【正文】 續(xù)變化的模擬量，需用A/D轉(zhuǎn)換器將其轉(zhuǎn)換成數(shù)字量。A/D轉(zhuǎn)換過程需要一定時間，為防止產(chǎn)生誤差，要求在此期間內(nèi)保持采樣信號不變。實現(xiàn)這一功能的電路稱采樣／保持電路。：1)中值濾波；2)算術(shù)平均濾波；3)滑動平均濾波。，由于傳感器、測量電路和放大電路等不可避免地存在溫度漂移和時間漂移，這樣就引起了零位誤差和增益誤差。這類誤差屬于系統(tǒng)誤差，當(dāng)誤差較大時會對系統(tǒng)的精度產(chǎn)生很大影響，所以必須對它們進行補償，常用軟件方法進行補償。，概括起來有計算法和查表法2大類。，因而又稱為多項式插值法。采用這種方法進行非線性補償時，首先需根據(jù)傳感器的標定數(shù)據(jù)建立插值多項式，這是問題的關(guān)鍵。，由于傳感器、測量電路和放大電路等不可避免地存在溫度漂移和時間漂移，這樣就引起了零位誤差和增益誤差。這類誤差屬于系統(tǒng)誤差，當(dāng)誤差較大時會對系統(tǒng)的精度產(chǎn)生很大影響，所以必須對它們進行補償，常用軟件方法進行補償。，儀器示數(shù)不為零。（隨動系統(tǒng)），是一種能夠跟蹤輸入的指令信號進行動作，從而獲得精確位置，速度或力輸出的自動控制系統(tǒng)。：比較元件、調(diào)節(jié)元件、執(zhí)行元件、被控對象、測量反饋元件。：穩(wěn)定性、精度和快速響應(yīng)性。：1）電氣式；2）液壓式；3）氣動式。：1）慣性小，動力大；2）體積小、質(zhì)量輕；3）便于計算機控制；4）成本低、可靠性好、便于安裝和維修?？梢园凑蛰斎氲拿}沖指令一步步地旋轉(zhuǎn)，即可將輸入的指令信號轉(zhuǎn)換成響應(yīng)的角位移。：激磁式、反應(yīng)式、混合式。，m相步進電動機可采用單相通電、雙相通電或單雙相輪流通電方式。分別稱為m相單m拍、m相雙m拍或m相2m拍通電方式。，齒距為360o/40=9o，若三相三拍，當(dāng)轉(zhuǎn)子齒與A相定子齒對齊時，轉(zhuǎn)子齒與B相定子齒相差1/3齒距，即3o，與C相定子齒相差2/3齒距，即6o。：磁極的對數(shù)稱為“相”，相對的磁極為一相。：指步進電動機每拍轉(zhuǎn)過的角度。93.“拍”——步進電動機繞組的每一次通斷電操作。：每拍中只有一相繞組通電。：每拍中只有兩相繞組通電。：步進電動機通電循環(huán)的各拍中交替出現(xiàn)單、雙相通電狀態(tài)。：通過改變各相繞組的通電順序。：通過改變繞組的通斷電頻率，即輸入脈沖頻率，則可改變步進電動機的轉(zhuǎn)速。：①步距誤差；②最大靜轉(zhuǎn)矩；③啟動矩頻特性；④啟動慣頻特性；⑤運行矩頻特性；⑥步進運行和低頻振蕩；⑦最大相電壓和最大相電流。：當(dāng)電樞繞組中通過直流電時，在定子磁場的作用下就會產(chǎn)生帶動負載旋轉(zhuǎn)的電磁轉(zhuǎn)矩，驅(qū)動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。：永磁式、他勵式。：通過控制電樞繞組中電流的方向和大小。：①電樞電壓控制；② 勵磁磁場控制。，其轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速、電磁力矩和電樞電壓3者之間的關(guān)系。：①功放電路、②直流伺服電動機內(nèi)部的摩擦對調(diào)速特性的影響、③負載變化對調(diào)節(jié)特性的影響。：額定功率、額定電壓、額定電流、額定轉(zhuǎn)速、額定轉(zhuǎn)矩、最大轉(zhuǎn)矩、機電時間常數(shù)τj和電磁時間常數(shù)τd、熱時間常數(shù)、阻尼系數(shù)。：①必須輸入一定頻率的脈沖信號；②將輸入脈沖信號按照一定的順序分配到各相繞組；③分配到各相繞組的脈沖信號必須具有一定驅(qū)動功率。（驅(qū)動電路）有：①單壓驅(qū)動電路；② 高低壓驅(qū)動電路；③單壓斬波限流驅(qū)動電路；④ 細分驅(qū)動。，通過接口和功放電路驅(qū)動直流伺服電動機。（PWM）。①電壓脈寬變換器：其作用是根據(jù)控制指令對脈沖寬度進行調(diào)制，以便用寬度隨指令變化的脈沖信號去控制大功率管的導(dǎo)通時間，實現(xiàn)對電樞繞組兩端電壓的控制。②開關(guān)功率放大器：其作用是對電壓脈寬變換器輸出的信號US進行放大，輸出具有足夠功率的信號UP，以驅(qū)動直流伺服電動機。：①切換頻率的選擇；②大功率晶體管的選擇。：當(dāng)伺服系統(tǒng)負載不大，精度要求不高時，采用開環(huán)控制，當(dāng)負載較大或精度要求較高時，采用閉環(huán)或半閉環(huán)。：開環(huán)伺服系統(tǒng)穩(wěn)定性很容易滿足，設(shè)計時應(yīng)主要考慮滿足精度要求，并通過合理的結(jié)構(gòu)參數(shù)的設(shè)計，使系統(tǒng)具有良好的快速響應(yīng)性。：①都要對系統(tǒng)輸出進行實時檢測和反饋，即都有反饋環(huán)節(jié)；②都是根據(jù)偏差對系統(tǒng)實施控制。區(qū)別：傳感器位置不同。：先考慮穩(wěn)定性要求，再滿足快速響應(yīng)性及精度要求。：執(zhí)行元件參數(shù)及規(guī)格的確定；系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的具體設(shè)計；系統(tǒng)慣量、剛度等參數(shù)的計算。問：直流測速發(fā)電機和光電編碼器做轉(zhuǎn)速測量時各有何特點？ 答：（1）直流測速發(fā)電機由永久磁鐵與感應(yīng)線圈組成，用電樞獲取速度信號。它具有靈敏度高、結(jié)構(gòu)簡單等特點，常用于高精度低速伺服系統(tǒng)，也可與永磁式直流電動機組成低速脈寬調(diào)速系統(tǒng)。直流測速發(fā)電機的輸出信號是與輸入軸的轉(zhuǎn)速成正比的直流電壓信號，信號幅度大，信號調(diào)理電路簡單。由于輸出電壓信號有波紋，一般需要配置濾波電路。（2）光電編碼器（增量式）主要由旋轉(zhuǎn)孔盤和光電器件組成，具有體積小、使用方便、測量精度高等特點，常與直流電機配合使用構(gòu)成脈寬調(diào)速系統(tǒng)。增量式光電編碼器輸出的是與轉(zhuǎn)角成比例的增量脈沖信號，可通過脈沖計數(shù)獲得角位置信號，也可定時取樣脈沖數(shù)的增量實現(xiàn)角 速度測量。因此，可同時測量轉(zhuǎn)角和轉(zhuǎn)速。TTL與COMS電平比較：：“1”邏輯電平電壓接近于電源電壓，“0”邏輯電平接近于0V。噪聲容限很大。：輸出高電平，輸出低電平=，輸入低電平：TTL和COMS高低電平不同（TTL 5V，CMOS ），所以互相連接時需要電平的轉(zhuǎn)換：用2個電阻對電平分壓。p 功耗：TTL門電路的空載功耗與CMOS門的靜態(tài)功耗相比，是較大的，約為數(shù)十毫瓦（mw）而后者僅約為幾十納（109）瓦；在輸出電位發(fā)生跳變時（由低到高或由高到低），TTL和CMOS門電路都會產(chǎn)生數(shù)值較大的尖峰電流，引起較大的動態(tài)功耗。p 速度：通常TTL門的速度高于CMOS門電路。傳感器的選擇：（1）靈敏度：高靈敏度意味著被測量稍有微小變化時，傳感器就有較大輸出，外界干擾信號容易混入，并被放大裝置放大。另外高靈敏度意味著測量范圍縮小。（2）響應(yīng)特性：實際傳感器的響應(yīng)總有一定延遲，但延遲時間愈短愈好。（3）線性范圍：線性范圍越大，工作量程越大。傳感器工作在線性區(qū)域內(nèi)，是保證測量精確度的前提。例如：機械式傳感器中的測力彈性元件，材料的彈性極限是測力量程的基本因素。考慮被測量的變化范圍，例如變間隙型電容、電感傳感器。（4）可靠性：使用過程中注意傳感器規(guī)定的使用條件，減少使用條件的不良影響。例如：電阻應(yīng)變式傳感器，濕度影響絕緣性；溫度會產(chǎn)生零漂。（5）精確度：要考慮經(jīng)濟性。非精確度越高越好。先了解測試目的是定性分析還是定量分析。例如：研究超精密度切削機床運動部件的定位精度，主軸回轉(zhuǎn)誤差，振動及熱變形。（6）測量方式：接觸或非接觸，在線和非在線測量。第五篇：機電一體化課后考試題答案1試說明較為人們所接受的“機電一體化”的含義。機電一體化是在機械的主功能、動力功能、信息功能和控制功能上引用微電子技術(shù)，并將機械裝置與電子裝置用相關(guān)軟件有機結(jié)合而構(gòu)成系統(tǒng)的總稱 2機電一體化的目的是什么？是使系統(tǒng)(產(chǎn)品)高附加價值化，即多功能化、高效率化、高可靠化、省材料省能源化，并使產(chǎn)品結(jié)構(gòu)向輕、薄、短、小巧化方向發(fā)展，不斷滿足人們生活的多樣化需求和生產(chǎn)的省力化、自動化需求。4工業(yè)三大要素指的是什么？物質(zhì)、能量和信息5什么是機電互補法、融合法、組合法？機電互補法又稱取代法。該方法的特點是利用通用或?qū)Ｓ秒娮硬考〈鷤鹘y(tǒng)機械產(chǎn)品（系統(tǒng))中的復(fù)雜機械功能部件或功能子系統(tǒng)，以彌補其不足。結(jié)合(融合)法：它是將各組成要素有機結(jié)合為一體構(gòu)成專用或通用的功能部件(子系統(tǒng))，其要素之間機電參數(shù)的有機匹配比較充分。組合法：它是將結(jié)合法制成的功能部件(子系統(tǒng))、功能模塊，像積木那樣組合成各種機電一體化系統(tǒng)（品），故稱組合法。6開發(fā)性設(shè)計、變異性設(shè)計、適應(yīng)性設(shè)計有何異同？開發(fā)性設(shè)計：它是沒有參照產(chǎn)品的設(shè)計，僅僅是根據(jù)抽象的設(shè)計原理和要求，設(shè)計出在質(zhì)量和性能方面滿足目的要求的產(chǎn)品或系統(tǒng)。變異性設(shè)計：它是在總的方案原理基本保持不變的情況下，對現(xiàn)有產(chǎn)品進行局部更改，或用微電子技術(shù)代替原有的機械結(jié)構(gòu)或為了進行微電子控制對機械結(jié)構(gòu)進行局部適應(yīng)性設(shè)計，以使產(chǎn)品的性能和質(zhì)量增加某些附加價值。適應(yīng)性設(shè)計：它是在設(shè)計方案和功能結(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要求。7機電一體化系統(tǒng)(產(chǎn)品)的設(shè)計流程(1)根據(jù)目的功能確定產(chǎn)品規(guī)格、性能指標(2)系統(tǒng)功能部件、功能要素的劃分(3)接口的設(shè)計(4)綜合評價(或整體評價)(5)可靠性復(fù)查(6)試制與調(diào)試8設(shè)計機械傳動部件時，為確保機械系統(tǒng)的傳動精度和工作穩(wěn)定性，常提出哪些要求及措施？為確保機械系統(tǒng)的傳動和工作穩(wěn)定性，在設(shè)計中，常提出無間隙、低摩擦、低慣量精度、高剛度、高諧振頻率、適當(dāng)?shù)淖枘岜鹊纫?。為達到上述要求，主要從以下幾方面采取措施：1)采用低摩擦阻力的傳動部件和導(dǎo)向支承部件； 2)縮短傳動鏈，提高傳動與支承剛度；3)選用最佳傳動比，以達到提高系統(tǒng)分辨率、減少等效到執(zhí)行元件輸出軸上的等效轉(zhuǎn)動慣量，盡可能提高加速能力。4)縮小反向死區(qū)誤差，如采取消除傳動間隙、減少支承變形的措施； 5)改進支承及架體的結(jié)構(gòu)設(shè)計以提高剛性、減少振動、降低噪聲。9 機電一體化系統(tǒng)傳動機構(gòu)的作用是什么？使執(zhí)行元件與負載之間在轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速方面達到合理（最佳）的匹配。10機電一體化系統(tǒng)（產(chǎn)品）對傳動機構(gòu)的基本要求是什么？傳動間隙小、精度高、體積小、重量輕、運動平穩(wěn)、傳動轉(zhuǎn)矩大。13絲杠螺母副的組成要素有哪些？滾珠絲杠螺母機構(gòu)由反向器(滾珠循環(huán)反向裝置)螺母絲杠3和滾珠4等四部分組成。18簡述滾珠絲杠副的支承方式及其特點。1，一端雙軸承固定，另一端懸臂，多用于短行程以及垂直傳動2，一端雙軸承固定，另一端單軸承支承（軸向可滑動，彌補熱脹冷縮和安裝誤差），結(jié)構(gòu)簡單，缺點是單軸承端支承剛性差一些。3，一端雙軸承固定，另一端雙軸承支承（軸向可滑動，彌補熱脹冷縮和安裝誤差），結(jié)構(gòu)稍復(fù)雜，比單軸承端支承剛性好一些。4，一端雙軸承固定，另一端雙軸承支承（軸向由圓螺母及碟簧預(yù)緊預(yù)拉伸），結(jié)構(gòu)稍復(fù)雜，軸向剛性好一些，高速旋轉(zhuǎn)不易甩動，特別用于水平布置，尤其雙向負載大且跨距大時候用。19齒輪傳動部件的作用有哪些？25已知:有一三級齒輪傳動減速器,如圖所示,z1~z6的轉(zhuǎn)角誤差分別是：△φ1=、△φ2=△φ3=、△φ4=△φ5=、△φ6=。減速比分別為：i1=i2=i3=3，則i=△：△φmax=△φ1/i+(△φ2+△φ3)/(i2i3)+(△φ4+△φ5)/ 3+△φ6=+++=(弧度/sec)26對滾動導(dǎo)軌副的基本要求1)導(dǎo)向精度2)耐磨性 3)剛度4)工藝性 27試論述機電一體化的發(fā)展趨勢。答：智能化、模塊化、網(wǎng)絡(luò)化、微型化、綠色化、人格化和自適應(yīng)化。28機電一體化系統(tǒng)對傳動機構(gòu)的基本要求是什么？答：傳動間隙小、精度高、低摩擦、體積小、重量輕、運動平穩(wěn)、響應(yīng)速度快、傳動轉(zhuǎn)矩大、高諧振頻率以及與伺服電機等其他環(huán)節(jié)的動態(tài)性能相匹配等要求的傳動部件。30開發(fā)性設(shè)計、適應(yīng)性設(shè)計、變型設(shè)計有何異同答：開發(fā)性設(shè)計是在工作原理、結(jié)構(gòu)等完全未知的情況下，設(shè)計出質(zhì)量和性能方面滿足目的的要求的新產(chǎn)品，是一種完全創(chuàng)新的設(shè)計。適應(yīng)性設(shè)計是在總的方案原理基本保持不變的情況下，對現(xiàn)有產(chǎn)品進行部更改，或用微電子技術(shù)代替原有的機械結(jié)構(gòu)，或為了進行微電子控制對機械結(jié)構(gòu)進行局部適應(yīng)性設(shè)計，以使產(chǎn)品的性能和質(zhì)量增加某些附加價值。變型設(shè)計是在已有產(chǎn)品的基礎(chǔ)上，針對原有缺點或新的工作要求，從工作原理、功能結(jié)構(gòu)、執(zhí)行機構(gòu)類型和尺寸等方面進行一些變異，設(shè)計出新產(chǎn)品。32絲杠螺母機構(gòu)的傳動形式及其特點是什么？答：①螺母固定、絲杠轉(zhuǎn)動并移動。結(jié)構(gòu)簡單，精度較高，但剛性差。只適合行程較小的場合②絲杠轉(zhuǎn)動、螺母移動。結(jié)構(gòu)緊湊，絲杠剛性較好，適合工作行程較大的場合。③螺母移動、絲杠移動。機構(gòu)較復(fù)雜且占用軸向空間較大，故應(yīng)用很少。④絲杠固定、螺母轉(zhuǎn)動并移動。結(jié)構(gòu)簡單，緊湊，但使用不方便，應(yīng)用較少。34滾珠絲杠副的組成及特點有哪些？答：由絲杠、螺母、滾珠、反向器組成。特點：結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高、無自鎖能力、軸向剛度高、運動平穩(wěn)。傳動精度高、不易磨損、使用壽命長。