30453机电一体化技术及应用考试大纲Word格式文档下载.docx
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明确学习内容和目的,以及本课程的性质和任务。
二、课程内容
第一节机电一体化的定义
第二节机电一体化系统的基本功能
1.机械本体
2.动力部分
3.传感检测部分
4.执行部分
5.驱动部分
6.控制与信息处理部分
7.接口
第三节机电一体化的相关技术
1.机械技术
2.传感检测技术
3.信息处理技术
4.自动控制技术
5.伺服传动技术
6.系统总体技术
第四节现代机械的机电一体化方法
1.机电一体化产品和系统分类
2.现代机械的机电一体化目标
3.机电一体化技术方向
4.机电一体化系统开发的工程路线
三、考核知识点与考核要求
1.机电一体化的定义
识记:
机电一体化的基本概念;
领会:
机电一体化的理论基础和物质基础;
2.机电一体化系统的基本功能要素
一个较完善的机电一体化系统的几个基本要素;
机电一体化系统的工作原理;
每个功能要素在机电一体化系统中的作用。
3.机电一体化的相关技术
机电一体化的六个关键技术;
各项关键技术在机电一体化系统中的作用。
4.现代机械的机电一体化方法
机电一体化产品和系统的分类和现代机械的机电一体化目标。
四、本章重点、难点
机电一体化系统的基本功能要素;
机电一体化的相关技术。
第2章机械传动与支承技术
通过本章的学习,掌握建立机械系统数学模型的方法,掌握机械传动系统的特性,掌握典型的机械传动装置。
本章是本课程的重点,是理解、掌握和学好本课程的基础。
第一节机械系统数学模型的建立
1.机械移动系统
2.机械转动系统
3.基本物理量的折算
4.液压系统
第二节机械传动系统的特性
1.机电一体化对机械传动的要求
2.机械传动系统的特性
第三节机械传动装置
1.齿轮传动
2.滚珠花键
3.谐波齿轮减速器
4.机械传动系统方案的选择
第四节支撑部件
1.回转运动支承
2.直线运动支承
1.机械系统数学模型的建立
机械移动系统的基本元件;
机械移动系统的力学模型和二阶系统框图;
机械转动系统的基本参数;
机械传动系统的力学模型和二阶系统;
典型物理量的折算;
液压系统相关数学模型的建立;
2.机械传动系统的特性
影响机电一体化系统中传动链的动力学性能的因素;
机械传动系统的基本特性的概念和表达式;
主要间隙类型和消隙措施;
3.机械传动装置
齿轮传动中相关参数的计算;
滚珠花键的概念;
谐波齿轮减速器的相关概念;
简单应用:
机械传动系统方案的选择;
4.支承部件
回转运动支承的种类;
常用的直线运动支承;
各种回转运动支承的结构和特点;
常用直线运动支承的性能;
重点:
机械系统数学模型的建立;
机械传动系统的特性;
次重点:
机械传动装置;
支承部件;
难点:
典型机械系统的力学模型和传递函数;
基本物理量的折算;
第3章检测技术
通过本章的学习,了解各种常用传感器的类型、结构、静动态特性、测量范围、使用条件等,掌握常用传感器的工作原理及其应用。
第一节传感器
1.传感器技术
2.传感器的分类及要求
3.传感器性能与选用原则
第二节位移测量传感器
1.电容传感器
2.电感式传感器
3.光栅
4.感应同步器
第三节速度传感器
1.直流测速机
2.光电式转速传感器
第四节位置传感器
1.接触式传感器
2.接近式传感器
第五节传感器前级信号处理
1.测量放大器
2.程控增益放大器
3.隔离放大器
第六节传感器接口技术
1.传感器信号的采样/保持
第七节传感器非线性补偿处理
1.计算法
2.查表法
3.插值法
第八节数字滤波
1.算术平均值法
2.中值滤波法
3.防脉冲干扰平均值法
4.程序判断滤波法
1.传感器技术
传感器的定义;
传感器的分类法;
传感器的特性:
静态特性,动态特性;
传感器的类型;
传感器的选用原则;
2.位移测量传感器
电容传感器的定义;
电容传感器的种类;
电容传感器的工作原理;
电感式传感器的定义;
电感式传感器的工作原理;
光栅的结构和工作原理;
光栅测量系统的构成;
感应同步器的定义;
鉴相式的原理;
鉴幅式的原理;
变极距型电容传感器的工作原理及结构;
变面积型电容传感器的工作原理及结构;
气隙型和截面型电感式传感器的工作原理;
莫尔条纹的特点;
感应同步器的结构;
变极距型电容传感器的灵敏度计算;
变面积型电容传感器灵敏度和输出特性的计算;
电感式传感器的自感系数和灵敏度的计算。
3.速度传感器
直流测速机的定义;
直流测速及的分类;
光电式转速传感器的结构和测速原理;
直流测速机的输出特性;
永磁式测速机原理;
4.位置传感器
位置传感器的概念;
位置传感器的类型;
接触式位置传感器和接近式位置传感器的概念;
接近式位置传感器的分类;
光电式传感器分类;
微动开关式位置传感器的构造和形式;
接近式位置传感器原理图;
透光型光电传感器接口电路;
反射型光电传感器的应用电路;
;
5.传感器前级信号处理
传感器输出信号的常见参量类型;
测量放大器的特点;
测量放大器的放大倍数计算公式;
专用测量芯片AD522的性能;
程控增益放大器的概念和放大倍数的计算;
AD524增益控制放大器原理;
隔离放大器的应用环境及概念;
隔离放大器的特点;
耦合式隔离放大器的类型;
测量放大器工作原理;
专用测量芯片AD522的典型应用;
AD521构成的程控增益放大器;
284型隔离放大器电路结构;
6.传感器接口技术
采样/保持的概念;
采样/保持器的原理;
常用的集成采样/保持器系列;
L398的原理;
集成采样/保持器的特点;
L398的特点;
L398的外引脚图;
L398的典型应用;
7.传感器非线性补偿处理
软件数字量非线性校正的概念;
常用非线性软件处理方法;
查表法的分类;
分段线性插值原理;
计算法的应用场合;
查表法的应用场合;
插值法的应用场合;
插值法的计算机实现步骤;
8.数字滤波
识记:
数字滤波的概念;
数字滤波的优点;
常用的数字滤波方法;
算数平均值法的公式;
中值滤波法的概念;
防脉冲干扰平均值法的概念;
程序判断滤波法中的两种方法;
传感器的分类;
传感器的性能;
电容传感器;
电感式传感器;
光栅传感器;
感应同步器;
速度传感器;
位置传感器;
传感器前级信号处理;
传感器信号的采样保持;
传感器非线性补偿处理;
难点:
线性度、灵敏度和迟滞性的概念;
电容传感器灵敏度和输出特性的计算
自感式位移传感器的自感系数L的计算;
自感式传感器灵敏度的计算;
光栅莫尔条纹宽度放大倍数的计算;
感应同步器鉴相和鉴幅的概念;
速度传感器转速的计算;
测量发大器放大倍数的计算;
光栅传感器组成及工作原理;
光栅传感器的辨向电路及其原理;
第4章伺服传动技术
通过本章的学习,了解伺服系统的组成和分类、常用的伺服执行部件、伺服驱动放大和速度控制的方法以及典型的伺服传动系统。
第一节概述
1.伺服系统的结构组成及分类
2.伺服电动机
3.电力电子技术简介
第二节直流伺服系统
1.直流伺服系统结构和原理
2.直流伺服系统的稳态误差分析
3.直流伺服系统的动态校正
第三节交流伺服系统
1.异步型交流电动机的变频调速的基本原理与特性
2.异步电动机变频调速系统
第四节步进电动机控制系统
1.步进电动机
2.环形分配器
3.功率驱动器
4.提高系统精度的措施
第五节电液伺服系统
1.电液位置伺服控制系统
2.电液速度伺服控制系统
3.电液力伺服控制系统
1.概述
伺服的定义;
伺服系统的结构组成;
伺服系统的分类;
伺服电动机的作用;
常用的伺服电动机;
功率放大器的组成;
变流器的类型;
常用电力电子器件的结构和作用;
伺服电动机的基本要求;
各种伺服电动机的特点和适用范围;
常用电力电子器件的特性;
基极驱动电路;
2.直流伺服系统
直流伺服系统的概念;
直流伺服系统的工作原理;
旋转变压器的概念;
旋转变压器的工作原理;
相敏放大器(鉴幅器)的概念;
相敏放大器的工作原理;
位置检测与信号综合环节的工作原理;
脉宽调制型功率放大的概念及工作原理;
占空比的概念;
双极性H型可逆PWM变换;
PWM控制电路的组成;
检测误差、原理误差和扰动误差的概念;
设计多环控制系统的一般原则;
经典控制理论校正系统的常用方法;
速度调节器的传递函数;
位置调节器的传递函数;
PWM功率发大器的传递函数;
直流伺服电动机和减速器的传递函数;
3.交流伺服系统
交流伺服系统的概念;
交流伺服系统的分类;
异步交流电动机的转速方程;
变频调速的概念;
恒磁通变频调速的概念;
恒功率变频调速的概念;
SPWM变频器的组成;
调制波和载波的概念;
载频比的概念;
同步调制和异步调制的概念;
变频恒磁通的目的;
SPWM变频器的输入和输入波形;
SPWM变频调速系统的组成及各部分的作用;
4.步进电机控制系统
步进电机控制系统的组成;
步进电机的分类;
步进电机的结构和工作原理;
步距角的概念;
最高启动频率的概念;
最高工作频率的概念;
步进电机的矩频特性的概念;
环形分配器的作用;
环形分配器的类型;
步进电机功率放大器的功能;
常用功率放大器的类型;
步进电机位移、速度和方向的控制;
步距误差的作用;
CH250环形分配器的管脚图和接线图;
单电压驱动电路;
高低压驱动电路;
执行部件的位移量计算;
5.电液伺服系统
电液伺服系统的组成;
电液伺服系统的分类;
电液速度伺服控制系统的概念;
电液力伺服控制系统的概念;
阀控液压缸电液位置控制系统的结构;
阀控液压马达电液位置控制系统的结构;
电液伺服系统的特点;
阀控液压缸电液位置控制系统的输出电压;
阀控液压马达电液位置控制系统的输出电压;
带材跑偏控制系统;
带钢张力控制系统;
伺服的概念;
伺服系统的组成;
伺服电机的作用及分类;
变流器的概念及相关元器件;
直流伺服系统的结构;
PWM的概念和方法;
直流伺服系统的动态校正;
交流伺服电动机变频调速的基本原理;
变频调速系统的组成和调速原理;
SPWM变频调速系统的结构;
步进电机的概念;
步进电动机控制系统的组成;
步进电机的特性;
环形分配器的作用和分类;
功率放大器的作用和分类;
电液伺服系统的概念和组成结构;
PWM的原理;
变频调速的工作原理;
第5章计算机控制技术
通过本章的学习,了解机电一体化系统中计算机控制技术的组成、特点和类型。
掌握接口技术在机电一体化系统中应用以及常用的控制方法。
1.计算机控制系统的组成及特点
2.计算机控制系统的类型
3.计算机控制技术的发展方向
第二节计算机控制系统的接口技术
1.并行输入/输出接口
2.数/模(D/A)转换接口
3.模/数(A/D)转换接口
第三节工业控制计算机简介
1.工业控制计算机系统硬件组成的一般形式
2.工业控制机分类
3.STD总线工业控制计算机
第四节计算机控制算法
1.模拟装置的数字化方法
2.数字PID调节器的设计
计算机控制系统的典型结构;
计算机控制系统的硬件组成;
计算机控制系统的软件组成;
计算机控制系统的类型;
直接数字控制系统;
分布式控制系统;
计算机控制技术的发展;
2.计算机控制系统的接口技术
接口方式的种类;
并行接口传输数据类型和传输方法;
接口的寻址方式;
8255A接口芯片的结构和数据总线驱动器的功能;
D/A转换接口的概念和组成;
R-2R网络D/A原理;
DAC0832芯片的结构原理以及与CPU的连接。
.
A/D转换接口的概念和组成;
ADC0809芯片的结构和功能;
8255芯片的端口及功能;
8255芯片的三种工作方式;
ADC0809芯片在MSC-51单片机中的应用;
3.工业控制计算机简介
典型的工业控制计算机系统的组成;
可编程序控制器的结构和特点;
单回路调节器的作用和结构;
总线式工业控制机的结构;
集散控制系统的概念和组成;
STD总线的概念;
常用现场总线;
单片微计算机控制系统的概念;
STD总线的特点;
典型的STD系统II的结构;
4.计算机控制算法
数字调节器的设计方法;
直接查分法的算法和分类;
匹配Z变换法的算法;
双线性变换法的算法;
连续化设计的一般步骤;
模拟PID调节器的微分方程;
数字PID调节器的原理和算法;
数字PID调节器的改进算法;
计算机控制系统的分类;
并行输入/输出接口的传送及寻址方式;
8255芯片的结构及工作方式;
数/模转换接口的原理和作用;
典型的数/模转换接口芯片的功能和结构;
模/数转换接口的原理和作用;
典型的模/数转换接口芯片的功能和结构;
工业控制计算机系统的组成;
工业控制机的类型;
计算机控制算法;
直接查分法;
匹配Z变换法;
双线性变换法;
PID调节器的设计和改进;
第6章简单机电一体化系统
通过本章的学习,了解机电一体化技术在典型产品如:
全自动洗衣机、小型智能绘图机和二维表面粗糙度自动测量仪中的应用。
第一节全自动洗衣机
1.模糊全自动洗衣机的模糊推理
2.洗衣机物理量检测
3.控制电路
第二节小型智能绘图机
1.绘图机的工作原理
2.绘图机机械零部件结构
3.绘图机控制系统及其控制软件
第三节二维表面粗糙度自动测量仪
1.二维表面粗糙度测量仪结构
2.控制和信号处理系统
3.微型计算机接口电路
4.程序设计
1.全自动洗衣机
模糊推理的概念;
洗衣机检测的物理量;
控制电路的结构和功能;
2.小型智能绘图机
绘图机的工作原理;
绘图机控制系统的组成;
绘图机控制程序的组成;
3.二维表面粗糙度自动测量仪
表面粗糙度仪的控制和信号处理系统;
控制系统中的关键接口电路及其作用;
表面粗糙度测量仪的结构;
模糊推理;
洗衣机测量的物理量;
粗糙度仪中的接口电路;
第七章工业机器人
通过本章的学习,了解工业机器人的发展及应用。
学习工业机器人的机械结构,探讨工业机器人的运动学和动力学问题。
了解工业机器人的控制系统的类型和相关技术问题。
1.工业机器人的定义与发展
2.工业机器人的组成与分类
第二节工业机器人操作机的机械结构
1.手臂
2.手腕
3.手部
第三节工业机器人运动学与力学分析
1.工业机器人运动学
2.工业机器人力学分析
第四节工业机器人的控制系统
1.工业机器人控制系统的特点和基本要求
2.工业机器人控制系统的分类
3.工业机器人的控制系统
第五节工业机器人的应用注:
本节不作考核要求
机器人的定义;
机器人的组成;
机器人的分类;
2.工业机器人操作机的机械结构
工业机器人操作机的组成;
手腕自由度配置形式;
手臂结构和功能;
手腕结构和功能;
手部结构和功能;
3.工业机器人运动学与力学分析
机器人运动学的研究内容;
坐标变换原理与变换矩阵;
运动学方程的建立与求解;
机器人力学分析的研究内容;
静力平衡方程;
惯性矩阵;
牛顿运动方程;
4.工业机器人的控制系统
工业机器人控制系统的特点;
对工业机器人控制系统的基本要求;
工业机器人控制系统的分类;
工业机器人的组成;
工业机器人的分类;
操作机的组成;
手腕自由度;
机器人运动学的目的;
坐标变换;
运动学方程;
动力学的相关公式;
控制系统的要求;
控制系统的分类;
第8章柔性制造系统和计算机集成制造系统
通过本章的学习,了解柔性制造系统和计算机集成制造系统的概念以及应用。
第一节柔性制造系统
第二节计算机集成制造系统
1.CIMS的涵义
2.CIMS的构成
3.分级控制结构
4.实现CIMS的关键技术
1.柔性制造系统
柔性制造系统的定义;
柔性制造系统的功能;
柔性制造系统的分类;
柔性制造系统的组成;
柔性制造系统各个组成部分的功能;
2.计算机集成制造系统
CIMS的定义;
CIMS的组成及各个组成部分的功能;
CIMS的分级控制结构;
柔性制造系统的概念;
CIMS的概念;
柔性制造系统的类型;
柔性制造系统的组成和结构;
CIMS的组成;
Ⅳ关于大纲的说明与考核实施要求
一、自学考试大纲的目的和作用(共性部分)
课程自学考试大纲是根据专业自学考试计划的要求,结合自学考试的特点而确定。
其目的是对个人自学、社会助学和课程考试命题进行指导和规定。
课程自学考试大纲明确了课程学习的内容以及深广度,规定了课程自学考试的范围和标准。
因此,它是编写自学考试教材和辅导书的依据,是社会助学组织进行自学辅导的依据,是自学者学习教材、掌握课程内容知识范围和程度的依据,也是进行自学考试命题的依据。
二、课程自学考试大纲与教材