《机电控制与系统设计》课程习题集

机电系统控制试题及答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1. 机电系统中的执行器通常指的是什么？A. 传感器B. 控制器C. 执行机构D. 反馈装置答案：C2. 伺服系统通常用于实现哪种控制？A. 开环控制B. 闭环控制C. 线性控制D. 非线性控制答案：B3. 下列哪个不是机电系统控制中的常见干扰？A. 温度变化B. 湿度变化C. 重力D. 人为操作答案：C4. 以下哪种传感器不适合用于测量位移？A. 电位计B. 光电传感器C. 霍尔传感器D. 压力传感器答案：D5. 以下哪个不是PID控制器的组成部分？A. 比例（P）B. 积分（I）C. 微分（D）D. 增益（G）答案：D6. 伺服电机的控制方式通常包括哪两种？A. 电压控制和电流控制B. 速度控制和位置控制C. 电流控制和位置控制D. 电压控制和位置控制答案：B7. 以下哪种控制算法不适用于非线性系统？A. 线性控制B. 模糊控制C. 神经网络控制D. 滑模控制答案：A8. 在机电系统中，以下哪种类型的传感器通常用于测量力？A. 应变片B. 光电传感器C. 温度传感器D. 压力传感器答案：A9. 以下哪种控制器不能实现自适应控制？A. PID控制器B. 模糊控制器C. 神经网络控制器D. 滑模控制器答案：A10. 以下哪种不是机电系统控制中的常见执行机构？A. 电机B. 气缸C. 电磁阀D. 传感器答案：D二、多项选择题（每题3分，共15分）1. 以下哪些是机电系统控制中常用的传感器类型？A. 位移传感器B. 速度传感器C. 温度传感器D. 压力传感器答案：ABCD2. 以下哪些是机电系统控制中常用的执行器类型？A. 直流电机B. 步进电机C. 伺服电机D. 液压缸答案：ABCD3. 以下哪些是机电系统控制中常用的控制方法？A. PID控制B. 模糊控制C. 神经网络控制D. 自适应控制答案：ABCD4. 以下哪些因素会影响伺服系统的稳定性？A. 控制器参数B. 系统负载C. 电源电压D. 环境温度答案：ABCD5. 以下哪些是机电系统控制中常用的反馈形式？A. 电压反馈B. 电流反馈C. 位置反馈D. 速度反馈答案：CD三、简答题（每题5分，共20分）1. 简述PID控制器的工作原理。

机电控制考试题及答案一、选择题1. 机电控制系统中，PLC的全称是什么？A. Programmable Logic ControllerB. Power Line CommunicationC. Personal Learning CenterD. Product Life Cycle答案：A2. 伺服电机与步进电机相比，具有哪些优势？A. 价格更低B. 精度更高C. 体积更小D. 维护更简单答案：B3. 以下哪个不是传感器的类型？A. 温度传感器B. 压力传感器C. 光敏传感器D. 电流传感器答案：D（电流传感器是传感器的一种，但题目中未明确指出电流传感器的类型）4. 什么是闭环控制系统？A. 只有一个反馈环节的系统B. 没有反馈环节的系统C. 有多个反馈环节的系统D. 有反馈环节，但反馈信号不参与控制的系统答案：A5. 在机电控制系统中，以下哪个不是执行元件？A. 电机B. 液压缸C. 传感器D. 气动元件答案：C二、简答题1. 简述机电控制系统的基本组成。

答案：机电控制系统通常由传感器、控制器、执行器和反馈环节组成。

传感器用于检测系统状态，控制器根据检测到的信息进行处理并发出指令，执行器根据指令执行相应的动作，而反馈环节则将执行结果反馈给控制器，形成闭环控制。

2. 描述伺服系统和步进系统的工作原理。

答案：伺服系统通过接收控制器的指令信号，控制电机的转速和方向，实现精确的位置控制。

步进系统则通过脉冲信号控制电机的步进角，通过步数的累加实现位置控制，但精度和响应速度通常不如伺服系统。

三、计算题1. 已知一个直流电机的额定功率为1kW，额定电压为220V，求其额定电流。

答案：根据功率公式 P = V * I，可得 I = P / V = 1000W / 220V ≈ 4.55A。

2. 如果一个伺服电机的控制精度为0.01mm，其控制周期为1ms，求该电机在一分钟内能移动的最大距离。

答案：一分钟内伺服电机的控制周期数为 60秒 * 1000ms/秒 = 60000个周期。

机电一体化系统设计课后习题
第一章绪论作业
1、简述机电一体化系统的基本功能要素。

第二章机械系统设计作业
1、图所示为一进给工作台。

电动机M、制动器B、工作台A、齿轮G1~G4以及轴1、丝杠轴的数据如表所示。

试求：此装置换算至电动机轴的等效转动惯量。

2、机电一体化系统对机械传动系统的基本要求是什么？
3、齿轮传动链的级数和各级传动比确定的三个基本原则是什么？如何选择？
第三章传感器检测及其接口电路作业
1、传感器的性能指标有哪两大类，各包括那些内容？
2、传感器的选用原则是什么
3、为什么差动变极距型电容位移传感器的精度是普通的变极距电容传感器的2倍？
4、光栅位移传感器主要由哪几部分构成？产生的莫尔条纹最主要的作用是什么？
5、感应同步器的测量方式有几种类型？写出励磁方式和输出信号的表达式。

6、已知光电脉冲编码器的周脉冲数Z=1200，在t=10s的时间内测轴的脉冲数N=6000，则光电脉冲编码器测得的角位移是多少？轴的转速是多少？
第四章控制电机及其选择计算作业
1、机电一体化系统的伺服驱动有哪几种形式?各有什么特点？
2、步进电动机的选用原则是什么？
3、直流PWM调压比其它调压方式有什么优点？
4、交流变频调速有哪几种类型。

《机电一体化系统设计》试题及答案一、填空(每空2分，共20分)1.机电一体化产品按用途可以划分为和2．控制及信息处理单元一般由控制计算机、和组成。

3．在小功率传动链中，为使总的折算惯量最小，各级传动比分配应遵守原则。

4．典型的可编程控制器由编程器、微处理器、贮存器、和等部分构成。

5．传感器的静态特性能数主要有、、迟滞和重复精度。

二、简答题(每题4分，共20分)1．为什么采用机电一体化技术可以提高系统的精度?2．机电一体化相关技术有哪些? 3．转动惯量对传动系统有哪些影响?4．简述机电一体化产品设计中，详细设计的主要内容。

5．简述A／D、D／A接口的功能。

三、分析题(20分)1．已知数控机床控制系统如图所示，试说明图中的各个部分属于机电一体化系统巾的哪一个基本要素?2．试分析图示传动系统中，齿轮减速器的传动误差对工作台输出精度的影响?四、计算题(24分)1．如图所示电机驱动系统，已知工作台的质量为m=50kg负载力为F1＝1000N，最大加速度为10m／s2’，丝杠直径为d＝20mm，导程t＝4mm，齿轮减速比为i=5，总效率为ŋ=30％，忽略丝杠惯量的影响，试计算电机的驱动力矩。

2．已知某工作台采用直流电机丝杠螺母机构驱动，已知工作台的行程L=250mm，丝杠导程t＝4mm，齿轮减速比为i=5，要求工作台位移的测量精度为o．005mm(忽略齿轮和丝杠的传动误差)。

(1)试采用高速端测量方法，确定旋转编码器的每转脉冲数‘(2)若将传感器与丝杠的端部直接相连，n。

=500脉冲／转的旋转编码器是否合用。

五、综合题(16分)已知电机驱动的三自由度位置控制系统，单个自由度的驱动系统如图所示，确定整系统的控制方案、画出控制系统原理图。

(至少提出两个方案)答案及评分标准(供参考)一、填空[每空2分，共20分)1.办公机电一体化产品产业机电一体化产品民用机电一体化产品2．控制软件硬件接口3．前小后大4．电源输入／输出接口5．灵敏度线性度二、简答题(每题4分，共20分)1．答：机电一体化技术使机械传动部分减少，因而使机械磨损，配合间隙及受力变形等所引起的误差大大减少，同时由于采用电子技术实现自动检测，控制，补偿和校正因各种干扰因素造成的误差，从而提高精度。

一、选择题在下列每小题的备选答案中选出所有正确的答案，并将其字母标号填入题干的括号内。

注：每小题中，若选择结果错一个扣1分，全对给2分。

1.机电控制系统的数学模型有（）。

A.稳态误差B.频率特性C.稳定性D.状态方程E.幅频特性F.相频特性2.控制器的控制规律有（）。

A.PIB.DIC. PDD. PIDE. PF. PF3.影响机电控制系统的稳态误差的因素有（）。

A.系统稳定性B.系统稳态性C.稳系统开环增益D.系统开环积分环节个数 F.系统的类型4.可用来判别系统稳定性的方法有（）。

A.相位余量和幅值余量B.相位交界频率和幅值交界频率C.劳斯判据D.开环极点和开环增益5.可用于检测位移的传感器有（）。

A.光纤式传感器B.热电阻式传感器C.差动变压器式传感器D.电容式传感器6.可用于检测压力的传感器有( )。

A.差动变压器式传感器B.感应同步器C.电容式传感器D.光栅式传感器7.输出信号与输入信号的相位差随频率变化的关系是( ) 。

A 幅频特性B 相频特性C 传递函数D 频率响应函数8.半导体热敏电阻率随着温度上升，电阻率( B )。

A.上升B.迅速下降C.保持不变D.归零9.热电偶检测温度的工作原理是基于（）。

A.热敏效应B.压电效应C.热电效应D.热电势10.差动变压器式位移传感器是利用（B、D）的变化。

A.线圈的自感将位移转换成感应电势B.线圈的互感将位移转换成感应电势C.线圈的自感将位移转换成感应电压D.线圈的互感将位移转换成感应电压11.电液比例溢流阀压力控制回路有（）。

A.直动式比例溢流阀调压回路B.先导式比例溢流阀调压回路C.调速式比例溢流阀调压回路D.节流式比例溢流阀调压回路12.电液比例速度调节方式有（）。

A.比例溢流调速B.比例换向调速C.比例节流调速D.比例容积调速13.机电控制系统响应的瞬态分量就是（）A.强迫运动解B.自由运动解C.零输入解D.控制输入解14.机电控制系统瞬态分量取决于（）A.系统闭环特征根B.系统的输入信号C.系统闭环极点D.系统输出信号15.机电控制系统响应的稳态分量就是（）A.强迫运动解B.自由运动解C.零输入解D.控制输入解16.机电控制系统瞬态分量取决于（）A.系统闭环特征根B.系统的输入信号C.系统闭环极点D.系统控制信号17.改善机电控制系统快速性采用（）A.顺馈校正B.前馈校正C. PD 校正D.超前校正 18.改善机电控制系统稳态性采用（ ）A.顺馈校正B.PI 校正C. PD 校正D.超前校正 19.PD 校正可以使系统的（ ）A.稳态误差减小B.快速性提高C.超调量减小D.精度提高 20.超前校正可以使系统的（ ）A.稳态误差减小B.快速性提高C.频带宽度增加D.精度提高 21.滞后校正使系统的（ ）A.稳定性增加B.快速性提高C.频带宽度增加D.频带宽度减小22.滞后校正使系统的（ ）A.稳定性增加B.快速性提高C.频带宽度增加D.频带宽度减小23.有一线性系统，其输入分别为u1(t)和u2(t)时，输出分别为y1(t)和y2(t)。

可编辑修改精选全文完整版作业一1直线运动导轨的基本形状有（）。

(A)燕尾形(B)圆形(C)矩形(D)三角形[参考答案：ABCD] 分值：52机电一体化的基本要素有机械本体（）等组成。

(A)动力与驱动部分(B)传感测试部分(C)控制及信息处理(D)执行机构[参考答案：ABCD] 分值：53步进电机的特点（）。

(A)输出角与输入脉冲严格成比例(B)存在失步(C)转子惯量小(D)无误差累积[参考答案：ABCD] 分值：54导轨常用的材料有（）。

(A)铸铁(B)钢(C)有色金属(D)塑料[参考答案：ABCD] 分值：55滚珠丝杆的外循环可分为（）。

(A)端盖式(B)插管式(C)浮动式(D)螺旋槽式[参考答案：AB] 分值：56滚珠螺旋传动特点（）(A)运动精度高(B)运动效率高(C)能自锁(D)具有传动的可逆性[参考答案：ABCD] 分值：57微机控制系统的基本功能（）。

(A)与机电部件的接口功能(B)对控制软件运行的支持功能。

(C)实时信息转换与控制功能(D)人机交互功能[参考答案：ABCD] 分值：58机电一体化系统的设计方法（）。

(A)整体设计法(B)取代法(C)组合法(D)变参数设计[参考答案：ABC] 分值：59模拟信号采集通道一般由（）等组成。

(A)传感器(B)A/D(C)调理电路(D)S/H[参考答案：ABCD] 分值：510微处理器的总线有（）。

(A)控制总线(B)数据总线(C)地址总线(D)状态总线[参考答案：ABC] 分值：511多级齿轮副或蜗轮蜗杆等其它传动机构组成传动链的级数和各级传动比的分配原则（）。

(A)输出轴转角误差最小原则(B)等效转动惯量最小原则院(C)转速最快原则(D)质量最小原则[参考答案：ABD] 分值：512伺服系统主要由被控对象、（）组成。

(A)测量与反馈元件(B)调节元件(C)执行元件(D)比较环节[参考答案：ABCD] 分值：513机电控制系统由（）组成。

机电控制系统分析与设计复习题一、填空题1.机电控制系统的执行器也称为，该执行器，常用有、、等。

2.控制器的常用控制规律有、、。

3.获取系统数学模型主要有、验等方法。

4.闭环控制是将输出量到输入端，用经过运算进行控制。

5.闭环控制系统的开还增益越，系统越容易稳定。

6.闭环控制系统中加入控制规律的主要目的是提高系统的稳定性。

7.传感器的主要任务是将信号转换成信号8.常用运算放大器构成放大器、放大器、放大器。

9.同相放大器输入信号极性与输出信号极性。

10.PWM是的英文缩写。

11.用在液压系统中供电为直流24伏中的伺服阀的最大电流约毫安。

12.读取A/D转换结果最快方法是、最慢方法是、中等是。

13.机电控制系统控制方式有、、控制。

14.开还控制是直接用进行控制，与输出量关系。

15.闭环控制系统的开环增益值越，系统越不容易稳定。

16.闭环控制系统中加入的主要目的是消除系统的稳态误差。

17.常用传感器输出的信号有信号、信号、信号。

18.反相放大器输入信号极性与输出信号极性。

19.如果输入到比较器的信号存在小波动，应选用比较器。

20.一个机电一体化系统中一般由、、、和五大组成要素有机结合而成。

21.构成机电一体化系统的组成要素其内部及相互之间都必须遵循、、与四大原则。

22.机电控制技术的核心内容是。

23.从控制目标进行分类，机电控制技术可以分成和。

24.同一转轴上之间的函数关系，称为生产机械的机械特性。

25.多轴机电传动系统折算的原则遵循和。

26.机电传动系统产生过渡过程的原因是系统本身是一个惯性系统。

存在、和。

27.改善机电传动系统过渡过程的方法主要有和。

28.电机是一种基于和而实现机电能量转换的机械装置，发电机将机械能转换成电能，电动机将电能转换成机械能。

29.常用电机主要分为和两大类。

30.无论是直流发电机还是直流电动机，由于转子线圈在磁场中转动(作切割磁力线运动)，则线圈中必然产生。

其大小取决于、、电机的转速以及绕组导体数和连接方法。

机电控制考试题及答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1. 机电控制系统中，以下哪个不是执行元件？A. 电机B. 传感器C. 液压缸D. 气缸答案：B2. 在机电控制系统中，以下哪个不是传感器的主要功能？A. 检测B. 转换C. 放大D. 执行答案：D3. 以下哪个不是机电控制系统中的常用传动方式？A. 齿轮传动B. 链条传动C. 皮带传动D. 电子传动答案：D4. 伺服电机的控制方式不包括以下哪一项？A. 开环控制B. 闭环控制C. 半闭环控制D. 无反馈控制答案：D5. PLC编程语言中，以下哪个不是常用的编程语言？A. 梯形图B. 功能块图C. 顺序功能图D. 汇编语言答案：D6. 在机电控制系统中，以下哪个不是常用的传感器类型？A. 温度传感器B. 压力传感器C. 速度传感器D. 声音传感器答案：D7. 以下哪个不是机电控制系统中的常用执行元件？A. 电机B. 液压缸C. 气缸D. 变压器答案：D8. 以下哪个不是机电控制系统中的常用控制方式？A. PID控制B. 模糊控制C. 神经网络控制D. 机械控制答案：D9. 在机电控制系统中，以下哪个不是常用的检测元件？A. 编码器B. 传感器C. 显示器D. 继电器答案：C10. 以下哪个不是机电控制系统中的常用接口？A. 串行接口B. 并行接口C. USB接口D. 无线接口答案：D二、多项选择题（每题3分，共15分）11. 以下哪些是机电控制系统中常用的传感器？A. 温度传感器B. 压力传感器C. 速度传感器D. 声音传感器E. 湿度传感器答案：ABCE12. 以下哪些是机电控制系统中常用的执行元件？A. 电机B. 液压缸C. 气缸D. 变压器E. 电磁阀答案：ABCE13. 以下哪些是机电控制系统中常用的控制方式？A. PID控制B. 模糊控制C. 神经网络控制E. 自适应控制答案：ABCE14. 以下哪些是机电控制系统中常用的编程语言？A. 梯形图B. 功能块图C. 顺序功能图D. 汇编语言E. 结构化文本答案：ABCE15. 以下哪些是机电控制系统中常用的接口？A. 串行接口B. 并行接口C. USB接口E. 以太网接口答案：ABCE三、判断题（每题2分，共20分）16. 机电控制系统中的传感器只能检测物理量，不能进行转换。

第一章机电系统概论1、已知一数控系统如下图所示，试说明图中各部分分别属于机电一体化系统的哪一个主要组成要素，并简要说出各组成要素的作用和要求。

第二章机电系统总体设计1、以自己熟悉的某机电系统为案例，进行系统的总体方案设计。

（注：采用功能分析法设计。

列出功能结构示意图和形态学矩阵，优选原理方案并说明理由。

）2、结构方案设计中一般遵循的原理与原则有哪些? 什么是阿贝原则？分析下图哪个测量方法符合阿贝原则并说明阿贝原则在测量中的作用，计算图（a）的阿贝误差值？主尺游标h图（a）图（b）第三章控制系统的设计1、简述伺服控制系统按控制原理的分类（按反馈类型划分），并画出精密伺服进给系统闭环控制原理框图。

2、简述机电一体化控制系统的要求。

3、若给定一钻床的生产纲领为800孔/班，每班工作7小时，钻床快进至工件的距离为30mm，工件厚度为5mm，按照钻头快进、工进、停留、快退、停留来分配时间进行钻床运动循环图的设计。

第四章 机械传动系统1、下图是两个传动链方案，方案（ａ）中A 为主动，D 为从动；方案（ｂ）中，Ｃ为主动，Ｂ为从动（齿轮、蜗轮齿数如图所示）。

设齿轮副A 与B 的传动误差为ΔAB ，蜗轮蜗杆副C 与D 的传动误差为ΔCD ，假设ΔAB=ΔCD ，试分析哪种方案总传动误差小。

图A 图B 图 a 图 b2、已知某工作台采用伺服电机-减速器-滚珠丝杠螺母机构驱动，丝杠导程p=5mm ，减速器传动比i =2.5，工作台的质量m =100Kg ，工作台进给方向水平且受力F L =600N ，最大进给速度v max =0.1m/min ，摩擦系数μ=0.15，空载启动时间为t=25ms ，系统折算到电机轴上的总转动惯量J=0.08Kg·m 2。

试计算：折算到电机轴上的负载力矩L T 、惯性力矩max a T 和摩擦力矩f T ，传动效率按100%。

3、下图为某机床进给运动传动系统，工作台进给方向水平，试计算折算到电机轴上的转动惯量。

《电器控制与P L C》课程设计课题集选题1、气动机械手操作控制装置一、气动机械手的控制要求气动机械手的动作示意图如图1所示，气动机械手的功能是将工件从A处移送到B处。

控制要求为：1、气动机械手的升降和左右移行分别由不同的双线圈电磁阀来实现，电磁阀线圈失电时能保持原来的状态，必须驱动反向的线圈才能反向运动；2、上升、下降的电磁阀线圈分别为YV2、YV1；右行、左行的电磁阀线圈为YV3、YV4；3、机械手的夹钳由单线圈电磁阀YV5来实现，线圈通电时夹紧工件，线圈断电时松开工件；4、机械手的夹钳的松开、夹紧通过延时1.7S实现；5、机械手的下降、上升、右行、左行的限位由行程开关SQ1、SQ2、SQ3、SQ4来实现；二、机械手的的操作功能机械手的操作面板如图2所示。

机械手能实现手动、回原位、单步、单周期和连续等五种工作方式。

1、手动工作方式时，用各按钮的点动实现相应的动作；2、回原位工作方式时，按下“回原位”按钮，则机械手自动返回原位；3、单步工作方式时，每按下一次启动安钮，机械手向前执行一步；4、单周期工作方式时，每按下一次启动安钮，机械手只运行一个周期；5、连续工作方式时，机械手在原位，只要按下启动安钮，机械手就会连续循环工作，直到按下停止安钮；6、传送工件时，机械手必须升到最高点才能左右移动，以防止机械手在较低位置运行时碰到其他工件；7、出现紧急情况，按下紧急停车按钮时，机械手停止所有的操作。

三、设计要求1、输入输出点分配；2、画出PLC的输入输出设备的接线图；3、完成梯形图、指令表的程序设计；4、完成设计说明书选题2、十字路口交通信号灯PLC控制系统设计与调试一、控制要求1．系统工作受开关控制，起动开关ON 则系统工作；起动开关OFF 则系统停止工作。

2．控制对象有八个：东西方向红灯两个, 南北方向红灯两个，东西方向黄灯两个, 南北方向黄灯两个，东西方向绿灯两个, 南北方向绿灯两个，东西方向左转弯绿灯两个，南北方向左转弯绿灯两个。