【正文】 續(xù)變化的模擬量，需用A/D轉換器將其轉換成數(shù)字量。A/D轉換過程需要一定時間，為防止產生誤差，要求在此期間內保持采樣信號不變。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，當誤差較大時會對系統(tǒng)的精度產生很大影響，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，當誤差較大時會對系統(tǒng)的精度產生很大影響，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。可以按照輸入的脈沖指令一步步地旋轉，即可將輸入的指令信號轉換成響應的角位移。：激磁式、反應式、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，當轉子齒與A相定子齒對齊時，轉子齒與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速。：①步距誤差；②最大靜轉矩；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。：當電樞繞組中通過直流電時，在定子磁場的作用下就會產生帶動負載旋轉的電磁轉矩，驅動轉子旋轉。：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。，其轉子轉速、電磁力矩和電樞電壓3者之間的關系。：①功放電路、②直流伺服電動機內部的摩擦對調速特性的影響、③負載變化對調節(jié)特性的影響。：額定功率、額定電壓、額定電流、額定轉速、額定轉矩、最大轉矩、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動功率。（驅動電路）有：①單壓驅動電路；② 高低壓驅動電路；③單壓斬波限流驅動電路；④ 細分驅動。，通過接口和功放電路驅動直流伺服電動機。（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通時間，實現(xiàn)對電樞繞組兩端電壓的控制。②開關功率放大器：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。：當伺服系統(tǒng)負載不大，精度要求不高時，采用開環(huán)控制，當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，設計時應主要考慮滿足精度要求，并通過合理的結構參數(shù)的設計，使系統(tǒng)具有良好的快速響應性。：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)結構的具體設計；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線圈組成，用電樞獲取速度信號。它具有靈敏度高、結構簡單等特點，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速系統(tǒng)。直流測速發(fā)電機的輸出信號是與輸入軸的轉速成正比的直流電壓信號，信號幅度大，信號調理電路簡單。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成脈寬調速系統(tǒng)。增量式光電編碼器輸出的是與轉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，可同時測量轉角和轉速。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）響應特性：實際傳感器的響應總有一定延遲，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，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?？紤]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：電阻應變式傳感器，濕度影響絕緣性；溫度會產生零漂。（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，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 2機電一體化的目的是什么？是使系統(tǒng)(產品)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，并使產品結構向輕、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的省力化、自動化需求。4工業(yè)三大要素指的是什么？物質、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專用電子部件取代傳統(tǒng)機械產品（系統(tǒng))中的復雜機械功能部件或功能子系統(tǒng)，以彌補其不足。結合(融合)法：它是將各組成要素有機結合為一體構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)性設計、變異性設計、適應性設計有何異同？開發(fā)性設計：它是沒有參照產品的設計，僅僅是根據(jù)抽象的設計原理和要求，設計出在質量和性能方面滿足目的要求的產品或系統(tǒng)。變異性設計：它是在總的方案原理基本保持不變的情況下，對現(xiàn)有產品進行局部更改，或用微電子技術代替原有的機械結構或為了進行微電子控制對機械結構進行局部適應性設計，以使產品的性能和質量增加某些附加價值。適應性設計：它是在設計方案和功能結構不變的情況下，僅改變現(xiàn)有產品的規(guī)格尺寸使之適應于量的方面有所變更的要求。7機電一體化系統(tǒng)(產品)的設計流程(1)根據(jù)目的功能確定產品規(guī)格、性能指標(2)系統(tǒng)功能部件、功能要素的劃分(3)接口的設計(4)綜合評價(或整體評價)(5)可靠性復查(6)試制與調試8設計機械傳動部件時，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?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構設計以提高剛性、減少振動、降低噪聲。9 機電一體化系統(tǒng)傳動機構的作用是什么？使執(zhí)行元件與負載之間在轉矩和轉速方面達到合理（最佳）的匹配。10機電一體化系統(tǒng)（產品）對傳動機構的基本要求是什么？傳動間隙小、精度高、體積小、重量輕、運動平穩(wěn)、傳動轉矩大。13絲杠螺母副的組成要素有哪些？滾珠絲杠螺母機構由反向器(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），結構簡單，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），結構稍復雜，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緊預拉伸），結構稍復雜，軸向剛性好一些，高速旋轉不易甩動，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對滾動導軌副的基本要求1)導向精度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)絡化、微型化、綠色化、人格化和自適應化。28機電一體化系統(tǒng)對傳動機構的基本要求是什么？答：傳動間隙小、精度高、低摩擦、體積小、重量輕、運動平穩(wěn)、響應速度快、傳動轉矩大、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)性設計、適應性設計、變型設計有何異同答：開發(fā)性設計是在工作原理、結構等完全未知的情況下，設計出質量和性能方面滿足目的的要求的新產品，是一種完全創(chuàng)新的設計。適應性設計是在總的方案原理基本保持不變的情況下，對現(xiàn)有產品進行部更改，或用微電子技術代替原有的機械結構，或為了進行微電子控制對機械結構進行局部適應性設計，以使產品的性能和質量增加某些附加價值。變型設計是在已有產品的基礎上，針對原有缺點或新的工作要求，從工作原理、功能結構、執(zhí)行機構類型和尺寸等方面進行一些變異，設計出新產品。32絲杠螺母機構的傳動形式及其特點是什么？答：①螺母固定、絲杠轉動并移動。結構簡單，精度較高，但剛性差。只適合行程較小的場合②絲杠轉動、螺母移動。結構緊湊，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。機構較復雜且占用軸向空間較大，故應用很少。④絲杠固定、螺母轉動并移動。結構簡單，緊湊，但使用不方便，應用較少。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：結構復雜、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。