华侨大学厦门校区09级机电一体化考试题答案.docx

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华侨大学厦门校区09级机电一体化考试题答案

一

1、机电一体话技术指那些技术P1

2、一个典型的机电一体化系统应包含哪几个基本要素？

P2

3、试简述机电一体化系统的设计方法。

P8

二

1机械传动在机电一体化系统中的功能？

P19

机械传动是一种把动力机产生的运动和动力传递给执行机构的中间装置,是一种扭矩和转速的变换器,其目的是在动力机与负载之间使扭矩得到合理的匹配,并可通过机构变换实现对输出的速度调节。

在机电一体化系统中,伺服电动机的伺服变速功能在很大程度上代替了传统机械传动中的变速机构,只有当伺服电机的转速范围满足不了系统要求时,才通过传动装置变速

2机械系统模型建立的意义？

机械系统的数学模型建立与电气系统数学模型建立基本相似，都说通过这折算的办法将复杂的结构装置转换成等效的简单函授关系，数学表达式一般是线性微分方程（通过简化成二阶微分方程）。

机械系统的数学模型分析的是输入（如电机转子运动）和输出（如工作台运动）之间的相对关系。

等效折算过程是将复杂结构关系的机械系统的惯量，弹性模量和阻尼（或阻尼比）等机械性能参数归一处理，从而通过数学模型来反映各个环节的机械参数对系统的影响。

3磨擦和阻尼会降低效率，但是设计中会适当选择其参数，而不是越小越好，为什？

4转动惯量对传动系统的影响？

P20

5如何保证机电一体化系统具有良好的伺服特性？

P20

6机电一体化对机械系统的要求？

无间隙、低摩擦、低惯量、高刚度、高谐振频率、适当的阻尼比。

7机电一体化机械系统的三大主要机构是什么？

（1）传动机构

（2）导向机构（3）执行机构

8传动间隙对系统性能的影响有哪些？

这些间隙对伺服系统性能有很大影响，下面以齿轮间隙为例进行分析。

图2-5典型转台伺服系统框图

（1）闭环之外的齿轮G1、G4的齿隙对系统稳定性无影响,但影响伺服精度。

（2）闭环之内传递动力的齿轮G2的齿隙对系统静态精度无影响,这是因为控制系统有自动校正作用。

（3）反馈回路上数据传递齿轮G3的齿隙既影响稳定性,又影响精度。

9机电一体化系统的机械传动设计往往采用“负载角加速度最大原则”，为什么？

（1）以提高伺服系统的响应速度

式（2-2）表明,得到传动装置总传动比i的最佳值的时刻就是JL换算到电动机轴上的转动惯量正好等于电动机转子的转动惯量Jm的时刻,此时,电动机的输出转矩一半用于加速负载,一半用于加速电动机转子,达到了惯性负载和转矩的最佳匹配

（2）

三

1、检测系统有哪几部分组成？

说明各部分的作用，

2、传感器P373、灵敏度P384、线性度P385、动态误差P39

6、简述光电式转速传感器的测量原理。

P49

7、为什么机电一体化系统的测试过程往往要进行非线性补偿？

试分析线性补偿通常使用的几种方法的原理。

P59

8、简述A/D、D/A接口的功能

9、模拟式传感器信号过程包括那些环节？

10、分析电容式传感器的工作原理及其主要应用？

P40

11、机电一体化系统中，需要测试的常见物理量有哪些？

举例说明

四

1伺服系统的执行元件分为哪三大类型？

电机,气动,,液压

2步进电机的驱动电路的功能？

环形分配，对控制信号进行功率放大

3伺服电机P72

伺服电机（servomotor）是指在伺服系统中控制机械元件运转的发动机，是一种补助马达间接变速装置。

伺服电机可使控制速度，位置精度非常准确，可以将电压信号转化为转矩和转速以驱动控制对象。

伺服电机转子转速受输入信号控制，并能快速反应，在自动控制系统中，用作执行元件，且具有机电时间常数小、线性度高、始动电压等特性，可把所收到的电信号转换成电动机轴上的角位移或角速度输出。

分为直流和交流伺服电动机两大类，其主要特点是，当信号电压为零时无自转现象，转速随着转矩的增加而匀速下降。

4简述PWM脉宽调速原理？

（利用大功率电器开关作用，将直流电压转换成一定频率的方波电压，通过对方脉冲宽度的控制，改变输出电压的平均值。

）

（1）在一个周期T内闭合的时间为τ，则一个外加的固定直流电压U被按一定的频率开闭的开关S加到电动机的电枢上，电枢上的电压波形将是一列方波信号，其高度为U、宽度为，如右图所示。

电枢两端的平均电压为：

式中  =/T=Ud/U，（0<<1）  为导通率（或称占空比）。

当T不变时，只要改变导通时间，就可以改变电枢两端的平均电压Ud。

当从0~T改变时，Ud由零连续增大到U。

5交流变频调速有几种类型？

各有什么特点？

6简述SPWM变频调速系统的原理P78

7分析直流伺服电机的结构与工作原理P72

（1）直流伺服电动机的结构与一般的直流电动机结构相似，也是由定子、转子和电刷等部分组成，直流伺服电动机部件主要由磁极、电枢、电刷及换向片组成

（2）

8分析直流伺服电机与交流伺服电机在控制上有什么不同？

（直流用方形波控制，交流用正弦波控制）

五

1伺服控制系统的含义是什么？

一般包含那几个部分？

每部分能实现何种功能？

2单片机P108

3PLCP107

4微机控制系统中的输入与输出一般包括哪几种通道？

模拟量输入通道,模拟量输出通道，数字量输入通道，数字量输出通道

5在计算机和外部交换信息中，按数据传输方式分，包括哪几种通信？

串行通信和并行通信

6根据计算机在控制中的应用方式，把计算机控制系统分为哪几类？

分级计算机控制系统，直接数字机控制系统，监督机控制系统，操作指导机控制系统

7已知电机驱动的三个自由度位置控制系统，单个自由度控制的系统如下所示，确定整个控制方案，画出控制系统原理图。

8何谓I/O接口？

计算机过程中为什么需要Ｉ／０接口？

9分析变频空调的计算机控制原理