61 习题第3章 数字控制技术.pdf

第1页：数字控制基础

数字控制基础

题目

第三章数字控制技术（共65题）附注：教学目标通过本章的学习，学生应达到如下基本要求：1、熟悉数字控制的原理、方式和系统结构2、掌握插补原理3、掌握多轴步进驱动控制技术4、掌握多轴伺服驱动控制技术一、填空题（共27题）T1、所谓数字控制，就是生产机械(如各种加工机床)根据，按规定的、等规律自动地完成工作的控制方式。

答案

数字计算机输出的数字信号，工作顺序，运动轨迹，运动距离，运动速度

知识点

数字控制基础

参考页

P69

学习目标

1（熟悉数字控制的原理、方式和系统结构）

难度系数

1

题型

填空T2、数字程序控制系统一般由、等4部分组成。

第2页：数字控制原理

数字控制原理

参考页

P69

学习目标

1（熟悉数字控制的原理、方式和系统结构）

难度系数

1

题型

填空T6、所谓直线插补是指在用一条近似直线来逼近，也就是由此定出中间点连接起来的折线近似于一条直线，并不是真正的直线。

答案

给定的两个基点之间

知识点

数字控制原理

第3页：数控系统的分类

数控系统的分类

题型

填空T11、常见的数控系统，可分为、三类。

答案

传统数控系统、开放式数控系统、网络化数控系统

知识点

数控系统的分类

参考页

P73

学习目标

1（熟悉数字控制的原理、方式和系统结构）

难度系数

1

第4页：逐点比较法直线插补

逐点比较法直线插补

题目

直线插补计算时，每走一步，都要进行四个步骤的插补计算过程，即。

答案

偏差判别、坐标进给、偏差计算、终点判断

知识点

逐点比较法直线插补

参考页

P75

学习目标

2（掌握插补原理）

难度系数

1

题型

填空T17、四象限直线插补计算时，Fm≥0时，下一步的偏差计算公式为：。

第5页：步进电机的工作原理

步进电机的工作原理

学习目标

3（掌握多轴步进驱动控制技术）

难度系数

1

题型

填空T22、步进电机的步距角指,齿距角指。

答案

通电一次转过的角度；转子上两齿间的夹角

知识点

步进电机的工作原理

参考页

P87

第6页：伺服系统定义

伺服系统定义

答案

稳定性好、精度高、快速响应性好

知识点

伺服系统定义

参考页

P94

学习目标

4（掌握多轴伺服驱动控制技术）

难度系数

1

题型

填空T28、伺服电动机按其使用的电源性质不同，可分为和两大类。前者具有良好的调速特性、较大的起动转矩、快速响应等优点，在自动控制系统中获得广泛的应用。后者结构简单、运行可靠、维护方便，多年来一直受到人们的重视

第7页：闭环数字控制

闭环数字控制

题目

C、以宽调速力矩电机为驱动元件

答案

A

知识点

闭环数字控制

参考页

P72D、具有反馈测量元件

学习目标

1（熟悉数字控制的原理、方式和系统结构）

难度系数

1

题型

选择T4、下面不属于数字控制系统的结构是。B、闭环数字控制D、半闭环数字控制A、开环数字控制C、开放式数字控制

第8页：逐点比较法圆弧插补

逐点比较法圆弧插补

答案

D

知识点

逐点比较法圆弧插补

参考页

P80

学习目标

2（掌握插补原理）

难度系数

1

题型

选择T9、第二象限逆圆弧插补，当偏差Fm<0时，下一步的进给方向为。A、+xB、-xC、+yD、-y

第9页：交流电机控制系统工作原理

交流电机控制系统工作原理

答案

D

知识点

交流电机控制系统工作原理

参考页

P95

学习目标

4（掌握多轴伺服驱动控制技术）

难度系数

1

题型

选择T14、若以电机轴的转速为输入量，电机轴的转角为输出量，则它的传递函数为（）环节。A.积分；B.微分C.惯性D.以上都不对

第10页：逐点比较法直线插补

逐点比较法直线插补

题目

分析第一象限直线插补的原理。

答案

从直线的起点(即坐标原点)出发，当Fm≥0时，沿＋x轴方向走一步，其中下一个偏差的计算公式Fm+1=ym+1xe−xm+1ye=ymxe−(xm+1)ye=Fm−ye；当Fm<0时，沿＋y方向走一步，其中下一个偏差的计算公式Fm+1=ym+1xe−xm+1ye=(ym+1)xe−xmye=Fm+xe；当两方向所走的步数与终点坐标(xe,ye)相等时，发出终点到信号，停止插补。

知识点

逐点比较法直线插补

参考页

P75

学习目标

2（掌握插补原理）

难度系数

2

题型

简答T5、给出四个象限直线插补计算的程序流程图。

第11页：电机的工作原理

电机的工作原理

题目

3.3小功率直流双向控制原理图中，当SW1和SW4闭合时，马达正转；当SW2和SW3闭合时，马达反转；当SW1和SW3或SW2和SW4闭合时，马达刹车；当SW1、SW3、SW2和SW4都断开时，马达滑行。

知识点

电机的工作原理

参考页

P87

学习目标

3（掌握多轴步进驱动控制技术）

难度系数

1

题型

简答T7、何为直线插补，何为二次曲线插补？

答案

所谓直线插补是指在给定的两个基点之间用一条近似直线来逼近，也就是由此定出中间点连接起来的折线近似于一条直线，并不是真正的直线。所谓二次曲线插补是指在给定的两个基点之间用一条近似曲线来逼近，也就是实际的中间点连线是一条近似于曲线的折线弧。常用的二次曲线有圆弧、抛物线和双曲线等。

第12页：逐点比较法圆弧插补

逐点比较法圆弧插补

题型

简答T10、简单绘制圆弧插补计算的程序实现的流程图。

答案

其中XO、YO、NXY、FM、RNS、XM、YM和ZF，分别存放起点的横坐标x0、起点的纵坐标y0、总步数Nxy、加工点偏差Fm、圆弧种类值RNS、xm、ym和走步方向标志。圆弧插补的程序流程，该图按照插补计算的五个步骤即偏差判别、坐标进给、偏差计算、坐标计算、终点判断来实现插补计算程序。

知识点

逐点比较法圆弧插补

参考页

P79

学习目标

2（掌握插补原理）

难度系数

4

第13页：步进电机的驱动控制

步进电机的驱动控制

题目

三相六拍工作方式各相的通电顺序为：A→AB→B→BC→C→CA→A→…，各相通电的电压波形：（2）输出字表：三相单三拍：01-02-04-01三相双三拍：03-06-05-03三相六拍：01-03-02-06-04-05-01

知识点

步进电机的驱动控制

参考页

P88

学习目标

3（掌握多轴步进驱动控制技术）

难度系数

3

题型

简答T13、如何控制电机的正反转？

答案

当步进电机的相数和控制方式确定之后，每相磁极对的控制，就可根据输出控制字的变化来实现。输出字以表的形式存放在计算机指定的存贮区域。若要控制步进电机正转，则按从低位地址到高位地址的顺序，依次顺序向输出端口发送输出字即可；若要控制步进电机反转，则按相反的顺序送输出字。

第14页：步进电机的驱动控制

步进电机的驱动控制

题型

简答T14、如何控制电机的转速？

答案

当步进电机的相数和控制方式确定之后，每相磁极对的控制，就可根据输出控制字的变化来实现。输出字以表的形式存放在计算机指定的存贮区域。输出字更换得越快，步进电机的转速越高。因此，控制两相邻地址控制字的间隔间延时的时间常数，即可达到调速的目的。步进电机的工作过程是“走一步停一步”的循环过程，也就是说步进电机的步进时间是离散的，步进电机的速度控制就是控制步进电机产生步进动作时间，使步进电机按照给定的速度规律进行工作。

知识点

步进电机的驱动控制

参考页

P90

学习目标

3（掌握多轴步进驱动控制技术）

难度系数

3

第15页：数控系统的分类

数控系统的分类

题目

能，构成各种类型的高性能数控系统。SOFT型开放式数控系统具有较高的性能价格比，因而更具有生命力。

知识点

数控系统的分类

参考页

P69

学习目标

1（熟悉数字控制的原理、方式和系统结构）

难度系数

3

题型

简答T17、试绘制“NC嵌入PC”结构的开放式数控系统的硬件结构图。

答案

选用工控机作为系统平台，采用“IPC+多轴运动控制器”的典型结构搭建控制平台。该系统主要由工业控制机（显示器、鼠标、键盘等）、运动控制卡、步进电机、驱动器等组成。

第16页：逐点比较法直线插补

逐点比较法直线插补

题目

Nxy=10F0=0起点Nxy=9F1=F0-ye=-4+xF0=01Nxy=8F2=F1+xe=2+yF1<02Nxy=7F3=F2-ye=-2+xF2>03Nxy=6F4=F3+xe=4+yF3<04Nxy=5F5=F4-ye=0+xF4>05Nxy=4F6=F5-ye=-4+xF5=06Nxy=3F7=F6+xe=2+yF6<07Nxy=2F8=F7-ye=-2+xF7>08Nxy=1F9=F8+xe=4+yF8<09Nxy=0F10=F9-ye=0+xF9>010（2）直线插补的走步轨迹图如图所示。

知识点

逐点比较法直线插补

参考页

P77

学习目标

2（掌握插补原理）

难度系数

3

题型

计算T2、试推导第一象限顺圆弧的偏差计算公式。

答案

设第一象限顺圆弧，圆弧的圆心在坐标原点，并已知起点C(x0,y0)，终点D(xe,ye)。设加工点现处于m(xm,ym)点，若此时m点处于圆弧外，则可由偏差计算的原始公式：22222mmmmF=R−R=x+y−R，计算可得Fm≥0，此时，则沿-y方向进给一步，到(m+1)点，新加工点坐标将是(xm,ym-1)，代入原始公式，可求出新的偏差计算式为：Fm+1=Fm−2ym+1。同理，若计算得Fm＜0，则沿+x方向进给一步至(m+1)点，新加工点的坐标将是(xm+1,ym)，同样可求出新的偏差计算式为：Fm+1=Fm+2xm+1。

第17页：逐点比较法圆弧插补

逐点比较法圆弧插补

题型

计算T4、设加工第一象限逆圆弧设加工第一象限逆圆弧A，B已知起点的坐标为A(4，0)，终点的坐标为B(0，4)，试进行插补计算并作出走步轨迹图。插补计算过程如表所示。

答案

圆弧插补计算过程终点判断坐标计算偏差计算坐标进给偏差判别步数Nxy=8x0=4,y0=0F0=0起点Nxy=7x1=x0-1=3,y1=0F1=F0-2x0+1=-7-xF0=01Nxy=6x2=3,y2=y1+1=1F2=F1+2y1+1=-6+yF1<02Nxy=5x3=3,y3=y2+1=2F3=F2+2y2+1=-3+yF2<03Nxy=4x4=3,y4=y3+1=3F4=F3+2y3+1=2+yF3<04Nxy=3x5=x4-1=2,y5=3F5=F4-2x4+1=-3-xF4>05Nxy=2x6=2,y6=y5+1=4F6=F5+2y5+1=4+yF5<06Nxy=1x7=x6-1=1,y7=4F7=F6-2x6+1=1-xF6>07Nxy=0x8=x7-1=0,y8=4F8=F7-2x7+1=0-xF7>08可作出走步轨迹如图所示。

知识点

逐点比较法圆弧插补

参考页

P79

学习目标

2（掌握插补原理）

难度系数

3

第18页：步进电机的驱动控制

步进电机的驱动控制

题型

计算T6、在电机速度控制中，调整相邻两次走步之间的时间间隔，是进行调速的方法。试给出计算时间间隔的方法。

答案

若Ti为相邻两次走步之间的时间间隔(S)，Vi为进给一步后的末速度(步/S)，a为进给一步的加速度(步/S2)，则有：Vi=1TiVi+1=1Ti+1Vi+1−Vi=1Ti+1−1Ti=aTi+1i2aTi−1+1+4aT2Ti+1=根据上式即可计算出相邻两步之间的时间间隔。

知识点

步进电机的驱动控制

参考页

P88

学习目标

3（掌握多轴步进驱动控制技术）

难度系数

3