机电一体化2016.docx

机电一体化复习题一、名词解释机电一体化:是在机械的主功能、动力功能、信息功能和控制功能上引进微电子技术，并将机械装置与电子装置用相关软件有机结合而构成的系统的总称。伺服电动机：将电压电信号转换为转矩和转速以驱动被控对象，当信号电压的大小和极性发生变化时，电动机的转速和转向将灵敏、准确地跟着变化。伺服控制：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。闭环（半闭环）控制系统：间接测量的系统称为半闭环系统。直接测量的系统称为全闭环系统。感应同步器：是一种应用电磁感应原理制造的高精度测量元件，有直线和圆盘式两种，分别用作检测位移和转角。 莫尔条纹：是光栅非重合部分光线透过而形成的亮带。旋转变压器：是一种利用电磁感应原理将转角变换为电压信号的传感器。 单片机：是将CPU、RAM、ROM和I/O接口集成在一块芯片上，同时还具有定时/计数、通信和中断等功能的微型计算机。I/O接口：I/O接口电路也简称接口电路。它是主机和外围设备之间交换信息的连接部件（电路）。它在主机和外围设备之间的信息交换中起着桥梁和纽带作用I/O通道：I/O通道也称为过程通道。它是计算机和控制对象之间信息传送和变换的连接通道。线性度：最大非线性误差与输出满意值之比称为线性度。三相六拍通电方式：三相步进电动机采用单双向轮流通电方式时，每个通电循环中共有六拍，称为三相六拍通电方式。步进电机通电循环的各拍中交替出现单、双相通电状态，这种通电方式称逆变器：将直流电变换成交流电的电路称为逆变器。PWM变频：对逆变电路开关器件的通断进行控制，使输出端得到一系列幅值相等而宽度不相等的脉冲。四、填空题 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 和 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 最小等效转动惯量 原则。先小后大4典型的可编程控制器由编程器、微处理器、贮存器、 接口模块 和 外部设备 等部分构成。电源、输入/输出接口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。6. 在计算机和外部交换信息中，按数据传输方式可分为 串行 通信和 并行 通信。7. 在伺服系统中，在满足系统工作要求的情况下，首先应保证系统的 稳定性 和 精度 ，并尽量高伺服系统的响应速度。8. 一般来说，伺服系统的执行元件主要分为 电气式,液压式,气动式和其它等四大类型。9.异步交流电动机变频调速：a) 基频（额定频率）以下的恒磁通变频调速，属于 恒转矩 调速方式。b) 基频（额定频率）以上的弱磁通变频调速，属于 恒功率 调速方式。10. 开环步进电动机控制系统，主要由 环形分配器/功率分配器/步进电动机 等组成。11. 1.2.3.4.5.6.7.8.9.10.11.12.13. 实现步进电动机通电14. 环形分配的三种常用方法是：1） 计算机软件分配、硬件环形分配、专用环形分配器 12应用于工业控制的计算机主要有：1） 单片机 2） PLC 3） 总线工控机 等类型。13. 抑制电磁干扰的常用方法有屏蔽、 隔离、滤波、接地 合理布局和软件抗干扰技术。14根据频率特性解释下列滤波器的作用：1）低通滤波器：只让 低频成分 通过，而高于 截止频率成分 受到抑制、衰减，不让通过。2）带通滤波器：只让 某一频带内的成分 通过，而低于 上截止频率成分 和高于_ 下截止频率成分 的成分抑制,不让通过。15.光电编码器根据结构可分为 增量式编码器 和 绝对式编码器 。16.对伺服系统的技术要求是 系统精度 、 稳定性 、 响应特性 、 工作频率 。17.机电控制系统的机械装置主要包括 导向机构 、 传动机构 和 执行器 三个部分。18.接口的基本功能主要有 模拟量转换为数字量 、 数字量转换为模拟量4 、 。19.伺服系统的基本组成包括 比较环节、控制器、执行元件、被控对象、检测环节 20.PLC的串行通信接口有 、 、 。五、简答题 1机电一体化相关技术有哪些?答：机械技术、信息处理技术、系统技术、自动控制技术、传感检测技术、伺服传动技术。2简述一个典型的机电一体化系统的基本组成要素。答：机械本体、检测传感部分、电子控制单元、执行器、动力源。3. 机电一体化系统设计指标大体上应包括哪些方面?答：应包括系统功能、性能指标、使用条件、经济效益。4. 机电一体化系统的基本构成要素有哪些？机械主体、检测传感部分、电子控制单元、执行器、动力源。5简述机电一体化对机械系统的基本要求及机械系统的组成。对机械系统的基本要求：高精度；快速响应；良好的稳定性。机械系统的组成：传动机构；导向机构；执行机构一般由减速装置、丝杠螺母副、涡轮蜗杆副等各种线性传动部件以及连杆机构、凸轮机构等非线性传动部件、导向支承部件、旋转支撑部件、轴系及架体等机构组成。6转动惯量对传动系统有哪些影响?在传动系统中,传动惯量增大使机械负荷增大,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。7. 滚珠丝杠副的轴向间隙对系统有何影响？如何处理？滚珠丝杠福的轴向间隙是承载时在滚珠与滚道型面接触点的弹性变形所引起的螺母位移量和螺母原有间隙的总和,如果滚珠螺旋副中有轴向间隙或在载荷作用下滚珠与滚道接触处有弹性变形,螺杆反向转动时将产生空回误差。在螺杆上装配两个螺母和调整两个螺母的轴向位置使两个螺母中的滚珠在承受载荷之前就以一定的压力分别压向螺杆螺纹滚道相反的侧面使其产生一定的变形从而消除了轴向间隙也提高了轴向刚度。8直齿圆柱齿轮传动机构中消除齿侧隙的常用方法？偏心套（轴）调整法、轴向垫片调整法、双片薄齿轮错齿调整法。8. 简述步进电动机驱动电路的组成。 10. 步进电动机常用的驱动电路有哪几种类型?单电源驱动电路、双电源驱动电路、斩波限流驱动电路。11. 什么是步进电机的使用特性? 包括：步距误差、最大静转矩、启动频率特性、运行矩频特性、最大相电压和最大相电流。12. 步进电动机常用驱动电路中功率放大电路有哪几种类型?单电源驱动电路、双电源驱动电路、斩波限流驱动电路。13. 简述直流伺服电机两种控制方式的特点。采用电枢电压控制方式时,由于定子磁场保持不变,其电枢电流可以达到额定值,相应的输出转矩也可以达到额定值。而采用励磁磁场控制方式时，由于电动机在额定运行条件下磁场已经近饱和，因而只能通过减弱磁场的方法来改变电动机的转速。由于电枢电流不允许超过额定值，因而随着磁场的减弱，电动机转速增加，单输出转矩下降，输出功率保持不变。14. 简述单片机、PLC系统与嵌入式系统的区别。15简述AD、DA接口的功能。A/D转换是从模拟量到数字量的转换，它是信息采集系统中模拟放大电路和CPU的接口。 计算机输出的控制信号主要有三种形态：数字量、开关量和频率量，而被控对象接受的控制信号除上述三种直接由计算机产生的信号外，还有模拟量控制信号，该信号需通过D/A变换产生。 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模拟量信号转换为数字量。D/A接口是将二进制数字量转换成电压信号的模拟量。16. 简述香农采样定理。根据香农采样定理，采样Ws必须大于或等于系统的最高频率Wmax的两倍，才能保证信号的正常恢复。 采样是将一个信号（即时间或空间上的连续函数）转换成一个数值序列。采样得到的离散信号经保持器后，得到的是阶梯信号，即具有零阶保持器的特性。如果信号是带限的，并且采样频率高于信号最高频率的一倍，那么，原来的连续信号可以从采样样本中完全重建出来。定理:采样频率大于2倍的信号频率，才能正确复现原信号。17. 什么是传感器？它是由哪几部分组成的？传感器是一种以一定的精确度将测量转换为与之有确定对应关系的、易于精确处理和测量的某种物理量的测量部件或装置。 组成：敏感元件、转换元件、转换电路。18. 试简述光电式转速传感器的测量原理。光电式转速传感器是一种角位移传感器，由装在被测轴上的带缝隙圆盘、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电器元件上。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/Zt.19. 伺服控制系统一般包括哪几个部分？每部分能实现何种功能？比较环节：是将输入的指令信号与系统的反馈信号进行比较，以获得输出与输入的偏差信号