中央电大《机电一体化系统》期末复习指导2011.1.doc

机电一体化系统期末复习指导（数控专业适用）第一部分 课程考核有关说明1.课程的性质、作用、任务 机电一体化系统是数控技术专业必修的专业课。本课程4学分，共72学时，第五学期开设，一学期授完。通过本课程的学习，学生能够掌握机电一体化的基础理论与关键技术，熟悉机电一体化单元技术的接口和运用，了解典型机电一体化系统的结构、性能和特点，通过学习机电一体化系统设计原理和综合集成技术，能够把各项技术有机地结合起来进行简单的机电一体化系统的分析和设计。2.本课程与相关课程的关系本课程安排在相关的专业基础课与专业课程修完后进行，学生应具有机械设计、液压气动技术、传感器、机电控制与控制工程基础方面的知识。第二部分 课程考核的相关内容(一) 机电一体化技术导论考核内容：（1）机电一体化技术的基本概念、特点和分类方法；（2）机电一体化系统的组成结构；（3）机电一体化关键技术。考核要求：（1）理解机电一体化技术的基本概念、特点和分类方法；（2）掌握机电一体化系统的组成结构；（3）了解机电一体化关键技术。(二) 机电一体化机械技术考核内容：（1）机电一体化中的机械系统；（2）机电一体化系统中常用的传动机构；（3）机电一体化系统中常用执行机构；（4）机电一体化中的虚拟样机技术。考核要求：（1）掌握机电一体化中机械系统的基本要求；（2）了解机电一体化系统中常用传动机构的工作原理与选用；（3）了解机电一体化系统中常用执行机构的工作原理与选用；（4）了解机电一体化中的虚拟样机技术。(三) 传感检测技术考核内容：（1）常用传感器的类型、特点及工作原理；（2）常用传感器的选用原则及使用方法；（3）常用传感器与计算机接口方式。考核要求：（1）掌握常用传感器的类型、特点及工作原理；（2）了解常用传感器选择及使用方法；（3）了解常用传感器与计算机接口方式。(四) 伺服驱动技术考核内容：（1）伺服驱动的基本原理；（2）伺服驱动系统的种类及其特点；（3）机电一体化系统常用的伺服驱动电机的工作原理、特点、选用及其控制方式。考核要求：（1）掌握伺服驱动的基本原理；（2）了解机电一体化伺服驱动系统的种类及其特点；（3）理解常用伺服驱动电机的工作原理、特点、选用及其控制方式。(五) 自动控制技术考核内容：（1）机电一体化系统的控制方式及特点；（2）计算机控制系统的组成和常用类型；（3）可编程序控制器的组成技术及控制系统设计；（4）嵌入式系统的特点。考核要求：（1）理解机电一体化系统的控制方式及特点；（2）理解计算机控制系统的组成和常用类型；（3）理解可编程序控制器的组成，掌握可编程序控制器控制系统设计；（4）了解嵌入式系统的特点。(六) 机电一体化系统设计与综合考核内容：（1）机电一体化系统设计流程；（2）机电一体化系统的产品规划的主要内容；（3）机电一体化系统的概念设计的内涵、特征及方法；（4）机电一体化系统的评价与决策方法；（5）机电一体化系统的现代设计方法。考核要求：（1）掌握机电一体化系统设计流程；（2）了解机电一体化系统的产品规划的主要内容；（3）了解机电一体化系统的概念设计的内涵、特征及方法；（4）了解机电一体化系统的评价与决策方法；（5）了解机电一体化系统的现代设计方法。(七) 典型机电一体化系统分析考核内容：（1）工业机器人系统组成、分类及工作原理；（2）数控机床分类及构成；（3）机电一体化系统实现特殊机构功能的方法和原理。考核要求：（1）了解工业机器人系统组成、分类及工作原理；（2）了解常用的数控机床分类及构成；（3）了解机电一体化系统实现特殊机构功能的方法和原理。第三部分 试题类型及解答举例（仅供复习参考）一、 填空题1控制及信息处理单元一般由 、 和 组成。2.在机电一体化系统的驱动装置中，位于前向通道闭环之内的环节，其误差的 对输出精度基本无影响，而误差的 影响系统的输出精度。3.计算机的系统总线（信号线）有 、 和 等三类。4.传感器的主要静态特性指标有 、 、 和 。5.在小功率传动链中，为使总的重量最小，各级传动比分配应遵守 原则。二、判断题1接口技术是系统技术中的一个方面，它的功能是实现系统各部分的可靠连接。( ) 2数控机床中的计算机属于机电一体化系统的控制及信息处理单元，而电机和主轴箱则属于系统的驱动部分。 （ ） 3. 机电一体化产品的变参数设计是指改变部分结构尺寸而形成系列产品的设计。（ ） 4. 驱动元件的选择及动力计算是机电一体化产品开发过程理论分析阶段的工作之一。( ) 5传动轴在单向回转时，回程误差对传动精度没有影响。( ） 6. 按输出轴的转角误差最小原则，减速链传动中，从输入到输出端的各级传动比应按“前大后小”分配。( ）7. 与交流同步伺服电机一样，笼型交流异步伺服电机也可由PWM变频技术实现速度的调节。 ( ）8微机系统中，在任何给定时刻，数据流都允许沿数据总线双向传输。（ ） 9STD总线可采用总线复用技术，但不支持多处理机系统。( ) 10. TTL电平接口不能用于驱动带电气隔离的继电器。( ) 三、简答题1 为减小机械系统的传动误差，可采用哪些结构措施？2步进电机是如何实现速度控制的？3试述直流电机伺服系统中脉宽调制放大器的基本工作原理。四、分析题画图说明工业PC机与普通信息处理计算机的主要区别是什么？五、综合题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，试确定单自由度驱动系统的测量方案。参考答案一填空题1. 控制计算机 控制软件 硬件接口电路2. 低频分量 高频分量3. I2C总线 ，SPI总线 ，SCI总线 4. 灵敏度，线性度，迟滞，重复精度5. 传动比相等二判断题1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 三、简答题1. 减小机械系统的传动误差可采用的结构措施有：适当提高零部件本身的精度；合理设计传动链，减小零部件制造、装配误差对传动精度的影响；采用消隙机构，以减小或消除回程误差。2. 步进电机的运动是由输入的电脉冲信号控制的，每当电机绕组接收一个脉冲，转子就转过一个相应的角度。其角位移量与输入脉冲的个数严格成正比，在时间上与输入脉冲同步。因而，只要控制输入脉冲的数量、频率和电机绕组的相序，即可得到所需转动的速度和方向。3. 脉宽调制放大器是直流伺服电机常用的晶体管驱动电路。利用大功率晶体管的开关作用，将直流电源电压转换成一定频率的方波电压，施加于直流电机的电枢，通过对方波脉冲宽度的控制，改变电枢的平均电压，使电机的转速得到调节。四、分析题工业控制机与普通信息处理机的差别在于取消了普通信息处理机的大母板，将其改为功能插板，与普通信息处理机相比较,工业控制机有以下特点：（1）具有丰富的过程输入输出功能。（2）良好的时实性，能对生产过程工况变化实时地进行监控。（3）可靠性高，故障率低，维修时间短，运行效率高。（4）采用抗干扰电源，密封机箱，具有良好的环境适应性。（5）丰富的应用软件。（6）具有良好的技术综合性。五、综合