【正文】 角時，可動螺母2的 移動距離為 l=2jp(Ph1+Ph2)（2）可見，此時差動螺旋變成快速移動螺旋，即螺母2相對螺母1快速趨近或離開。這種螺旋裝置用于要求快速夾緊的夾具或鎖緊裝置中。機電一體化技術試題一、填空(每空2分，共20分) 和2．控制及信息處理單元一般由控制計算機、——和——組成。3．在小功率傳動鏈中，為使總的折算慣量最小，各級傳動比分配應遵守————原則。4．典型的可編程控制器由編程器、微處理器、貯存器、——和——等部分構成。5．傳感器的靜態(tài)特性能數(shù)主要有——、——二——————、遲滯和重復精度。二、簡答題(每題4分，共20分)1．為什么采用機電一體化技術可以提高系統(tǒng)的精度? 2．機電一體化相關技術有哪些? 3．轉動慣量對傳動系統(tǒng)有哪些影響? 4．簡述A／D、D／A接口的功能。三、分析題(20分)1．試分析圖示傳動系統(tǒng)中，齒輪減速器的傳動誤差對工作臺輸出精度的影響?四、計算題(24分)1．如圖所示電機驅動系統(tǒng)，已知工作臺的質量為m=50kg負載力為F1＝1000N，最大加速度為10m／s2’，絲杠直徑為d＝20mm，導程t＝4mm，齒輪減速比為i=5，總效率為?=30％，忽略絲杠慣量的影響，試計算電機的驅動力矩。2．已知某工作臺采用直流電機絲杠螺母機構驅動，已知工作臺的行程L=250mm，絲杠導程t＝4mm，齒輪減速比為i=5，要求工作臺位移的測量精度為o．005mm(忽略齒輪和絲杠 的傳動誤差)。(1)試采用高速端測量方法，確定旋轉編碼器的每轉脈沖數(shù)(2)若將傳感器與絲杠的端部直接相連，n。=500脈沖／轉的旋轉編碼器是否合用。五、綜合題(16分)已知電機驅動的三自由度位置控制系統(tǒng)，單個自由度的驅動系統(tǒng)如圖所示，確定整系統(tǒng) 的控制方案、畫出控制系統(tǒng)原理圖。(至少提出兩個方案)答案及評分標準(供參考)一、填空[每空2分，共20分) 產業(yè)機電一體化產品 民用機電一體化產品 2．控制軟件 硬件接口 3．前小后大4．電源 輸入／輸出接口 5．靈敏度 線性度二、簡答題(每題4分，共20分)1．答：機電一體化技術使機械傳動部分減少，因而使機械磨損，配合間隙及受力變形等所 引起的誤差大大減少，同時由于采用電子技術實現(xiàn)自動檢測，控制，補償和校正因各種干擾因素造成的誤差，從而提高精度。2．答：機電一體化相關技術有：機械技術，計算機與信息處理技術，系統(tǒng)技術，白動控制技術，傳感器測試技術和伺服驅動技術。3．答：轉動慣量增大使機械負載增加，功率消耗大；使系統(tǒng)相應速度變慢，降低靈敏度；使系統(tǒng)固有頻率下降，容易產生諧振。4．答：A／D接口的功能是將溫度、壓力等物理量經傳感器變成的電壓、電流等信號轉換為 數(shù)字量。D／A接口是將二進制數(shù)字量轉換成電壓信號。三、分析題(20分)1．(10分)解答：齒輪傳動鏈位于電機之后，前向通道的閉環(huán)之外，其傳動誤差的低頻分量和高頻分量都不 能通過閉環(huán)控制來消除，都會影響輸出精度。四、計算題(24分)1．(12分)解：(1)計算負載力(4分)負載力由外負載力、慣性負載力兩部分構成(1)高速端測量設傳感器的每轉脈沖數(shù)為，n，每個脈沖對應工作臺的位移為滿足題目要求。(2)低速端測量傳感器直接與絲杠連接，與減速比無關可知＝500脈沖／轉的編碼器不合用。五、綜合題(16分)解：可以使用工業(yè)PC機或者單片機完成系統(tǒng)的控制。具體可以有下三種方案：(1)工業(yè)PC機集中控制方案： 用一臺工業(yè)PC機對三個自由度實現(xiàn)集中控制，包括任務管理和三個自由度的伺服控制，系統(tǒng)原理圖如下。(2)工業(yè)PC機、單片機分級控制方案：用一臺工業(yè)PC機與三個單片機通信，對三個單片 機實現(xiàn)管理，每個單片機負責一個自由度的伺服控制，控制系統(tǒng)原理圖如下。(3)單片機、單片機分級控制方案：用一個單片機作為主單片機與三個從單片機通信，對三 個從單片機實現(xiàn)管理，每個從單片機負責一個自由度的伺服控制，控制系統(tǒng)原理圖如下。評分標準：正確回答出三種方案之中的任意兩個即可得滿分。第五篇：機電一體化系統(tǒng)設計期末復習題機電一體化系統(tǒng)設計期末復習題一、選擇題（每題2分，共50分） ： 、電源頻率50Hz的交流感應電動機，其轉差率是多少？ 176。，三相六拍運行時步距角是多少？176。176。176。176。 、頻帶窄 ，2/，半步驅動時的脈沖當量為多少？ ，適應性變動，方案功能結構不變 （）控制算法。 () () 2哪項不是串行通訊的特點（）。A．數(shù)據位傳送B．傳輸按位順序進行 C．只需要兩根傳輸線D．成本低但送速度慢2哪項不是傳動機構的本質（）。A．速度變換B．轉速變換C．力矩變換D．轉角控制2開關緩沖電路使用的二極管是（）。A．普通整流二極管B．檢波二極管C．快速二極管D．大電流功率二極管 、操作和管理，系統(tǒng)開放 2測速發(fā)電機在機電一體化系統(tǒng)中主要用作測量（）A、交流電壓B、直流電壓 C、位移量D、轉速2在機電一體化系統(tǒng)中，機械傳動要滿足伺服控制的三個主要要求是（）。A．傳動精度、穩(wěn)定性、快速響應性B．傳動精度、穩(wěn)定性、低噪聲C．傳動精度、高可靠性、小型輕量化D．傳動精度、高可靠性、低沖擊振動 30..使?jié)L珠絲杠具有最大剛度的支承方式是（）A、一端裝止推軸承B、一端裝化推軸承，另一端裝向心球輪承 C、兩端裝止推軸承D、兩端裝止推軸承及向心球輪承，信號有效頻帶Wc和抗混疊濾波頻率Wf應滿足如下關系（）A、Wc3直流電動機電樞繞組的阻值小說明電機（）A、特性硬B、始動電壓低C、特性軟D、啟動電流大3步進電動機轉速與脈沖電源的關系是（）A、與電源脈沖頻率成正比 B、與電源脈沖數(shù)成正比C、與電源脈沖寬度成正比 C、與電源脈沖幅值成正比3絕對碼盤碼道數(shù)越多,則（）A、能分辨的角度越大B、能分辨的角度越小 C、測量精度降低D、能分辨的角度不變 、結構的映射是（）設計過程, A．功能建模 ， ，適應性變動 ，方案功能結構不變 ，為使總的折算慣量最小，各級傳動比分配應遵守 , 電壓為輸入量，轉角為輸出量時，直流伺服電機數(shù)學模型是 ，可以（）A、提高精度 B、提高承載能力 C、提高傳動效率 D、加大螺旋升角 （）。A．物質、能量、信息的變換B．物質、能量、信息的傳遞C．物質、能量、信息的存儲 D．物質、能量、信息的融合 （）。A．裝置的控制屬于強電范疇B．自動信息處理, C．支撐技術是電工技術 D．以機械聯(lián)結為主，電源頻率為50Hz，其轉速為()［r/min］ ［r/min］ ［r/min］ ［r/min］ () ，必須同時控制每一個軸的()使得它們同步協(xié)調到達目標點。 ()A.(A+A)(B+B)B+AB C.(A+B)(A+B)B+AB，復雜連續(xù)軌跡通常采用（）方法實現(xiàn)。 （）控制算法。 （）。 （）控制系統(tǒng)中。 () () (保持勵磁磁通Φ不變)屬于()調速 5輸入電壓量程為10V～+10的10位AD轉換器的轉換公式，5V對應的AD輸出值是（）。A．100HB．200HC． 1FFHD．7FH5設某光柵的條紋密度是250條/mm，要用它測出1um的位移，應采用（）細分電路。A．1倍頻B．2倍頻C．3倍頻D．4倍頻5哪一項不是機電一體化系統(tǒng)中的測速元件（）。A．測速發(fā)電機B．光電編碼器C．應變片D．渦流傳感器5絕對編碼盤的道數(shù)為10道，則位數(shù)為10，能分辨的最小角度為（）。A．360/2B．360/2C．360/2D．360/260、對RS232C通訊方式描述正確的是（）。A．接口的信號電平值較低，不易損壞接口電路的芯片B．傳輸速率較高，在異步傳輸時，波特率為200Kbps C．其傳輸距離有限D．只用兩根線即可實現(xiàn)二、判斷題（本大題共10個小題，每題2分，共計20分，請使用“A對B錯”答案形式）。、各環(huán)節(jié)的互補性是機電一體化優(yōu)化設計的條件。，完成規(guī)定功能的能力。、人才、技術。:與、或、非、加、減、乘、除。，強調功能設計。,保養(yǎng)麻煩,漏油污染環(huán)境，運動形式少，成本高，有附加裝置。，則電機特性越軟。，一般要使用較大傳動比的減速器，傳動機構的尺寸較大（硬握手電氣特性）和協(xié)議層（軟握手）。（），為消除溫度干擾應采用的激勵電源為恒壓源。（），各級傳動比分配應遵守前大后小原則。（）。（）。（） 、結構、行為。，計數(shù)器，定時器。11。10。2。,分解被控對象和機器；建立功能規(guī)范,安全電路設計, 詳細說明操作功能，建立PLC配置圖, 建立符號名表。，可以通過標定采用曲線擬合和線性插值的方法來提高數(shù)據精度。常用的測溫傳感器中Pt熱電阻和熱電偶測量的是相對溫度。電液比例閥是用比例電磁鐵來代替手動調節(jié)。開環(huán)控制系統(tǒng)中，多數(shù)采用步進電機作為伺服電機。產品的功能、原理、結構設計，是機電一體化產品概念設計的核心內容。三、分析題計算題，及其對機電一體化設計的意義？，已知工作臺的行程L=250mm,絲杠導程t=4mm,齒輪減速比為i=5,，采用高速端測量方法，采用絕對旋轉編碼器，則絕對碼盤最少要求的道數(shù)為多少？（忽略齒輪和絲杠的傳動誤差）。3．如圖所示電機驅動系統(tǒng)，已知工作臺的質量為m=50kg負載力為F1＝1000N，最大加速度為10m／s2，絲杠直徑為d＝20mm，導程t＝4mm，齒輪減速比為i=5，總效率為?=30％，忽略絲杠慣量的影響，試計算電機的驅動力矩。（n=1,2,3,…），輸出控制量Un（n=1,2,3,…），比例系數(shù)為Kp，微分時間常數(shù)為Td，積分時間常數(shù)Ti，采樣周期為Ts，試寫出數(shù)字PID調節(jié)時的控制算式？（OC方式）驅動繼電器的電路圖和相應的緩沖電路，試分析采用OC驅動的特點。絲杠導程6mm，3相6拍驅動時的脈沖當量為多少？(15分)？，電樞內阻為Ra，轉動慣量為Jm，速度電勢常數(shù)Kb，電流力矩常數(shù)Ki，電壓u(t)為輸入量，速度w(t)為輸出量時，求直流電機的傳遞函數(shù)？（15分）、B相和Z相表示意義，請設計旋轉方向鑒別電路？ 參考答案：一、CDCCD BABBB BACDC BAABC CADBB CADCC二、ABABA BABBBBBBAA BBBBB BAAAA ABAAA三、：1）對機器或機組系統(tǒng)運行參數(shù)進行巡檢傳感或控制 2)對機器或機組系統(tǒng)工作程序的控制3)用電子技術代替?zhèn)鹘y(tǒng)產品中機械部件完成的功能，簡化產品的機械結構 4)節(jié)約材料 5)節(jié)能降耗對機電一體化設計的意義：功能模塊化；封裝模塊化；電路（板）器件微型化；可靠性高；抗干擾能力強；結構一體化；機電產品體小、性優(yōu)、價廉。電機每轉的工作臺位移量為： 4mm/5= 要求的每轉脈沖數(shù)為： 答：絕對碼盤的道數(shù)至少是8道。計算負載力負載力由外負載力、慣性負載力兩部分構成（1）外負載力Fl＝100N（2）慣性載力Fm＝ma＝5010＝500N 電機的驅動力矩為DCBDA BDDAC DDDAC BCBDA BCAAB ADCBC1t1Tm=(Fl+Fm)i2ph=(1000+500)=Un(t)=Kpe(t)+Kdde/dt+Ki242。e(t)dtTT可以得到絕對算式：Un=Kpen+d(enen1)+sTsTi或者是增量算式：229。ek=1nk+UinitialVUn=Kp(enen1)+TdT(en+en22en1)+senTsTi5．OC方式驅動繼電器電路圖和相應的緩沖電路圖：緩沖電路方式可采用并聯(lián)二極管、并聯(lián)RC電路和并聯(lián)壓敏電阻等方法。交流開關的緩沖主要使用并聯(lián)一個RC串連電路和并聯(lián)壓敏電阻的方法。緩沖過程，例如并聯(lián)二極管的緩沖電路：晶體管關斷時，負載電流通過二極管續(xù)流，減輕了晶體管的負擔，抑制了du/dt和過電壓。采用集電極OC輸出的特點：相當于開關輸出。有較大電流驅動能力；能夠實現(xiàn)“線與”功能；能夠實現(xiàn)不同電路的接口。3相6拍驅動時步進電機的脈沖當量角＝／2＝0． 6。反映在絲杠上的脈沖當量＝6／【360／0．6】＝0．01mm設電機輸出力矩為Mm(t)，那么 Ea(t)=Kbωm(t)； Ea(s)=Kbωm(s)Mm(t)=Kiia(t)222。Mm(s)=KiIa(s)U(s)=RI(s)+LsI(s)+E(s)aaaaab整理并消去中間變量得： Jmdwm(t)=Mm(t)222。Jmsw(s)=Mm(s)dt1?RLaKbJw(s)ma，其中，電磁時間常數(shù)，機電時間常數(shù) T==T=am2RaU(s)TaTms+Tms+、B兩相是兩組檢測窄縫群，節(jié)距同光電脈沖發(fā)生器圓盤上節(jié)距相等的窄縫，但兩組檢測縫與圓盤上窄縫的對應位置錯開1/4節(jié)距，其目的是使a,b兩個光電變換器的輸出信號相位上相差90。Z相是零點脈沖，可以提示被測軸已經旋轉一周。順時針旋轉時，通道A輸出波形超前通道B波形90176。；逆時針旋轉時，通道A輸出波形滯后通道B波形90176。；光電編碼器每旋轉一圈，Z相輸出一個基準脈沖，基準脈沖的波形中心對準通道A輸出的波形中心。采用D觸發(fā)器即可實現(xiàn)方向鑒別，D觸發(fā)器的D端和時鐘端分別接A、B相信號，輸出端Q輸出0和1分別對應逆時針和順時針的旋轉方向。