下文是希賽自考頻道整理的2022年4月自考02245機電一體化系統設計真題試卷，想要查看更多自考真題，可以查閱【自考歷年真題】【2022年自考真題匯總】【自考題庫app下載】。

2022年4月高等教育自學考試全國統一命題考試機電一體化系統設計試題

(課程代碼：02245)

注意事項:

1.本試卷分為兩部分，第一部分為選擇題，第二部分為非選擇題。

2.應考者必須按試題順序在答題卡(紙)指定位置上作答，答在試卷上無效。

3.涂寫部分、畫圖部分必須使用2B鉛筆，書寫部分必須使用黑色字跡簽字筆。

一、單項選擇題:本大題共10小題，每小題1分，共10分。在每小題列出的備選項中只有一項是最符合題目要求的，請將其選出。

1.具有采集有關系統狀態和行為信息功能的模塊稱為

A.微計算機模塊

B.接口模塊

C.通信模塊

D.測量模塊

2.對子雙波諧波齒輪傳動，剛輪固定，波發生器輸入，柔輪輸出。若柔輪齒數為200,要求傳動比為-100，則剛輪齒數為

A.2

B.198

C.202

D.2000

3.齒輪副的間隙會造成齒輪傳動的回差，屬于剛性消隙法的是

A.壓簧消隙

B.拉簧消隙

C.單面接觸消隙

D.選擇裝配法消隙

4.在機械量傳感器類型中，屬于電感式的是

A.電渦流式

B.霍爾式

C.磁柵式

D.壓電式

5.步進電動機是一種

A.變磁阻電動機

B.固定磁阻電動機

C.無磁電動機

D.伺服電動機

6.某反應式步進電動機的步距角=1.S°，轉子齒數z=40,控制繞組的相數m=3,則其通電方式系數c為

A.1

B.2

C.3

D.4

7.某反應式步進電動機控制繞組的相數m=3，轉子齒數Zr=40;采用單雙拍交替通電方式，若要轉速為30r/min,則通電脈沖的頻率應為

A.60Hz

B.90Hz.

C.120Hz

D.240Hz

8. P控制器的含義是

A.比例控制

B.積分控制

C.微分控制

D.前饋控制

9. PLC適用于

A.大規模數據管理

B.云計算系統

C.數據采集傳輸

D.順序控制系統

10. PLC的掃描時間一般為

A.1~10ms

B.10~100ms

C.1~10s

D.10~100s

二、填空題:本大題共10小題，每小題1分，共10分。

11.機電一體化系統中，機械受控模塊的輸出由___________模塊接收，并轉換為相應的電信號。

12.數控系統是利用___________的指令控制一系列加工作業的系統。

13.如果所有負載折合到電動機軸上的轉動慣量與電動機轉子轉動慣量__________，則速比達到最佳。

14.傳感器和測量系統的工作特性分性能、質量及__________方面的指標。

15.在運動控制中，采用電動機作為驅動器，把電能經過耦合磁場轉換為__________能。

16.步進電動機的__________與輸入脈沖頻率成正比。

17.步進電動機按照形狀可分為旋轉式和___________式。

18.伺服系統剛度的定義是輸出軸的單位__________誤差所能承受的負載轉矩。

19.點位運動控制是在容許加速度條件下，盡可能以___________速度由源坐標位置運動到目的坐標位置。

20. OMRONC系列PLC中AND表示__________指令。

三、簡答題:本大題共6小題，每小題5分，共30分。

21.簡述蝸輪蝸桿副傳動裝置的特點。

22.傳感器和測量系統動態特性的頻域指標有哪些?

23.機電一體化系統中經常采用的減小直流伺服電動機機電時間常數的技術措施有哪些?

24.簡述旋轉式步進電動機運動控制的原理。

25.對于具有位置環的伺服系統，如果只是形成半閉環位置控制系統，位置環的反饋采樣應取自哪里?與全閉環位置控制系統相比，半閉環位置控制系統有何缺點?

26.簡述PLC的順序控制與繼電器控制的不同之處。

四、簡單應用題:本大題共5小題，每小題6分，共30分。

27.設某轉速數據采集系統，電動機的轉速由碼盤式轉速傳感器測量。碼盤式速度傳感器輸出脈沖頻率與電動機轉速成正比，碼盤圓周上的孔數為10。試求:

(1)如果電動機角速度為20rad/s，則碼盤傳感器輸出信號頻率為多少?

(2)如果電動機的轉速為1000r/min，則碼盤傳感器輸出信號頻率為多少?

28.一臺他勵直流電動機，額定電壓為60V，額定電流為1A,額定轉速為2000r/min,電樞回路總電阻為29，電動機在額定工況下運行，如果電壓從額定電壓突然降低至50V，試求電壓降低瞬間和穩定后電動機的轉速分別是多少?

29.已知步進電動機的通電方式為三相單三拍方式，三相步進電動機的步距角。

(1)電動機的轉子齒數: 

(2)若單拍的啟動轉矩為1N-m,求最大轉矩:

(3)當電動機的轉速為15r/min時，求輸入脈沖電流的頻率。

30.步進電動機步距角為1.5°，如果以40個脈沖/s的速度轉5圈，時鐘頻率為100Hz,P為7位位置寄存器，V為8位速度寄存器，試求采用數字微分分析法共需多少次加法? 

31.寫出題31 (a)、 (b)圖所示梯形圖電路的布爾代數方程。

33.設計一個三相異步電動機自動正反轉往復運轉的PLC控制系統。要求:

(1)用兩個按鈕開關分別控制電動機的啟動和停止，按下啟動按鈕后，電動機開始正轉; 

(2)正轉5s后，自動進行反轉;

(3)反轉10s后電動機自動再轉換成正轉5s、 反轉10s、....如此電動機自動正反轉往復運轉:

(4)當按下停止按鈕，電動機立即停止。

試完成以下設計任務:

(1)列出PLC的資源分配表;

(2)畫出梯形圖程序。