5相10拍步进电机控制器

摘要本文应用单片机AT89C51和脉冲分配器PMM8713，步进电机驱动器，光电隔离器4N25等，构建了步进电机控制器和驱动器为一体的步进电机控制系统。

通过AT89C51和脉冲分配器PMM8713完成步进电机的各种运行控制方式，实现步进电机在3相6拍的工作方式下的正反转控制和加减速控制。

并通过步进电机丝杠连动，带动XY工作台的直线运动，实现从起点A点到预定点B点的位移控制。

整个系统采用模块化设计，结构简单，可靠，通过人机交互换接口可实现各功能设置，操作简单，易于掌握。

该系统可应用于步进电机在机电一体化控制等大多数场合。

关键词：步进电机单片机控制目录绪论 (1)1、步进电机及其发展 (1)1．1步进电机在我国的发展应用及前景 (2)1.2本文研究内容 (2)2、步进电机的分类、结构、工作原理及特性 (2)2.1步进电机的概念 (2)2.2步进电机的特点 (3)2.3步进电机的结构及工作原理 (3)2.4步进电机的常用术语 (4)3、步进电机的单片机控制 (5)3.1步进电机控制系统组成 (5)3.2步进电机控制系统原理 (6)3.3脉冲分配 (6)3.4步进电机与微型机的接口电路 (8)4、步进电机的运行控制 (9)4.1步进电机的速度控制 (9)4.2步进电机的位置控制 (9)4.3步进电机的加减速控制 (10)5、步进电机的程序设计 (11)5.1程序框图 (11)结论 (13)致谢辞 (13)参考文献 (13)绪论步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元步进电机件。

在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度，称为“步距角”，它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。

可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。

数控原理试题及答案完整版数控原理试题及答案HEN system office room 【HEN16H-HENS2AHENS8Q8-HENH1688】《数控原理》试题1一、填空题（每空分，共30分）1. 数控机床是用数字化代码来控制刀具与工件的相对运动，从而完成零件的加工。

2. CPU是CNC装置的核心，它由运算器和控制器两个部分组成，运算器是对数据进行算术和逻辑运算的部件，控制器是统一指挥和控制数控系统各部件的中央机构。

3. 所谓“插补”就是指在一条已知起点和终点的曲线上进行数据点的密化的过程。

4．数控系统按照有无检测反馈装置分为开环数控机床和闭环数控机床两种类型。

5．对于以坐标原点为起点的第一象限直线OA，其偏差函数为：，若，刀具往 +X 进给；若，刀具往 +Y 进给。

6. 标准机床坐标系中X、Y、Z坐标轴的相互关系用右手直角笛卡尔坐标系决定，增大刀具与工件距离的方向即为各坐标轴的正方向。

7. CNC系统中，实时性要求最高的任务是增大和位控。

8. CNC软件中，译码程序的功能是把程序段中的各数据根据其前后的文字地址送到相应的缓冲寄存器。

假设当前需要译码的程序段如下：N1 G01 X132 Y200 Z300如果当前取出的代码是X，那么数字码寄存器中存放的数据是 01 ，此时应该把该数据送入代码 G 的缓冲寄存器中。

9. 旋转变压器是一种常用的转角检测元件，从其结构来看，它由定子和转子两个部分组成。

10．步进式伺服驱动系统是典型的开环控制系统，在此系统中执行元件是步进电机。

11．专家系统是一种应用大量的专家知识和推理方法求解复杂问题的一种方法，因此一般专家系统主要包括两大部分，即知识库和推理机。

二、单项选择题（每小题2分，共20分）：1. 经济型数控系统一般采用（ A ）CPU，而且一般是单微处理器系统。

A、8或16位B、32位C、64位D、以上都不正确2. 下面哪种设备不是CNC系统的输入设备（ C ）A、MDI键盘B、纸带阅读机C、CRT显示器D、磁带机3．在单CPU的CNC系统中，主要采用（ B ）的原则来解决多任务的同时运行。

全国自考（机电一体化系统设计）模拟试卷5(题后含答案及解析)题型有：1. 单项选择题 2. 简答题 3. 计算题 4. 简单应用题 6. 综合应用题单项选择题1．下列选项中与机械特性硬度无关的是【】A．电枢电压B．电枢电阻C．电动机反电动势系数D．电动机转矩系数正确答案：A解析：机械特性硬度的计算公式为｜tanα｜＝，可知，B、C、D三项均与其有关，所以选项A为正确答案。

2．当直流伺服电动机电磁转矩恒定时，电动机转速随控制电压变化的关系曲线称为【】A．直流伺服电动机机械特性B．动态特性C．失灵区D．直流伺服电动机调节特性正确答案：D3．某4极交流感应电动机，电源频率为50Hz，转速为1470r／min，则转差率为【】A．0．01B．0．03C．0．02D．0．04正确答案：C解析：根据空载时转差率公式：s＝1－，可计算出转差率为s＝1－≈0．02。

4．某交流感应电动机，实际转速为1350r／min，电源频率为50Hz，则其极数为【】A．1B．2C．3D．4正确答案：D解析：由n＝得p＝≈2 即该电动机为4极。

5．某步进电动机有48个齿，采用五相十拍方式运行，其步距角为【】A．0．75°B．1．5°C．6°D．3°正确答案：A6．属于变磁阻一类的电动机是【】A．永磁同步电动机B．步进电动机C．直流电动机D．交流感应电动机正确答案：B解析：步进电动机又称为脉冲电动机，它采用变磁阻原理产生电磁转矩，将数字的电脉冲输入转换为模拟的输出轴运动。

7．某三相步进电动机，转子有40个齿，欲使其步距角为0．5°，应采用的通电方式为【】A．单拍制B．双拍制C．单双拍制D．细分电路正确答案：D解析：步进电动机的步距角θs由转子齿数zr、控制绕组的相数m和通电方式系数决定，即θs＝，可得c＝。

式中，c为通电方式系数，纯单拍或纯双拍时取为1，单、双拍交替时取2。

三相反应式步进电动机的三相六拍通电方式的步距角比纯单拍或纯双拍通电方式的小一倍。

习题六答案1、什么是伺服控制？为什么机电一体化系统的运动控制往往是伺服控制？伺服控制系统是一种能够跟踪输入的指令信号进行动作，从而获得精确的位置、速度及动力输出的自动控制系统.机电一体化的伺服控制系统的结构、类型繁多，但从自动控制理论的角度来分析，伺服控制系统一般包括控制器、被控对象、执行环节、检测环节、比较环节等五部分。

2、机电一体化系统的伺服驱动有哪几种形式?各有什么特点？（1）、按被控量参数特性分类按被控量不同，机电一体化系统可分为位移、速度、力矩等各种伺服系统。

其它系统还有温度、湿度、磁场、光等各种参数的伺服系统（2）、按驱动元件的类型分类按驱动元件的不同可分为电气伺服系统、液压伺服系统、气动伺服系统。

电气伺服系统根据电机类型的不同又可分为直流伺服系统、交流伺服系统和步进电机控制伺服系统。

（3）、按控制原理分类按自动控制原理，伺服系统又可分为开环控制伺服系统、闭环控制伺服系统和半闭环控制伺服系统。

3、机电一体化对伺服系统的技术要求是什么？机电一体化伺服系统要求具有精度高、响应速度快、稳定性好、负载能力强和工作频率范围大等基本要求，同时还要求体积小、重量轻、可靠性高和成本低等。

4、试分析直流伺服电机的结构与工作原理。

直流伺服电动机主要由磁极、电枢、电刷及换向片结构组成（如图6-3所示）。

其中磁极在工作中固定不动，故又称定子。

定子磁极用于产生磁场。

在永磁式直流伺服电动机中，磁极采用永磁材料制成，充磁后即可产生恒定磁场。

在他励式直流伺服电动机中，磁极由冲压硅钢片叠成，外绕线圈，靠外加励磁电流才能产生磁场。

电枢是直流伺服电动机中的转动部分，故又称转子，它由硅钢片叠成，表面嵌有线圈，通过电刷和换向片与外加电枢电源相连。

图6-3 直流伺服电动机基本结构图6-4 电枢等效电路直流伺服电动机是在定子磁场的作用下，使通有直流电的电枢（转子）受到电磁转矩的驱使，带动负载旋转。

通过控制电枢绕组中电流的方向和大小，就可以控制直流伺服电动机的旋转方向和速度。

秦驰L297的工作原理介绍L297是意大利SGS半导体公司生产的步进电机专用控制器，它能产生4相控制信号，可用于计算机控制的两相双极和四相单相步进电机，能够用单四拍、双四拍、四相八拍方式控制步进电机。

芯片内的PWM斩波器电路可开关模式下调节步进电机绕组中的电机绕组中的电流。

该集成电路采用了SGS公司的模拟/数字兼容的I2L技术，使用5V的电源电压，全部信号的连接都与TFL/CMOS或集电极开路的晶体管兼容。

L297的芯片引脚特别紧凑，采用双列直插20脚塑封封装，其引脚见图1，内部方框见图2。

b5E2RGbCAP在图2所示的L297的内部方框图中。

变换器是一个重要组成部分。

变换器由一个三倍计算器加某些组合逻辑电路组成，产生一个基本的八格雷码(顺序如图3所示>。

由变换器产生4个输出信号送给后面的输出逻辑部分，输出逻辑提供禁止和斩波器功能所需的相序。

为了获得电动机良好的速度和转矩特性，相序信号是通过2个PWM 斩波器控制电动波器包含有一个比较器、一个触发器和一个外部检测电阻，如图4所示，晶片内部的通用振荡器提供斩波频率脉冲。

每个斩波器的触发器由振荡器的脉冲调节，当负载电流提高时检测电阻上的电压相对提高，当电压达到Uref时(Uref是根据峰值负载电流而定的>，将触发器重置，切断输出，直至第二个振荡脉冲到来、此线路的输出(即触发器Q输出>是一恒定速率的PWM信号，L297的CONTROL端的输入决定斩波器对相位线A，B，C，D或抑制线INH1和INH2起作用。

CONTROL为高电平时，对A，B，C，D有抑制作用；为低电平时，则对抑制线INH1和INH2有抑制作用，从而可对电动机和转矩进行控制。

p1EanqFDPw图1 L297引脚图图2 L297内部方框电路图图 3 L297变换器换出的八步雷格码<顺时针旋转）图4 斩波器线路图5 多个L297同步工作连接图L297 ABSOLUTE MAXIMUM RATINGS绝对最大额定值：L297 ELECTRICAL CHARACTERISTICS (Refer to the block diagram Tamb = 25℃, Vs = 5V unless otherwiseDXDiTa9E3dspecified> L297 电气特性：L297各引脚功能说明1脚(SYNG>——斩波器输出端。

目录机电一体化复习题2机电一体化复习题参考答案6机电一体化技术试题11答案与评分标准13机电一体化复习题18一、名词解释18二、填空题19三、简答题20四、选择题。

〔无答案〕23五、应用题24《机电一体化技术》试卷〔一〕27《机电一体化技术》试卷 (一)答案29《机电一体化技术》试卷 (二)30《机电一体化技术》试卷(二) 答案33《机电一体化技术》试卷 (三)35《机电一体化技术》试卷 (三)答案38《机电一体化技术》试卷 (四)40《机电一体化技术》试卷 (四) 答案42《机电一体化技术》试卷 (五)45《机电一体化技术》试卷 (五) 答案47机电一体化系统设计试题51一、填空题〔每空1分，共20分〕51二、简答题〔每题5分，共30分〕51三、计算题〔共20分〕〔将此题答案写在答题纸上〕52四、综合分析题〔共30分〕52机电一体化系统设计试题答案53一、填空题〔每空1分，共20分〕53二、简答〔每题5分，共30分〕53三、计算题〔共20分〕54四、综合分析题〔30分〕54机电一体化复习题一、名词解释1机电一体化 2伺服控制 3闭环控制系统 4逆变器 5 SPWM 6单片机 7 I/O接口8 I/O通道 9 串行通信 10直接存储器存取〔DMA〕二、判断题：1 在计算机接口技术中I/O通道就是I/O接口。

〔×〕2 滚珠丝杆不能自锁。

〔√〕3 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。

〔×〕4 异步通信是以字符为传输信息单位。

〔√〕5 同步通信常用于并行通信。

〔×〕6 无条件I/O方式常用于中断控制中。

〔×〕7从影响螺旋传动的因素看，判断下述观点的正确或错误〔1〕影响传动精度的主要是螺距误差、中径误差、牙型半角误差〔√〕〔2〕螺杆轴向窜动误差是影响传动精度的因素〔√〕〔3〕螺杆轴线方向与移动件的运动方向不平行而形成的误差是影响传动精度的因素〔√〕〔4〕温度误差是影响传动精度的因素〔√〕三、单项选择题1. 步进电动机，又称电脉冲马达，是通过〔 B 〕决定转角位移的一种伺服电动机。

1 技术说明1.1仪器用途2ZB-1L10双柱塞微量泵是用8031单片机控制的高精度输液装置，主要用于要求稳定地定量输送各种低粘度、无强腐蚀液体的场合。

如微型反应装置、液相色谱、油田开发模拟试验及其它各种化工试验中的物料输送。

在石油、化工、原子能、气象、环保、煤炭、冶金、食品、医学等许多部门得到广泛应用。

1.2主要技术指标流量设定范围：0.1 ml/h ~ 1000 ml/h ;流量设定精度：≤±1% ;流量重复精度：≤±1% ;工作压力：0~10Mpa ;单缸容量：50ml ;接管规格：外径×壁厚为Φ2×0.5mm ;功率消耗： 120W ;外形尺寸：泵体 330×190×590（mm）;控制器 360×230×180（mm）。

1.3工作原理该泵采用8031单片机与外界芯片EPROM2764、键盘显示8279、A/D转换0809等组成一个微机控制系统，利用系统中具有的数据处理功能、定时/计数功能、输入输出接口等，通过程序控制产生所需脉冲信号，经过功率放大后，推动步进电机运转，从而达到了连续平稳地输送液体的目的。

1.4主要功能1.4.1具有流量参数、过压保护值、欠压补偿值的键盘设定及显示功能。

1.4.2具有流量累计、管路压力的实时显示及步进电机的分相监示功能。

1.4.3具有过压保护及快速压力补偿功能。

1.4.4具有四通阀自动换向，两缸吸液、排液自动切换的功能。

1.4.5可扩展计算机通信和外界模拟信号控制功能。

2 操作规程2.1工作条件工作环境：温度：0~40℃气压：101324±4000 Pa（760±30mmHg）相对湿度：65±15%电源电压：~220V±10% 50HZ±2HZ介质状态：无强腐蚀，介质粘度≤50mm²/S，悬浮颗粒直径≤20μ。

泵的安装：该仪器应该放在无震动的水平工作台面上。

机电工程学院课程设计说明书设计题目:五相单双十拍步进电动机控制程序的设计与调试学生XX：学号：20094805专业班级：机制F09指导教师：2012年12 月11 日内容摘要步进电机是一种控制精度极高的电机, 在工业上有着广泛的应用。

步进电动机具有快速起停、精确步进和定位等特点，所以常用作工业过程控制及仪器仪表的控制元件。

基于PLC控制的步进电动机具有设计简单，实现方便，参数设计置灵活等优点。

矩角特性是步进电机运行时一个很重要的参数，矩角特性好，步进电机启动转矩就大，运行不易失步。

改善矩角特性一般通过增加步进电机的运行拍数来实现。

本文主要是介绍采用可编程控制器(PLC) 对五相十拍步进电机进行控制的设计原理及方法进行分析。

本文详细的介绍了用PLC控制步进电机系统的原理，及硬件和软件设计方法。

其内容主要包括I/O地址分配、PIC外部接线图、控制流程图、梯形图以及语句表。

本文设计过程中使用了移位指令，大大简化了程序的设计，使程序更间凑，方便了设计。

在实际应用中表明此设计是合理有效的。

关键词: PLC；梯形图；五相十拍步进电机目录第1章引言11.1 五相步进电动机的控制要求11.2 程序设计的基本思路1第2章PLC控制系统设计32.1 PLC类型选择32.2 I/O点的分配与编号32.3 PLC外部接线图42.4 绘制控制流程图52.5 梯形图程序设计72.5.1 步进控制设计72.5.2梯形图92.6程序指令表132.7 程序调试16设计总计21谢辞22参考文献23第1章引言步进电机作为执行元件，是电气自动化的关键产品之一，广泛应用在各种自动化控制系统和精密机械等领域。

步进电动机具有快速起停、精确步进和定位等特点，所以常用作工业过程控制及仪器仪表的控制元件。

目前，比较典型的控制方法是用单片机产生脉冲序列来控制步进电机。

但采用单片机控制，不仅要设计复杂的控制程序和I/O接口电路，实现比较麻烦。

基于PLC控制的步进电动机具有设计简单，实现方便，参数设计置灵活等优点。

作业1一、判断题（每个2分，共18分）题目1滚珠丝杆机构不能自锁。

正确的答案是“对”。

题目2转动惯量大不会对机电一体化系统造成不良影响。

正确的答案是“错”。

题目3谐波齿轮减速器输入转速一般从刚轮输入。

正确的答案是“错”。

题目4直线运动导轨是用来支承和引导运动部件按给定的方向作往复直线运动。

正确的答案是“对”。

题目5在机电一体化系统中，通过增大执行装置的固有频率可有效提高系统的稳定性。

正确的答案是“对”。

题目6在机电一体化系统中，通过提高系统的阻尼能力可有效提高系统的稳定性。

正确的答案是“对”。

题目7在机电一体化系统中，通过消除传动系统的回程误差可有效提高系统的稳定性。

正确的答案是“对”。

题目8在机电一体化系统中，通过提高驱动元件的驱动力可有效提高系统的稳定性。

正确的答案是“错”。

题目9在机电一体化系统中，通过减小机构的传动误差可有效提高系统的稳定性。

正确的答案是“错”。

二、选择题（每个5分，共30分）题目10机电一体化系统的基本功能要素之一：接口的基本功能是（）。

正确答案是：以上三者题目11机电一体化系统的核心是（）。

正确答案是：控制器题目12机电一体化系统中，根据控制信息和指令所要求的动作这一功能的是（）。

正确答案是：执行机构题目13（）不是机电一体化产品。

正确答案是：打字机题目14（）装置是电机一体化系统的感觉器官，它可以从待测对象那里获取能反应待测对象特性和状态的信息。

正确答案是：传感检测题目15Mechatronics是两个不同学科领域名称的组合，这两个不同的学科是（）。

正确答案是：机械学与电子学题目16机电一体化系统（产品）设计方案的常用方法无（）。

正确答案是：经验法题目17在机电一体化系统中，机械传动要满足伺服控制的三个主要要求是（）。

正确答案是：传动精度、稳定性、快速响应性题目18在设计齿轮传动装置时，对于转动精度要求高的降速齿轮传动链，可按什么原则进行设计（）。

正确答案是：输出轴转角误差最小题目19齿轮传动的总等效惯量随传动级数（）。

摘要本论文主要阐述了五相十拍步进电动机控制领域中的应用,其中可编程控制器是工业自动化设备的主导产品，具有控制功能强，可靠性高，适用于不同控制要求的各种控制对象等优点,其工作原理,设计和使用方法为电气和机电类专业必修课程的学习内容。

本设计涉及的内容有:步进电动机的硬件驱动过程、五相十拍步进电动机的PLC软件实现等。

通过对硬件软件的结合，从而实现电动机的正反转控制.PLC是现代工业自动控制的一种通用计算机,但其工作方式与微机控制系统不同，与继电接触器控制系统也有本质的不同.PLC应用系统设计包括硬件设计和软件设计两个方面。

关键词:步进电动机；PLC软件设计;PLC硬件设计目录1 绪论 (1)1.1可编程控制器 (1)1。

1.1 PLC的工作原理 (1)1。

1。

2可编程序控制器的组成 (1)1.1.3可编程序控制器的特点 (2)1。

1。

4可编程控制器的应用 (3)1.2步进电动机 (4)1.2.1 步进电机概述 (4)1.2.2步进电动机的特点 (4)1。

2。

3 步进电动机的基本原理及步距角的计算 (4)1。

2.4 步进电动机的动态指标及术语 (5)2 软件设计 (6)2。

1西门子S7—200介绍 (6)2.1.1 CPU22X型的选择 (7)2.1.2 S7-200元件的介绍 (7)2。

2五相十拍步进电动机的PLC设计过程 (9)2.2.1 五相十拍步进电动机的控制要求 (9)2.2.2 PLC外部接线图 (10)2.2.3 I/O地址分配表 (10)2.2.4 程序设计 (11)3 硬件设计 (14)3.1环形分配器 (16)3。

2功率放大器 (17)结束语 (18)参考文献 (18)1 绪论1.1 可编程控制器1.1.1 PLC的工作原理PLC英文全称Programmable Logic Controller ,中文全称为可编程逻辑控制器，定义是:一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。

步进电机控制器的设计研究mps430单片机构成步进电机的控制系统，控制步进电机实现三相六拍运行，启动、升减速、停车定位，以及与上位机的通信，采用串行通信模块、单片机模块和电机驱动模块来构成电机的控制系统；用定时器中断来控制I/O输出高低电平，控制驱动的通断，实现脉冲的环形分配完成三相六拍运行；控制定时时间，来控制频率的增加和减少，实现升减速。

电机的启动频率达到1000hz，最高运行频率达到20000hz。

标签：MPS430单片机；步进电机；通信本系统设计的主要内容分为硬件设计和软件设计两部分。

下面具体的说明一下系统的硬件设计和软件设计。

1 硬件系统的设计设计本系统中，硬件系统主要由电机驱动电路，电源电路，串口通信电路，单片机电路，下面就具体的电路进行分析设计介绍。

图1 硬件系统图1.1 电机驱动电路主要由驱动芯片组成，该系统的驱动部分采用了UC3717A芯片，UC3717A 芯片使用非常简单，它通过3个输入管脚（Phase、I1和I0）接受输入的参数，在2个输出管脚（AOUT和BOUT）上输出相应的控制信号。

利用外部逻辑电路构成的逻辑分配器或微处理器分配信号，由若干片这种电路和少量无源元件可组成一个完整的多相步进电动机驱动系统，可实现整步（基本步距）、半步或微步距控制。

在这里我们使用的是MSP430单片机来分配信号，控制方式是双极性、固定OFF（关断）时间的斩波电流控制。

它们是16脚双列直插塑料封装，4、5、12、13脚为地.UC3717A是UC3717的改进型，其驱动能力是双向电流1A，步进电动机供电电压范围宽，为10-46V。

H桥的功率晶体管有低饱和压降，并附有快速恢复续流二极管（见图2）。

1.2 电源电路在本設计中，整个系统要求电源既有稳压性能，和纹波小等特点，还有是硬件系统的低功耗等特点，因此本系统的电源部分选用了TI公司芯片TPS76033来实现，该芯片能很好的满足硬件系统的要求，TPS760XX芯片是针对电池供电应用的50mA输出的低压差线性稳压器，使用Bicmos工艺，使其在电池供电中显示出杰出的性能。

一、名词解释（每小题2分，共10分)1. 测量2。

灵敏度 3. 压电效应 4. 动态误差5。

传感器二、填空题（每小题2分，共20分)1. 滚珠丝杆中滚珠的循环方式：_内旋换和外循环2。

机电一体化系统，设计指标和评价标准应包括___ _______，__________,__________ ，__________。

3. 顺序控制系统是按照预先规定的次序完成一系列操作的系统，顺序控制器通常用________。

4. 某光栅的条纹密度是50条/mm,光栅条纹间的夹角θ=0.001孤度，则莫尔条纹的宽度是_______________________。

5. 连续路径控制类中为了控制工具沿任意直线或曲线运动,必须同时控制每一个轴的______________________，使它们同步协调到达目标点.6. 某4极交流感应电机，电源频率为50Hz,转速为1470r/min,则转差率为_____________.7. 齿轮传动的总等效惯量与传动级数__________________________________________.8。

累计式定时器工作时有_____________________________________________________。

9。

复合控制器必定具有__________________________________。

10。

钻孔、点焊通常选用_______________________________________类型。

三、选择题（每小题2分,共10分）1。

一般说来，如果增大幅值穿越频率ωc的数值，则动态性能指标中的调整时间ts ( ）A。

产大B。

减小 C. 不变D。

不定2。

加速度传感器的基本力学模型是( ）A。

阻尼-质量系统 B. 弹簧—质量系统C。

弹簧—阻尼系统D。

弹簧系统3. 齿轮传动的总等效惯量与传动级数（)A. 有关B. 无关C. 在一定级数内有关D。

在一定级数内无关4. 顺序控制系统是按照预先规定的次序完成一系列操作的系统,顺序控制器通常用（)A. 单片机B。

（一）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．控制及信息处理单元一般由控制计算机、控制软件和硬件接口组成。

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前小后大原则。

4．典型的可编程控制器由编程器、微处理器、贮存器、电源和输入／输出接口等部分构成。

5．传感器的静态特性能数主要有灵敏度、线性度迟滞和重复精度。

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?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。

2．机电一体化相关技术有哪些? 答：机电一体化相关技术有：机械技术，计算机与信息处理技术，系统技术，白动控制技术，传感器测试技术和伺服驱动技术。

3．转动惯量对传动系统有哪些影响?答：转动惯量增大使机械负载增加，功率消耗大；使系统相应速度变慢，降低灵敏度；使系统固有频率下降，容易产生谐振。

4．简述机电一体化产品设计中，详细设计的主要内容。

答：详细设计主要包括：系统总体设计；业务的分组；机械本体及工具设计；控制系统设计：程序设计；后备系统设计；完成详细设计书及制造图样；产品出厂及使用文件的设计。

5．简述A／D、D／A接口的功能。

答：A／D接口的功能是将温度、压力等物理量经传感器变成的电压、电流等信号转换为数字量。

D／A接口是将二进制数字量转换成电压信号。

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?)解答：图中各部可分为：（1）控制及信息处理单元：键盘、计算机、显示；(2)测试传感部分：光电编码器、信号处理；(3)能源：电源；(4)驱动部分：功放、电机；(5)执行机构：联轴器、齿轮减速器、丝杠螺母机构、工作台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?解答：齿轮传动链位于电机之后，前向通道的闭环之外，其传动误差的低频分量和高频分量都不能通过闭环控制来消除，都会影响输出精度。

简答题1、试简述光电式转速传感器的测量原理答：光电式转速传感器是一种角位移传感器，由装在被测轴（或与被测轴相连接的输入轴）上的带缝隙圆盘、光源、光电器件和指示缝隙盘组成。

光源发生的光通过缝隙圆盘和指示缝隙照射到光电器件上。

当缝隙圆盘随被测轴转动时，由于圆盘上的缝隙间距与指示缝隙的间距相同，因此圆盘每转一周，光电器件输出与圆盘缝隙数相等的电脉冲，根据测量单位时间内的脉冲数N，则可测出转速为n 60 N7t式中 Z——圆盘上的缝隙数；n——转速（r/min）； t测量时间（s）2、试述可编程控制器的工作原理答：可编程控制器有两种基本的工作状态，即运行（RUN）和停止（STOP）状态。

不管是在哪种状态，PLC 都是反复不断地重复进行，直至PLC停机。

在每次循环中，若处于运行（RUN）状态，可编程控制器完成5 个阶断，如图所示。

若处于停止（STOP）状态，PLC也要循环进行内部处理和通信服务。

3、柔性制造系统的主要特点有哪些？答：（1）柔性高，适应多品种中小批量生产；（2）系统内的机床工艺能力上是相互补充和相互替代的；（3）可混流加工不同的零件；（4）系统局部调整或维修不中断整个系统的运作；（5）多层计算机控制，可以和上层计算机联网；（6）可进行三班无人干预生产。

4、为什么采用机电一体化技术可以提高系统的精度？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。

5、转动惯量对传动系统有哪些影响？答：转动惯量增大使机械负载增加，功率消耗大；使系统相应速度变慢，降低灵敏度；使系统固有频率下降，容易产生谐振。

6、简述A/D、D/A接口的功能。

答：A/D接口的功能是将温度、压力等物理量经传感器变成的电压、电流等信号转换为数字量。

D/A接口是将二进制数字量转换成电压信号。

7、机电一体化系统的基本构成要素有哪些？答：一个较完整的机电一体化控制系统，包括以下几个基本要素：机械本体、动力源、传感装置、驱动执行机构、控制器等，各要素和环节之间通过接口相联系。

机电传动控制试题一、填空：（30分每空2分）1．他励直流电动机机械特性的一般表达式为。

2．直流电动机可启动和启动。

3．异步电动机的转差率为。

4．三相异步电动机调速方法有、和三大类。

5．暂载率为。

6．常用电气制动方法有、和。

7．步进电机的速度与有关，角位移与有关。

8。

8051有和存储器。

二．判断：（10分每题2分）1、异步电动机转子绕组有鼠笼式和绕线式。

（）2、P为异步电动机磁极数。

（）3、反馈制动时，n>n。

（）4、热电偶是测量电压的。

（）5、可编程控制器的一个触发器等效为一个继电器。

（）三、画图：（20分每题10分）1、画出交流电动机改变电源电压时人为特性曲线。

2、画出他励直流电动机的功率流程图。

四、设计：（20分每题10分）1．有一台异步电动机Y-Δ起动控制，并有过载保护的控制线路。

请（1）画出梯形图；（2）编程。

2．设计：有一台异步电动机正反转控制，并有过载保护的控制线路。

请（1）画出控制线路图；（2）画出梯形图；（3）编程。

五、计算：（20分每题10分）1．一台五相反应式步进电动机采用五相十拍运行方式，步距角为1。

50，当控制信号脉冲频率为3KH Z，求步进电动机的转速。

2、.有一台四极三相异步电动机，电源电压的频率50赫，满载的转差率为0。

022，求电动机的同步转速，转子转速和转子电流频率?机电传动控制答案 一． 1．n =Φe C U -ΦCeCt RT2．直接 降压 3．S=0n nn - X % 4．变极 改变转差率 变拼 5．FON ONT T T 0+=ε X %6．能耗 反接 反馈 7．脉冲频率 脉冲个数 8．程序 数据 二．1．√ 2。

X 3。

√ 4。

X 5。

√三．1．2．nPcufPcuaPm+PfeP1PEP2三．设计1．X000X001MC N0 M1 X002Y003TO K50T0Y001 X002Y003Y001Y002Y003Y001Y003MCR N0END0 LDI X0001 ANI X0012 MC N0 M15 LD X0026 ANI T0037 OUT T0 K5010 AND T011 OUT Y00112 LD X00213 ANI Y00314 AND Y00115 OR Y00316 OUT Y00217 ANI Y00118 OUT Y00319 MCR N021 END2．电源四．计算60 f=750转/分1．N=3602．四极n0=1500转/分n=（1-s）n0=（1-0。