但圆柱螺纹形状的最为常见。
③检测距离的选择。
④信号的输出选择。
⑤触头数量的选择。
⑥开关频率的确定。
⑦额定电压的选择。
28．固态继电器与接触器相比有何优势？
答：体积小；动作快；允许动作频率大；无触点，噪声小。
29．某学生用万用表判定按钮的接线端子的定义，他的操作和结论如下：（1）用万用表的“欧姆挡”测定1号和3号端子间的电阻约为0，所以判定1号和3号端子间是常闭触头。
（2）用万用表的“欧姆挡”测定1号和2号端子电阻为无穷大，所以判定1号和2号端子间是常开触头。
请问该学生的结论是否正确？为什么？
答：第一个判断正确；但第二个判断不准确，若压下按钮，用万用表的“欧姆挡”测定1号和2号端子电阻为零，才能判定1号和2号端子间是常开触头。
30．常见的启动器的种类和用途是什么？
答：按照启动方法分类，启动器有直接启动和减压启动两大类。其中，减压启动器又分为星形－三角形启动器、自耦减压启动器、电抗减压启动器、电阻减压启动器和延边三角形启动器。
31．只用两个单相固态继电器，而把电源的第三相与电动机直接相连，这种设计方案的优缺点是什么？
答：优点：成本低；
缺点：当定子短路和接地断开时，可能会触电。
32．交流接触器的线圈能否串联使用？为什么？
答：不能，电压过低时，接触器不能动作。
33．怎样区分常开和常闭触头？时间继电器的常开与常闭触头与中间继电器的常开与常闭触头有何区别？
答：本章的实训中有具体的方法。
34．电压继电器和电流继电器在电路中起什么作用？
欠电流继电器常用于直流电动机和电磁吸盘的失磁保护。而瞬动型过流继电器常用于电动机的短路保护，延时型继电器常用于过载兼短路保护。过流继电器分为手动复位和自动复位两种。
过电压继电器在电压为额定电压的110%～115%以上时动作，欠电压继电器在电压为额定电压的40%～70%时动作，零电压继电器在电压为额定电压的5%～25%时动作。过电压继电器在电路正常工作条件下（未出现过压），动铁芯不产生吸合动作，而欠电压继电器在电路正常工作条件下（未出现欠压），衔铁处于吸合状态。
35．是否可以用过电流继电器取代热继电器作为电动机的过载保护？
答：可以。
36．简要说明漏电保护器的工作原理。
答：当被保护电路中出现漏电事故时，由于有漏电的存在，三相交流电的电流矢量和不为零，零序电流互感器的二次侧有感应电流产生，当剩余电流脱扣器上的电流达到额定漏电动作电流时，剩余电流脱扣器动作，使漏电断路器切断电源，从而达到防止触电事故的发生。
37．电子式电器的特点是什么？
答：体积小；精度高；动作频率大；使用方便；功能强大。
38．继电器有什么功能？
答：继电器的作用如下：
①输入与输出电路之间的隔离。
②信号切换（从接通到断开）。
③增加输出电路（切换几个负载或者切换不同的电源负载）。
④切换不同的电压或者电流负载。
⑤闭锁电路。
⑥提供遥控功能。
⑦重复信号。
⑧保留输出信号。
39．同一电器的约定发热电流和额定电流哪个更大？
答：约定发热电流大。
第三章参考答案
1．三相异步交流电动机换向的原理是什么？
答：改变通电相序。
2．直流电动机换向的原理是什么？
答：改变定子或者转子的极性。
3．三相异步交流电动机有哪几种调速方法？
答：变频调速；变极调速；变转差率。
4．直流电动机有哪几种调速方法？
答：弱磁调速；调压调速；串电阻调速。
5．电气控制系统的常用保护环节有哪些？
答：电压保护；电流保护；还有速度保护、漏电保护、超速保护、行程保护、油压（水压）等。
6．常用的电气系统图有哪些？
答：原理图、接线图和布置图。
7．多地启动和停止控制用在什么场合？
答：多用于大型设备的控制。
8．根据图3-4所示的电动机单向点动线路图，画出对应的接线图和布置图。
9．根据图3-8所示的电动机正/反转原理图，画出对应的接线图和布置图。
10．图3-6所示为自动往复循环控制线路，指出SQ3和SQ4的作用是什么。
答：当SQ1或SQ2损坏时，SQ3和SQ4可替代SQ1或SQ2限位，实质上起保险作用。
11．大功率的三相异步交流电动机为何要减压启动？
答：电动机空载启动电流通常是额定电流的4～8倍，若不降压启动，较大
的电压降将严重影响周边设备或者变压器的正常工作。
12．直流电动机启动时为何要在电枢中串入电阻？
答：直流电动机的空载启动电流通常是额定电流的10～20倍，在电枢中串入电阻是为了降压启动，减小启动电流。
13．三相异步交流电动机减压启动的常用方法有哪些？
答：星形-三角形减压启动、自耦变压器减压启动等。
14．三相异步交流电动机制动的常用方法有哪些？
答：机械制动、反接制动、自励发电-短接制动、电容-电磁制动和能耗制动等。
15．直流电动机制动的常用方法有哪些？
答：反接制动和能耗制动。
16．三相异步交流电动机调速的常用方法有哪些？
答：变频调速；变极调速；变转差率。
17．有一台电动机功率为7.5kW ，现要求其反接制动I Z ≤1/2I st ，估算在三相电路中应该串入多大阻值和功率的电阻。
解：先估算电动机的额定电流和启动电流
额定电流约为A U P I 7.19380
7500=== 一般I I st )7~4(=，可取A I I st 6.1087.195.55.5=?==
Ω??=8.26
.1082005.12005.1＝＝st I Rz W W R I P Z Z 752.28.2)6.1085.0(3/1)()4/1~3/1(22≈???=＝）（
18．有一台笼型电动机，功率为20kW ，额定电压为380V ，额定电流N I =38.4A ，0I ＝14.9A ，定子绕组的电阻为0.83Ω，定子绕组为Y 接线，估算这台电动机采用全波能耗制动时所需的直流电压、直流电流以及变压器的二次侧电压和功率。
解： A I I Z 7.599.144)4~5.3(0＝＝?=
V R I U Z Z 3.6683.07.59≈?=＝
变压器二次侧的电流为：
A I I Z 3.669.0/7.599.0/2≈=＝
变压器二次侧的电压为：
V U U Z 559.0/5.499.0/2≈=＝
变压器的容量为：
kW I U P 7.33646553.6622≈=?=＝
19．单相异步电动机只有一个绕组吗？
答：实用单相异步电动机通常有2个绕组。
20．简述家用电风扇的电抗器调速的原理。
答：单相异步电动机有一个主绕组和副绕组，属于电容启动运行式电动机。当选择开关选择“低”挡位时，由于电抗器的分压最多，导致主绕组的电压最低，因此转速也最低；当选择开关选择“高”挡位时，由于电抗器不分压，主绕组的电压最高，因此转速也最高；当选择开关选择“中”挡位时，由于电抗器的分压中等，主绕组的电压中等，因此转速也是中等。
21．单相异步电动机有几种启动方法？
答：单相异步电动机的启动方法分为单相分相启动、单相电容启动、单相电容启动运转3种方法
22．单相异步电动机有几种常用的调速方法？
答：电抗器调速和晶闸管调速。
24．图3-16中的反接制动采用了速度继电器，若不使用速度继电器，而采用时间继电器，应该如何设计控制线路？
L3
L2
L1
第四章参考答案
1．为什么图4-1中的M1电动机没有进行短路保护，而M2、M3电动机有短路保护？
答：QF对M1进行短路保护；M2和M3的功率相对较小，因此QF不能对M2和M3起到短路保护。
2．为什么图4-1中的M3电动机没有进行过载保护，而M1、M2电动机有过载保护？若图中不使用热继电器，可以使用什么电器取代？
答：M2电动机的运行时间很短；一般不会过载。QF对M1进行过载保护；可以用断路器取代。
3．图4-1中的电动机不进行接地有什么问题？
答：可能发生触电事故。
4．分析图4-4和图4-5，若变速手柄推不上，应该怎么办？
答：压下行程开关SQ5，使接触器KM1和KM2瞬时接通，主轴就作瞬时转动。
5．分析图4-4和图4-5，主轴是怎样制动的？
答：按停止按钮SB1或者SB2，切断KM1或者KM2线圈的供电线路，并且接通YC1主轴制动电磁离合器，主轴即可停止转动。铣床主轴的制动是机械制动。
6．分析图4-4和图4-5，简述圆工作台的工作过程。
答：圆工作台的回转运动是进给电动机经过传动机构驱动的，使用圆工作台时，先将SA3转到接通位置，然后操纵启动按钮，则接触器KM1和KM3相继接通，圆工作台开始转动。圆工作台的回路为：SQ6→SQ4→SQ3→SQ1→SQ2→SA3→KM4（触头）→KM3（线圈）。
7．分析图4-4和图4-5，设计XA5032铣床的接线图和布置图。
8．若图4-7中不用限位开关SQ，会出现什么问题？是否影响液压系统的保压与补压？
答：到达极限位置后，液压系统仍然在工作，对油缸不利。
9．若图4-7中不用断路器QF2、QF3，可用什么电器取代？
答：熔断器和热继电器取代。
11．在图4-10中，若将PNP接近开关换成NPN接近开关，应该怎样接线？若将接近开关换成行程开关，则应该怎样设计原理图？
13．在图4-11中，RC1、RC2、RC3的作用是什么？
答：消灭电弧。
14．在图4-12中，控制系统电动机M1是怎样进行调速、制动和换向的？
答：调速：采用的是模拟量无级调速；制动采用的是再生制动。
15．在图4-13中，换刀是怎样进行的？
答：当HNC-21的Y06输出低电平发出刀具松紧信号时，使KA4的线圈上电，刀具松紧电磁阀通电，刀具松开，将刀具拔下，延时一段时间后，HNC-21的Y12输出低电平发出吹气信号，使KA7的线圈上电，继电器KA7的常开触头闭合，主轴吹气电磁阀通电，吹掉主轴锥孔内的脏物，延时一段时间后，HNC-21的Y12输出高电平，吹气电磁阀断电，停止吹气。HNC-21数控系统实际上就是一台特殊的工业控制计算机，它具有定时功能，因此虽然吹气时有延时，仍然不需要时间继电器。
第五章参考答案
1．PLC的主要性能指标有哪些？
答：（1）输入/输出（I/O）点数
（2）存储容量
（3）扫描速度
（4）指令系统
（5）内部寄存器（继电器）
（6）扩展能力
2．PLC主要用在哪些场合？
答：
（1）顺序控制
（2）计数和定时控制
（3）位置控制
（4）模拟量处理
（5）数据处理
（6）通信连网
3．PLC怎样分类？
答：（1）从组成结构形式分类
可以将PLC分为两类：一类是整体式PLC（也称单元式），其特点是电源、中央处理单元、I/O接口都集成在一个机壳内；另一类是标准模板式结构化的PLC（也称组合式）。
（2）按输入/输出（I/O）点数分类
①小型PLC。小型PLC的I/O点数一般在128点以下。
②中型PLC。中型PLC采用模块化结构，其I/O点数一般在256～1 024点之间。
③大型PLC。一般I/O点数在1 024点以上的称为大型PLC。
4．PLC的发展趋势是什么？
答：PLC的发展趋势如下。
①向高性能、高速度、大容量的方向发展。
②网络化。
③小型化、低成本、简单易用。
④不断提高编程软件的功能。
⑤适合PLC应用的新模块。
⑥PLC的软件化与PC化。
5．PLC的结构主要由哪几个部分组成？
答：可编程控制器的功能结构区由CPU（中央处理器）、存储器和输入/输出模块三部分组成。
6．PLC的输入和输出模块主要由哪几个部分组成？每部分的作用是什么？
答：输入接口电路由接线端子、信号调理和电平转换电路、模块状态显示、电隔离电路和多路选择开关模块组成。
输出接口电路由多路选择开关模块、信号锁存器、电隔离电路、模块状态显示、输出电平转换电路和接线端子组成。
7．PLC的存储器可以细分为哪几个部分？
答：一种是只读类型的存储器，如EPROM和EEPROM，另一种是可读/写的随机存储器RAM。
8．PLC是怎样进行工作的？
答：PLC用扫描工作方式进行工作，主要分为3个阶段：输入扫描、程序执行和输出刷新。
9．举例说明常见的哪些设备可以作为PLC的输入设备和输出设备？
答：输入端的设备类型可以是限位开关、按钮、压力继电器、继电器触点、接近开关、选择开关、光电开关等。
输出端的设备类型可以是电磁阀的线圈、电动机的启动器、控制柜的指示器、接触器的线圈、LED灯、指示灯、继电器的线圈、报警器和蜂鸣器等。
10．什么是立即输入和立即输出？它们分别在何种场合应用？
答：立即输入适用于要求对反映速度很严格的场合，例如，几毫秒的时间对于控制来说十分关键的情况下。立即输入时，PLC立即挂起正在执行的程序，扫描输入模块，然后更新特定的输入状态到输入映像表，最后继续执行剩余的程序。
所谓立即输出功能就是输出模块在用户程序时，能立即被刷新。PLC临时挂起（中断）正常运行的程序，将输出映像表中的信息输送到输出模块，立即进行输出刷新，然后再回到程序中继续运行。
11．S7系列的PLC有哪几类？
答：SIMATIC S7系列产品分为通用逻辑模块（LOGO!）、微型PLC（S7-200系列）、中小型PLC（S7-300系列）和大中型PLC（S7-400系列）4个产品系列。
12．S7-200系列PLC有什么特色？
答：（1）有功能强大的指令集
（2）丰富的通信功能
（3）编程软件容易使用且功能强大
（4）提供多种扩展模块
（5）有较好的性能价格比
13．S7-200系列CPU有几种工作方式？下载文件时，能否使其置于“运行”状态？
答：STOP、RUN；下载文件时，PLC不能处于“运行”状态。
14．使用模拟量输入模块时，要注意什么问题？
答：①模拟量模块有专用的扁平电缆（与模块打包出售）与CPU通信，并通过此电缆由CPU向模拟量模块提供5V DC的电源。此外，模拟量模块必须外接24V DC电源。
②每个模块能同时输入/输出电流或者电压信号，对于模拟量输入的电压或者电流信号选择通过DIP开关设定，量程的选择也是通过DIP开关来设定的。一个模块可以同时作为电流信号或者电压输入模块使用，但必须分别按照电流和电压型信号的要求接线。但是DIP开关设置对整个模块的所有通道有效，在这种情况下，电流、电压信号的规格必须能设置为相同的DIP开关状态。如表5-6中，0～5V和0～20mA信号具有相同的DIP设置状态，可以接入同一个模拟量模块的不同通道。
③对于模拟量输入模块，传感器电缆线应尽可能短，而且应使用屏蔽双绞线，导线应避免弯成锐角。靠近信号源屏蔽线的屏蔽层应单端接地。
④未使用的通道应短接，如图5-21中的B+和B?端子未使用，进行了短接。
⑤一般电压信号比电流信号容易受干扰，应优先选用电流信号。电压型的模拟量信号由于输入端的内阻很高（S7-200的模拟量模块为10M ），极易引入干扰。一般电压信号是用在控制设备柜内电位器设置，或者距离非常近、电磁环境好的场合。电流型信号不容易受到传输线沿途的电磁干扰，因而在工业现场获得广泛的应用。电流信号可以传输比电压信号远得多的距离。
⑥对于模拟量输出模块，电压型和电流型信号的输出信号的接线不同，各自的负载接到各自的端子上。
⑦前述的CPU和扩展模块的数字量的输入点和输出点都有隔离保护，但
模拟量的输入和输出则没有隔离。如果用户的系统中需要隔离，请另行购买信号隔离器件。
⑧模拟量输入模块的电源地和传感器的信号地必须连接（工作接地），否则将会产生一个很高的上下振动的共模电压，影响模拟量输入值，测量结果可能是一个变动很大的不稳定的值。
⑨模拟量输出模块总是要占据两个通道的输出地址。即便有些模块（EM 235）只有一个实际输出通道，它也要占用两个通道的地址。在计算机和CPU 实际联机时，使用Micro/WIN 的菜单命令“PLC”|“信息”，可以查看CPU 和扩展模块的实际I/O地址分配。
15．在例5-2中，如果不经过转换能否直接用晶体管输出CPU代替？应该如何转换？
答：不能；加中间继电器。
16．以下哪些表达有错误？请改正。
AQW3、8＃11、10＃22、16＃FF、16＃FFH、2#110、2#21 答：改正如下：
AQW2、9、22、16＃FF、16＃FF、2#110、2#11
17．如何进行S7-200的电源需求与计算？
答：所谓电源计算，就是用CPU所能提供的电源容量减去各模块所需要的电源消耗量。S7-200 CPU模块提供5V DC和24V DC电源。当有扩展模块时，CPU通过I/O总线为其提供5V电源，所有扩展模块的5V电源消耗之和不能超过该CPU提供的电源额定值。若不够用，不能外接5V 电源。
18．通信口参数如何设置？
答：
19．是否可以通过EM 277模块控制变频器？
答：不能
20．为什么重新设置EM 277地址后不起作用？
答：必须将EM 277断电，设置的地址才起作用。
21．S7-200系列PLC的输入和输出怎样接线？
答：参考图5-6 输入/输出接口。
22．PLC控制与继电器控制有何优缺点？
答：
第六章参考答案
1．计算机安装STEP 7-Micro/WIN软件需要哪些软、硬件条件？
答：①Windows 2000 SP3以上操作系统，或者Windows XP Home和Windows XP Professional操作系统，但建议不要使用Windows XP Home操作系统，因为在此操作系统上有些功能受限，如不能使用CP卡通信。
②至少350MB硬盘空间。
2．没有RS-232C接口的笔记本电脑要使用具备RS-232C接口的编程电缆下载程序到S7-200 PLC中，应该做哪些预处理？
答：如果有的笔记本电脑没有RS-232C接口，并不意味着不能使用笔记本电脑，只需要将USB-RS232（USB/Serials）转换器安装在笔记本电脑的USB接口和通信电缆的RS-232C接口之间，即可实现可靠的通信。但对于有的计算机，可能会出现通信故障，安装USB/Serials转换器的驱动程序。
第二章机电传动系统的动力学基础 从运动方程式怎样看出系统是处于加速，减速，稳态的和静 态的工作状态。 T M-T L>0说明系统处于加速，T M-T L<0 说明系统处于减速， T M-T L=0说明系统处于稳态（即静态）的工作状态。 试列出以下几种情况下（见题图）系统的运动方程式，并说明系统的运动状态是加速，减 速，还是匀速？（图中箭头方向表示转矩的实际作用方向） T M T T M=T L T M< T L T M-T L>0说明系统处于加速。 T M-T L<0 说明系统处于减速 T M T L T M T L T M> T L T M> T L 系统的运动状态是减速系统的运动状态是加速 T M T L T T L
T M= T L T M= T L 系统的运动状态是减速系统的运动状态是匀速 为什么低速轴转矩大，高速轴转矩小？ 因为P= Tω,P不变ω越小T越大，ω越大T 越小。 为什么机电传动系统中低速轴的GD2逼高速轴的GD2大得多? 因为P=Tω，T=G?D2/375. P=ωG?D2/375. ,P不变转速越小GD2越大，转速越大GD2越小。 一般生产机械按其运动受阻力的性质来分可有哪几种类型的负载？ 可分为1恒转矩型机械特性2离心式通风机型机械特性3直线型机械特性4恒功率型机械特性,4种类型的负载. 在题图中，曲线1和2分别为电动机和负载的机械特性，试判断哪些是系统的稳定平衡点？哪些不是？ 交点是系统的稳定平衡点. 交点是系统的平衡点 交点是系统的平衡交点不是系统的平衡点
第三章 为什么直流电记得转子要用表面有绝缘层的硅钢片叠压而成？ 直流电机的转子要用表面有绝缘层的硅钢片叠加而成是因为要防止电涡流对电能的损耗.. 一台直流发电机，其部分铭牌数据如下：P N =180kW, U N =230V,n N =1450r/min, η N =%，试求： ①该发电机的额定电流； ②电流保持为额定值而电压下降为100V时，原动机的输出功率（设此时η= η N ） P N =U N I N 180KW=230*I N I N =782.6A 该发电机的额定电流为782.6A P= I N 100/η N P= 已知某他励直流电动机的铭牌数据如下：P N =, U N =220V, n N =1500r/min, η N =%, 试求该电机的额定电流和转矩。 P N =U N I N η N 7500W=220V*I N * I N =38.5A T N =n N = 为什么直流电动机直接启动时启动电流很大？ 电动机在未启动前n=0,E=0,而R a 很小,所以将电动机直接接入电网并施加额 定电压时,启动电流将很大.I st =U N /R a 直流串励电动机能否空载运行?为什么？ 串励电动机决不能空载运行,因为这时电动机转速极高,所产生的离心力足
智能控制复习 第一章选择题 1．智能控制的概念首次由著名学者（ D ）提出 A 蔡自兴 B C D 傅京孙 2．经常作为智能控制典型研究对象的是（ D ） A 智能决策系统 B 智能故障诊断系统 C 智能制造系统 D 智能机器人 3．解决自动控制面临问题的一条有效途径就是，把人工智能等技术用入自动控制系统中，其核心是（ B ） A 控制算法 B 控制器智能化 C 控制结构 D 控制系统仿真 4．智能自动化开发与应用应当面向（ C ） A 生产系统 B 管理系统 C 复杂系统 D 线性系统 5．不．属于 ．．智能控制是（ D ） A 神经网络控制B专家控制 C 模糊控制 D 确定性反馈控制 6．以下不属于智能控制主要特点的是（ D ） A 具有自适应能力 B 具有自组织能力 C 具有分层递阶组织结构 D 具有反馈结构 7．以下不属于智能控制的是 ( D )
A 神经网络控制 B 专家控制 C 模糊控制 D 自校正调节器 第二章选择题 1．地质探矿专家系统常使用的知识表示方法为（ D ） A 语义网络 B 框架表示 C 剧本表示 D 产生式规则 2．自然语言问答专家系统使用的知识表示方法为（ B ） A 框架表示B语义网络 C 剧本表示 D 产生式规则 3．专家系统中的自动推理是基于（ C ）的推理。 A 直觉 B 逻辑 C 知识 D 预测 4．适合专家控制系统的是（ D ） A 雷达故障诊断系统 B 军事冲突预测系统 C 聋哑人语言训练系统 D 机车低恒速运行系统 5．直接式专家控制通常由( B )组成 A 控制规则集、知识库、推理机和传感器 B 信息获取与处理、知识库、控制规则集和推理机 C 信息获取与处理、知识库、推理机和传感器 D 信息获取与处理、控制规则集、推理机和传感器 6．专家控制可以称作基于（ D ）的控制。 A 直觉 B 逻辑 C 预测 D 知识 7．直接式专家控制通常由( C )组成 A 信息获取与处理、知识库、推理机构和传感器
中南大学现代远程教育课程考试复习题及参考答案 电气控制技术 一、填空题： 1.低压电器基本结构是、和灭弧装置。 2.在交流接触器的铁心上一定要安装，目的是。 3.直流电动机的调速方法有：1）改变调速、2）改变调速、3）调速等三种。 4.用Y-△降压起动时,起动电流为直接用△接法起动时的 ,所以对降低很有 效。但启动转矩也只有直接用△接法启动时，因此只适用于启动。 5.反接制动时，当电机接近于时，应及时防止。 6.伺服电动机为了防止“反转”现象的发生，采用的方法。 7.低压电器的基本结构是、、。 8.熔断器又叫保险丝，用于电路的保护，使用时应接在电路中。 9.机床电气控制是对控制对象进行控制。 10.电磁制动是使电动机产生一个与旋转方向的方法实现的；按其产生的制动转矩方法 的不同可分为：能耗制动、再生制动、反接制动。 11.摇臂钻床的主运动是主轴带着钻头的旋转运动；进给运动是主轴的垂直运动；辅助运动主要有三 种：。 12.电动机的降压起动控制电路主要有：、、自耦变压器及延边 三角形降压起动。 13.在电气控制原理电路图中常用到几种“锁”字电路，如自锁、以及顺序联锁等。 14.直流电机的调速方法有、、。 15.笼型异步电机的降压起动方法有：、、。 16.行程开关也称开关，可将信号转化为电信号，通过控制其它电器来控 制运动部分的行程大小、运动方向或进行限位保护。 17.接触器可用于频繁通断电路，又具有保护作用。 18.伺服电机又称电机，在自动控制系统中作为元件。它将输入的电压信 号变换成转矩和速度输出，以驱动控制对象。 19.速度继电器是用来反映变化的自动电器。动作转速一般不低于300r/min，复位转 速约在。 20.刀开关安装时，手柄要向装，不得装或装，否则手柄可能因动下落而引 起，造成人身和设备安全事故。接线时，电源线接在端，端接用电器，这样拉闸后刀片与电源隔离，用电器件不带电，保证安全。 二、判断题： 1.直流电动机的起动方法有直接起动、电枢回路串电阻起动降压起动。（） 2.中间继电器主要用途是：信号传递和放大，实现多路同时控制，起到中间转换作用。（） 3.热继电器和过电流继电器在起过载保护作用时可相互替代。（） 4.选用空气式时间继电器要考虑环境温度的影响。（） 5.一台额定电压为220V的交流接触器在交流220V和直流220V的电源上均可使用。（） 6.三相笼型异步电动机的电气控制线路，如果使用热继电器作过载保护，就不必再装设熔断器作短路 保护。（） 7.刀开关安装时，手柄要向上装。接线时，电源线接在上端，下端接用电器。（） 8.按钮用来短时间接通或断开小电流，常用于控制电路，绿色表示起动，红色表示停止。（） 9.交流接触器通电后如果铁心吸合受阻，将导致线圈烧毁。（） 10.交流接触器铁心端嵌有短路铜环的目的是保证动、静铁心吸合严密，不发生震动和噪声。（）
《机电控制工程基础》第一章形成性考核册作业习题答案 一、简答1．什么是 自动控制？ 就是在没有人直接参与的情况下，利用控制装置使生产过程或被控对象的某一物理量(输出量)准确地按照给定的规律(输入量)运行或变化。 2．控制系统的基本要求有哪些？控制系统的基本要求可 归结为稳定性；准确性和快速性。 3．什么是自动控制系统？指能够对被控制对象的工作状态进行自动控制的系统。它一般由控制装置和被控制对象组 成 4．反馈控制系统是指什么反馈？ 反馈控制系统是指负反馈。 5．什么是反馈？什么是正反馈？什么是负反馈？反馈信号(或称反馈)：从系统(或元件)输出端取出信号，经过变换后加到系统(或 元件)输入端，这就是反馈信号。当它与输入信号符号相同，即反馈结果有利于加强输入信号的作用时叫正反馈。反之，符号相反抵消输入信号作用时叫负反馈。 6．什么叫做反馈控制系统系统输出全部或部分地返回到输入端，此类系统称为反馈控制 系统（或闭环控制系统）。 7．控制系统按其结构可分为哪 3 类？控制系统按其结构可分为开环控制 系统、闭环控制系统和复合控制系统。 8．举例说明什么是随动系统。这种系统的控制作用是时间的未知函数，即给定量的变化 规律是事先不能确定的，而输出量能够准确、迅速的复现给定量(即输入量)的变化，这样的系统称之为随动系统。随动系统 应用极广，如雷达自动跟踪系统，火炮自动瞄准系统，各种电信号笔记录仪等等。 9．自动控制技术具有什么优点？ ⑴极大地提高了劳动生产率；⑵提高了产品的质量；⑶减轻了人们的劳动强度，使人们从繁重的劳动中解放出来，去从事更有效的劳动；⑷由于近代科学技术的发展，许多生产过程依靠人们的脑力和体力直接操作是难以实现的，还有许多生产过程则因人的生理所限而不能由人工操作，如原子能生产，深水作业以及火箭或导弹的制导等等。在这种情况下，自动控制更加显示出其巨大的作用 10．对于一般的控制系统，当给定量或扰动量突然增加某一给定值时，输出量的暂态过程可能有几种情况？ 单调过程衰减振荡过程持续振荡过程发散振荡过程
西南科技大学成教学院德阳教学点 《机电传动控制》练习题 姓名：学号：班级：成绩： 一、单项选择题 1．机电传动的发展大体上经历的阶段顺序是：（） A．单电机拖动、双电机拖动、成组拖动 B．成组拖动、单电机拖动、多电机拖动C．单电机拖动、多电机拖动、成组拖动 D．成组拖动、单电机拖动、网络拖动 2、机电传动系统稳定工作时中如果T M >T L ，电动机旋转方向与T M 相同，转速将产生的变 化是。（） A．减速 B．加速 C．匀速 D．停止 3、机电传动系统中如果T M 第一章绪论 1. 什么是智能、智能系统、智能控制？ 答：“智能”在美国Heritage词典定义为“获取和应用知识的能力”。 “智能系统”指具有一定智能行为的系统，是模拟和执行人类、动物或生物的某些功能的系统。 “智能控制”指在传统的控制理论中引入诸如逻辑、推理和启发式规则等因素，使之具有某种智能性；也是基于认知工程系统和现代计算机的强大功能，对不确定环境中的复杂对象进行的拟人化管理。 2．智能控制系统有哪几种类型，各自的特点是什么？ 答：智能控制系统的类型：集散控制系统、模糊控制系统、多级递阶控制系统、专家控制系统、人工神经网络控制系统、学习控制系统等。 各自的特点有： 集散控制系统：以微处理器为基础，对生产过程进行集中监视、操作、管理和分散控制的集中分散控制系统。该系统将若干台微机分散应用于过程控制，全部信息通过通信网络由上位管理计算机监控，实现最优化控制，整个装置继承了常规仪表分散控制和计算机集中控制的优点，克服了常规仪表功能单一，人机联系差以及单台微型计算机控制系统危险性高度集中的缺点，既实现了在管 AHA12GAGGAGAGGAFFFFAFAF 理、操作和显示三方面集中，又实现了在功能、负荷和危险性三方面的分散。 人工神经网络：它是一种模范动物神经网络行为特征，进行分布式并行信息处理的算法数学模型。这种网络依靠系统的复杂程度，通过调整内部大量节点之间相互连接的关系，从而达到处理信息的目的。 专家控制系统：是一个智能计算机程序系统，其内部含有大量的某个领域专家水平的知识与经验，能够利用人类专家的知识和解决问题的经验方法来处理该领域的高水平难题。可以说是一种模拟人类专家解决领域问题的计算机程序系统。 多级递阶控制系统是将组成大系统的各子系统及其控制器按递阶的方式分级排列而形成的层次结构系统。这种结构的特点是：1.上、下级是隶属关系，上级对下级有协调权，它的决策直接影响下级控制器的动作。2.信息在上下级间垂直方向传递，向下的信息有优先权。同级控制器并行工作，也可以有信息交换，但不是命令。3.上级控制决策的功能水平高于下级，解决的问题涉及面更广，影响更大，时间更长，作用更重要。级别越往上，其决策周期越长，更关心系统的长期目标。4.级别越往上，涉及的问题不确定性越多，越难作出确切的定量描述和决策。 学习控制系统：靠自身的学习功能来认识控制对象和外界环境的特性，并相应 地改变自身特性以改善控制性能的系统。这种系统具有一定的识别、判断、记 AHA12GAGGAGAGGAFFFFAFAF 机床电气控制技术试题及答案 一、填空题： 1、电器按动作性质分为手动和自动电器。 2、接触器的结构主要由电磁机构，触头系统，灭弧装置等组成。 3、电流继电器的励磁线圈应串接于被测量电路。 4、中间继电器具有触点对数多，容量小的特点。 5、常见的灭弧方法有电动力吹弧，窄缝灭弧室，栅片灭弧，磁吹灭弧。 6、机械开关电器在需要修理或更换机械零件前所能承受的无载操作次数，称为机械寿命。在正常工作条件下，机械开关电器无需修理或更换零件的负载操作次数称为电寿命。 7、电气控制系统中常见的保护线路用欠压保护、过载保护、缺相保护、短路保护和电气、机械互锁等。 8. 中间继电器在电路中的作用是增加触头的数目；热继电器在电路中的作用是过载保护，熔断器在控制线路中的作用是短路保护。9. 通常构成机械设备的电气工程图有电气原理图、电器位置图和安装接线图等三种。而设计电气控制线路，常用的方法是经验设计法和逻辑设计法。 10. 交流接触器从结构上看是由触头系统、触头系统和灭弧装置、以及其他部分组成，通常用它可作为零压保护和欠压保护。二、选择题 1. 在低压电器中，用于短路保护的电器是（ B ）。 A. 过电流继电器 B. 熔断器 C. 热继电器 D. 时间继电器 2. 在电气控制线路中，若对电动机进行过载保护，则选用的低压电器是（ C ）。 A. 过电压继电器 B. 熔断器 C. 热继电器 D. 时间继电器 3. 下列不属于主令电器的是（ D ）。 A. 按钮 B. 行程开关 C. 主令控制器 D. 刀开关 4. 用于频繁地接通和分断交流主电路和大容量控制电路的低压电器是（ B ）。 A. 按钮 B. 交流接触器 C. 主令控制器 D. 断路器 5. 下列不属于机械设备的电气工程图是（ D ）。 A. 电气原理图 B. 电器位置图 C. 安装接线图 D. 电器结构图 6、接触器是一种自动控制电器，其作用是：（C ） （A）不频繁地接通或断开电路 （B）频繁地接通或断开电路，但不具备任何保护功能。 （C）频繁的接通或断开电路，且具有一定的保护功能。 （D）和普通开关的作用基本相同，只是能够控制的距离较远。 第2章 自动控制系统的数学模型辅导 [ 学习目标 ] 熟练掌握：传递函数的概念和性质，典型环节的传递函数； 掌握：利用系统动态结构图的等效变换来求取传递函数的方法； 了解：建立动态系统微分方程的一般方法 控制系统微分方程的建立 一. 机械系统 机械系统一般分为两大类，即直线运动系统和旋转运动系统，其基本组成器件是质量、弹簧和阻尼器等，支配机械系统的基本定律是牛顿运动定律和力、力矩平衡定律。 如图2-1所示为一具有弹簧、阻尼器的机械平移系统。当外力作用于系统时，系统产生位移为x o 。求该系统以x i (t)为输入量，x o (t)为输出量的运动微分方程式。 解 取A 、B 两点分别进行受力分析。 得 02B 0A A A i 1x k )x x f()x x (k =-=- 由 A 1A i 1x k )x x (k =- 解出01 2 i A x k k x x - = 代入B 等式，得 02001 2 i x k )x x k k x f(=-- 得 ()i 1021021x fk x k k x k k f =++ 式中：k1——弹簧1的弹性系数； k2——弹簧2的弹性系数； f ——阻尼器的阻尼系数。 二. 电气系统 电气系统的基本元件是电阻、电容、电感以及电动机等，支配电气系统的基本定律是基尔霍夫电路定律。 图2-3为一具有电阻－电感－电容的无源网络，求以电压u 为输入，u c 为输出的系统微分方程式。 解 根据基尔霍夫电路定律，有 C u R i dt di L t u +?+? =)( 而 dt du C i c =，则上式可写成如下形式 2 2 u dt du RC dt u d LC C c c =++ 上式表示了RLC 电路的输入量和输出量之间的关系。 编写控制系统微分方程的一般步骤为： (l) 首先确定系统的输入量和输出量； (2) 将系统划分为若干个环节，确定每一环节的输入量和输出量。确定输入量和输出量时，应使前一环节的输出量是后一环节的输入量。 (3) 写出每一环节(或元件)描述输出信号和输入信号相互关系的运动方程式；找出联系输出量与输入量的内部关系，并确定反映这种内在联系的物理规律。而这些物理定律的数学表达式就是环节(或元件)的原始方程式。在此同时再做一些数学上的处理，如非线性函数的线性化。考虑忽略一些次要因素。使方程简化的可能性和容许程度。 (4) 消去中间变量，列出各变量间的关系式。设法消去中间变量，最后得到只包含输入量和输出量的方程式。于是，就得到所要建立的元件或系统的数学模型了。 非线性数学模型的线性化 线性化问题的提出 但实际上，自然界中真正的线性系统是不存在的。即使对所谓的线性系统来说，也只是在一定的工作范围内才保持真正的线性关系。许多机电系统、液压系统、气动系统等，在变量之间都包含着非线性关系。例如：元件的死区、传动的间隙和摩擦，在大输入信号作用下元件的输出量的饱和以及元件存在的非线性函数关系等等。因此，精确地反映各种因素对系统或元件的动态影响就变得很复杂，以致难于获得解析解。在这种情况下，就不得不首先略去某些对控制过程的进行不会产生重大影响的因素，以便使方程简化。此外，有时系统中所发生的过程是用非线性方程来描述的。这样，为了用线性理论对系统进行分析和设计，就必 习题与思考题 第二章机电传动系统的动力学基础 说明机电传动系统运动方程中的拖动转矩，静态转矩和动态转矩。 拖动转矩是由电动机产生用来克服负载转矩，以带动生产机械运动的。静态 转矩就是由生产机械产生的负载转矩。动态转矩是拖动转矩减去静态转矩。 从运动方程式怎样看出系统是处于加速，减速，稳态的和静态的工作状态。 TM-TL>0说明系统处于加速，TM-TL<0 说明系统处于减速，TM-TL=0说明系统 处于稳态（即静态）的工作状态。 试列出以下几种情况下（见题图）系统的运动方程式，并说明系统的运动状态是 加速，减速，还是匀速（图中箭头方向表示转矩的实际作用方向） TM< TL TM-TL<0说明系统处于减速。 TM-TL<0 说明系统处于减速 T M T L T M T L T M> T L 系统的运动状态是减速系统的运动状态是加速 T M T L T T L T M= T 系统的运动状态是减速 多轴拖动系统为什么要折算成单轴拖动系统转矩折算为什么依据折算前后功率不变的原则转动惯量折算为什么依据折算前后动能不变的原则 因为许多生产机械要求低转速运行，而电动机一般具有较高的额定转速。这样，电动机与生产机械之间就得装设减速机构，如减速齿轮箱或蜗轮蜗杆，皮带等减速装置。所以为了列出系统运动方程，必须先将各转动部分的转矩和转动惯量或直线运动部分的质量这算到一根轴上。转矩折算前后功率不变的原则是P=Tω, p 不变。转动惯量折算前后动能不变原则是能量守恒MV=ω2 为什么低速轴转矩大，高速轴转矩小 因为P= Tω,P不变ω越小T越大，ω越大T 越小。 为什么机电传动系统中低速轴的GD2比高速轴的GD2大得多 因为P=Tω，T=GD2/375. P=ωGD2/375. ,P不变转速越小GD2越大，转速越大GD2越小。 如图（a）所示，电动机轴上的转动惯量J M=, 转速n M=900r/min; 中间传动轴的转动惯量J L=16kgm2,转速n L=60r/min。试求折算到电动机轴上的等效专惯量。折算到电动机轴上的等效转动惯量:j=Nm/N1=900/300=3,j1=Nm/Nl=15 J=JM+J1/j2+ JL/j12=+2/9+16/225= .如图（b）所示，电动机转速n M =950 r/min，齿轮减速箱的传动比J 1 = J 2 =4， 卷筒直径D=,滑轮的减速比J 3=2，起重负荷力 F=100N,电动机的费轮转距GD2 M = m2, 齿轮，滑轮和卷筒总的传动效率为。试球体胜速度v和折算到电动机轴上 的静态转矩T L 以及折算到电动机轴上整个拖动系统的飞轮惯量GD2 z.。 ω M =*2n/60= rad/s. 提升重物的轴上的角速度ω=ω M /j 1 j 2 j 3 =4*4*2=s 第一章绪论 1.什么是智能、智能系统、智能控制？ 答：“智能”在美国Heritage 词典定义为“获取和应用知识的能力”。 “智能系统”指具有一定智能行为的系统，是模拟和执行人类、动物或生物的某些功能的系统。 “智能控制”指在传统的控制理论中引入诸如逻辑、推理和启发式规则等因素，使之具有某种智能性；也是基于认 知工程系统和现代计算机的强大功能，对不确定环境中的复杂对象进行的拟人化管理。 2．智能控制系统有哪几种类型，各自的特点是什么？ 答：智能控制系统的类型：集散控制系统、模糊控制系统、多级递阶控制系统、专家控制系统、人工神经网络控制系 统、学习控制系统等。 各自的特点有： 集散控制系统：以微处理器为基础，对生产过程进行集中监视、操作、管理和分散控制的集中分散控制系统。该系统 将若干台微机分散应用于过程控制，全部信息通过通信网络由上位管理计算机监控，实现最优化控制，整个装置继承 了常规仪表分散控制和计算机集中控制的优点，克服了常规仪表功能单一，人机联系差以及单台微型计算机控制系统 危险性高度集中的缺点，既实现了在管理、操作和显示三方面集中，又实现了在功能、负荷和危险性三方面的分散。 人工神经网络：它是一种模范动物神经网络行为特征，进行分布式并行信息处理的算法数学模型。这种网络依靠系统 的复杂程度，通过调整内部大量节点之间相互连接的关系，从而达到处理信息的目的。 专家控制系统：是一个智能计算机程序系统，其内部含有大量的某个领域专家水平的知识与经验，能够利用人类专家 的知识和解决问题的经验方法来处理该领域的高水平难题。可以说是一种模拟人类专家解决领域问题的计算机程序系 统。 多级递阶控制系统是将组成大系统的各子系统及其控制器按递阶的方式分级排列而形成的层次结构系统。这种结构的 特点是： 1.上、下级是隶属关系，上级对下级有协调权，它的决策直接影响下级控制器的动作。 2.信息在上下级间垂直 方向传递，向下的信息有优先权。同级控制器并行工作，也可以有信息交换，但不是命令。 3.上级控制决策的功能水平高于下级，解决的问题涉及面更广，影响更大，时间更长，作用更重要。级别越往上，其决策周期越长，更关心系统 的长期目标。 4.级别越往上，涉及的问题不确定性越多，越难作出确切的定量描述和决策。 学习控制系统：靠自身的学习功能来认识控制对象和外界环境的特性，并相应地改变自身特性以改善控制性能的系统。这种系统具有一定的识别、判断、记忆和自行调整的能力。 3．比较智能控制与传统控制的特点。 答：智能控制与传统控制的比较：它们有密切的关系，而不是相互排斥。常规控制往往包含在智能控制之中，智能控 制也利用常规控制的方法来解决“低级”的控制问题，力图扩充常规控制方法并建立一系列新的理论与方法来解决更 具有挑战性的复杂控制问题。 1.传统的自动控制是建立在确定的模型基础上的，而智能控制的研究对象则存在模型严重的不确定性，即模型未知或知之甚少者模型的结构和参数在很大的范围内变动，这些问题对基于模型的传统自动控制来说很难解决。 2.传统的自动控制系统的输入或输出设备与人及外界环境的信息交换很不方便，希望制造出能接受印刷体、图形甚至手 写体和口头命令等形式的信息输入装置，能够更加深入而灵活地和系统进行信息交流，同时还要扩大输出装置的能力， 能够用文字、图纸、立体形象、语言等形式输出信息. 另外，通常的自动装置不能接受、分析和感知各种看得见、听得 着的形象、声音的组合以及外界其它的情况. 为扩大信息通道，就必须给自动装置安上能够以机械方式模拟各种感觉的 精确的送音器，即文字、声音、物体识别装置。 3.传统的自动控制系统对控制任务的要求要么使输出量为定值（调节系统），要么使输出量跟随期望的运动轨迹（跟随 系统），因此具有控制任务单一性的特点，而智能控制系统的控制任务可比较复杂。 4.传统的控制理论对线性问题有较成熟的理论，而对高度非线性的控制对象虽然有一些非线性方法可以利用，但不尽 人意. 而智能控制为解决这类复杂的非线性问题找到了一个出路，成为解决这类问题行之有效的途径。 5.与传统自动控制系统相比，智能控制系统具有足够的关于人的控制策略、被控对象及环境的有关知识以及运用这些知 识的能力。 6.与传统自动控制系统相比，智能控制系统能以知识表示的非数学广义模型和以数学表示的混合控制过程，采用开闭环 控制和定性及定量控制结合的多模态控制方式。 （一）常用低压电器 一、填空题 1、选择接触器时应从其工作条件出发，控制交流负载应选用（交流接触器）；控制直流负载 则选用（直流KM）。 2、接触器选用时，其主触点的额定工作电压应（大于）或（等于）负载电路的电压，主 触点的额定工作电流应（ > ）或（ = ）负载电路的电流，吸引线圈的额定电压应与控制回路（电压相一致）。 3、中间继电器的作用是将一个输入信号变成（多个）输出信号或将信号（转化成其它信号）。 4、试举出两种不频繁地手动接通和分断电路的开关电器（ KT ）、（ FR ）。 5、试举出两种主令电器（按钮SB ）、（行程开关SQ ）。 6、试举出组成继电器接触器控制电路的两种电器元件（ KM ）、（ FR ）。 7、当电路正常工作时，熔断器熔体允许长期通过1.2倍的额定电流而不熔断。当电路发生（短 路）或（过载）时，熔体熔断切断电路。 8、熔断器熔体允许长期通过1.2倍的额定电流，当通过的（电流）越大，熔体熔断的（时间） 越短。 9、凡是继电器感测元件得到动作信号后，其触头要（延迟）一段时间才动作的电器称为（时 间）继电器。 10、当接触器线圈得电时，使接触器（敞开触点）闭合、（常闭触点）断开。 11、热继电器是利用电流的（发热）原理来工作的保护电器。它在电路中主要用作三相异步 电动机的（过载及断相保护）。 12、控制设备按其操作方式分为（点动）控制和（连动）控制。 13、自动空气开关又称（低压断路器），当电路发生（过载或短路）以及（欠电压） 等故障时，能自动切断故障电路。 14、主令电器种类繁多，常用的主令电器有（按钮）和（行程开关）等。 15、熔断器主要由（熔体）和安装熔体的（外壳）组成。 16、交流接触器上的短路环的作用是减少吸合时产生的（强烈震动和噪声）。 17、低压控制电器常用的灭弧装置有（灭弧罩）、（灭弧栅）两种。 二、判断题 1、一台额定电压为 220V 的交流接触器在交流 220V 和直流 220 V的电源上均可使用。（×） 2、交流接触器通电后如果铁心吸合受阻，将导致圈烧毁。（×） 3、交流接触器铁心端面嵌有短路铜环的目的是保证动、静铁心吸合严密，不发生震动与噪声。（√） 4、直流接触器比交流接触器更适用于频繁操作的场合。（√） 5、低压断路器又称为自动空气开关。（√） 6、只要外加电压不变化，交流电磁铁的吸力在吸合前、后是不变的。（×） 7、直流电磁铁励磁电流的大小与行程成正比。（×） 8、闸刀开关可以用于分断堵转的电动机。（×） 9、熔断器的保护特性是反时限的。（√） 10、低压断路器具有失压保护的功能。（√） 11、一定规格的热继电器，其所装的热元件规格可能是不同的。（√） 12、无断相保护装置的热继电器就不能对电动机的断相提供保护。（×） 13、热继电器的额定电流就是其触点的额定电流。（×） 14、热继电器的保护特性是反时限的。（√） 15、行程开关、限位开关、终端开关是同一种开关。（√） 16、万能转换开关本身带有各种保护。（√） 第二章机电传动系统的动力学基础 2.2 从运动方程式怎样看出系统是处于加速，减速，稳态的和 静态的工作状态。 T M-T L>0说明系统处于加速，T M-T L<0 说明系统处于减速， T M-T L=0说明系统处于稳态（即静态）的工作状态。 2.3 试列出以下几种情况下（见题2.3图）系统的运动方程式，并说明系统的运动状态是加 速，减速，还是匀速？（图中箭头方向表示转矩的实际作用方向） T M T T M=T L T M< T L T M-T L>0说明系统处于加速。 T M-T L<0 说明系统处于减速 T M T L T M T L T M> T L T M> T L 系统的运动状态是减速系统的运动状态是加速 T M T L T T L T M= T L T M= T L 系统的运动状态是减速系统的运动状态是匀速2.5为什么低速轴转矩大，高速轴转矩小？ 因为P= Tω,P不变ω越小T越大，ω越大T 越小。 2.6为什么机电传动系统中低速轴的GD2逼高速轴的GD2大得多? 因为P=Tω，T=G?D2/375. P=ωG?D2/375. ,P不变转速越小GD2越大，转速越大GD2越小。 2.9 一般生产机械按其运动受阻力的性质来分可有哪几种类型的负载？ 可分为1恒转矩型机械特性2离心式通风机型机械特性3直线型机械特性4恒功率型机械特性,4种类型的负载. 2.11 在题2.11图中，曲线1和2分别为电动机和负载的机械特性，试判断哪些是系统的稳定平衡点？哪些不是？ 交点是系统的稳定平衡点. 交点是系统的平衡点 交点是系统的平衡交点不是系统的平衡点 第三章 3.1为什么直流电记得转子要用表面有绝缘层的硅钢片叠压而成？ 直流电机的转子要用表面有绝缘层的硅钢片叠加而成是因为要防止电涡流对电能的损耗.. 3.5 一台直流发电机，其部分铭牌数据如下：P N=180kW, U N=230V,n =1450r/min,ηN=89.5%，试求： N ①该发电机的额定电流； ②电流保持为额定值而电压下降为100V时，原动机的输出功率（设此时η =ηN） P N=U N I N 180KW=230*I N I N=782.6A 该发电机的额定电流为782.6A P= I N100/ηN P=87.4KW 3.6 已知某他励直流电动机的铭牌数据如下：P N=7.5KW, U N=220V, n =1500r/min, ηN=88.5%, 试求该电机的额定电流和转矩。 N P N=U N I NηN 7500W=220V*I N*0.885 I N=38.5A T N=9.55P N/n N =47.75Nm 3.11为什么直流电动机直接启动时启动电流很大？ 电动机在未启动前n=0,E=0,而R a很小,所以将电动机直接接入电网并施加额定电压时,启动电流将很大.I st=U N/R a 3.14直流串励电动机能否空载运行?为什么？ 串励电动机决不能空载运行,因为这时电动机转速极高,所产生的离心力足以 一、不定项选择题 1. 控制系统的基本要求可归结为 D. 稳定性；准确性和快速性。 2. 反馈控制系统一般是指什么反馈？ B. 负反馈 3. 以下控制系统按结构分类正确的是 A. 开环控制系统、闭环控制系 统和复合控制系统？ 4. 以下不属于随动系统的是 D. 恒温控制系统。 5. 自动控制技术可以实现以下 A. 极大地提高劳动生产率B. 提高产品 的质量C. 减轻人们的劳动强度，使人们从繁重的劳动中解放出来D. 原子能生产，深水作业以及火箭或导弹的制导。 6. 自动控制就是在没有人直接参与的情况下，利用控制装置使 A. 生产过程 B. 被控对象的某一物理量准确地按照给定的规律运行或变化。 7. 反馈结果有利于加强输入信号的作用时叫 C. 正反馈 8. 系统输出全部或部分地返回到输入端，此类系统是 A. 反馈控制系统 B. 闭环控制系统 9. 自动控制系统一般由 A. 控制装置和被控制对象组成。 10. 对于一般的控制系统，当给定量或扰动量突然增加某一给定值时，输出量 的暂态过程可能出现以下A. 单调过程B. 衰减振荡过程C. 持续振荡过程D. 发散振荡过程 11. 单位斜坡函数的拉氏变换结果是( D. )。 12. 以下属于一阶系统的阶跃响应特点的是 D. 没有超调量？ 13. 阶跃响应从终值的10％上升到终值的90％所需的时间叫 A. 上升时间 14. 劳斯稳定判据能判断什么系统的稳定性？D. 线性定常系统 15. 已知系统闭环传递函数为：则系统的ωn为 C. 2 16. 已知系统闭环传递函数为：则系统的超调σ％为 D. 0.043 17. 二阶系统的临界阻尼比是B. 1 18. 单位阶跃函数的拉普拉斯变换结果是( A. ) 19. 峰值超出终值的百分比叫 B. 超调量 20. 已知系统闭环传递函数为：则系统的ts（5％）是C. 2.1s 21. 在欠阻尼的情况下，二阶系统的单位阶跃响应为 A. 振幅按指数规律衰 减的简谐振荡 22. 阶跃响应到达并保持在终值％误差带内所需的最短时间；有时也用 终值的％误差带来定义叫 D. 调节时间 23. 阶跃响应第一次达到终值的50％所需的时间叫B. 延迟时间 24. 以下为二阶系统阻尼比，其中一定不稳定的是D. ζ≤0 25. 某二阶系统的特征根为两个互不相等的实数，则该系统的单位阶跃响应曲 线有什么特点？A. 单调上升 26. 已知系统闭环传递函数为：则系统的阻尼比ξ为 B. 0.707 27. 阶跃响应越过稳态值达到第一个峰值所需的时间叫C. 峰值时间 28. 时间t满足什么条件时（系统的时间常数为T），一阶系统的阶跃响应值与 稳态值之间的当误差为5%～2%。 A. 3T< t<4T 第一章 1-1电器为什么需要灭弧装置 答：电路中的电压超过10~12V和电流超过80~100mA，则在动、静触头分离时在它们的气隙中间就会产生强烈的火花或电弧。电弧时一种高温高热的气体放电现象，其结果会使触头烧坏，缩短使用寿命，因此通常要设灭弧装置。 1-2单相交流电磁机构中的短路环的作用是什么三相交流电磁机构中是否也需短路环当接触器内部发出振动噪声时，产生的原因可能有哪几种 答：单相交流电磁机构中的短路环的作用在于它产生的磁通滞后于主磁通一定相位差，它们产生的电磁力与F1之间也就有一相位差。三相交流电磁机构中不需短路环。交流电流要周期过零值，其产生的电磁吸力也要周期过零，这样在释放弹簧反力和电磁力的共同作用下衔铁就要产生振动。 1-3“将三只20A的接触器的触头并联起来，就可正常控制60A的负载；若控制30A的负载，它们的寿命就约延长一倍。”对吗为什么答：不对，前半句是对的，将三只20A的接触器的触头并联起来，就可正常控制60A的负载，但若控制30A的负载，它们的寿命就约延长一倍，是错误的。 1-4额定电流30A的电动机带稳定负载，测得电流值为26A，应如何整定热继电器的额定电流值对于三角形接法的电动机应如何选择热继电器 答：整定热继电器的额定电流值： 三角形接法的电动机在有可能不满载工作时，必须选用带断相保护功能的热继电器。 1-5对保护一般照明线路的熔体额定电流如何选择对保护一台电动机和多台电动机的熔体额定电流如何选定 答：对保护一般照明线路的熔体额定电流等于或稍大于线路的工作电流；对保护一台电动机或多台电动机的熔体额定电流等于或稍大于可能出现的最大电流除以，其中多台电动机，可能出现的最大电流等于容量最大一台电动机起动电流，加上其他各台电动机的额定电流。1-6固态继电器有哪些优缺点在什么场合应优先选用固态继电器 答：优点：工作可靠、寿命长、对外界干扰小、能与逻辑电路兼容、抗干扰能力强、开关速度快、无火花、无动作噪声和使用方便； 缺点：过载能力低，易受温度和辐射影响，通断阻抗比小。 1-7断路器可以拥有哪些脱扣器用于保护电动机需要哪些脱扣器用于保护灯光球场的照明线路需要哪些脱扣器断路器与熔断器相比较，各有什么特点 答：断路器可以拥有分励脱扣器、漏电脱扣器、热脱扣器与过电流脱扣器等；用于保护电动机需要电流脱扣器；用于保护灯光球场的照明线路需要复式脱扣器；断路器是能接通、承载以及分断正常电路条件下的电流，也能在规定的非正常电路条件下接通、承载一定时间并分断电流的开关电器；熔断器是当通过它的电流超过规定值达一定时间 第二章 机电控制工程设计的原则和关键技术 本章教学要点和要求： 1、通过学习使学生掌握机电控制工程设计的六大原则 2、学生能重点理解系统性原则、可靠性原则和适合性原则 3、掌握容错的方法 4、了解机电控制工程的关键技术 弟一节机电控制工程设计的原则 在机电控制系统的研发和设计中要重点考虑的原则有：系统性原则、实用性原则、可靠 性原则、经济性原则、时效性原则和适合性原则。 系统性原则 1 系统的概念 系统(System)是指具有特定功能的、相互间具有有机联系的许多要素构成的一个不可分割的整体。联系的本质是信息的传输和交换。一个系统可以进一步划分成一些更小的子系统，而且这些子系统也可以单独存在并对外呈现一定的特性，但这些分割开来的子系统都不具备 原有系统的整体性质。另外，这些子系统的简单叠加也不构成原来的系统，而仅仅是一个子系统间的简单集合。 例如：汽车室由发动机、底盘、车身和电器设备四大系统组成 a、发动机发动机是汽车的动力装置。其作用是使燃料燃烧产生动力，然后通过底盘的传动系驱动车轮使汽车行驶。汽油发动机由曲柄连杆机构、配气机构和燃料供给系、冷却系、润滑系、点火系、起动系组成。 b、底盘底盘作用是支承、安装汽车发动机及其各部件、总成，形成汽车的整体造型， 并接受发动机的动力，使汽车产生运动，保证正常行驶。底盘由传动系、行驶系、转向系和 制动系四部分组成。 C 、车身车身安装在底盘的车架上，用以驾驶员、旅客乘坐或装载货物。轿车、客车的 车身一般是整体结构，货车车身一般是由驾驶室和货箱两部分组成。 d 、电气设备 电气设备由电源和用电设备两大部分组成。 电源包括蓄电池和发电机。 用 电设备包括发动机的起动系、汽油机的点火系和其它用电装置。 机电控制工程中的系统性原则有两层含意，一是指所研究开发的仪器、设备或项目是 由多个子系统组成，在设计开发中要充分考虑各子系统既相互联系又相对独立的特点；二 是指整个项目从开始到结束的全部环节的系统管理过程。 2系统的性质 1) 目的性：任何一个物理或组织系统都具 有一定的目的。 例如，制造系统的目的是将制 造资源有效地转变成有用的产品。为了实现系统的目的， 系统必须具有处理、控制、调节和 管理的功能。 目的性就是解决机电控制系统的所要达到的什么样的主功能。 2) 整体性：系统是由两个或两个以上可以相互区别的要素， 按照作为系统所应具有的综 合整体性而构成。系统的整体性说明，具有独立功能的系统要素以及要素间的相互关系是根 据逻辑统一性的要求， 协调存在于系统整体之中， 对外呈现整体特性。 系统的整体性要求应 从整体协调的角度去规划整个系统， 从整体上确定各组成要素之间的相互联系和作用， 然后 再去分别研究各个要素。离开整体性去研究系统的各要素， 就失去了原来系统的意义，也就 无法达到系统的目的。 其核心思想包括：一个系统作为整体，具有其要素所不具有的性质和功能； 整体的性质 和功能，不等同于其各要素的性质和功能的迭加； 整体的运动持征，只有在比其要素所处层 次更高的层次上进行描述； 整体与要素，遵从不同描述层次上的规律。 这便是通常所说的 整 体大于部分之和 ”即1+1>2。 例：机器零件的胡乱堆积就不构成机器系统， 只有当它们按照一定装配关系组合起来时， 才能 起动系统 点火系绽 涧滑乐统 燃料供 辭系统 配气 机构 IINII 柄连朴机肉 制动系统 转向系统 厅便系统 传动系统 或货 Im —? III.-.'. 发电 机 ? 电池 习题与思考题第二章机电传动系统的动力学基础 2.1 说明机电传动系统运动方程中的拖动转矩，静态转矩和动态转矩。 拖动转矩是有电动机产生用来克服负载转矩，以带动生产机械运动的。静态转矩就是由生产机械产生的负载转矩。动态转矩是拖动转矩减去静态转矩。 2.2 从运动方程式怎样看出系统是处于加速，减速，稳态的和静态的工作状态。 TM-TL>0说明系统处于加速，TM-TL<0 说明系统处于减速，TM-TL=0说明系统处于稳态（即静态）的工作状态。 2.3 试列出以下几种情况下（见题2.3图）系统的运动方程式，并说明系统的运动状态是加速，减速，还是匀速？（图中箭头方向表示转矩的实际作用方向） TM-TL>0说明系统处于加速。 TM-TL<0 说明系统处于减速 系统的运动状态是减速系统的运动状态是加速 系统的运动状态是减速 2.7 如图2.3（a ）所示，电动机轴上的转动惯量J M =2.5kgm 2, 转速n M =900r/min; 中间传 动轴的转动惯量J L =16kgm 2,转速n L =60 r/min 。试求折算到电动机轴上的等效专惯量。 折算到电动机轴上的等效转动惯量:j=Nm/N1=900/300=3 ,j1=Nm/Nl=15 J=JM+J1/j 2+ JL/j12=2.5+2/9+16/225=2.79kgm 2 . 2.8 如图2.3（b ）所示，电动机转速n M =950 r/min ，齿轮减速箱的传动比J 1= J 2=4，卷 筒直径D=0.24m,滑轮的减速比J 3=2，起重负荷力 F=100N,电动机的费轮转距GD 2M =1.05N m 2, 齿轮，滑轮和卷筒总的传动效率为0.83。试球体胜速度v 和折算到电动机轴上的静态转矩T L 以及折算到电动机轴上整个拖动系统的飞轮惯量GD 2z.。 ωM =3.14*2n/60=99.43 rad/s. 提升重物的轴上的角速度ω=ωM /j 1j 2j 3=99.43/4*4*2=3.11rad/s v=ωD/2=0.24/2*3.11=0.373m/s T L =9.55FV/ηC n M =9.55*100*0.373/0.83*950=0.45NM GD 2Z =δGD M 2+ GD L 2/j L 2 =1.25*1.05+100*0.242/322 =1.318NM 2智能控制习题答案54733
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