(最新)机电一体化原理及应用（研究生）

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1、山东科技大学2011—2012学年第一学期《机电系统分析与设计》考试试卷班级硕研11级7班姓名张中供学号2011020739题号一二三总得分评卷人审核人得分一、电子学基础（共30分）1.下图所示电路，已知G1、G2均为TTL与非门，输出高电平，输出低电平，最大允许拉电流，最大允许灌电流，三极管工作在开关状态，导通时，饱和时，,发光二极管导通压降，正常发光时，试问：1）G1、G2工作在什么状态，发光二极管可能发光？2）三极管的集电极电阻取值范围是多少？(5分)1）若，则基极电阻取值范围有多大（5分）解：1)若二极管能发光，G1输出高电平，G2输出

2、低电平时，晶体管导通发光。2)三级管发光时电流为：由可知：3）晶体管饱和时集电极电流近似为：第6页/共6页基极电流为由得2.计算输出电压V0与输入电压V1－V2之间的关系（15分）解：由电流相等可得即又因所以二、控制器设计（每题20分，共40分）1.如图所示为直流伺服电动机传动系统，各参数表示的意义如下：第6页/共6页：电机的转动角度；：电机生成的转矩；J：等效到电机轴上的转动惯量；D：电机内部的粘性摩擦系数；:电机的转矩常数；i:电枢回路电流；R：电枢回路电阻；:电机的反电势；：电机的反电势常数；：电机的输入电压求解下图所示直流伺服电动机的传

3、递函数。（20分）解：由回路方程，得由动力学方程，得联立（1）（2）得即由拉氏变换得2．采用下图所示控制器对直流伺服电动机进行位置控制，其中为上题所求的直流伺服电动机的传递函数，试求控制系统的闭环传递函数，并把这个传递函数表示成标准二阶系统的传递函数：，求实现指定的和时的和。第6页/共6页（20分）解：由题得，；由上面两式可得即故将带入得令，由得，三、传感器、执行器（每题15分，共30分）第6页/共6页1、如图所示为一路灯到黄昏自动点亮的电路，其中CdS为光敏电阻。设有光照射时，CdS的电阻值为0，没有光照射时，CdS的电阻值为30，A为运算放

4、大器，设运算放大器的正向饱和电压为＋12V，负向饱和电压为－12V。（1）求有光照射情况下（白天）和无光照射情况下（黄昏），的大小。（3分）（2）图中运算放大器接成滞回电压比较器（施密特触发器），分析它的工作原理。（5分）（3）分析整个装置的工作原理。（5分）（4）二极管D起什么作用？（2分）解：（1）当有光照时，，即当无光照时，，即（2）工作原理：运算放大器的输出端接到同相输入端，从而起到正反馈的作用；当反相输入电压大于同相输入时，达到负饱和；当同相输入电压大于反响输入电压，出现正向饱和。（3）当有光照时，，输出，此时晶体管T不导通，KA无工

5、作而处于断开状态，灯不亮；在有光照时，，输出，晶体管T导通，线圈通电，灯亮。（4）作用是：续流保护，防止断电瞬时晶体管被击穿。2.如图所示一高输入电阻的桥式放大电路如下图所示，试写出的表达式（）。（15分）第6页/共6页解：由图得因为，所以即整理得第6页/共6页