【正文】 述數(shù)字控制系統(tǒng) A/D 轉(zhuǎn)換過程?，F(xiàn)對量化過程作簡單的說明：將采樣信號 e*（t）的變化范圍分成若干層，每一層都用一個二進(jìn)制數(shù)碼表示，這些數(shù)碼可表示幅值最接近它 的采樣信號。答 ： 設(shè) 對 微 小 輸 入 位 移 有 微 小 的 輸 出 位 移，則輸入功的總和和輸出功的總和分別為：其中忽略機(jī)構(gòu)內(nèi)部機(jī)械損失時(shí)，兩式相等。由平面幾何學(xué)知識，可得逆運(yùn)動學(xué)解為==式中p=，q=。對具體系統(tǒng)而言，其負(fù)載可能是以上幾種典型負(fù)載的組合，不一 定均包含上述所有負(fù)載項(xiàng)目。答：（1）由公式：2 2 1 1 1 4 m n j k i cq i j i i k k得： n v J m J可得：v1=n 絲*Ph/1000（和轉(zhuǎn)速 n的單位要統(tǒng)一所以不必算出最終值）J k eq =1/4л2 ma(v1/nk)2 +JG1(nG1/ nk)2 +JG2(nG2/ nk)2 +JG3(nG3/ nk)2 +JG4(nG4/ nk)2 +JⅠ(nⅠ/ nk)2 +JⅡ(nⅡ/ 14nk)2 +J 絲（n 絲/ nk）2 +Jm=()（2）當(dāng)工作臺向右時(shí)：F=F*uFL 水平=(FL 垂直+G)*uFL 水平=（600+400*）*=104（N）由 1 1 / / m n k eq i i k j j k i j得：TK= F*V/nk/（2*pi）=F*（n 絲*Ph/1000）/nk/（2*pi）=104*(180*5/1000)/*720/(2*)= （N*m）。n4=180。nd=720。j2=.016。j22=.004。a=400*(v1/nd)^2/(4*pi^2)b=j1c=j2*(n2/nd)^2 d=j3*(n3/nd)^2 e=j4*(n4/nd)^2 f=js*(ns/nd)^2 g=j11*(n11/nd)^2 h=j22*(n22/nd)^2J=400*(v1/nd)^2/(4*pi^2)+j1+j2*(n2/nd)^2+j3*(n3/nd)^2+j4*(n4/nd)^2+js*(ns/nd)^2+j11*(n11/ nd)^2+j22*(n22/nd)^2+jd fs=800。fiy=fs+(fc+ma*)*。比例環(huán)節(jié)（P）、積分環(huán)節(jié)(I)、比例積分環(huán)節(jié)(PI)和比例積分微分調(diào)節(jié)(PID)各有何優(yōu)缺點(diǎn)？答：在穩(wěn)態(tài)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，利用所選元部件的有關(guān)參數(shù)，可以繪制出系統(tǒng)框圖，并根據(jù)自 動控制理論基礎(chǔ)課所學(xué)知識建立各環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)，進(jìn)而激勵系統(tǒng)傳遞函數(shù)。為分析方便起見，見圖（3）改畫成 圖（4）所示，則傳遞函數(shù)為：G(s)= = 16（3）附加擾動力矩（以電壓 表示）的系統(tǒng)框圖直流伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)矩常數(shù)；直流伺服電機(jī)轉(zhuǎn)子的繞組阻抗；功率放大器的輸出阻抗；對應(yīng)于擾動力矩的等效擾動電壓的拉氏變換（4）附加擾動力矩的等效電壓后的框圖比例調(diào)節(jié)（P）、積分調(diào)節(jié)（I）、比例積分調(diào)節(jié)（PI）和比例積分微分調(diào)節(jié)（PID）各自 的優(yōu)缺點(diǎn)（1）比例（P）調(diào)節(jié)比例調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)圖如圖（a），其傳遞函數(shù)為Gc(s)=–Kp式中 Kp=R2/R1它的調(diào)節(jié)作用的大小主要取決于增益 Kp 的大小。系統(tǒng)中采用積分環(huán)節(jié)可以減少或消除誤差，但由于積分環(huán)節(jié)效應(yīng)慢，故很少單獨(dú)使 用。（4）比例積分微分（PID）調(diào)節(jié)這種調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)的組成如圖（d），其傳遞函數(shù)為Gc(s)=–Kp[1+1?（Tis）+Tds ]式中 Kp=（R1C1+R2C2）/(R1R2)；Ti=R1C1+R2C2。78 何謂機(jī)電一體化系統(tǒng)的“可靠性”？答：機(jī)電一體化可靠性是指，系統(tǒng)（產(chǎn)品）在規(guī)定條件下和規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成規(guī)定功能的能 力。②.對應(yīng)的五大功能為：控制、動力、計(jì)測、構(gòu)造、操作功能。所有機(jī)電一體化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)都是為了獲得用來構(gòu)成事物的有用信息。虛擬設(shè)計(jì)是虛擬環(huán)境中的產(chǎn)品模型，是現(xiàn)實(shí)世界中的產(chǎn)品在虛擬環(huán)境中的映像，是基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的新一代計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)。反求設(shè)計(jì)是以現(xiàn)代設(shè)計(jì)理論、方法和技術(shù)為基礎(chǔ)，運(yùn)用各種專業(yè)人員的工程設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)、知識和創(chuàng)新思維，對已有的系統(tǒng)進(jìn)行剖析、重構(gòu)、再創(chuàng)造的設(shè)計(jì)。當(dāng)剛輪固定時(shí)，試求該諧波減速器的鋼輪齒數(shù)及輸出軸的傳動方向（與輸入軸的傳向相比較）。導(dǎo)軌副的組成：導(dǎo)軌副主要由承導(dǎo)件和運(yùn)動件兩大部分組成。答：通過電源的通斷來獲得電壓脈沖信號，控制通斷的時(shí)間比來獲得不同的電壓脈沖，通的時(shí)間越長，獲得的平均電壓越大，電機(jī)轉(zhuǎn)的就快，反之，電機(jī)轉(zhuǎn)的就慢。如圖，分別記作 1 和 3 的基極上加以正脈沖的同時(shí)，在 2 和 4 的基級上加以負(fù)脈沖，這時(shí) 1 和 3 導(dǎo)通，2 和 4 導(dǎo)通。M=運(yùn)行拍數(shù)。415 鍵盤鍵值是如何確定？答：將行、列線按二進(jìn)制順序排列，當(dāng)某一鍵按下時(shí)，鍵盤掃描程序執(zhí)行到給該列置0電平，讀出各行狀態(tài)為非1狀態(tài)，這時(shí)的行、列數(shù)據(jù)組合成鍵值。當(dāng)控制信號為高電平時(shí)，經(jīng)反相后，加到發(fā)光二極管正端的電平為低電平，因此，發(fā)光二極管不導(dǎo)通，沒有光發(fā)出。答：首先要根據(jù)使用要求選擇適合自己所需要的，此外還可以采取某些技術(shù)措施來改善傳感器的性能如：平均技術(shù)，差分技術(shù)，穩(wěn)定性處理，屏蔽和隔離。54 簡述傳遞函數(shù)、系統(tǒng)的過渡過程、伺服系統(tǒng)的動態(tài)特性的含義。即穩(wěn)態(tài)誤差ess的大小。但尺寸一大，質(zhì)量和轉(zhuǎn)動慣量就大，系統(tǒng)的響應(yīng)就慢。包括負(fù)載在內(nèi)的機(jī)械總體的動態(tài)特性，以傳遞函數(shù)形式可表示為X(s)/Fx(s)=1/[(Jm+JL/i2)s2]第六章64 簡述數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)系的定義規(guī)則。規(guī)定增大工件和刀具距離的方向?yàn)閆的正方向。y坐標(biāo)按右手直角笛卡兒坐標(biāo)系確定其正方向。答：數(shù)控（CNC）程序編制分手工編程和自動編程。由于動力傳動鏈存在齒輪傳動間隙，當(dāng)電動機(jī)在齒隙范圍內(nèi)運(yùn)動時(shí)，被控對象不轉(zhuǎn)動，沒有反饋信號，系統(tǒng)暫時(shí)處于開環(huán)狀態(tài)。如間隙較大，且控制器設(shè)計(jì)得不好，那么被控對象就會反復(fù)擺動，即產(chǎn)生自激振蕩。710 保證機(jī)電一體化系統(tǒng)可靠性的方法有哪些? 答：；；。機(jī)械本體和電氣驅(qū)動界限分明，整個裝置是剛性的，不涉及軟件和計(jì)算機(jī)控制。其技術(shù)組成包括：機(jī)械技術(shù)、檢測技術(shù)、伺服傳動技術(shù)、計(jì)算機(jī)與信息處理技術(shù)、自動控制技術(shù)和系統(tǒng)總體技術(shù)等。廣義的概念是指發(fā)展過程的安排，包括發(fā)展的方向、程序、細(xì)節(jié)和達(dá)到的目標(biāo)。？（P3～13）現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法門類眾多且不斷出新。2)分析比較傳統(tǒng)的和現(xiàn)代的理論和實(shí)踐，確定實(shí)現(xiàn)主要轉(zhuǎn)換的工作原理。5)根據(jù)高效、經(jīng)濟(jì)、可靠、美觀、使用方便等原則，初步規(guī)定技術(shù)系統(tǒng)的邊界及工作范圍。設(shè)計(jì)若是為了對作業(yè)對象完成某種技術(shù)過程，設(shè)計(jì)對象就是人造技術(shù)系統(tǒng)。移功件在沿導(dǎo)軌運(yùn)動時(shí)，不論有無載荷，部應(yīng)保證移動軌跡的直線性及其位置的精確性。因此，耐磨性是衡量滾動導(dǎo)軌副性能的主要指標(biāo)之一。(2)耐磨性導(dǎo)軌副應(yīng)在預(yù)定的使用期內(nèi)，保持其導(dǎo)向精度。(2)質(zhì)量設(shè)計(jì) 兼顧各種要求和限制，提高機(jī)電一體化系統(tǒng)質(zhì)量和性能，(3)優(yōu)化設(shè)計(jì)和創(chuàng)新設(shè)計(jì)充分應(yīng)用現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法系統(tǒng)地構(gòu)造設(shè)計(jì)優(yōu)化模型，用創(chuàng)造性設(shè)計(jì)思維方法進(jìn)行機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)的優(yōu)化和創(chuàng)新。(P28~30)功能是對技術(shù)系統(tǒng)中輸入和輸出的轉(zhuǎn)換所作的抽象化描述。環(huán)境是與技術(shù)系統(tǒng)發(fā)生聯(lián)系的總和，包括經(jīng)濟(jì)條件、生產(chǎn)條件、技術(shù)條件、社會條件等。壞料是作業(yè)對象，加工中心是技術(shù)系統(tǒng)，所完成的加工過程是技術(shù)過程?，F(xiàn)代設(shè)計(jì)是過去長期的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)活動的延伸和發(fā)展，是隨著設(shè)計(jì)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的積累，由個別到一般、具體到抽象、感性到理性，逐步歸納、演繹、綜合而發(fā)展起來的。，應(yīng)包含哪些幾個基本要素？答：機(jī)電一體化系統(tǒng)，應(yīng)包含以下幾個基本要素：機(jī)械本體、動力與驅(qū)動部分、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、傳感測試部分、控制及信息處理部分。78 何謂機(jī)電一體化系統(tǒng)的“可靠性”？答：所謂的可靠性是指系統(tǒng)在規(guī)定條件下和規(guī)定時(shí)間內(nèi)，完成規(guī)定功能的能力。又因?yàn)橄到y(tǒng)具有慣量，當(dāng)被控對象轉(zhuǎn)角qc等于輸入轉(zhuǎn)角qr時(shí)，被控對象不會立即停下來，而靠慣性繼續(xù)轉(zhuǎn)動，使被控對象比無間隙時(shí)更多地沖過平衡點(diǎn)，這又使系統(tǒng)出現(xiàn)較大的方向誤差。編制零件加工程序的全部過程主要由計(jì)算機(jī)來完成的編程方法稱自動編程。答：M指令代碼：M00程序停機(jī)M01選擇停機(jī)，按下“選擇?！卑粹o后才起作用；M02程序結(jié)束，到下一程序的起點(diǎn)；M03主軸順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)；M04主軸逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)；M05主軸停轉(zhuǎn)；M06換刀；M07開號冷卻液；M08開*號冷卻液；M09關(guān)閉冷卻液；M10夾緊；M11松開；M30程序終了，返回到程序起點(diǎn)。對工件旋轉(zhuǎn)的機(jī)床，取刀具遠(yuǎn)離工件的方向?yàn)閄的正方向。該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定機(jī)床傳遞切削力的主軸軸線為Z坐標(biāo)。如果是齒輪減速器，其機(jī)構(gòu)的運(yùn)動變換函數(shù)y=f(x)=()x就是線性變換。答：機(jī)械系統(tǒng)在傳遞運(yùn)動的同時(shí)還將進(jìn)行力的傳遞。系統(tǒng)的過渡過程：當(dāng)系統(tǒng)受到外部干擾時(shí)，其輸出量必將發(fā)生變化，但由于系統(tǒng)總含有慣性或儲能元件，其輸出量不可能立即變化到與外部干擾相應(yīng)的值，而需要有一個過程，這個過程就是系統(tǒng)的過渡過程。第五章51 回顧所學(xué)機(jī)械控制工程的相關(guān)知識，簡述機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)與機(jī)械控制工程理論的關(guān)系。同樣的道理，可將光電耦合器用于信息的輸入。答：光電隔離電路主要由光電耦合器的光電轉(zhuǎn)換元件組成，如書本P168圖 。第四章42 試說明微型計(jì)算機(jī)的基本特點(diǎn)及選用要點(diǎn)。電流的方向與前一情況相反，電動機(jī)轉(zhuǎn)向，顯然，如果改變加到 1 和 3，2 和 4這兩組管子基極上控制脈沖的正負(fù)和導(dǎo)通率就可以改變電動機(jī)的轉(zhuǎn)向和速。為使其實(shí)現(xiàn)雙向調(diào)速，多采用橋式電路，其工作原理與線性放大橋式電路相似。導(dǎo)軌副應(yīng)滿足的基本要求：導(dǎo)向精度高、剛性好、運(yùn)動輕便平穩(wěn)、耐磨性好溫度變化影響小以及結(jié)構(gòu)工藝性好等。，導(dǎo)軌副的組成、種類及應(yīng)滿足的基本要求?？傓D(zhuǎn)角誤差主要取決于最末一級齒輪的轉(zhuǎn)角誤差和傳動比的大小，在設(shè)計(jì)中最末兩級的傳動比應(yīng)取大一些，并盡量提高最末一級齒輪副的加工精度。綠色設(shè)計(jì)是從并行工程思想發(fā)展而出現(xiàn)的一個新概念。答：計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)是設(shè)計(jì)機(jī)電一體化產(chǎn)品的有力工具，用來設(shè)計(jì)一般機(jī)械產(chǎn)品的CAD的研究成果。變異性設(shè)計(jì)是在設(shè)計(jì)方案和功能結(jié)構(gòu)不變的情況下，僅改變現(xiàn)有產(chǎn)品的規(guī)格尺寸使之適應(yīng)于量的方面有所變更的需求。答：機(jī)電一體化乃是在機(jī)械的主功能、動力功能、信息功能和控制功能上引進(jìn)微電子技術(shù)，并將機(jī)械裝置與電子裝置用相關(guān)軟件有機(jī)結(jié)合而構(gòu)成系統(tǒng)的總稱。這種校正環(huán)節(jié)不但能改善系統(tǒng)的穩(wěn)定性能，也能改善其動態(tài)性能。他的傳遞函數(shù)為Gc(s)=–[ KP（1+1/（Tis））] 式中 Kp=R2/R1；Ti=R2C。而且 Kp太大會引起系統(tǒng)不穩(wěn)定。它的系統(tǒng)框圖如圖（2）所 示。tiy=fiy*v1/nd /(2*pi)。ma=400。jd=.004。j4=.032。pi=。n22=360。n2=360。該系統(tǒng)運(yùn)動部件的動能總和為 2 2 1 1 1 1 2 2 m n i i j j i i設(shè)、等效到元件輸出軸上的總動能為 2 1 2 k k cq k，由能量守恒：E =E k故2 1 1 m n j k i cq i j i i k k v J m J用工程上常用單位時(shí)，可將上式改寫為 2 2 2 1 1 1 4 m n j k i cq i j i i k k n v J m J第二式表示等效負(fù)載轉(zhuǎn)矩。設(shè)計(jì)器人得負(fù)載只有各臂端部的質(zhì)量，則= ]*[ ]+式中第一項(xiàng)相當(dāng)于慣性項(xiàng)，第二項(xiàng)相當(dāng)于離心力與哥氏力。56 簡述兩自由度機(jī)器人逆動力學(xué)方程。這樣就把采樣信號變成了數(shù) 字信號。該采樣信號是時(shí)間上離散而幅值上連續(xù)的信號，它不能直接進(jìn)入計(jì)算機(jī)進(jìn)行運(yùn) 算，必須經(jīng)量化后成為數(shù)字信號才能為計(jì)算機(jī)所接受。而 是 e（t）的理想采樣信號，若采樣頻率 ,那么一定可以有采樣信號 唯一地決定出原始信號 e（t）。當(dāng)控制信號為低電平時(shí)，發(fā)光二極管導(dǎo)通并發(fā)光，光敏晶體管接收發(fā)光二極管發(fā)出的 光而導(dǎo)通，于是輸出端的電平幾乎等于零。417 試說明光電耦合器的光電隔離原理。它是以微處理機(jī)為中心，加上只讀存儲器，隨機(jī)存取存儲器，輸 入|輸出接口電路、系統(tǒng)總線及其他支持邏輯電路組成的計(jì)算機(jī)。輸入結(jié)束后vtvtvtvt4 又都截止，儲存在 w 中的能量通過 18 歐姆的電阻和 vd2 放電，電阻 的作用時(shí)間小放電回路的時(shí)間常數(shù)，改善電流波形的后沿。高低壓功串放大電路（一）無脈沖輸入時(shí)，VTVTVTVT4 均截止，電動機(jī)繞組 W 無電流通過，電動機(jī)不轉(zhuǎn)。：單電壓功率放大電路如圖所示 ABC 分別為步進(jìn)電機(jī)的三相，每一項(xiàng)由一組放大器驅(qū)動。M=運(yùn)行拍數(shù)。步進(jìn)電機(jī)具有哪些特點(diǎn)？答： 步進(jìn)電機(jī)的工作狀態(tài)不易受各種干擾因素（如電源電壓的波動、電流的大小與波形 的變化、溫度等）的影響，只要在他們的大小引起步進(jìn)電機(jī)產(chǎn)生“丟步”的現(xiàn)象之 前，就不影響其正常工作； 步進(jìn)電機(jī)的步距角有誤差，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過一定步數(shù)以后也會出現(xiàn)累計(jì)誤差，但轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過 一轉(zhuǎn)以后，其累計(jì)誤差變?yōu)椤傲恪?，因此不會長期累積；控制性能好，在起動、停止、反轉(zhuǎn)時(shí)不易“丟步”因此，步進(jìn)電機(jī)廣泛應(yīng)用于開環(huán)控制的機(jī)電一體化系統(tǒng)，使系統(tǒng)簡化，并可靠地獲得 較高的位置精度。電橋由四個大功率的晶體管組 成。636 簡述 PWM 直流驅(qū)動調(diào)速，換向的工作原理。答:電動機(jī)的功率密度 PG=P/ dp/dt=d(Tw)/dt=Ts/dt|t=tn=Tn 2 /Jm其中 Tn電動機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩，N*M Jm——電動機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動慣量,kg*m 23—5 直流伺服電機(jī)控制方式的基本形式是什么？答: 直流伺服電機(jī)為直流供電，為調(diào)節(jié)電動機(jī)的轉(zhuǎn)速和方向，需要對其直流電壓的大小和 方向進(jìn)行控制。(2)斜齒輪傳動:錯齒調(diào)整法,用兩個薄片齒輪與一個寬齒輪嚙合,只是在兩個薄片斜齒輪 的中間隔開了一小段距離,這樣它的螺旋線便錯開了。故該諧波減速器的剛輪齒數(shù)為 101,（柔輪）輸出軸方向與（波發(fā)生器）輸入軸轉(zhuǎn)向相反。諧波齒輪傳動的波發(fā)生器相當(dāng)于行星輪系的轉(zhuǎn)臂，柔輪相當(dāng)于行星輪，剛輪則相當(dāng)于 中心輪。2－17已知：