【正文】 分別 負(fù) 責(zé)每 個(gè) 關(guān)節(jié)直 流 電 機(jī) 的 位置伺 服 控制 ， 有 單 片機(jī) 、 PWM 驅(qū) 動(dòng) 接 口 、 編 碼 器 接口和 串 行 通 信 口 組 成。 手動(dòng) 示 教 盒 是 一 個(gè) 單 片 機(jī) 系統(tǒng) ， 他 由 單 片 機(jī) 、 RAM、 串行 通 信 口、 鍵 盤(pán) 、 LED 顯示 器 等 組成 。 可 選 用 光柵 式 位移 傳 感 器 、 感 應(yīng) 同 步器 或者 電 位 計(jì) 式 位 移傳 感 器 。 可 選 用 光電 編碼 器 式 傳 感 器 或 者 磁 電 式編 碼 器。 解 ： 產(chǎn) 品 概念設(shè) 計(jì) 決定性 地 影響 產(chǎn) 品創(chuàng)新 過(guò) 程 中 后 續(xù) 的產(chǎn) 品 詳細(xì)設(shè) 計(jì) 、產(chǎn)品 生 產(chǎn)開(kāi) 發(fā) 、產(chǎn)品 市 場(chǎng) 開(kāi) 發(fā) 以及 企 業(yè) 經(jīng) 營(yíng) 戰(zhàn) 略 目 標(biāo) 的 實(shí)現(xiàn) 。 實(shí) 際 中多 采 用 方 A。 方案 b 為 低 速 端 測(cè) 量 方法 ，同 測(cè) 精 要 求 ， 對(duì) 編 碼器 的精 度 要 求 較 高 ， 成 本 比 方 a 高 ； 但 減 速 器 包 括 在 閉 環(huán)內(nèi) ， 從而通 過(guò) 閉環(huán)來(lái) 消 除傳 動(dòng) 誤差 ， 對(duì) 減 速 器 的 精 度 要 求較低 。減 速 器包括 在 閉環(huán)之 外 ，傳 動(dòng) 誤差直 接 影 響 輸 出 精度 ， 傳動(dòng)誤 差 無(wú)法通 過(guò) 控制 進(jìn) 行補(bǔ)償 ， 因 此 對(duì) 減 速器 的 精度要 求 較高。 ★ 采用 直 流電機(jī) 驅(qū) 動(dòng)的機(jī) 器 人關(guān) 節(jié) 有兩種 轉(zhuǎn) 角 和 轉(zhuǎn) 速測(cè) 量 方 案 …… 解 ： 方 案 a 為 高 速 端 測(cè) 量方 案 ， 結(jié) 構(gòu) 簡(jiǎn) 單 ， 易 實(shí) 現(xiàn)。 （六 ） 綜 合 題 ★已 知 電 機(jī) 驅(qū) 動(dòng) 的 三 自 由 度位 置 控 制 系 統(tǒng) ， 單 個(gè)自 由度 的 驅(qū) 動(dòng) 系 統(tǒng) 如 圖 所 示 。200） =＜ 可 滿足題 目 要求。 解 ： 1 高速 端 測(cè) 量 ， 設(shè)傳感 器 每轉(zhuǎn) 脈 沖 數(shù)為 n， 每 個(gè)脈 沖對(duì) 應(yīng)工作 臺(tái) 的位 移 為 Δ L=t/（ in） 由 測(cè) 量 進(jìn)度 ， Δ L=， 則 n=t/（ iΔ L） =6/（ 4179。 試 采 用 高 速 段測(cè) 量 方 法 ， 確 定 旋 轉(zhuǎn) 譯 碼器 的 每 轉(zhuǎn) 脈 沖 數(shù) 。ns） =6/（ 179。 / α =360/3=120 脈 沖 /轉(zhuǎn) 根據(jù)工 作 臺(tái)定 位精 度的要求 ， 選用 脈 沖 當(dāng)量 δ = 設(shè)傳動(dòng)比為 i， 每個(gè) 脈沖對(duì) 應(yīng) 工作 臺(tái) 的 位移為 δ =ts/（ i178。 確定 齒 輪 減速 比 i。 ★開(kāi) 環(huán) 步 進(jìn) 電 機(jī) 位 置 控 制 系統(tǒng) ， 負(fù) 載 力 F=1000N， 工作 臺(tái) 長(zhǎng) L=500mm， 往復(fù) 精度 為 177。 解 ： 當(dāng) =Jm 時(shí) ， 負(fù) 載 獲最大 加 速度。 負(fù) 載 慣量 JL=178。 解 ： （ 1） 電 機(jī) 軸 上 的元件 Je1=J1+Jm； （ 2） 中間 軸 上的元 件 Je2= （ J2+J3） （ 3） 負(fù)載 軸 上的 元 件 Je3= （ J4+JL） 總的折 算 慣量為 Je=Je1+Je2+Je3。10=500N （ 3） 電機(jī) 的 驅(qū)動(dòng) 力 矩為 η ★圖 示 為 電 樞 控 制 式 直 流 電動(dòng) 機(jī) 的 工 作 原 理 圖 ，電 流 i； LR 為 線 圈 的 電 感電 阻 ， 輸 入 電壓 u； … … Jm； T； ω ； Ke； Kt， 求 輸 出轉(zhuǎn) 速與 輸 入 電 壓 之 間 的 傳遞 函數(shù)。 Fm=m178。 （五 ） 計(jì) 算 題 ★如 圖 所 示 電 機(jī) 驅(qū) 動(dòng) 系 統(tǒng) ，已 知 工 作 臺(tái) 的 質(zhì) 量 為 m=50Kg， 負(fù) 載 力為 Fi=1000N,最 大 加 速度 為 10m/s2, 絲杠 直 徑為 d=16mm,導(dǎo)程 t=4mm,齒 輪 減 數(shù) 比為 i=5, 總效 率 為 η =30%， 忽 略 絲 杠慣 量 的 影 響 ， 試 計(jì) 算電 機(jī)的 驅(qū) 動(dòng) 力 矩。 此 外 步 進(jìn) 電 機(jī) 的轉(zhuǎn) 速和 轉(zhuǎn) 角 不 受 電 源 電 壓 波 動(dòng)的 影 響 ， 但 對(duì) 電 源 的要 求較 高 。 3 步 進(jìn) 電 機(jī)具 有 自 鎖 功 能 ； 二 直流 電機(jī) 沒(méi) 有 斷 電 自 鎖 能 力 。 答 ： 1 在 工 作 方 面 ， 步 進(jìn)電 機(jī)通 過(guò) 輸 入 脈 沖 的 數(shù) 量、 頻率 和 相 序 來(lái) 控 制 電 機(jī) ； 而直 流 電 機(jī) 主 要 靠 改 變電 樞兩 端 的 電 壓 來(lái) 調(diào) 速 ， 調(diào) 速特 性 好 ， 調(diào) 速 范 圍 寬 。 此 外 ， 在 程 序語(yǔ) 言方 面 PLC 主 要 采用 提醒 度 ， 大 型 PLC 可 使 用 高級(jí) 語(yǔ) 言。 PLC 結(jié) 構(gòu) 小 巧 ， 適 應(yīng) 性 強(qiáng) ，可 按 照 使 用 要 求 選 個(gè)相 應(yīng)產(chǎn) 品 構(gòu) 成 控 制 系 統(tǒng) ， PLC 的 控 制 功 能 以 邏 輯 控制 為主 ，小 型 PLC 適 用 于 實(shí) 現(xiàn)各 種 邏 輯 控 制 和 開(kāi) 關(guān)量 控制 ， 大 中 型 PLC 為 模 塊 化結(jié) 構(gòu) ， 按 用 戶 需 求 的功 能選 配 模 塊 ， 可 組 成 規(guī) 模 較大 ， 精 度 較 高 的 閉 環(huán)控 制系 統(tǒng) 。 ★工 業(yè)控 制 PC 計(jì) 算 機(jī) 與可 編程 控 制 器 的 主 要 區(qū) 別 ： 答： 工 業(yè) 控 制 PC 的 基 本系 統(tǒng)與 普 通 PC 大 體 相 同， 但備 有 各 種 控 制 模 板 ， 一 般不 需 要 再 做 硬 件 開(kāi) 發(fā)， 在結(jié) 構(gòu) 上 進(jìn) 行 了 模 塊化 ； 系 統(tǒng)具 備 完 整 的 控 制 功 能， 軟件 豐 富 ， 執(zhí) 行 速 度 塊 ， 適用 于 需 要 做 大 量 數(shù) 據(jù)處 理的 測(cè) 控 系 統(tǒng) 。 傳感 器 位 于 反 饋 通 道 ， 誤 差的 低 頻 分 量 會(huì)影 響 輸出 精度 ， 因 此 對(duì) 靜 態(tài) 精 度 有 較高 要 求 ； 而誤 差 的 高頻 分量 對(duì) 輸 出 精 度 幾 乎 沒(méi) 有 影響 ， 允 許存 在 一 定 程度 的高 頻 噪 聲 。 ★試 分 析 齒 輪 機(jī) 構(gòu) 、 傳 感 器及 絲 杠 螺 母 機(jī) 構(gòu) 的 誤差 對(duì)輸 出 精 度 的 影 響。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(hào)，可以通過(guò)脈 沖 計(jì) 數(shù) 獲得角位置信號(hào)， 也 可以 定時(shí)取樣脈沖數(shù)的 增 量 實(shí) 現(xiàn)角速度測(cè)量。 光電編碼器（增量 式 ） 主 要由旋轉(zhuǎn)孔盤(pán)和光 電 器件 組成。直流 測(cè) 速發(fā) 電機(jī)的輸出信號(hào)是 與 輸 入 軸的轉(zhuǎn)速成正比的 直 流電 壓信號(hào)，信號(hào)幅度 大 ， 信 號(hào)調(diào)理電路簡(jiǎn)單。 解答 ： 直流測(cè)速發(fā)電機(jī) 由永 久磁鐵與感應(yīng)線圈 組 成， 用電樞獲取速度信 號(hào) 。 優(yōu)越性：可靠性高 ， 環(huán) 境 適應(yīng)性強(qiáng)，靈活通 用 個(gè)， 維護(hù)簡(jiǎn)單，方便組 成 網(wǎng) 絡(luò) ，應(yīng)用程序的編制 和 調(diào)試 非常方便，還具有 監(jiān) 控 功 能。 優(yōu) 越性 功能：可取代繼電 器控 制 ，完成順序和程 序 控 制； 可組成閉環(huán)系統(tǒng)實(shí) 現(xiàn)精 確 的位置和速度控制 ； 可構(gòu) 成告訴數(shù)據(jù)采集和 分析 系 統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程 的 自動(dòng) 化。 通常由電源電壓吧 電 阻的 變化轉(zhuǎn)換成電壓輸 出 。 ★簡(jiǎn) 述 電 位 器 式 位 移 傳 感 器的 測(cè) 量 原 理。 ★ D/A,A/D 接 口 功能 A/D 接口功能是將溫度 、 壓力等物理量經(jīng)傳 感 器變 成電壓、電流等信 號(hào) 轉(zhuǎn) 換 為數(shù)字量 。 ★轉(zhuǎn) 動(dòng) 慣 量 對(duì) 傳 動(dòng) 系 統(tǒng) 有 哪些 影 響？ 答：轉(zhuǎn)動(dòng)慣量增大 使 機(jī) 械 負(fù)載增加，功率消 耗 大； 使系統(tǒng)響應(yīng)速度變 慢 ， 降 低靈敏度；是系統(tǒng) 固 有頻 率下降，容易產(chǎn)生 諧 振。 答：采用小版結(jié)構(gòu) ， 高 度 模塊化，功能模板 結(jié) 構(gòu)靈 活，可靠性高，硬 件 冗 余 小，成本 低 ；模塊 設(shè) 計(jì)具 有嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)和廣 泛 的 兼 容性；面向 I/O 的設(shè)計(jì)， 具有強(qiáng)大的 I/O 擴(kuò)展能 力 ，使控制系 統(tǒng)非常 適 合工 業(yè)控制的應(yīng)用；高 可 靠 性 。 ★開(kāi) 放 式 體 系 結(jié) 構(gòu) 的 主 要 特點(diǎn) 是 什 么 ？ 答：開(kāi)放式體系結(jié) 構(gòu) 是 今 年在電子工 業(yè) 和計(jì) 算 機(jī)工 業(yè)中流行的一種設(shè) 計(jì) 思 想 ，其主要特點(diǎn)是 向 未 來(lái)的 VLSI 開(kāi)放 ； 向不同用戶 層 次開(kāi)放 ； 向用戶的特殊要 求開(kāi)放；采用模塊 化 結(jié) 構(gòu) 。 ★交 流 伺 服 電 機(jī) 有 哪