【正文】 ）、（10分）三相變磁阻式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，轉(zhuǎn)子齒數(shù)Z=100,雙拍制通電，要求電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為120r/min，輸入脈沖頻率為多少?步距角為多少?（二）、(10分)光柵傳感器，刻線數(shù)為100線/mm，設(shè)細(xì)分時(shí)測(cè)得莫爾條紋數(shù)為400，試計(jì)算光柵位 移是多少毫米？若經(jīng)四倍細(xì)分后，記數(shù)脈沖仍為400，則光柵此時(shí)的位移是多少？測(cè)量分辨率是多少？四、綜合分析題（共30分）（一）、分析、說(shuō)明如圖所示計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中信號(hào)變換與傳輸?shù)倪^(guò)程、原理。（二）、伺服控制系統(tǒng)一般包括哪幾個(gè)部分？每部分能實(shí)現(xiàn)何種功能？共頁(yè)第 1 頁(yè)一、填空題（每空1分，共20分）內(nèi)循環(huán)、外循環(huán)性能指標(biāo)系統(tǒng)功能使用條件經(jīng)濟(jì)效益穩(wěn)定性1）采用計(jì)算機(jī)軟件分配器2）小規(guī)模集成電路搭接的硬件分配器3）專用模塊分配器隔離濾波 接地機(jī)械本體 動(dòng)力與驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)傳感器檢測(cè)部分控制及處理部分開(kāi)發(fā)性設(shè)計(jì)變參數(shù)設(shè)計(jì)二、簡(jiǎn)答（每題5分，共30分）1.（1）能保護(hù)系統(tǒng)元件不受高共模電壓的損害，防止高壓對(duì)低壓信號(hào)系統(tǒng)的損壞。（2）泄漏電流低，對(duì)于測(cè)量放大器的輸入端無(wú)須提供偏流返回通路。（3）共模抑制比高，能對(duì)直流和低頻信號(hào)(電壓或電流)進(jìn)行準(zhǔn)確、安全的測(cè)量。、雙相通電狀態(tài)，這種通電方式稱為單雙相輪流通電方式。如A→ AB→ B→ BC→C → CA→…，則一個(gè)外加的固定直流電壓U被按一定的頻率開(kāi)閉的開(kāi)關(guān)S加到電動(dòng)機(jī)的電樞上，電樞上的電壓波形將是一列方波信號(hào)，其高度為U、寬度為t，如右圖所示。電樞兩端的平均電壓為：Ud=T1T0242。tUdt=TU=rU式中r=t/T=Ud/U，(0r為導(dǎo)通率（或稱占空比）。當(dāng)T不變時(shí)，只要改變導(dǎo)通時(shí)間t，就可以改變電樞兩端的平均電壓Ud。當(dāng)t從0~T改變時(shí)，Ud由零連續(xù)增大到U。，才能正確復(fù)現(xiàn)原信號(hào)。5．傳感器是一種以一定的精確度把被測(cè)量轉(zhuǎn)換為與之有確定對(duì)應(yīng)關(guān)系的，便于應(yīng)用的某種物理量 的測(cè)量裝置。敏感元件、轉(zhuǎn)換元件、基本電路。、雙電壓、斬波恒流、恒流源三、計(jì)算題（共20分）（一）（10分）K=1。M=3, Z=100。α=360/1*3*100==600Hz（二）（10分）100：1=400：x=4 mm四細(xì)分：400：1=400：x=1mm分辨率：1247。400=(μm)四、綜合分析題（30分）（一）（15分）采樣過(guò)程是用采樣開(kāi)關(guān)（或采樣單元）將模擬信號(hào)按一定時(shí)間間隔抽樣成離散模擬信號(hào)的過(guò)程。因采樣后得到的離散模擬信號(hào)本質(zhì)上還是模擬信號(hào)，未數(shù)量化，不能直接送入計(jì)算機(jī)，故還需經(jīng)數(shù)量化，變成數(shù)字信號(hào)才能被計(jì)算機(jī)接受和處理。量化過(guò)程（簡(jiǎn)稱量化）就是用一組數(shù)碼（如二進(jìn)制碼）來(lái)逼近離散模擬信號(hào)的幅值，將其轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，由于計(jì)算機(jī)的數(shù)值信號(hào)是有限的，因此用數(shù)碼來(lái)逼近模擬信號(hào)是近似的處理方法。信號(hào)進(jìn)入計(jì)算機(jī)后經(jīng)其處理經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換后輸出。D/A轉(zhuǎn)換器是將數(shù)字量轉(zhuǎn)換成模擬量的裝置。模擬量輸出主要由D/A轉(zhuǎn)換器和輸出保持器組成。它們的任務(wù)是把微機(jī)輸出的數(shù)字量轉(zhuǎn)換成模擬量。多路模擬量輸出通道的結(jié)構(gòu)形式，主要取決于輸出保持器的結(jié)構(gòu)形式。保持器一般有數(shù)字保持方案和模擬保持方案兩種。這就決定了模擬量輸出通道的兩種基本結(jié)構(gòu)形式。（二）（15分）略共頁(yè)第 2 頁(yè)第四篇：機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)試題_6答案習(xí)題六答案什么是伺服控制？為什么機(jī)電一體化系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)控制往往是伺服控制？伺服控制系統(tǒng)是一種能夠跟蹤輸入的指令信號(hào)進(jìn)行動(dòng)作，從而獲得精確的位置、類型繁多，但從自動(dòng)控制理論的角度來(lái)分析，伺服控制系統(tǒng)一般包括控制器、被控對(duì)象、執(zhí)行環(huán)節(jié)、檢測(cè)環(huán)節(jié)、比較環(huán)節(jié)等五部分。機(jī)電一體化系統(tǒng)的伺服驅(qū)動(dòng)有哪幾種形式?各有什么特點(diǎn)？（1）、按被控量參數(shù)特性分類按被控量不同，機(jī)電一體化系統(tǒng)可分為位移、速度、力矩等各種伺服系統(tǒng)。其它系統(tǒng)還有溫度、濕度、磁場(chǎng)、光等各種參數(shù)的伺服系統(tǒng)（2）、按驅(qū)動(dòng)元件的類型分類按驅(qū)動(dòng)元件的不同可分為電氣伺服系統(tǒng)、液壓伺服系統(tǒng)、氣動(dòng)伺服系統(tǒng)。電氣伺服系統(tǒng)根據(jù)電機(jī)類型的不同又可分為直流伺服系統(tǒng)、交流伺服系統(tǒng)和步進(jìn)電機(jī)控制伺服系統(tǒng)。（3）、按控制原理分類按自動(dòng)控制原理，伺服系統(tǒng)又可分為開(kāi)環(huán)控制伺服系統(tǒng)、閉環(huán)控制伺服系統(tǒng)和半閉環(huán)控制伺服系統(tǒng)。機(jī)電一體化對(duì)伺服系統(tǒng)的技術(shù)要求是什么？機(jī)電一體化伺服系統(tǒng)要求具有精度高、響應(yīng)速度快、穩(wěn)定性好、負(fù)載能力強(qiáng)和工作頻率范圍大等基本要求，同時(shí)還要求體積小、重量輕、可靠性高和成本低等。試分析直流伺服電機(jī)的結(jié)構(gòu)與工作原理。直流伺服電動(dòng)機(jī)主要由磁極、電樞、電刷及換向片結(jié)構(gòu)組成（如圖63所示）。其中磁極在工作中固定不動(dòng)，故又稱定子。定子磁極用于產(chǎn)生磁場(chǎng)。在永磁式直流伺服電動(dòng)機(jī)中，磁極采用永磁材料制成，充磁后即可產(chǎn)生恒定磁場(chǎng)。在他勵(lì)式直流伺服電動(dòng)機(jī)中，磁極由沖壓硅鋼片疊成，外繞線圈，靠外加勵(lì)磁電流才能產(chǎn)生磁場(chǎng)。電樞是直流伺服電動(dòng)機(jī)中的轉(zhuǎn)動(dòng)部分，故又稱轉(zhuǎn)子，它由硅鋼片疊成，表面嵌有線圈，通過(guò)電刷和換向片與外加電樞電源相連。圖 63 直流伺服電動(dòng)機(jī)基本結(jié)構(gòu)圖64 電樞等效電路直流伺服電動(dòng)機(jī)是在定子磁場(chǎng)的作用下，使通有直流電的電樞（轉(zhuǎn)子）受到電磁轉(zhuǎn)矩的驅(qū)使，帶動(dòng)負(fù)載旋轉(zhuǎn)。通過(guò)控制電樞繞組中電流的方向和大小，就可以控制直流伺服電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向和速度。當(dāng)電樞繞組中電流為零時(shí)，伺服電動(dòng)機(jī)則靜止不動(dòng)。直流伺服電動(dòng)機(jī)的控制方式主要有兩種：一種是電樞電壓控制，即在定子磁場(chǎng)不變的情況下，通過(guò)控制施加在電樞繞組兩端的電壓信號(hào)來(lái)控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和輸出轉(zhuǎn)矩；另一種是勵(lì)磁磁場(chǎng)控制，即通過(guò)改變勵(lì)磁電流的大小來(lái)改變定子磁場(chǎng)強(qiáng)度，從而控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和輸出轉(zhuǎn)矩。采用電樞電壓控制方式時(shí)，由于定子磁場(chǎng)保持不變，其電樞電流可以達(dá)到額定值，相應(yīng)的輸出轉(zhuǎn)矩也可以達(dá)到額定值，因而這種方式又被稱為恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方式。而采用勵(lì)磁磁場(chǎng)控制方式時(shí)，由于電動(dòng)機(jī)在額定運(yùn)行條件下磁場(chǎng)已接近飽和，因而只能通過(guò)減弱磁場(chǎng)的方法來(lái)改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。由于電樞電流不允許超過(guò)額定值，因而隨著磁場(chǎng)的減弱，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速增加，但輸出轉(zhuǎn)矩下降，輸出功率保持不變，所以這種方式又被稱為恒功率調(diào)速方式試分析直流伺服電機(jī)與交流伺服電機(jī)在控制上有什么不同？直流伺服電機(jī)具有良好的調(diào)速特性，較大的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩和相對(duì)功率，易于控制及響應(yīng)快等優(yōu)點(diǎn)。盡管其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本較高，在機(jī)電一體化控制系統(tǒng)中還是具有較廣泛的應(yīng)用。常用的變流技術(shù)是什么？各有什么用途？交流調(diào)壓器——把固定交流電壓變成可調(diào)的交流電壓。比較直流伺服電動(dòng)機(jī)和交流伺服電動(dòng)機(jī)的適用環(huán)境差別。直流伺服電機(jī)具有良好的調(diào)速特性，較大的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩和相對(duì)功率，易于控制及響應(yīng)快等優(yōu)點(diǎn)。盡管其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本較高，在機(jī)電一體化控制系統(tǒng)中還是具有較廣泛的應(yīng)用。與直流伺服電動(dòng)機(jī)比較，交流伺服電動(dòng)機(jī)不需要電刷和換向器，因而維護(hù)方便和對(duì)環(huán)境無(wú)要求；此外，交流電動(dòng)機(jī)還具有轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、體積和重量較小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)；尤其是交流電動(dòng)機(jī)調(diào)速技術(shù)的快速發(fā)展，使它得到了更廣泛的應(yīng)用。了解伺服電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性