【文章內容簡介】 04。js=.012。jd=.004。v1=ns*ph*.001。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。fc=600。ma=400。fiz=fs+(fc+ma*)*。fiy=fs+(fc+ma*)*。tiz=fiz*v1/nd /(2*pi)。tiy=fiy*v1/nd /(2*pi)。比例環(huán)節(jié)（P）、積分環(huán)節(jié)(I)、比例積分環(huán)節(jié)(PI)和比例積分微分調節(jié)(PID)各有何優(yōu)缺點？答：在穩(wěn)態(tài)設計的基礎上，利用所選元部件的有關參數，可以繪制出系統(tǒng)框圖，并根據自 動控制理論基礎課所學知識建立各環(huán)節(jié)的傳遞函數，進而激勵系統(tǒng)傳遞函數。以閉環(huán)控制方式為例：圖（1）為檢測傳感器裝在絲桿端部的半閉環(huán)伺服控制系統(tǒng)。它的系統(tǒng)框圖如圖（2）所 示。該圖的傳遞函數為 15G（s）= ===式中：K=(1)用滾珠絲杠傳動工作臺的伺服進給系統(tǒng)（2）系統(tǒng)框圖前置放大器增益；功率放大器增益；直流伺服電機增益；速度反饋增益；直流伺服電機時間常數；減速比；位置檢測傳感器增益；（s）輸入電壓的拉氏變換；絲杠輸出轉角的拉氏變換當系統(tǒng)受到外擾動轉矩 時，圖（2）就變?yōu)閳D（3）。為分析方便起見，見圖（3）改畫成 圖（4）所示，則傳遞函數為：G(s)= = 16（3）附加擾動力矩（以電壓 表示）的系統(tǒng)框圖直流伺服電機的轉矩常數；直流伺服電機轉子的繞組阻抗；功率放大器的輸出阻抗；對應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節(jié)（P）、積分調節(jié)（I）、比例積分調節(jié)（PI）和比例積分微分調節(jié)（PID）各自 的優(yōu)缺點（1）比例（P）調節(jié)比例調節(jié)網絡圖如圖（a），其傳遞函數為Gc(s)=–Kp式中 Kp=R2/R1它的調節(jié)作用的大小主要取決于增益 Kp 的大小。Kp 越大，調節(jié)作用越強，但是存在調 節(jié)誤差。而且 Kp太大會引起系統(tǒng)不穩(wěn)定。（2）積分（I）調節(jié)積分調節(jié)網絡圖如圖(b)，其傳遞函數為Gc(s)=1/（Tis）式中 Ti=RC。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)效應慢，故很少單獨使 用。（3）比例積分（PI）調節(jié)其網絡如圖(c)。他的傳遞函數為Gc(s)=–[ KP（1+1/（Tis））] 式中 Kp=R2/R1；Ti=R2C。這種循環(huán)既克服了單純比例環(huán)節(jié)有調節(jié)誤差的缺點，又避免了積分環(huán)節(jié)響應慢的弱17點，既能改善系統(tǒng)的穩(wěn)定性能能，又能改善其動態(tài)性能。（4）比例積分微分（PID）調節(jié)這種調節(jié)網絡的組成如圖（d），其傳遞函數為Gc(s)=–Kp[1+1?（Tis）+Tds ]式中 Kp=（R1C1+R2C2）/(R1R2)；Ti=R1C1+R2C2。T=R1C1R2C2 ?(R1C1+R2C2)。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。但是，由于它含有微分作用，在噪聲比較大或要求響應快的系統(tǒng)中不宜采用；PID 調節(jié)器能使閉環(huán)系統(tǒng)更加 穩(wěn)定，其動態(tài)性能也比用 PI調節(jié)器時好。78 何謂機電一體化系統(tǒng)的“可靠性”？答：機電一體化可靠性是指，系統(tǒng)（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。2 2 2 2 2 3 1 2 4 1 2 3 4 2 1 4 k si A cq A si D k k k k k k n n v n n n J m J J J J J J第二篇：機電一體化答案，動力功能，信息功能和控制功能上引進微電子技術，并將機械裝置與電子裝置用相關軟件有機結合而構成系統(tǒng)的總稱。、信息處理系統(tǒng)、動力系統(tǒng)、傳感檢測系統(tǒng)、執(zhí)行元件系統(tǒng)五個子系統(tǒng)組成。它的目的是提高系統(tǒng)的附加價值。3機電一體化共性關鍵技術有：檢測傳感技術、信息技術、自動控制技術、伺服驅動技術、精密機械技術、系統(tǒng)總體技術。4機電一體化系統(tǒng)類型:開發(fā)性設計、適應性設計、變異性設5滾珠絲杠副由絲杠、螺母、滾珠、反向器4部分組成。具有：軸向剛度高；運動平穩(wěn)；傳動精度高；不易磨損；使用壽命高等優(yōu)點。滾珠絲杠副中滾珠的循環(huán)方式有內循環(huán)和外循環(huán)兩種。6滾珠絲杠副的精度分為10共七個等級。最高級為1級，最低級為10級。7齒輪傳動有兩軸平行、兩軸相交、兩軸交叉3種形式。傳動比的最佳分配原則：重量最輕原則、輸出軸轉角誤差最小原則、等效轉動慣量最小原則。8同步帶由包布層、帶齒、帶背和加強筋組成。9常用的間歇機構有棘輪傳動、槽輪傳動、蝸形凸輪傳動等。這些傳動機構可將原動機構的連續(xù)運動轉換為間歇運動。10常見的導軌截面形狀有：三角形、矩形、燕尾形、圓形。11交流伺服電動機的調速方法有：變極調速、變轉差率調速、變頻調速。12錐環(huán)無鏈聯軸器利用錐環(huán)對之間的摩擦實現軸與轂之間的無間隙聯接傳遞轉矩，且可任意調節(jié)兩聯接件之間的角度位置。通過選擇所用錐環(huán)的對數，可傳遞不同大小的轉矩。13在額定輸出功率相同的條件下，交流伺服電動機的比功率最高，直流伺服電動機次之，步進電動機最低。？答：可將輸入與輸出端兩部分電路的地線分開，各自使用一套電源供電、可以進行電平轉換、提高驅動能力2．在機電一體化系統(tǒng)中應用的傳感器的類型通常都有哪些？答： 按作用分為：（1）檢測機電一體化系統(tǒng)內部狀態(tài)的內部信息轉換器（2）檢測作業(yè)對象和外部環(huán)境狀態(tài)的外部信息傳感器。按輸出信號的性質分為：（1）開關型（2）模擬型（3）？答：圓柱齒輪傳動：（1）偏心套調整法（2）軸向墊片調整法（3）雙片薄齒輪錯齒調整法 ；斜齒輪傳動：（1）墊片錯齒調整（2）軸向壓簧錯齒調整4．滾珠絲杠副消除軸向間隙的調整預緊方法有哪些?答：（1）雙螺母螺紋預緊調整式（2）雙螺母齒差預緊調整式（3）雙螺母墊片調整預緊式（4）彈簧式自動調整預緊式（5）單螺母變位導程預緊式和單螺母滾珠過盈預緊式5．對傳感器的應用中，通常采取哪些技術措施來改善傳感器的性能？ 答：（1）平均技術（2）差分技術（3）穩(wěn)定性處理（4）？答：（1）微機控制系統(tǒng)整體控制方案的確定（2）控制算法的確定（3）微機計算機的選擇（4）控制系統(tǒng)總體設計（5）（優(yōu)）點是什么？答：具有結構簡單、傳動比大、傳動精度高、回程誤差小、噪聲低、傳動平穩(wěn)、承載能力強、效率高等優(yōu)點。（優(yōu)）點是什么？答：傳動比準確、傳動效率高、能吸震、噪聲低、傳動平穩(wěn)、能高速傳動、維護保養(yǎng)方便等優(yōu)點。？答：（1）同步帶的承載繩疲勞拉斷（2）同步帶的打滑和跳齒（3）同步帶齒的磨損。（產品）對執(zhí)行元件的基本要求有哪些？答：（1）慣量小，動力大（2）體積小，重量輕（3）便于維修，安裝（4）易于微機控制。？答：（1）性能密度大（2）快速性好（3）位置控制精度高，調速范圍高，低速運行平穩(wěn)無爬行現象，分辨率高，震動噪聲?。?）適應起、停頻繁的工作要求（5）可靠性高，壽命長。，同步帶傳動具有特點是什么？ 1)傳動比準確，傳動效率高。2)工作平穩(wěn)，能吸收振動；3)不需潤滑，耐油、水、耐高溫，耐腐蝕，維護保養(yǎng)方便；4)中心距要求嚴格，安裝精度要求高。5)制造工藝復雜，成本高。，其基本要求是什么？答：（1）棘輪傳動（2）槽輪傳動（3）蝸形凸輪傳動；基本要求：位移迅速，位移過程中運動無沖擊，停位準確可靠14導軌副應滿足的基本要求？答：導向精度高、剛性好、運動輕便平穩(wěn)、耐磨性好、溫度變化影響小以及結構工藝性好等。15．導軌副的組合形式包括哪幾種？答：（1）雙三角形（2）矩形和矩形組合（3）三角形和矩形組合（4）三角形和平面組合（5）？答：（1）采用鑲裝導軌（2）提高導軌精度與改善表面粗糙度（3），各級傳動比的最佳分配原則都有哪些？答：（1）重量最輕原則（2）輸出軸轉角誤差最小原則（3）?答：根據能量不同分為：（1）電動式 ：可使商用電源信號與動力的傳送方向相同，有交流和直流之別，應注意電壓之大小；（2）液動式 ：要求操作人員技術熟練，液壓源壓力為（20~80）*10^5（3）氣動式 ：空氣壓力源的壓力為（5~7）*10^5Pa，？答：（1）提高系統(tǒng)的設計和制造質量（2）冗余技術（3）診斷技術第三篇：機電一體化答案控制用電機有哪些種類、特點及應用？控制用電動機：力矩電動機、脈沖電動機、開關磁阻電動機、變頻調速電動機和各種AC/DC電動機...在額定輸出功率相同的條件下，比功率（dp/dt）：交流伺服電機直流伺服電機步進電機。控制用旋轉電機按工作原理分：（1）旋轉磁場型：同步電動機（永磁）、步進電機（永磁）；（2）旋轉電樞型：直流電動機（永磁）、感應電動機（按矢量控制等效模型）；DC伺服電機（永磁）：槽鐵心電樞型、無槽（平滑型）鐵心電樞型、電樞型—無槽（平滑）鐵心型與無鐵心型。AC伺服電機：同步型SM、感應型IM 步進電機：變磁阻型（VR）、永磁型（PM）、混合型（HB）DC伺服電機：高響應特性；高功率密度（體積小、重量輕）；可實現高精度數字控制；接觸換向部件（電刷與換向器）需要維護。應用：NC機械、機器人、計算機外圍設備、辦公機械、音響和音像設備、計測機械。晶體管式無刷直流伺服電機：無接觸換向部件；需要磁極位置檢測器（如同軸編碼器等）；具有DC伺服電機的全部優(yōu)點。應用：音響和音像設備、計算機外圍設備。AC伺服電機（永磁同步型）:無接觸換向部件；需要磁極位置檢測器（如同軸編碼器等）；具有DC伺服電機的全部優(yōu)點。對定于電流的激勵分量和轉矩分量分別控制。應用：音響和音像設備、計算機外圍設備、NC機械、機器人。AC伺服電機（感應型（矢量控制））：對定于電流的激勵分量和轉矩分量分別控制；具有DC伺服電機的全部優(yōu)點。應用：NC機械、機器人。步進電機：轉角與控制脈沖數成比例，可構成直接數字控制；有定位轉矩；可構成廉價的開環(huán)控制系統(tǒng)。應用：計算機外圍設備、辦公機械、數控裝置直流伺服電機的驅動方式有哪幾種？ 晶體管脈寬調理驅動、晶閘管直流調速驅動旋轉式步進電機按其結構可分為哪幾種？各有何特點？可變磁阻（VR）型：轉子結構簡單，轉子直徑小，有利于快速響應。由于VR型步進電機的鐵心無極性，故不需要改變電流極性，因此多為單極性勵磁。該類電動機的定子與轉子均不含永久磁鐵，故無勵磁時沒有保持力。具有制造成本高、效率低、轉子的阻尼差、噪聲差的缺點。但由于其制造材料費用低、結構簡單、步距角小，隨著加工技術的進步，可望成為多用途的機種。永磁（PM）型：采用永久磁鐵，即使定子繞組斷電也能保持一定轉矩，故具有記憶能力，可用做定位驅動。PM型電動機的特點是勵磁功率小、效率高、造價低，因此需求量也大。由于轉子磁鐵的磁化間距受到限制，難以制造，故步距角較大。與VR型相比轉矩大，但轉子慣量也較大?；旌希℉B）型：具有VR型步進電機步距角小、響應頻率高的優(yōu)點，還具有PM型步進電機勵磁功率小、效率高的優(yōu)點。這類電動機都由轉子鐵心的凸極數決定步距角的大小，可制造出步距角較小的電動機。永久磁鐵也可磁化軸向的兩極，可使用軸向各向異性磁鐵制成高效電動機。由于采用了永久磁鐵，所以無勵磁時具有保持力。勵磁時的靜止轉矩都比VR型步進電機的大。HB和PM型步進電機能夠用做超低速同步電動機。步進電機與DC和AC伺服電機相比起轉矩、效率、精度、高速性比較差，但步進電機具有低速時轉矩大、速度控制比較簡單、外形尺寸小等優(yōu)點，應用在辦公室自動化方面的打印機、繪圖機、復印機等機電一體化產品，在工廠自動化方面也可以代替低檔的DC伺服電機。步進電機有哪幾種通電方式？步距角與通電方式有否有關？ 答：三相步進電機：單相輪流通電方式，三相單三拍通電。雙相輪流通電方式，、單雙相輪流通電方式，三相六拍通電。其他相步進電機。步距角與通電方式的關系：α運行拍數。步進電機的主要性能指標有哪些？答：分辨力；靜態(tài)特性；動態(tài)特性—（1）動態(tài)穩(wěn)定區(qū)（2）啟動轉矩Tq（3）最高連續(xù)運行頻率及矩頻特性（4）空載啟動頻率與慣頻特性；步進電機技術指標實例—型號表示方式、技術性能參數：相數、步距角、電壓、相電流、最大轉矩、空載啟動頻率、空載運行頻率、電感、電阻、分配方式、外形尺寸（軸徑）、質量、轉子轉動慣量步進電機驅動電源的組成及作用有哪些？答：驅動電源由脈沖分配器、功率放大器等組成。驅動電源是將變頻信號源（微機或數控裝置等）送來的脈沖信號及方向信號按要求的配電方式自動地循環(huán)供給電動機各相繞組，以驅動電動機轉子正反向旋轉。實現脈沖環(huán)形分配的方法有哪些，各有何特點？答：1軟環(huán)分（采用計算機軟件，利用查表或計算方法來進行脈沖的環(huán)形分配）；充分利用計算機軟件資源以減低硬件成本，對多相的脈沖分配具有更大的優(yōu)點；但軟環(huán)分占用計算機的運行時間，會使插補一次的時間增加，易影響步進電機的運行速度。采用小規(guī)模集成電路搭接而成的三相六拍環(huán)形脈沖分配器；靈活性很大，可搭接任意相、任意通電順序的環(huán)形分配器，同時在工作時不占用=360176。/（zm）；α：步距角；z:轉子齒數；m為計算機的工作時間。采用專用環(huán)形分配器器件，如CH可以實現三相步進電機的各種環(huán)形分配，使用方便、接口簡單、種類眾多、功能齊全，有的還具有其他許多功能。單電壓、雙電壓、斬波恒流功放電路的特點？答：單電壓功放電路：結構簡單，但繞組串聯的電阻在大電流回路中要消耗能量，使放大器功率降低。同時由于繞組電感較大，電路對脈沖電流的反映較慢，因此輸出脈沖的波形差、輸出功率低。主要用于對速度要求不高的小型步進電機中。雙電壓功放電路：該功放電路僅在脈沖開始的一瞬間接