《機電一體化系統設計》一、名詞解釋1、采樣：將連續(xù)時間信號轉變?yōu)槊}沖數字信號的過程。2、導軌導向精度：動導軌按給定方向作直線運動的準確程度。3、執(zhí)行元件：將控制信號轉換成機械運動和機械能量的轉換元件。4、可靠性：系統（產品）在規(guī)定條件下和規(guī)定時間內，完成規(guī)定功能的能力。5、機電融合法：將各組成要素有機融合為一體而構成專用或通用的功能部件 （子系統），其要素之間機電參數的有機匹配比較充分。6、機電一體化：在機械的主功能、動力功能、信息功能、控制功能基礎上引入微電子技術，并將機械裝置與電子裝置用相關軟件有機地結合所構成系統的總稱。7、反饋：通過適當的檢測傳感裝置將輸出量的全部或一部分返回到輸入端，使之與輸入量進行比較，用其偏差對系統進行控制，反饋控制的目標是使該偏差為零。8、伺服系統：又稱隨動系統，是用來精確地跟隨或復現某個過程的反饋控制系統，使物體的位置、方位、狀態(tài)等輸出被控量能夠跟隨輸入目標（或給定值）的任意變化的自動控制系統。9、微機控制系統：是將微型計算機作為機電一體化產品的控制器，結合微型計算機的工作原理、接口電路（數字和模擬）的設計、相應的控制硬件和軟件，以及它們之間的匹配，實現對控制對象的有效控制。10、適應性設計：是在總的設計方案、原理基本保持不變的情況下，對現有產品進行局部更改,或用微電子技術代替原有的機械結構或為了進行微電子控制對機械結構進行局部適應性設計，以使產品在性能和質量上增加某些附加價值。11、PLC:采用微型計算機的基本結構和工作原理，融合繼電接觸器控制的概念構成的一種控制器，使用可編程存儲器存儲用戶設計的應用程序指令，由指令實現邏輯運算、順序操作、定時、計數、算術運算和I/O接口通訊來控制機電一體化系統（產品）。二、填空題1、機電一體化系統由機械系統、信息處理系統、動力系統、（傳感檢測系統、和執(zhí)行元件系統）五個子系統工組成。（加工、處理）功能；傳遞（移動、輸2、常用的機電一體化系統必須具備的三大目的功能是變換送）功能、儲存（保持、積蓄、記錄）功能。（加工、處理）功能；傳遞（移動、輸3、機電一體化系統具備的五種內部功能分別是：主功能、動力功能、 （計測功能、控制功能）和構造功能。4、機電一體化系統的主功能主要是對物質、能量、信息及其相互結合進行 （變換、傳遞）和存儲。5、機電一體化系統的構造功能是維護各子系統、元/部件在所定的（時間、和空間）的相互關系。6、在評價系統（產品）內部功能與系統的價值時，計測功能的（精度）越高，意味著系統的價值越[Mi。7、在評價系統（產品）內部功能與系統的價值時，主功能的（系統誤差）越小，意味著系統的價值越大。8、根據接口的變換、調整功能，接口可分為零接口、無源接口、 （有源接口、和智能接口）四大類。9、根據接口的輸入/輸出功能，接口可分為機械接口、物理接口、 （信息接口、和環(huán)境接口）四大類。10、運動參數是用來表征機器工作運動的軌跡、行程、 （方向、和起止點正確性） 的指標。11、機電一體化的三大效果是：（省能、省資源、智能化）。12、機械傳動部件的主要功能是傳遞（轉矩、轉速）。13、機械系統一般由傳動部件、導向支承部件、旋轉支承部件、 （軸系、和機架或箱體）組成014、滾珠絲桿副中滾珠的循環(huán)方式有、（內循環(huán)、和外循環(huán)）兩種。15、齒輪傳動部件可改變傳動的（轉矩、轉速）和轉向。16、導向支承部件的作用是（支承、和限制）運動部件按給定的運動要求和規(guī)定的運動方向運動。17、按照導軌副接觸面的摩擦性質，導軌副可分為（滾動導軌、和滑動導軌卜氣體/液體導軌、彈性摩擦導軌。18、旋轉支承的方向精度是指運動件轉動時，其軸線與（承導件的軸線）承導件的軸線產生傾斜的程度。19、滑動摩擦支承按其結構特點分可為圓柱支承、圓錐支承、（球面支承、和頂針支承）四類。20、軸系的主要作用是傳遞（轉矩、和傳動精度）的回轉運動，它直接承受外力21、軸系由軸及安裝在軸上的（齒輪、帶輪）等傳動部件組成。22、磁懸浮軸承是利用他場力）將軸無機械摩擦、無潤滑地懸浮在空間的一種新型軸承。23、執(zhí)行元件是位于機械系統與控制系統連接部位的（能量）轉換系統。24、伺服電機分為（交流伺服電機、和直流伺服電機）。25、控制用電機是電氣伺服控制系統的動力部件，是將 （電）能轉換成（機械）能的一種能量轉換裝置。26、控制用電機的運動方式有（回轉驅動、和直線驅動）兩種方式。27、交流伺服電機可分為（同步型、和感應型）兩大類。28、步進電機可分為（變磁阻型、永磁型、和混合型）三大類。29、伺服電機控制方式的基本形式包括（開環(huán)控制、半閉環(huán)控制、和全閉環(huán)控制）。30、按照微型計算機的組裝形式，微型計算機可分為（單片機、和單板機）微型計算機系統。31、按照微處理機位數來分，微型計算機可分為位片、 4位、8位、（16位、和32位）、64位等機種。32、程序設計語言大致可以分為三大類，分別是（機器語言、匯編語言）和高級語言。33、控制系統中的微機發(fā)出的控制信號一般要經過（功率放大）后，才能驅動各類執(zhí)行元件。34、信息轉換電路包括弱電轉強電電路、（數字脈沖轉換電路、數/模，和模/數轉換電路）、電量非電量轉換電路。35、PLC主要是利用邏輯運算以實現各種（開關量）的控制。36、傳感被檢測對象的各種（物理變化量、）變?yōu)椋娦盘枺┑囊环N變換器。37、按照輸出信號的性質，可以將傳感器分為（開關型、模擬型）和數值型。38、微型計算機的總線一般包括：（地址總線、數據總線、控制總線）。39、機構動力學是研究構成機構要素的（慣性）和機構中各元、部件的（剛性）所引起振動的一門學問。40、傳感器變換器根據變換的物理過程可分為電/磁變換和光/電變換41、機電一體化系統的穩(wěn)動態(tài)設計主要是（設計校正補償裝置）。42、典型負載包括慣性負載、（外力負載、彈性負載）和摩擦負載等。43、負載的等效變換是將被控對象相關部件的固有參數及其所受的 （負載）等效換算到執(zhí)行元件的（輸出軸）上。44、校正形式多種多樣，工程上常用（對數頻率法、和根軌跡方法）進行校正設計。45、當系統的過渡過程結束后，其輸出值達到與輸出相對應的穩(wěn)定狀態(tài)， 此時系統的輸出值與目標值之差稱為（穩(wěn)態(tài)誤差）。46、PID調節(jié)器是（比例-積分-微分調節(jié)器）的簡稱。47、系統中采用積分環(huán)節(jié)可以減少或消除（誤差）。48、由傳動裝置（傳動系統）的（彈性變形）而產生的振動稱為結構諧振（或機械振動）。49、機械系統的結構模態(tài)參數有固有振動頻率、振型、 （模態(tài)剛度、模態(tài)質量）和模態(tài)阻尼等。50、可靠性是指系統（或產品）在規(guī)定條件下和規(guī)定時間內，完成（規(guī)定功能）的能力。三、選擇題1、機電一體化系統常用的設計類型有以下（）三種。答案：A（A）開發(fā)性設計、適應性設計和變異性設計（B）開發(fā)性設計、反求設計和變異性設計（C）反求設計、變異性設計和逆向性設計（D）適應性設計、變異性設計和逆向性設計2、機電一體化產品融合了機械工程、電子工程、信息工程和控制工程等多學科于一體，其中（）是機電一體化產品的主功能。答案：C（A）動力功能；（B）信息功能；（C）機械功能；（D）控制功能3、零接口是不進行任何變換和調整，輸入即為輸出，下列屬于零接口的是 （）。答案：C（A）變壓器；（B）運算放大器；（C）插頭；（D）A/D轉換器4、機電一體化系統的動力功能是向系統提供（），讓系統得以運轉的功能。答案：D（A）物質；（B）內部信息；（C）外部信息；（D）動力5、機電一體化系統的主功能是對物質、能量、（）及其相互結合進行變換、存儲和傳遞。答案：B（A）結構；（B）信息；（C）檢測；（D）動力6、在評價系統（產品）內部功能與系統的價值時，主功能的主要評價參數包括 （）。答案：A（A）系統誤差、抗干擾能力、廢棄物輸出和變換效率（B）能量輸入、能源、精度和強度（C）尺寸、重量、精度和強度（D）系統誤差、抗干擾能力、手動操作和接口數量7、在評價系統（產品）內部功能與系統的價值時，構造功能的主要評價參數包括 （）。答案：C（A）系統誤差、抗干擾能力和變換效率（B）能量輸入、精度和強度（C）尺寸、重量和強度（D）尺寸、手動操作和接口數量8、無源接口是對無源要素進行變換和調整的接口，下列屬于無源接口的是 （）。答案：A（A）變壓器；（B）運算放大器；（C）插頭；（D）A/D轉換器9、動力參數是用來表征機器輸出動力大小的指標，下列屬于動力參數的有 （）。答案：D（A）行程；（B）方向；（C）軌跡；（D）力矩10、下列屬于線性傳動部件的是（）。答案：D（A）連桿機構；（B）凸輪機構；（C）棘輪傳動機構；（D）絲桿螺母副11、下列屬于非線性傳動部件的是（）。答案：A（A）連桿機構；（B）減速裝置；（C）蝸輪蝸桿副；（D）絲桿螺母副12、下列屬于絲桿螺母機構的傳動部件是（）。答案：B（A）減速裝置；（B）螺旋壓力機；（C）蝸輪蝸桿副；（D）連桿機構13、下列屬于撓性傳動部件的是（）。答案：C（A）齒輪傳動；（B）蝸輪蝸桿副；（C）同步帶傳動；（D）槽輪傳動機構14、下列屬于間隙傳動機構的是（）。答案：D（A）齒輪傳動；（B）蝸輪蝸桿副；（C）同步帶傳動；（D）槽輪傳動機構15、軸的旋轉精度是指裝配后，無負載、低速旋轉的條件下，軸前端的 （）。答案：A（A）徑向跳動和軸向竄動量；（B）徑向跳動量（C）軸向竄動量；（D）系統誤差16、滾動軸承包括（）三大類。答案：C（A）靜壓軸承、動壓軸示和空氣軸承（B）靜壓軸承、動壓軸承和磁懸浮軸承（C）向心軸承、向必推力軸承和推力軸承（D）向心軸承、向必推力軸承和磁懸浮軸承17、執(zhí)行元件的作用是將電能、液壓能、氣壓能、化學能等轉換為（）。答案：C（A）熱能；（B）勢能；（C）機械能；（D）光能18、下列屬于電磁式執(zhí)行元件的是（）。答案：A（A）伺服電機；（B）液壓馬達；（C）壓電元件；（D）氣壓馬達19、下列屬于液壓式執(zhí)行元件的是（）。答案：B（A）伺服電機；（B）液壓馬達；（C）壓電元件；（D）氣壓馬達20、下列屬于氣壓式執(zhí)行元件的是（）。答案：D（A）伺服電機；（B）液壓馬達；（C）壓電元件；（D）氣壓馬達21、步進電動機是通過（）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22、程序設計語言大致可以分為三大類，分別是（）。答案：B（A）Basic語言、C語言、C++語言；（B）機器語言、匯編語言、高級語言；（C）VB、VC、FORTRAN語言；（D）Basic語言、FORTRAN語言、PASCAL語言23、在PLC基本指令中，邏輯乘指令是（）。答案：C（A）RD;（B）WRT;（C）AND;（D）NOT24、在PLC基本指令中，邏輯加指令是（）。答案：A（A）OR;（B）WRT;（C）AND;（D）NOT25、加速度傳感器可以測量（）。答案：D（A）線位移、角位移；（B）線速度、角速度（C）速度、加速度；（D）線加速度、角加速度26、重力、推力、應力可以用（）來測量。答案：C（A）位移傳感器；（B）速度傳感器；（C）加速度傳感器；（D）力或壓力傳感器27、為了改善系統的穩(wěn)定性能和動態(tài)性能，一般采用 （）進行調節(jié)。答案：D（A）比例環(huán)節(jié)；（B）積分環(huán)節(jié)；（C）微分環(huán)節(jié)；（D）比例-積分環(huán)節(jié)28、閉環(huán)之內的動力傳動鏈齒輪間隙影響系統的（）。答案：A（A）穩(wěn)定性；（B）精度；（C）剛度；（D）強度29、實驗振動模態(tài)分析方法有（）。答案：A（A）時域法和頻域法；（B）時域法和做圖法；（C）頻域法和做圖法；（D）做圖法30、可靠性是指系統（或產品）在（）完成規(guī)定功能的能力。答案：D（A）規(guī)定條件下；（B）規(guī)定時間內；（C）規(guī)定溫度下；（D）規(guī)定條件下和規(guī)定時間內四、判斷題1、以物料搬運、加工為主，輸入物質、能量和信息，經過加工處理，主要輸出改變了位置和形態(tài)的物質，將這種系統（產品）稱為工作機。答案：（，）2、以能量轉換為主，輸入能量和信息，輸出不同能量的系統（或產品），稱為動力機。答案：（，）3、以信息處理為主，輸入能量和信息，主要輸出某種信息 （如數據、圖像、文字、聲音等）的系統（或產品），稱為信息機。答案：（，）4、機電一體化系統的構造功能的作用是根據系統的內部信息和外部信息對系統進行控制，使系統正常運轉，實施目的功能。答案：（X）5、機電一體化系統的構造功能的作用是根據系統的內部信息和外部信息對系統進行控制，使系統正常運轉，實施目的功能。答案：（X）6、在評價系統（產品）內部功能與系統的價值時，動力功能的接口數量越多，意味著系統的價值越高。答案：（X）7、在評價系統（產品）內部功能與系統的價值時，計測功能的精度越高，意味著系統的價值越高。答案：（，）8、在評價系統（產品）內部功能與系統的價值時，主功能的系統誤差越小，意味著系統的價值越大。答案：（V）9、電磁離合器是無源接口。答案：（X）10、聯軸器是有源接口。答案：（X）11、齒輪減速器是有源接口。答案：（X）12、機構接口是受通過接口部位的物質、能量與信息的具體形態(tài)和物理條件約束的接口。答案：（X）13、運動參數是用來表征機器工作運動的軌跡、行程、方向和起止點正確性的指標。答案：（，）14、動力參數是用來表征機器輸出動力大小的指標。答案：（，）15、蝸輪蝸桿副是線性傳動部件。答案：（，）16、凸輪機構是線性傳動部件。答案：（X）17、萬向聯軸器只能改變運動的傳動速度，不能改變其傳動方向。答案： （X）18、絲桿螺母機構有作用主要是將旋轉運動變換為直線運動或將直線運動變換為旋轉運動。 答案：（，）19、千斤頂是屬于以傳遞能量為主的絲桿螺母機構。 答案：（，）20、棘輪傳動機構是撓性傳動部件。答案：（X）21、鋼帶傳動是撓性傳動部件。答案：（，）22、導軌精度的保持性主要取決于導軌的耐磨性。答案： （，）23、與圓柱支承相比，圓錐支承的方向精度和置中精度較低。答案：（X）24、軸系可以分為主軸軸系和中間傳動軸系。答案： （，）25、形狀記憶合金屬于電磁式執(zhí)行元件。答案：（X）26、直流伺服電機的驅動目前常用晶體管脈寬調理驅動和晶閘管直流調速驅動兩種方式。 答案:（V）27、步進電機的步距角越小，表示其分辯力也越小。答案：（X）28.伺服控制系統的比較環(huán)節(jié)是將輸入的指令信號與系統的反饋信號進行比較， 以獲得輸出與輸入之間的偏差信號。答案：（，）29、步進電機的步距角決定系統的最小位移，步距角越小，位移的控制精度越低。答案：（X）30、微處理機（Microprocessor）簡稱CPU,它是一個大規(guī)模集成電路器件或超大規(guī)模集成電路器件。答案：（，）31、微型計算機（Microcomputer）簡稱MC,它是以微處理機（CPU）為中心，加上只讀存儲器（ROM）、隨機存取存儲器（RAM）、輸入/輸出接口電路、系統總成及其它支持邏輯電路組成的計算機。答案：（，）32、在PLC基本指令中，ANDNOT指令表示取反以后邏輯加。答案：（X）33、位移傳感器可以測量速度和加速度。答案：（X）34、當系統的過渡過程結束后，其輸出值達到與輸出相對應的穩(wěn)定狀態(tài)， 此時系統的輸入值與目標值之差稱為穩(wěn)態(tài)誤差。答案：（X）35、由傳動裝置（傳動系統）的塑性變形而產生的振動稱為結構諧振（或機械振動）。答案：（X）36、時域法是直接從機構系統結構的時間域和響應求取模態(tài)參數。答案： （，）37、失效（或故障）越頻繁，系統的可靠性越低。答案：（，）38、如果系統不能完成規(guī)定功能，稱為失效。答案： （，）39、如果系統可以修復，稱為故障。答案：（，）五、簡答題1、試述機電一體化系統的設計開發(fā)流程。答：（1）根據目的功能確定產品規(guī)格、性能指標；（2）系統功能部件、功能要素的劃分；（3）接口的設計；（4）綜合評價（或整體評價）；（5）可靠性復查；（6）試制與調試。2、機電一體化技術的目的是什么？答：機電一體化技術的目的是提高產品的附加值，即多功能、高效率、高可靠性及節(jié)約材料和能源，并使產品結構向短、小、輕、薄化方向發(fā)展，從而不斷滿足人們生活多樣化、生產省力化及自動化的需求。3、機電一體化系統由哪幾個子系統組成？答：機電一體化系統由機械系統（機構）、信息處理系統（計算機）、動力系統（動力源）、傳感檢測系統（傳感器）、執(zhí)行元件系統（電機等）五個子系統組成。4、簡述機電一體化系統的總體設計程序。答：機電一體化系統的總體設計程序分為：（1）明確設計思想；（2）分析、綜合總體要求；（3）擬訂總體設計方案；（4）決定性能參數；（5）劃分功能模塊；（6）調研類似產品；（7）方案對比定型；（8）編寫總體方案論證書。5、機電一體化系統的關鍵共性技術有哪些？答：機電一體化系統的關鍵共性技術主要有：（1）檢測傳感技術；（2）信息處理技術；（3）伺服驅動技術；（4）自動控制技術；（5）精密機械技術；（6）系統總成技術。6、設計機械傳動部件時，為確保機械系統的傳動精度和工作穩(wěn)定性，常提出哪些要求？答：（1）低摩擦，采用低摩擦阻力的傳動部件和導向支承部件； （2）短傳動鏈，縮短傳動鏈，提高傳動與支承剛度；（3）最佳傳動比，選用最佳傳動比，以達到提高系統分辨率等，盡可能提高加速性能；（4）反向死區(qū)誤差?。唬?）高剛性，提高剛性可減少振動、降低噪聲等。7、在齒輪傳動中，各級傳動比的分配原則是什么?答：各級傳動比一般采用以下分配原則：（1）重量最輕原則；（2）輸出軸轉角誤差最小原則；（3）等效轉動慣量最小原則。8、導軌副的設計就考慮哪些因素？答：（1）根據工作條件，選擇合適的導軌類型；（2）選擇導軌的截面形狀，以保證導導向精度；（3）選擇適當的導軌結構及尺寸，有足夠的剛度、良好的耐磨性和低速平衡性，運動輕便；（4）選擇導軌的補償及調整裝置；（5）選擇合理的耐磨涂料、潤滑方法和防護裝置；（6）制訂保證導軌所必需的技術條件。9、滾動導軌副的基本要求有哪些？答：（1）導向精度，應保證移動軌跡的直線性及其位置的精確性； （2）耐磨性，在預定的使用期內保持其導向精度；（3）剛度，為了保證足夠的剛度，應選用最合適的導軌類型、尺寸及其組合；（4）工藝性，導軌副要便于裝配、調整、測量、防塵、潤滑和維修保養(yǎng)等。10、旋轉支承的基本要求是什么？答：（1）方向精度和置中精度；（2）摩擦阻力的大??；（3）許用載荷；（4）對對變化的敏感性；（5）耐磨性以及磨損的補償；（6）抗振性；（7）成本。11、提高軸系部件旋轉精度要采取哪些措施？答：（1）提高軸頸與架體支承的加工精度；（2）用選配法提高軸承裝配與預緊精度；（3）軸系組件裝配后對輸出端軸的外徑、端面及內孔通過互為基準進行精加工。12、簡述滾珠絲杠軸向間隙調整方法一一雙螺母齒差預緊調整式原理。（P33）答：如圖所示，兩個螺母3兩端分別制有圓柱齒輪，二者齒數相差一個齒，通過兩端的兩個內齒輪2與上述圓柱齒輪相嚙合并用螺釘和定位銷固定在套筒 1上。調整時先取下兩端的內齒輪2,當兩個滾珠螺母相對于套筒同一個方向轉動一個齒，固定后，則一個滾珠螺母相對于另一個滾珠螺母產生相對角位移，使兩個滾珠螺母產生相對移動，從而消除間隙并產生一定的預緊力。其特點是可實現定量調整，即可進行精密微調，使用中調整較方便。1-套筒；2-內齒輪；3-螺母；4-絲杠13、滾珠絲杠副消除軸向間隙的調整預緊方法有哪些？答：雙螺母螺紋預緊調整式、雙螺母齒差預緊調整式、雙螺母墊片調整預緊式、彈簧式自動調整預緊式、單螺母變位導程預緊式和單螺母滾珠過盈預緊式。14、執(zhí)行元件的基本要求是什么？答：（1）慣量小、動力大；（2）體積小、重量輕；（3）便于維修、安裝；（4）宜于微機控制。15、控制用電動機的基本要求是什么？答：（1）性能密度大；（2）快速性能好，即加速轉矩大，頻響特性好；（3）位置控制精度高，調速范圍寬，低速運動平衡無爬行現象，分辯力高，振動噪聲??；（4）適應啟、停頻繁的工作要求；（5）可靠性高，壽命長。16、簡述直流伺服電機的特點。答：（1）高響應特性；（2）高功率密度；（3）可實現高精度數字控制；（4）接觸換向部件需要維護。17、簡述步進電機的特點。答：（1）轉角與控制脈沖數成比例，可構成直接數字控制； （2）有定位轉矩；（3）可構成廉價的開環(huán)控制系統。18、簡述步進電機的工作原理。（P107）答：如圖所示：如果先將電脈沖加到A相勵磁繞組，定子A相磁極就產生磁通，并對轉子產生磁拉力，使轉子的1、3兩個齒與定子的A相磁極對齊，而后再將電脈沖通入B相磁繞組,B相磁極便產生磁通，這時轉子2、4兩個齒與B相磁極靠的最近，于是轉子便沿著逆時針方向轉過30度角，使轉子2、4兩個齒與定子B相磁極對齊。如果按照ZCHAA??…的順序通電，步進電機將沿順時針方向一步步地轉動。19、試說明晶體管直流脈寬調制驅動（PWM）工作原理答：如圖所示，給定供電電壓U,由控制脈沖信號Ud控制晶體管VT的通斷，從而使直流電動機得到脈沖驅動信號。改變脈沖控制信號的每一周期通電時間，就可改變直流電動機的平均工作電壓Ua達到調速目的。通電時間越長，獲得的平均電壓越大，電機轉得就快，反之，電機轉得就慢。20、輸入/輸出控制對硬件電路有何要求？答：（1）能夠可靠地傳遞信息，并能夠輸入有關運動機構的狀態(tài)信息； （2）能夠進行相應的信息轉換，以滿足微機對輸入/輸出信息的轉換要求；（3）應具有較強的阻斷干擾信號進入微機控制系統的能力，以提高系統的可靠性。21、簡述光電隔離電路的主要作用。答：作用體現在三個方面：（1）可將輸入/輸出兩部分的供電電源和電路的地線分離（可將輸入與輸出兩部分電路的地線分開，各自使用一套電源供電）。光電耦合輸入、輸出端之間絕緣電阻很大（1011~1013Q）,寄生的電容很小（0.5~2pF）,因而干擾信號很難從輸入端反饋到輸出端。⑵提高對負載的驅動能力?？芍苯域寗庸饪鼐чl管。如果光電隔離電路與濾波電路、屏蔽電路結合起來，會進一步提高微機控制系統的抗干擾能力。 （3）可進行電平轉換，實現要求的電平輸出，具有初級功率放大作用。22、簡述傳感器的微機接口基本方式及基本方法。答：（1）模擬量接口方式：傳感器輸出信號一一放大一一采樣/保持一一模擬多路開關一一A/D轉換一一I/O接口一一微機；（2）開關量接口方式：開關型傳感器輸出二值式信號（邏輯1或0）——三態(tài)緩沖器一一微機；（3）數字量接口方式：數字型傳感器輸出數字量（二進制代碼、BCD碼、脈沖序列等）一一計數器一一三態(tài)緩沖器一一微機。23、機械系統的機構靜力學特性包括哪些內容？答：（1）機構輸出端所受負載（力或轉矩）向輸入端的換算；（2）機構內部的摩擦力（或轉矩）對輸入端的影響；（3）由上述各種力或重力加速度引起的機構內部各連桿、軸承等到的受力。24、機電一體系統操作過程的目的是什么？答：（1）根據操作條件的變化，制定最佳操作方案；（2）對操作過程進行自動檢測，提高控制性能，實現規(guī)定的目的功能。25、機電一體化系統的穩(wěn)態(tài)設計包含哪些內容？答：穩(wěn)態(tài)設計包含了使系統的輸出運動參數達到技術要求、執(zhí)行元件的參數選擇、功率 （或轉矩）的匹配及過載能力的驗算、各主要元件的選擇與控制電路設計、信號的有效傳遞、各級增益的分配、各級之間阻抗的匹配和抗干擾措施等。26、伺服系統放大器的設計與選擇主要考慮哪些因素？答：（1）功率輸出級必須與所用執(zhí)行元件匹配，具輸出電壓、電流應滿足執(zhí)行元件的容量要求，能夠保證執(zhí)行元件短時過載、短時快速的要求； （2）放大器應為執(zhí)行元件的運行狀態(tài)提供適宜的條件；（3）放大器應有足夠的線性范圍，以保證執(zhí)行元件的容量提到正常發(fā)揮； （4）輸入級應能與檢測傳感器相匹配；（5）放大器應具有足夠的放大倍數，其特性應穩(wěn)定可靠、便于調整。27、系統的動態(tài)設計包含哪些內容？答：系統的動態(tài)設計包含：選擇系統的控制方式和校正（或補償）形式，設計校正裝置，將其有效地連接到穩(wěn)態(tài)設計階段所設計的系統中去，使補償后的系統成為穩(wěn)定系統，并滿足各項動態(tài)指標要求。28、保證機電一體化系統（產品）的可靠性方法有哪些？答：1）提高產品的設計和制造質量：（1）裕度法；（2）自動控制。2）采用冗余技術：（1）工作冗余；（2）后備冗余。3）故障診斷技術：（1）測試；（2）征兆；（3）診斷六、計算題1、已知步進電機轉子的齒數z為40,電機的通電方式為3相雙拍型方式，求步進電機的步距角？解：a=3607zm=360o/（40x3x2）=1.5o2、五相變磁阻式步進電動機，轉子60個齒。（1）按照五相十拍制通電，步距角為多少？若輸入脈沖頻率為 600Hz,求電動機轉速為多少？（2）按照五相單五拍制通電，步距角為多少？若要求電動機轉速為300r/min,輸入脈沖頻率為多少？答：（1）根據步距角公式：360mz360~10600.6故步距角 0.6根據步進電機工作原理，每給步進電機一個脈沖，步進電機轉過一個步距角，設電動機轉速為n,則有：60fn mz=60600―1060=60(r/min)=1(r/s)故電動機轉速為n=60rpm⑵根據步距角公式:360mz3605601.2故步距角1.2根據步進電機工作原理，每給步進電機一個脈沖，步進電機轉過一個步距角，設輸入脈沖頻率60fn mz300=60」560f=1500(Hz)故輸入脈沖頻率f1500Hzo3、圖所示伺服系統中Gc(s)=1/Tis,Gv(s)=Kv,Gd(s)=1/Kp,Gp(s)=Kp/(Tds+1),Gh(s尸Kh。1）試求系統的傳遞函數；2）試分析系統對階躍干擾信號的穩(wěn)態(tài)響應（要求寫出分析過程）。草港信弓檢測量草港信弓檢測量反饋砧

解：1)C(sR(s)AGc(s)Gv(s)G解：1)C(sR(s)1Gc(s)Gv(s)Gp(s)Gh(s)C(s)

D(s)Gp(s)Gd(s)1Gc(s)Gv(s)Gp(s)Gh(s)C(s)C(s)AGc⑸Gv⑸Gp⑸1Gc(s)Gv(s)Gp(s)Gh(s)')

律⑸Gd⑸D(s)1Gc(s)Gv(s)Gp(s)Gh(s)')將Gc(s)=1/Tis,Gv(s)=Kv,Gd(s)=1/Kp,Gp(s)=Kp/(Tds+1),Gh(s)=Kh代入上式得:AKvKpC(s) 「AKvKpC(s) 「SU1)上 ,KvKpKh得系統傳遞函數： 1+『八Is(Tds+1)AKvKpR(s)1ED(s)KvKpKh51+ 2_TTds+TsKvKpKhR(s)Ts(Tds+1)Tis 2_TTds+「sKvKpK-D(s)h2）設階躍干擾信號的幅值為D0,系統對階躍干