機電一體化復習題一、名詞解釋 1機電一體化 2伺服控制 3閉環控制系統 4逆變器 5 SPWM 6單片機 7 I/O接口 8 I/O通道 9 串行通信 10直接存儲器存取（DMA）二、判斷題： 1 在計算機接口技術中I/O通道就是I/O接口。（）2 滾珠絲桿不能自鎖。（）3 無論采用何種控制方案，系統的控制精度總是高于檢測裝置的精度。（）4 異步通信是以字符為傳輸信息單位。（）5 同步通信常用于并行通信。（）6 無條件I/O方式常用于中斷控制中。（）7從影響螺旋傳動的因素看，判斷下述觀點的正確或錯誤（1）影響傳動精度的主要是螺距誤差、中徑誤差、牙型半角誤差（）（2）螺桿軸向竄動誤差是影響傳動精度的因素（）（3）螺桿軸線方向與移動件的運動方向不平行而形成的誤差是影響傳動精度的因素（）（4）溫度誤差是影響傳動精度的因素（）三、單項選擇題1. 步進電動機，又稱電脈沖馬達，是通過（ B ） 決定轉角位移的一種伺服電動機。A 脈沖的寬度 B 脈沖的數量C 脈沖的相位 D 脈沖的占空比2. 對于交流感應電動機，其轉差率s的范圍為（B）。A.1s2 B.0s 1 C.-1s1 D.-1s03.PWM指的是（C）。A.機器人B.計算機集成系統 C.脈寬調制 D.可編程控制器4. PD稱為（B）控制算法。A.比例 B.比例微分 C.比例積分 D.比例積分微分5.在數控系統中，復雜連續軌跡通常采用（A）方法實現。A.插補 B.切割 C.畫線 D.自動四、填空題 1. 在計算機和外部交換信息中，按數據傳輸方式可分為 ： 串行 通信和 并行 通信。2. 微機控制系統中的輸入與輸出通道一般包括 模擬量輸入通道 模擬量輸出通道、數字量輸入通道 數字量輸出通道 四種通道。3. 在伺服系統中，在滿足系統工作要求的情況下，首先應保證系統的穩定性和精度并盡量高伺服系統的響應速度。4. 一般來說，伺服系統的執行元件主要分為電磁式 液壓式 氣壓式和其它 等四大類型。5. 在SPWM變頻調速系統中，通常載波是等腰三角波 ， 而調制波是正弦波 6. 異步交流電動機變頻調速：a) 基頻（額定頻率）以下的恒磁通變頻調速，屬于恒轉矩 調速方式。b) 基頻（額定頻率）以上的弱磁通變頻調速，屬于恒功率調速方式。7. 開環步進電動機控制系統，主要由. 環形分配器 功率驅動器 步進電機等組成。8. 1.2.3.4.5.6.7.8.9.10.11.12.13. 實現步進電動機通電14. 環形分配的三種常用方法是：1）計算機軟件 2） 硬件分配，3）專用環形分配器9. 根據計算機在控制中的應用方式，把計算機控制系統分為四類：1）操作指導控制系統2）直接控制系統3）監督計算機控制系統4）分級計算機控制系統10應用于工業控制的計算機主要有：1）單片機 2）PLC，3）總線工控機等類型。11.干擾傳播途徑有二種方式，其中傳導耦合方式：干擾信號能量以 電壓或電流的形式，通過金屬導體傳遞。12. 抑制電磁干擾的常用方法有屏蔽、隔離 濾波 接地合理布局和軟件抗干擾技術。13. 電場屏蔽-通常用銅、鋁等導電性能良好 的金屬材料作屏蔽體，并應保持良好接地。14根據頻率特性解釋下列濾波器的作用：1）低通濾波器：只讓低頻成分通過，而高于截止頻率成分受到抑制、衰減，不讓通過。2）帶通濾波器：只讓某一頻帶內的成分 通過，而低于上截止頻率成分和高于_下截止頻率成分的成分抑制,不讓通過。五、簡答題 1. 試簡述光電式轉速傳感器的測量原理。 2. 試述可編程控制器的工作原理。3. 在模擬輸入通道中，采樣/保持器有什么作用？是否模擬輸入通道中必須采用采樣/保持器？為什么？ 4. 柔性制造系統的主要特點有哪些？5 步進電動機是什么電機？它的驅動電路的功能是什么?6. 伺服控制系統一般包括哪幾個部分？每部分能實現何種功能？六、解答題 (每小題5分，共40分)1簡述一個典型的機電一體化系統的基本組成要素。2直齒圓柱齒輪傳動機構中消除齒側隙的常用方法？ 3簡述機電一體化對機械系統的基本要求及機械系統的組成。4. 簡述在微機控制系統中I/O控制方式及I/O接口的編址方式。5簡述伺服系統的結構組成。6DAC0832有哪三種輸入工作方式？有哪二種輸出工作方式？7. 有一脈沖電源，通過環形分配器將脈沖分配給五相十拍通電的步進電機定子勵磁繞組，測得步進電機的轉速為100r/min，已知轉子有24個齒，求： 1）步進電機的步距角； 2）脈沖電源的頻率。8. 測量某加熱爐溫度范圍為1001124，線性溫度變送器輸出05V，用ADC0809轉換器輸入到微機控制系統中，試求測量該溫度環境的分辨率和精度。七、計算題 1. 某光柵傳感器，刻線數為100線/mm，設細分時測得莫爾條紋數為400，試計算光柵位移是多少毫米？若經四倍細分后，記數脈沖仍為400，則光柵此時的位移是多少？測量分辨率是多少？2. 若12位A/D轉換器的參考電壓是 2 .5V，試求出其采樣量化單位q 。若輸入信號為1V，問轉換后的輸出數據值是多少。八、綜合應用題 (每小題15分，共30分)1.分析下圖調整齒側間隙的原理1、4錐齒輪 2、3鍵 5壓簧 6螺母 7軸 2、周向彈簧調整法2. 分析下圖差動螺旋傳動原理設螺桿3左、右兩段螺紋的旋向相同，且導程分別為Ph1和Ph2。2為可動螺母機電一體化復習題參考答案一 名詞解釋1 機電一體化技術綜合應用了機械技術、微電子技術、信息處理技術、自動控制技術、檢測技術、電力電子技術、接口技術及系統總體技術等群體技術，以系統為出發點的最佳功能價值的系統工程技術。2 伺服控制系統是一種能夠跟蹤輸入的指令信號進行動作，從而獲得精確的位置、速度及動力輸出的自動控制系統。3 閉環控制系統是指具有反饋的控制系統。4 逆變器是將直流電變成交流電的電路。5 SPWM是指脈沖的寬度按正弦規律變化而和正弦波等效的PWM波形。6 它是把組成微機的CPU、存儲器I/O接口電路、定時器/計數器等制作在一塊集成芯片上構成一個完整的計算機。7 I/O接口電路也簡稱接口電路。它是主機和外圍設備之間交換信息的連接部件（電路）。它在主機和外圍設備之間的信息交換中起著橋梁和紐帶作用。 8 I/O通道也稱為過程通道。它是計算機和控制對象之間信息傳送和變換的連接通道。9 串行通信是數據按位進行傳送的。在傳輸過程中，每一位數據都占據一個固定的時間長度，一位一位的串行傳送和接收。串行通信又分為全雙工方式和半雙工方式、同步方式和異步方式。10 硬件在外設與內存間直接進行數據交換（DMA）而不通過CPU五、簡答題1. 光電式轉速傳感器是一種角位移傳感器，由裝在被測軸(或與被測軸相連接的輸入軸)上的帶縫隙圓盤、光源、光電器件和指示縫隙盤組成。光源發生的光通過縫隙圓盤和指示縫隙照射到光電器件上。當縫隙圓盤隨被測軸轉動時，由于圓盤上的縫隙間距與指示縫隙的間距相同，因此圓盤每轉一周，光電器件輸出與圓盤縫隙數相等的電脈沖，根據測量單位時間內的脈沖數N，則可測出轉速為 式中 Z圓盤上的縫隙數； n轉速(rmin)；t測量時間(s)。2. 可編程控制器有兩種基本的工作狀態，即運行（RUN）和停止（STOP）狀態。不管是在哪種狀態，PLC都是反復不斷地重復進行，直至PLC停機。在每次循環中，若處于運行（RUN）狀態，可編程控制器完成5個階斷，如圖所示。若處于停止（STOP）狀態，PLC也要循環進行內部處理和通信服務。3. 由于任何一種A/D轉換器都需要有一定時間來完成量化及編碼操作，因此，在轉換過程中，模擬量不能發生變化，否則，將直接影響轉換精度。采樣/保持器（SamPLE/Hold）就是使在A/D轉換時，保證輸入A/D轉換器的模擬量不發生變化。模擬輸入通道中不一定非得采用采樣保持器。當輸入的模擬量信號變化緩慢時，也可省去采樣/保持器。4. （1）柔性高，適應多品種中小批量生產；（2）系統內的機床工藝能力上是相互補充和相互替代的；（3）可混流加工不同的零件；（4）系統局部調整或維修不中斷整個系統的運作；（5）多層計算機控制，可以和上層計算機聯網；（6）可進行三班無人干預生產。5. 步進電動機又稱電脈沖馬達，是通過脈沖數量決定轉角位移的一種伺服電動機，成本較低，易于采用計算機控制，且比直流交流電動機組成的開環控制系統精度高，因而被廣泛應用于開環控制的伺服系統中。步進電動機驅動電路實際上是一個功率開關電路，為使步進電動機能輸出足夠的轉矩以驅動負載工作，提供的足夠功率的控制信號。6. 伺服控制系統一般包括控制器、被控對象、執行環節、檢測環節、比較環節等個五部分。比較環節是將輸入的指令信號與系統的反饋信號進行比較，以獲得輸出與輸入間的偏差信號，通常由專門的電路或計算機來實現；控制器通常是計算機或PID控制電路；其主要任務是對比較元件輸出的偏差信號進行變換處理，以控制執行元件按要求動作；執行元件按控制信號的要求，將輸入的各種形式的能量轉化成機械能，驅動被控對象工作，機電一體化系統中的執行元件一般指各種電機或液壓、氣動伺服機構等。被控對象是指被控制的機構或裝置，是直接完成系統目的的主體，一般包括傳動系統、執行裝置和負載；檢測環節指能夠對輸出進行測量，并轉換成比較環節所需要的量綱的裝置，一般包括傳感器和轉換電路。六、解答題 (每小題5分，共40分)1 1）機械本體2）動力與驅動；3）傳感測試部分；4）執行機構5）控制及信息處理單元 21）、偏心軸套調整法 2）、雙片薄齒輪錯齒調整法3 對機械系統的基本要求：高精度；快速響應；良好的穩定性。機械系統的組成：傳動機構；導向機構；執行機構。4. 程序控制方式、中斷控制方式、直接存儲器存取方式。 獨立編址；與儲存器統一編址。5 1) 比較環節；2) 控制器；3) 執行環節；4) 被控對象；5) 檢測環節。6輸入工作方式：（1）直通方式 （2）單緩沖方式（3）雙緩沖方式 輸出工作方式：（1）單極性輸出 （2）雙極性輸出7. 1) K=2; M=5, Z=24; =360/2*5*24=1.52) f=400Hz8. 4 ; +2。七、計算題 1) 100：1=400： x=4 mm四細分：400：1=400：x=1mm分辨率：1400=2.5(m)2) q=fmaxfmin/2i=5/212=0.00122 n=3.5/0.00122=28692869化為二進制為101100110101八、綜合應用題 (每小題15分，共30分)1. 在錐齒輪4的傳動軸7上裝有壓簧5，其軸向力大小由螺母6調節。錐齒輪4在壓簧5的作用下可軸向移動，從而消除了其與嚙合的錐齒輪1之間的齒側間隙。1、4錐齒輪 2、3鍵 5壓簧 6螺母 7軸 2. 當螺桿轉動角時，可動螺母2的移動距離為 （1） 如果Ph1與Ph2相差很小，則 L很小。因此差動螺旋常用于各種微動裝置中。若螺桿3左、右兩段螺紋的旋向相反，則當螺桿轉動角時，可動螺母2的移動距離為 （2）可見，此時差動螺旋變成快速移動螺旋，即螺母2相對螺母1快速趨近或離開。這種螺旋裝置用于要求快速夾緊的夾具或鎖緊裝置中。機電一體化技術試題一、填空(每空2分，共20分)1.機電一體化產品按用途可以劃分為 和 2控制及信息處理單元一般由控制計算機、和組成。3在小功率傳動鏈中，為使總的折算慣量最小，各級傳動比分配應遵守原則。4典型的可編程控制器由編程器、微處理器、貯存器、和等部分構成。5傳感器的靜態特性能數主要有、二、遲滯和重復精度。二、簡答題(每題4分，共20分)1為什么采用機電一體化技術可以提高系統的精度?2機電一體化相關技術有哪些? 3轉動慣量對傳動系統有哪些影響?4簡述機電一體化產品設計中，詳細設計的主要內容。 5簡述AD、DA接口的功能。三、分析題(20分)1已知數控機床控制系統如圖所示，試說明圖中的各個部分屬于機電一體化系統巾的哪一個基本要素?2試分析圖示傳動系統中，齒輪減速器的傳動誤差對工作臺輸出精度的影響?四、計算題(24分)1如圖所示電機驅動系統，已知工作臺的質量為m=50kg負載力為F11000N，最大加速度為10ms2，絲杠直徑為d20mm，導程t4mm，齒輪減速比為i=5，總效率為=30，忽略絲杠慣量的影響，試計算電機的驅動力矩。2已知某工作臺采用直流電機絲杠螺母機構驅動，已知工作臺的行程L=250mm，絲杠導程t4mm，齒輪減速比為i=5，要求工作臺位移的測量精度為o005mm(忽略齒輪和絲杠的傳動誤差)。 (1)試采用高速端測量方法，確定旋轉編碼器的每轉脈沖數(2)若將傳感器與絲杠的端部直接相連，n。=500脈沖轉的旋轉編碼器是否合用。五、綜合題(16分) 已知電機驅動的三自由度位置控制系統，單個自由度的驅動系統如圖所示，確定整系統的控制方案、畫出控制系統原理圖。(至少提出兩個方案)答案及評分標準(供參考)一、填空每空2分，共20分)1.辦公機電一體化產品 產業機電一體化產品 民用機電一體化產品2控制軟件 硬件接口3前小后大4電源 輸入輸出接口5靈敏度 線性度二、簡答題(每題4分，共20分)1答：機電一體化技術使機械傳動部分減少，因而使機械磨損，配合間隙及受力變形等所引起的誤差大大減少，同時由于采用電子技術實現自動檢測，控制，補償和校正因各種干擾因素造成的誤差，從而提高精度。2答：機電一體化相關技術有：機械技術，計算機與信息處理技術，系統技術，白動控制技術，傳感器測試技術和伺服驅動技術。3答：轉動慣量增大使機械負載增加，功率消耗大；使系統相應速度變慢，降低靈敏度；使系統固有頻率下降，容易產生諧振。4答：詳細設計主要包括：系統總體設計；業務的分組；機械本體及工具設計；控制系統設計：程序設計；后備系統設計；完成詳細設計書及制造圖樣；產品出廠及使用文件的設計。5答：AD接口的功能是將溫度、壓力等物理量經傳感器變成的電壓、電流等信號轉換為數字量。DA接口是將二進制數字量轉換成電壓信號。三、分析題(20分)1.(10分)解答：圖中各部可分為：(1)