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1、機電一體化系統(tǒng)1機電一體化系統(tǒng)機電一體化系統(tǒng)作業(yè)1姓名：學(xué)員：得分：教師簽字：#機電一體化系統(tǒng)#機電一體化系統(tǒng)一、填空題1機電一體化包括六大共性關(guān)鍵技術(shù)：精密機械技術(shù)、信息處理#機電一體化系統(tǒng)#機電一體化系統(tǒng)技術(shù)、自動控制技術(shù)禾廿 2 機電一體化的產(chǎn)生與迅速發(fā)展的根本原因在于社會的發(fā)展和科技的進步。系統(tǒng)工程、控制論和信息論是機電一體化的 基礎(chǔ)，也是機電一體化技術(shù)的 。微電子技術(shù)的發(fā)展，半導(dǎo)體大 規(guī)模集成電路制造技術(shù)的進步，則為機電一體化技術(shù)奠定了 基礎(chǔ)。機電一體化技術(shù)的發(fā)展有一 個從狀況向方向發(fā)展的過程。3. 個較完善的機電一體化系統(tǒng)應(yīng)包括以下幾個基本要素：機械本體、執(zhí)行部分、控制及信息處理部

2、分和接口。4. 機電一體化系統(tǒng)對動力部分的要求是用盡可能 的動力輸入獲得盡可能 的功能輸出。5根據(jù)機電一體化系統(tǒng)匹配性要求，要求執(zhí)行部分的剛性 、重量、實現(xiàn)組件化、標準化和系列化，提高系統(tǒng)整體 。6. 機電一體化系統(tǒng)一方面要求驅(qū)動的高 和快速，同時要求對水、油、溫度、塵埃等外部環(huán)境的和。7. 自動控制技術(shù)的目的在于實現(xiàn)機電一體化系統(tǒng)的目標 。8伺服傳動技術(shù)就是在 的指揮下，控制驅(qū)動元件，使機械的運動部件按照指令要求運動，并具有良好的。9. 擬定機電一體化系統(tǒng)設(shè)計方案的方法可歸結(jié)為 、和。10. 機電一體化系統(tǒng)對機械傳動部件的摩擦特性的要求為：靜摩擦力盡可能，動摩擦力應(yīng)盡為可能小的 斜率，若為

3、斜率則易產(chǎn)生爬行，降低精度，減少壽命。.運動中的機械部件易產(chǎn)生振動，其振幅取決于系統(tǒng)的阻尼和固有頻率，系統(tǒng)的阻尼越，最大振幅越，其衰減越快。12 在系統(tǒng)設(shè)計時考慮阻尼對伺服系統(tǒng)的影響，一般取阻尼比E在到之間的欠阻尼系統(tǒng)，這樣既能保證振蕩在一定的范圍內(nèi)，過渡過程較平穩(wěn)，過渡時間較短，又具有較高的靈敏度。13 間隙將使機械傳動系統(tǒng)產(chǎn)生 ，影響伺服系統(tǒng)中位置環(huán)的 。14 在伺服系統(tǒng)中，通常采用 原則選擇總傳動比，以提高伺服系統(tǒng)的 。二、選擇題1 機電一體化系統(tǒng)的基本功能要素之一：接口的基本功能是（）A .交換 B .放大 C .傳遞D .以上三者2. 機電一體化系統(tǒng)的核心是（）A .動力部分 B.執(zhí)

4、行機構(gòu) C.控制器 D .接口3. 機電一體化系統(tǒng)中，根據(jù)控制信息和指令完成所要求的動作這一功能的是（）。A .機械本體B .動力部分C .控制器D .執(zhí)行機構(gòu)4. 在設(shè)計齒輪傳動裝置時， 對于轉(zhuǎn)動精度要求高的降速齒輪傳動鏈，可按什么原則進行設(shè)計 （）。A .輸出軸轉(zhuǎn)角誤差最小B .等效轉(zhuǎn)動慣量最小C .質(zhì)量最小D.質(zhì)量最大5. 對于要求質(zhì)量盡可能小的降速傳動鏈，可按什么原則進行設(shè)計（）A .輸出軸轉(zhuǎn)角誤差最小B .等效轉(zhuǎn)動慣量最小C .重量最輕D .重量最大三、名詞解釋系統(tǒng)總體技術(shù)一一四、簡述題簡述機電一體化技術(shù)方向。3機電一體化系統(tǒng)2機械系統(tǒng)是機電一體化系統(tǒng)的最基本要素，請你說說它的作用及

5、設(shè)計要求。3機電一體化系統(tǒng)中影響傳動鏈的動力學(xué)性能的因素有哪些?五、計算題某齒輪系中，設(shè)i = 65，傳動級數(shù)n = 3的小功率傳動，試按等效轉(zhuǎn)動慣量最小原則分配傳動比。并驗算之。4機電一體化系統(tǒng)5機電一體化系統(tǒng)機電一體化系統(tǒng)作業(yè)2姓名：學(xué)員：得分：教師簽字：一、填空題i 常用的直線位移測量傳感器有 等（只要說出其中的三種）2 光柵是一種位置檢測元件，它的特點是測量精度 ，響應(yīng)速度和量程范圍。3感應(yīng)同步器根據(jù)勵磁繞組供電電壓形式不同，分為 測量方式和 測量方式。4 數(shù)字濾波的方法有很多種， 可以根據(jù)不同的測量參數(shù)進行選擇，成用的數(shù)字濾波方法有 法、中、和。二、選擇題1 將被測非電量的變化轉(zhuǎn)換為

6、電容量的變化的是（）傳感器。A .應(yīng)變式B .電容式C .壓電式D .熱電式1. （）是指傳感器的實際特性曲線與擬合直線之間的偏差。A .靈敏度B .遲滯性C.線性度D.重復(fù)性3 只能進行角位移測量的傳感器是（）B.電感式傳感器D.光電編碼盤A .電容傳感器C .光柵三、名詞解釋1.傳感器一一2.傳感器的靜態(tài)特性3 傳感器的線性度4. 電容式傳感器一5 隔離放大器一一四、簡述題1. 在機電一體化測控系統(tǒng)中，對被測參量用軟件進行“線性化”處理的方法有哪些？各適用于什么場 合？2 .數(shù)字濾波與硬件 RC濾波器相比有哪些優(yōu)點?答：6機電一體化系統(tǒng)機電一體化系統(tǒng)作業(yè)3姓名：學(xué)員：得分：教師簽字：一、填

7、空題i一般說來，伺服系統(tǒng)的基本組成可包含、執(zhí)行機構(gòu)和檢測裝置。2 伺服中的控制器通常由組成，常用的控制算法有 和等。7機電一體化系統(tǒng)#機電一體化系統(tǒng)3執(zhí)行機構(gòu)主要由伺服電動機或液壓伺服機構(gòu)和機械傳動裝置等組成。目前，采用作為驅(qū)動元件的執(zhí)行機構(gòu)占據(jù)較大的比例。4伺服電動機是電氣伺服系統(tǒng)的執(zhí)行元件，其作用是把 轉(zhuǎn)換為。5. PWM功率放大器的基本原理是： 利用大功率器件的 作用，將直流電壓轉(zhuǎn)換成一定 的方波電壓，通過對方波脈沖的控制，改變輸出電壓的平均值。6 經(jīng)典控制理論校正系統(tǒng)的方法，通常有 和兩種。7 目前常將交流伺服系統(tǒng)按其選用不同的電動機分為兩大類：和異步型交流伺服電動機。異步型交流伺服電

8、動機的伺服系統(tǒng)，多用于 。&步進電動機驅(qū)動電路的種類很多，按其主電路結(jié)構(gòu)分：有 驅(qū)動和驅(qū)動兩種。9計算機控制系統(tǒng)的類型有： 、和等。10 計算機的控制理論分為經(jīng)典控制理論和現(xiàn)代控制理論。經(jīng)典控制理論是的系統(tǒng)，現(xiàn)代控制理論可以分析 的系統(tǒng)，可實現(xiàn)最優(yōu)控制、自適應(yīng)控制等復(fù)雜控制。11 工業(yè)控制計算機由 和兩大部分組成。12 從設(shè)計思路看，設(shè)計數(shù)字調(diào)節(jié)器可歸納為 設(shè)計法和 設(shè)計法。二、選擇題1 將脈沖信號轉(zhuǎn)換成角位移的執(zhí)行元件是（）A 旋轉(zhuǎn)變壓器B交流伺服電動機C.步進電動機D.光電編碼盤2 如果三相步進電動機繞組為 U、V、W，其通電順序為 U； V； W； U,則這種分配方式為（）A 三相三拍

9、B.三相四拍C.三相六拍D 雙三拍3由電信號處理部分和液壓功率輸出部分組成的控制系統(tǒng)是（）A .交流伺服系統(tǒng)B .直流伺服系統(tǒng)C .電液伺服系統(tǒng)D .步進電動機控制系統(tǒng)4數(shù)字PID調(diào)節(jié)器中，哪部分的調(diào)節(jié)作用并不很明顯，甚至沒什么作用（）A .積分部分B .微分部分C.比例部分D .都不明顯5. 不完全微分PID調(diào)節(jié)器是在一般 PID調(diào)節(jié)器加上什么環(huán)節(jié)而構(gòu)成的（）A .并入一個一階慣性環(huán)節(jié)B.串入一個一階慣性環(huán)節(jié)C.并入一個二階慣性環(huán)節(jié)D .串入一個二階慣性環(huán)節(jié)三、名詞解釋1. 伺服2. 步進電動機3. 整流器一一4. 斬波器一一5. 直流伺服系統(tǒng)6. 旋轉(zhuǎn)變壓器一一7. 交流伺服系統(tǒng)一一8電液

10、伺服系統(tǒng)一一9.直接數(shù)字控制系統(tǒng)一一四、簡述題1伺服電動機應(yīng)復(fù)合哪些基本要求?U、V、W，寫出則三2 什么是環(huán)行分配器？實現(xiàn)環(huán)行分配有哪些方法？如果三相步進電動機繞組為 相六拍的通電順序。請你說說分布式控制系統(tǒng)的特點？。9機電一體化系統(tǒng)、填空題1工業(yè)機器人的發(fā)展通常可劃分為三代，第一代是指可編程工業(yè)機器人（示教再現(xiàn)機器人）是指;第三代是指10機電一體化系統(tǒng)#機電一體化系統(tǒng)2工業(yè)機器人控制系統(tǒng)可以從不同角度進行分類，按軌跡控制方式的不同，可分為2. 柔性制造系統(tǒng)按機床臺數(shù)和工序數(shù)可分為:和柔性制造工廠（FMF ）四種類型。3. 制造企業(yè)的 CIMS功能模型通常包括:和計算機輔助質(zhì)量分系統(tǒng)（ CA

11、Q ）四個應(yīng)用（功能）分系統(tǒng)。二、選擇題1. 工業(yè)機器人的自由度數(shù)取決于什么所要求的動作（A .作業(yè)目標 B.靈活程度C.控制方式D .驅(qū)動方式2.對進行二維平面作業(yè)的工業(yè)機器人需要幾個自由度（A .一個 B .二個 C.三個 D .四個3.目前，大部分工業(yè)機器人多采用多少級計算機控制（A .一級B .二級C .三級D .四級4.對于只進行二維平面作業(yè)的工業(yè)機器人只需要三自由度，若要使操作具有隨意的位姿，則工業(yè)機器人至少需要幾個自由度（A .四個B .五個C .六個D .八個5. FMS適用于下述何種生產(chǎn)類型（A .單件、小批B .大批量、多品種6 由能量自動分配及輸送子系統(tǒng)和能量自動轉(zhuǎn)換系統(tǒng)

12、所組成的系統(tǒng)稱為（）A .加工系統(tǒng)B .物料系統(tǒng)C .能量系統(tǒng)D .信息系統(tǒng)7.由過程控制子系統(tǒng)和過程監(jiān)視子系統(tǒng)所組成的系統(tǒng)屬于柔性制造系統(tǒng)中的（）A .加工系統(tǒng)B.物料系統(tǒng)C.能量系統(tǒng)D .信息系統(tǒng)CIMS8支持生產(chǎn)計劃和控制、銷售、采購、倉庫、財會等功能，用以處理生產(chǎn)任務(wù)的信息的系統(tǒng)屬于 功能模型中哪一應(yīng)用分系統(tǒng)（）。A .管理信息分系統(tǒng)（MIS ）B .技術(shù)信息分系統(tǒng)（TIS）C.制造自動化分系統(tǒng)（MAS ）D .計算機輔助質(zhì)量保證系統(tǒng)（ CAQ ）9.包括CAD、CAPP和NCP （數(shù)控程序編制）等子系統(tǒng)，用以支持產(chǎn)品的設(shè)計個工藝準備等功能, 處理有關(guān)結(jié)構(gòu)方面的信息的系統(tǒng)屬于CIMS功

13、能模型中哪一應(yīng)用分系統(tǒng)（）。A .管理信息分系統(tǒng)（MIS ）B .技術(shù)信息分系統(tǒng)（TIS ）C.制造自動化分系統(tǒng)（MAS ） D .計算機輔助質(zhì)量保證系統(tǒng)（ CAQ ）三、名詞解釋1. 機器人一一2 .柔性制造系統(tǒng)（FMS ）四、簡述題1. 簡述工業(yè)機器人的三個重要特性。何為柔性制造系統(tǒng)？應(yīng)具備的功能有哪些?12機電一體化系統(tǒng)2. 何為柔性制造系統(tǒng)？按機床臺數(shù)和工序，柔性制造系統(tǒng)可分為哪幾種類型?機電一體化系統(tǒng)形成性考核作業(yè)（一）答案一、填空題1機電一體化包括六大共性關(guān)鍵技術(shù)：精密機械技術(shù)、伺服傳動技術(shù)、傳感檢測技術(shù)、信息處理技術(shù)、自動控制技術(shù)和系統(tǒng)總體技術(shù)。2 機電一體化的產(chǎn)生與迅速發(fā)展的根

14、本原因在于社會的發(fā)展和科技的進步。系統(tǒng)工程、控制論和信息 論是機電一體化的 理論基礎(chǔ)，也是機電一體化技術(shù)的方法論。微電子技術(shù)的發(fā)展，半導(dǎo)體大規(guī)模集成電路制造技術(shù)的進步，則為機電一體化技術(shù)奠定了物質(zhì)基礎(chǔ)。機電一體化技術(shù)的發(fā)展有一個從自發(fā)狀況向自為方向發(fā)展的過程。3. 個較完善的機電一體化系統(tǒng)應(yīng)包括以下幾個基本要素：機械本體、動力部分、傳感檢測部分、執(zhí) 行部分、控制及信息處理部分和接口。4機電一體化系統(tǒng)對動力部分的要求是用盡可能小的動力輸入獲得盡可能 大的功能輸出。5根據(jù)機電一體化系統(tǒng)匹配性要求，要求執(zhí)行部分的剛性提高、重量減輕、實現(xiàn)組件化、標準化和系列化，提高系統(tǒng)整體可靠性。6.機電一體化系統(tǒng)一

15、方面要求驅(qū)動的高效率和快速響應(yīng)特性，同時要求對水、油、溫度、塵埃等外部環(huán)境的適應(yīng)性和可靠性。7自動控制技術(shù)的目的在于實現(xiàn)機電一體化系統(tǒng)的目標最佳化。8伺服傳動技術(shù)就是在 控制指令的指揮下，控制驅(qū)動元件，使機械的運動部件按照指令要求運動，并 具有良好的 動態(tài)性能。9擬定機電一體化系統(tǒng)設(shè)計方案的方法可歸結(jié)為替代法、整體設(shè)計法和組合法。10機電一體化系統(tǒng)對機械傳動部件的摩擦特性的要求為：靜摩擦力盡可能小，動摩擦力應(yīng)盡為可能小的正斜率，若為 副斜率則易產(chǎn)生爬行，降低精度，減少壽命。運動中的機械部件易產(chǎn)生振動，其振幅取決于系統(tǒng)的阻尼和固有頻率，系統(tǒng)的阻尼越大，最大振幅越小，其衰減越快。12在系統(tǒng)設(shè)計時考

16、慮阻尼對伺服系統(tǒng)的影響，一般取阻尼比E在0.4到0.8之間的欠阻尼系統(tǒng)，這樣既能保證振蕩在一定的范圍內(nèi)，過渡過程較平穩(wěn)，過渡時間較短，又具有較高的靈敏度。13間隙將使機械傳動系統(tǒng)產(chǎn)生 回程誤差，影響伺服系統(tǒng)中位置環(huán)的 穩(wěn)定性。14 在伺服系統(tǒng)中，通常采用 負載角加速度最大 原則選擇總傳動比，以提高伺服系統(tǒng)的響應(yīng)速度。二、選擇題1 機電一體化系統(tǒng)的基本功能要素之一：接口的基本功能是（D ）A .交換 B .放大 C .傳遞D .以上三者2. 機電一體化系統(tǒng)的核心是（C ）A .動力部分 B.執(zhí)行機構(gòu) C.控制器 D .接口3機電一體化系統(tǒng)中，根據(jù)控制信息和指令完成所要求的動作這一功能的是（D ）

17、。A .機械本體B .動力部分C .控制器D .執(zhí)行機構(gòu)4. 在設(shè)計齒輪傳動裝置時，對于轉(zhuǎn)動精度要求高的降速齒輪傳動鏈，可按什么原則進行設(shè)計（A ）A .輸出軸轉(zhuǎn)角誤差最小B .等效轉(zhuǎn)動慣量最小C .質(zhì)量最小D.質(zhì)量最大5. 對于要求質(zhì)量盡可能小的降速傳動鏈，可按什么原則進行設(shè)計（C ）A .輸出軸轉(zhuǎn)角誤差最小B .等效轉(zhuǎn)動慣量最小C .重量最輕D .重量最大三、名詞解釋系統(tǒng)總體技術(shù)一一是以整體的概念組織應(yīng)用各種相關(guān)技術(shù)的應(yīng)用技術(shù)。四、簡述題1簡述機電一體化技術(shù)方向。 答：按照微電子技術(shù)的發(fā)展，機電結(jié)合的深度以及機械產(chǎn)品發(fā)展的要求，機械系統(tǒng)的機電一體化技術(shù) 方向可分為以下幾類：(1) 在原有機

18、械系統(tǒng)的基礎(chǔ)上采用微型計算機控制裝置，使系統(tǒng)的性能提高，功能增強；(2) 用電子裝置局部替代機械傳動裝置和機械控制裝置，以簡化結(jié)構(gòu)，增強控制靈活性；(3) 用電子裝置完全替代原來執(zhí)行信息處理功能的機構(gòu)，簡化了結(jié)構(gòu)，豐富了信息傳輸?shù)膬?nèi)容， 提高了速度。(4) 用電子裝置完全替代機械的主功能，形成特殊的加工能力；(5) 機電技術(shù)完全融合形成新型機電一體化產(chǎn)品。2機械系統(tǒng)是機電一體化系統(tǒng)的最基本要素，請你說說它的作用及設(shè)計要求。 答：機械系統(tǒng)是機電一體化系統(tǒng)的最基本要素，主要用于執(zhí)行機構(gòu)、傳動機構(gòu)和支承部件，以完成規(guī) 定的動作；傳遞功率、運動和信息；支承聯(lián)接相關(guān)部件等。機械系統(tǒng)通常是微型計算機控制伺

19、服系統(tǒng)的有機組成部分，因此，在機械系統(tǒng)設(shè)計時，除考慮一 般機械設(shè)計要求外，還必須考慮機械結(jié)構(gòu)因素與整個伺服系統(tǒng)的性能參數(shù)、電氣參數(shù)的匹配，以獲得 良好的伺服性能。3機電一體化系統(tǒng)中影響傳動鏈的動力學(xué)性能的因素有哪些？ 答：機電一體化系統(tǒng)中影響傳動鏈的動力學(xué)性能的因素一般有以下幾方面：(1) 負載的變化 負載包括工作負載、摩擦負載等，要合理選擇驅(qū)動電動機和傳動鏈，使之與負載 變化相匹配。(2) 傳動鏈慣性 慣性既影響傳動鏈的起停特性，又影響控制的快速性、定位精度和速度偏差的大 小。(3) 傳動鏈固有頻率影響系統(tǒng)諧振和傳動精度。(4) 間隙、摩擦、潤滑和溫升影響傳動精度和運動平穩(wěn)性。五、計算題1某

20、齒輪系中，設(shè)i= 65，傳動級數(shù)n = 3的小功率傳動，試按等效轉(zhuǎn)動慣量最小原則分配傳動比。并 驗算之。2n -n 41解：由式ik2n415機電一體化系統(tǒng)16機電一體化系統(tǒng)23亠1 2 1屛=22(2J)65 科=27657=2.2131i2=222,2227=3.4632=8.4809驗算：i=i ”2i3i4=65機電一體化系統(tǒng)形成性考核作業(yè)（二）答案一、填空題1 常用的直線位移測量傳感器有 電感式傳感器、電容式傳感器、差動傳感器、感應(yīng)同步器、光柵傳感 器等（只要說出其中的三種）。2 光柵是一種位置檢測元件，它的特點是測量精度高，響應(yīng)速度 快和量程范圍 大。3 感應(yīng)同步器根據(jù)勵磁繞組供電

21、電壓形式不同，分為鑒相測量方式和 鑒幅測量方式。4數(shù)字濾波的方法有很多種，可以根據(jù)不同的測量參數(shù)進行選擇，成用的數(shù)字濾波方法有算數(shù)平均值法、中值濾波法、防脈沖干擾平均值法 和程序判斷濾波法。選擇題1 將被測非電量的變化轉(zhuǎn)換為電容量的變化的是（B）傳感器。A .應(yīng)變式B .電容式C .壓電式D .熱電式2. （ C ）是指傳感器的實際特性曲線與擬合直線之間的偏差。A .靈敏度B .遲滯性C.線性度D.重復(fù)性3 只能進行角位移測量的傳感器是（D ）A .電容傳感器B.電感式傳感器C .光柵D.光電編碼盤三、名詞解釋1. 傳感器一一是借助于檢測元件接收一種形式的信息，并按一定規(guī)律將它轉(zhuǎn)換成另一種信息

22、的裝置。2. 傳感器的靜態(tài)特性一一傳感器在靜態(tài)信號作用下，其輸入 -輸出的關(guān)系。3 .傳感器的線性度一一 指傳感器的實際特性曲線與擬合直線之間的偏差。3. 電容式傳感器一一 是將被測非電量的變化轉(zhuǎn)換為電容量變化的一種傳感器。4. 隔離放大器一一指對輸入、輸出和電源在電流電阻彼此隔離使之沒有直接耦合的測量放大器。四、簡述題1. 在機電一體化測控系統(tǒng)中，對被測參量用軟件進行“線性化”處理的方法有哪些？各適用于什么場 合？答：用軟件進行“線性化”處理的方法有三種：計算法、查表發(fā)和插值法。當輸出電信號與傳感器的參數(shù)之間有確定的數(shù)字表達式時，就可采用計算法進行非線性補償。在機電一體化測控系統(tǒng)中，有些非線

23、性參數(shù)的計算是非常復(fù)雜的，它們不是用一般算數(shù)運算就可 以計算出來的，而需要涉及到指數(shù)、對數(shù)、三角函數(shù)以及積分、微分等運算，所有這些運算用匯編語 言編寫程序都比較復(fù)雜，有些甚至無法建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型。為了解決這些問題，可以采用查表法。查表法占用的內(nèi)存單元較多，表格的編制比較麻煩，在機電一體化測控系統(tǒng)中也常利用微機的運 算能力，使用插值法來減少列表點和測量次數(shù)。2 .數(shù)字濾波與硬件 RC濾波器相比有哪些優(yōu)點？ 答：數(shù)字濾波就是通過一定的計算或判斷來提高信噪比，它與硬件RC濾波器相比具有以下優(yōu)點：（1） 數(shù)字濾波是用程序?qū)崿F(xiàn)的，不需要任何硬件設(shè)備， 也不存在阻抗匹配問題， 可以多個通道公用， 不但節(jié)

24、約投資，還可提高可靠性和穩(wěn)定性。（2） 可以對頻率很低的信號實現(xiàn)濾波，而模擬RC濾波器由于受電容容量的限制，頻率不可能太低。（3）靈活性好，可以用不同的濾波程序?qū)崿F(xiàn)不同的濾波方法，或改變?yōu)V波器的參數(shù)。機電一體化系統(tǒng)形成性考核作業(yè)（三）答案一、填空題1一般說來，伺服系統(tǒng)的基本組成可包含控制器、功率放大器、執(zhí)行機構(gòu)和檢測裝置。2伺服中的控制器通常由 電子線路或計算機 組成，常用的控制算法有 PID控制和最優(yōu)控制等。3. 執(zhí)行機構(gòu)主要由伺服電動機或液壓伺服機構(gòu)和機械傳動裝置等組成。目前，采用電動機作為驅(qū)動元件的執(zhí)行機構(gòu)占據(jù)較大的比例。4伺服電動機是電氣伺服系統(tǒng)的執(zhí)行元件，其作用是把電信號轉(zhuǎn)換為機械運

25、動。4. PWM功率放大器的基本原理是：利用大功率器件的開關(guān)作用，將直流電壓轉(zhuǎn)換成一定 頻率的方波 電壓，通過對方波脈沖的控制，改變輸出電壓的平均值。5. 經(jīng)典控制理論校正系統(tǒng)的方法，通常有綜合法（預(yù)期特性法） 和分析法（試探法） 兩種。7 .目前常將交流伺服系統(tǒng)按其選用不同的電動機分為兩大類：同步型交流伺服電動機 和異步型交流伺服電動機。異步型交流伺服電動機的伺服系統(tǒng)，多用于機床主軸轉(zhuǎn)速和其他調(diào)速系統(tǒng) 。&步進電動機驅(qū)動電路的種類很多，按其主電路結(jié)構(gòu)分：有單電壓驅(qū)動和高、低電壓 驅(qū)動兩種。9計算機控制系統(tǒng)的類型有：操作指導(dǎo)控制系統(tǒng)、直接數(shù)字控制系統(tǒng)、監(jiān)督控制系統(tǒng) 和分布式控制系統(tǒng)等。10.

26、計算機的控制理論分為經(jīng)典控制理論和現(xiàn)代控制理論。經(jīng)典控制理論是單輸入一單輸出 的系統(tǒng)， 現(xiàn)代控制理論可以分析多輸入一多輸出的系統(tǒng)，可實現(xiàn)最優(yōu)控制、自適應(yīng)控制等復(fù)雜控制。11. 工業(yè)控制計算機由 計算機基本系統(tǒng) 和過程輸入/輸出系統(tǒng) 兩大部分組成。12. 從設(shè)計思路看，設(shè)計數(shù)字調(diào)節(jié)器可歸納為連續(xù)化 設(shè)計法和 離散化 設(shè)計法。二、選擇題1. 將脈沖信號轉(zhuǎn)換成角位移的執(zhí)行元件是（C ）A .旋轉(zhuǎn)變壓器B交流伺服電動機C .步進電動機D .光電編碼盤2 .如果三相步進電動機繞組為U、V、W，其通電順序為 U V W U，則這種分配方式為（ A ）A .三相三拍B.三相四拍 C.三相六拍 D .雙三拍3

27、. 由電信號處理部分和液壓功率輸出部分組成的控制系統(tǒng)是（C ）A .交流伺服系統(tǒng)B .直流伺服系統(tǒng)C .電液伺服系統(tǒng)D .步進電動機控制系統(tǒng)4數(shù)字PID調(diào)節(jié)器中，哪部分的調(diào)節(jié)作用并不很明顯，甚至沒什么作用(B )A .積分部分B .微分部分C.比例部分D .都不明顯5.不完全微分 PID調(diào)節(jié)器是在一般 PID調(diào)節(jié)器加上什么環(huán)節(jié)而構(gòu)成的(B )A .并入一個一階慣性環(huán)節(jié)B.串入一個一階慣性環(huán)節(jié)C.并入一個二階慣性環(huán)節(jié)D .串入一個二階慣性環(huán)節(jié)三、名詞解釋1. 伺服一一在控制指令的指揮下，控制驅(qū)動元件，使機械系統(tǒng)的運動部件按照指令要求進行運動。2. 步進電動機一一是一種將脈沖信號轉(zhuǎn)換成角位移的執(zhí)行

28、元件。3. 整流器一一把交流電變換成固定的或可調(diào)的直流電的功率放大器。4. 斬波器一一 把固定的直流電變成可調(diào)的直流電的功率放大器。5. 直流伺服系統(tǒng)一一采用直流伺服電動機作為執(zhí)行元件的伺服系統(tǒng)。6. 旋轉(zhuǎn)變壓器一一是一種輸出電壓隨轉(zhuǎn)角變化的角位移測量裝置。7. 交流伺服系統(tǒng)一一采用交流伺服電動機作為執(zhí)行元件的伺服系統(tǒng)。8電液伺服系統(tǒng)一一由電信號處理部分和液壓功率輸出部分組成的控制系統(tǒng)。9.直接數(shù)字控制系統(tǒng)一一計算機的運算和處理結(jié)果直接輸出作用于被控對象的控制系統(tǒng)。四、簡述題1. 伺服電動機應(yīng)復(fù)合哪些基本要求？答：通常伺服電動機應(yīng)符合以下基本要求：(1) 具有寬廣而平滑的調(diào)速范圍；(2) 具有

29、較硬的機械特性和良好的調(diào)節(jié)特性；(3) 具有快速響應(yīng)特性；(4) 空載始動電壓小。2. 什么是環(huán)行分配器？實現(xiàn)環(huán)行分配有哪些方法？如果三相步進電動機繞組為U、V、W，寫出則三 相六拍的通電順序。答：使步進電動機繞組的通電順序按輸入脈沖的控制而循環(huán)變化的裝置稱為環(huán)行分配器。 實現(xiàn)環(huán)行分配的方法有：1軟件環(huán)行分配；2硬件環(huán)行分配；3專用環(huán)行分配器。三相六拍的通電順序為：U； UV r V; VW ; W; WU ； U或 u：UV:V VW:WWU U3. 請你說說分布式控制系統(tǒng)的特點？。答：分布式控制系統(tǒng)綜合了計算機技術(shù)、通信技術(shù)和控制技術(shù)，采用多層分級的結(jié)構(gòu)形成，從上而下 分為控制級、控制管理

30、級、生產(chǎn)管理級和經(jīng)營管理級。每級用一臺或多臺計算機，級間連接通過數(shù)據(jù) 通信總線。分布式控制系統(tǒng)采用分散控制、集中操作、分級管理和分而自治的原則。其安全可靠性、通用靈 活性、具有最優(yōu)控制性能和綜合管理能力，為計算機控制開創(chuàng)了新方法。機電一體化系統(tǒng)形成性考核作業(yè)(四)答案一、填空題1. 工業(yè)機器人的發(fā)展通?？蓜澐譃槿?，第一代是指可編程工業(yè)機器人(示教再現(xiàn)機器人)；第二代 是指智能機器人；第三代是指自治式工業(yè)機器人。2. 工業(yè)機器人控制系統(tǒng)可以從不同角度進行分類，按軌跡控制方式的不同，可分為點位控制和連續(xù)軌 跡控制。3 .柔性制造系統(tǒng)按機床臺數(shù)和工序數(shù)可分為：柔性制造單元（FMC）、柔性制造系統(tǒng)（

31、FMS）、柔性制造生產(chǎn)線（FML ）和柔性制造工廠（FMF、四種類型。4. 制造企業(yè)的 CIMS功能模型通常包括：管理信息系統(tǒng)（MIS ）、技術(shù)信息系統(tǒng)（TIS）、制造自動化分系統(tǒng)（MAS ）和計算機輔助質(zhì)量分系統(tǒng)（ CAQ、四個應(yīng)用（功能、分系統(tǒng)。、選擇題1. 工業(yè)機器人的自由度數(shù)取決于什么所要求的動作（A ）A 作業(yè)目標 B.靈活程度 C.控制方式D 驅(qū)動方式2. 對進行二維平面作業(yè)的工業(yè)機器人需要幾個自由度（C ）A .一個 B .二個 C.三個 D .四個3. 目前，大部分工業(yè)機器人多采用多少級計算機控制（B ）A .一級B .二級C .三級D.四級4. 對于只進行二維平面作業(yè)的工業(yè)機

32、器人只需要三自由度，若要使操作具有隨意的位姿，則工業(yè)機器 人至少需要幾個自由度（ C ）。A .四個B .五個C .六個D .八個5. FMS適用于下述何種生產(chǎn)類型（C ）。A .單件、小批B .大批量、多品種C. A 和 B6. 由能量自動分配及輸送子系統(tǒng)和能量自動轉(zhuǎn)換系統(tǒng)所組成的系統(tǒng)稱為（C ）A .加工系統(tǒng)B .物料系統(tǒng)C .能量系統(tǒng)D .信息系統(tǒng)7. 由過程控制子系統(tǒng)和過程監(jiān)視子系統(tǒng)所組成的系統(tǒng)屬于柔性制造系統(tǒng)中的（D ）A .加工系統(tǒng) B.物料系統(tǒng) C.能量系統(tǒng) D .信息系統(tǒng)8支持生產(chǎn)計劃和控制、銷售、采購、倉庫、財會等功能，用以處理生產(chǎn)任務(wù)的信息的系統(tǒng)屬于CIMS功能模型中哪一應(yīng)

33、用分系統(tǒng)（A ）。A .管理信息分系統(tǒng)（MIS ）B .技術(shù)信息分系統(tǒng)（TIS）C.制造自動化分系統(tǒng)（MAS ）D .計算機輔助質(zhì)量保證系統(tǒng)（ CAQ ）9.包括CAD、CAPP和NCP （數(shù)控程序編制）等子系統(tǒng)，用以支持產(chǎn)品的設(shè)計個工藝準備等功能， 處理有關(guān)結(jié)構(gòu)方面的信息的系統(tǒng)屬于CIMS功能模型中哪一應(yīng)用分系統(tǒng)（ B ）。A .管理信息分系統(tǒng)（MIS ）B .技術(shù)信息分系統(tǒng)（TIS ）C .制造自動化分系統(tǒng)（MAS ） D.計算機輔助質(zhì)量保證系統(tǒng)（ CAQ ）三、名詞解釋1. 機器人一一一種可重復(fù)編程的多功能操作手，用以搬運材料、零件、工具或者是一種為了完成不同 操作任務(wù)，可以有多種程序流

34、程的專門系統(tǒng)。2. 柔性制造系統(tǒng)（FMS ） FMS是指可變的、自動化程度較高的制造系統(tǒng)。四、簡述題1. 簡述工業(yè)機器人的三個重要特性。答：（1、是一種機械裝置，可以搬運材料、零件、工具或者完成多種操作和動作功能，也即具有通用 性。(2 )是可以再編程的，具有多種多樣程序流程地，這為人機聯(lián)系提供了可能，也使之具有獨立的 柔軟性。(3)有一個自動控制系統(tǒng)，可以在無人參與下，自動地完成操作作業(yè)和動作功能。2 何為柔性制造系統(tǒng)？應(yīng)具備的功能有哪些？ 答：FMS是指可變的、自動化程度較高的制造系統(tǒng)。FMS應(yīng)具備的功能有：(1) 自動完成多品種多工序零件的加工；(2) 自動輸送和儲料；(3) 自動診斷；

35、(4) 信息處理。3. 何為柔性制造系統(tǒng)？按機床臺數(shù)和工序，柔性制造系統(tǒng)可分為哪幾種類型？ 答：FMS是指可變的、自動化程度較高的制造系統(tǒng)。按機床臺數(shù)和工序，柔性制造系統(tǒng)可分為：(1) 柔性制造單元(FMC );(2) 柔性制造系統(tǒng)(FMS);(3) 柔性制造生產(chǎn)線(FML );(4) 柔性制造工廠(FMF )。中央廣播電視大學(xué)開放教育數(shù)控技術(shù)專業(yè)(機電方向)機電一體化系統(tǒng)作業(yè)答題輔導(dǎo)說明：本作業(yè)講評將對機電一體化系統(tǒng)形成性考核作業(yè)中的各類題型解答要點作輔導(dǎo)。一、名詞解釋1、適應(yīng)性設(shè)計一一是在原理方案基本保持不變的情況下，對現(xiàn)有系統(tǒng)功能及結(jié)構(gòu)進行重新設(shè)計，提高 系統(tǒng)的性能和質(zhì)量。2、開發(fā)性設(shè)計

36、一一是在沒有參考樣板的情況下，根據(jù)抽象的設(shè)計原理和要求所進行的設(shè)計，設(shè)計出質(zhì) 量和性能方面滿足目的要求的系統(tǒng)。3、變參數(shù)設(shè)計一一在設(shè)計方案和結(jié)構(gòu)不變的情況下，僅改變部分結(jié)構(gòu)尺寸，使之適應(yīng)于量的方面有所 變更的要求的一種設(shè)計方法。學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中應(yīng)注意運用比較的方法，機電一體化設(shè)計方法有三種，注意他們之間的區(qū)別 和聯(lián)系。1、步進電動機一一是一種將脈沖信號轉(zhuǎn)換成角位移的執(zhí)行元件。2、直流伺服系統(tǒng)一一采用直流伺服電動機作為執(zhí)行元件的伺服系統(tǒng)。3、交流伺服系統(tǒng)一一采用交流伺服電動機作為執(zhí)行元件的伺服系統(tǒng)。掌握概念時可以采用比較方法，比較這組概念的異同。本門課程是概述性質(zhì)的課程，概念很多， 同組的概念

37、特別要注意用比較法進行學(xué)習(xí)。二、選擇題1 在反映產(chǎn)品失效的失效率和時間的關(guān)系曲線中，某一時期失效期的特點是失效率高，且隨時間的增 加而迅速下降，這一時期稱為(A )。A 早期失效B 偶然失效C 損耗失效2. 在可維修系統(tǒng)中，在規(guī)定的工作條件和維修條件下，在某一特定的瞬時，系統(tǒng)正常工作的概率，稱 為(D )A .可靠度B .失效率C.平均壽命D.有效度 產(chǎn)品在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時間內(nèi)，完成規(guī)定功能的概率稱為(A )21機電一體化系統(tǒng)A .可靠度B .失效率 C.平均壽命D .有效度4 電路各部分公共導(dǎo)線阻抗、地阻抗和電源內(nèi)阻壓降相互耦合形成的干擾，稱為（A .靜電干擾C.共阻抗感應(yīng)干擾5工業(yè)用

38、電，高頻及微波設(shè)備等引起的干擾屬于（ A 自然干擾D .固有干擾6.電場通過電容耦合的干擾。稱為（A ）A .靜電干擾C.共阻抗感應(yīng)干擾B .磁場耦合干擾D .電磁輻射干擾C ）B .有意干擾B .磁場耦合干擾D .電磁輻射干擾C .無意干擾22機電一體化系統(tǒng)可靠性的概念以及評價系統(tǒng)可靠性的指標中有許多概念容易產(chǎn)生混淆，學(xué)習(xí)時應(yīng)注意比較異同之 處?？垢蓴_技術(shù)應(yīng)重點掌握如何在機電一體化產(chǎn)品中應(yīng)用的。三、填空題1. 機電一體化的相關(guān)技術(shù)主要可歸納為：機械技術(shù)、檢測傳感技術(shù)、信息處理技術(shù)、 自動控制技術(shù)、伺服傳動技術(shù) 和系統(tǒng)總體技術(shù)。2. 機電一體化的發(fā)展趨勢可概況為以下三個方面：性能上，向高精度、

39、高效率、高性能、智能化的方 向發(fā)展；功能上，向小型化、輕型化、多功能方向發(fā)展； 層次上，向系統(tǒng)化、復(fù)合集成化的方向發(fā)展。3. 機電一體化系統(tǒng)（產(chǎn)品）設(shè)計大致可分為 開發(fā)性設(shè)計、適應(yīng)性設(shè)計和 變參數(shù)設(shè)計。4. 在擬定機電一體化系統(tǒng)設(shè)計方案的方法中，取代法是改造舊產(chǎn)品開發(fā)新產(chǎn)品或?qū)υ到y(tǒng)進行技術(shù)改 造的常用方法。5. 轉(zhuǎn)動慣量對伺服系統(tǒng)的精度、穩(wěn)定性、動態(tài)相應(yīng)都有影響，機械設(shè)計時，在不影響系統(tǒng)剛度的條件 下，應(yīng)盡量減小慣量。6. 同步帶傳動的主要失效形式有：承載繩疲勞拉斷_、打滑和跳齒 和磨損。 填空題主要考核的都是一些基本概念及應(yīng)用。四、簡答題1.擬定機電一體化系統(tǒng)設(shè)計方案的方法通常有哪些？并解

40、釋各種方法的含義。 答：擬定機電一體化系統(tǒng)設(shè)計方案的方法通常有取代法、整體設(shè)計法和組合法。取代法是用電器控制系統(tǒng)取代原系統(tǒng)中機械控制機構(gòu)。這種方法是改造舊產(chǎn)品開發(fā)新產(chǎn)品或?qū)υ?系統(tǒng)進行技術(shù)改造常用的方法。整體設(shè)計法是在設(shè)計時完全從系統(tǒng)的整體目標考慮各子系統(tǒng)的設(shè)計。這種方法主要用于新系統(tǒng) （或產(chǎn)品）的設(shè)計。組合法是選用各種標準功能模塊，通過接口將各單元有機地組合設(shè)計成機電一體化系 統(tǒng)。2.機電一體化系統(tǒng)的基本功能要素有哪些？其主要功能是什么？ 答：機電一體化系統(tǒng)應(yīng)包括以下幾個基本要素：機械本體、動力部分、檢測部分、執(zhí)行機構(gòu)、控制器 和接口。機械子系統(tǒng)的主要功能是使構(gòu)造系統(tǒng)的各子系統(tǒng)、零部件按照一

41、定的空間和時間關(guān)系安置在一定 的位置上，并保持特定的關(guān)系。動力部分的功能應(yīng)是按照機電一體化系統(tǒng)的要求為系統(tǒng)提供能量和動力使系統(tǒng)能夠正常運行。檢測部分的功能是把系統(tǒng)運行過程中所需要的本身和外界環(huán)境的各種參數(shù)及狀態(tài)進行檢測，變成 可識別信號，送往控制裝置，經(jīng)過信息處理后產(chǎn)生相應(yīng)的控制信息。執(zhí)行機構(gòu)的功能是根據(jù)控制信息和指令完成所要求的動作。控制器的功能是根據(jù)系統(tǒng)的狀態(tài)信息和系統(tǒng)的目標，進行信息處理，按照一定的程序發(fā)出相應(yīng)的 控制信號，通過輸出接口送往執(zhí)行機構(gòu)，控制整個系統(tǒng)有目的地運行并達到預(yù)期的性能。3什么是環(huán)行分配器？實現(xiàn)環(huán)行分配有哪些方法？如果三相步進電動機繞組為U、V、W，寫出則三相六拍的通

42、電順序。答：使步進電動機繞組的通電順序按輸入脈沖的控制而循環(huán)變化的裝置稱為環(huán)行分配器。實現(xiàn)環(huán)行分配的方法有：1軟件環(huán)行分配；2硬件環(huán)行分配；3專用環(huán)行分配器。三相六拍的通電順序為：U UV )V VW W WU U或 U：_UV：_V VW W WU U簡答題在回答時要做到答清要點，對知識掌握透徹，并能做到舉一反三。以第三題為例，不但掌 握三相六拍的通電順序，還應(yīng)掌握三相三拍或雙三拍的通電順序。五、計算題2K=40 N -m/rad; fm= 12s -N -m; f = 15s -N -m； J=25Kg -m；1 某數(shù)控機床位置控制系統(tǒng)的參數(shù)如下: Ts-Tc=1.6 N m,求其臨界轉(zhuǎn)速

43、 Q c。so*廠0 c E關(guān)系曲線f2、JK12152 i 25 40=0.4269根據(jù)0 c E關(guān)系曲線查表，得出現(xiàn)爬行時系統(tǒng)的24機電一體化系統(tǒng)臨界初始相位0 c=8028 -)If”f)(1tan。)2 1.6(1215)(11 -0.426920.4269tan 80)rad/s = 0.0099 rad/s#機電一體化系統(tǒng)2.某齒輪系中，設(shè)i = 80,傳動級數(shù)n = 4的小功率傳動，試按等效轉(zhuǎn)動慣量最小原則分配傳動比。 并驗算之。解：由式41i/2冇90九#機電一體化系統(tǒng)i424 嚴 1111ii =22宀）802=2麗 8015 =1.7268i 2i 3= 2.1085= 3.1438=6.9887驗算：i=i 1i2i3i4=79.9958 PO以上兩個計算題是本門課程的典型例題，學(xué)員應(yīng)認真理解并掌握，做到解題思路清晰，解題步驟 清楚。答題時有解題步驟并要寫出公式代入數(shù)據(jù)進行運算。25