皖西学院2013–2014学年度第1学期期末考试试卷(A卷答案)

第1页共4页机电一体化皖西学院2013–2014学年度第1学期期末考试试卷（A卷答案）机械与电子工程学院机械专业本科10级《机电一体化》课程一．简答题：（每题5分，共25分；答案请写在答题纸上。）1、测试传感部分的作用是什么？答：测试传感部分的作用：对系统运行中所需要的本身和外界环境的各种参数及状态进行检测，传输到信息处理单元，经分析处理后产生控制信息。2、简述直流伺服电机两种控制方式的特点。答：直流伺服电动机的控制方式主要有两种：一种是电枢电压控制，即在定子磁场不变的情况下，通过控制施加在电枢绕组两端的电压信号来控制电动机的转速和输出转矩；另一种是励磁磁场控制，即通过改变励磁电流的大小来改变定子磁场强度，从而控制电动机的转速和输出转矩。采用电枢电压控制方式时，由于定子磁场保持不变，其电枢电流可以达到额定值，相应的输出转矩也可以达到额定值，因而这种方式又被称为恒转矩调速方式。而采用励磁磁场控制方式时，由于电动机在额定运行条件下磁场已接近饱和，因而只能通过减弱磁场的方法来改变电动机的转速。由于电枢电流不允许超过额定值，因而随着磁场的减弱，电动机转速增加，但输出转矩下降，输出功率保持不变，所以这种方式又被称为恒功率调速方式。3、什么是三相六拍通电方式？如果步进电动机通电循环的各拍中交替出现单、双相通电状态，这种通电方式称为单双相轮流通电方式。如A→AB→B→BC→C→CA→…4、简述PWM脉宽调速原理。在一个周期T内闭合的时间为τ，则一个外加的固定直流电压U被按一定的频率开闭的开关S加到电动机的电枢上，电枢上的电压波形将是一列方波信号，其高度为U、宽度为，如右图所示。电枢两端的平均电压为：UUUdtUTTTd01式中=/T=Ud/U，(01)为导通率（或称占空比）。5、机电一体化传动系统有哪几种类型？各有什么作用？(1)齿轮传动是机电一体化系统中常用的传动装置，它在伺服运动中的主要作用是实现伺服电机与执行机构间的力矩匹配和速度匹配，还可以实现直线运动与旋转运动的转换。(2)螺旋传动是机电一体化系统中常用的一种传动形式。它是利用螺杆与螺母的相对运动，将旋转运动变为直线运动(3)滑动摩擦导轨直线运动导轨的作用是用来支承和引导运动部件按给定的方向作往复直线运动滚动摩擦导轨是在运动件和承导件之间放置滚动体（滚珠、滚柱、滚动轴承等），使导轨运动时处于滚动摩擦状态。二．分析题：(3小题共39分；答案请写在答题纸上。)1、试比较塑料导轨和滚珠导轨的性能特点。塑料、聚四氟乙烯具有优良的减摩、耐磨和抗振性能，工作温度适应范围广（-200～+280°C），静、动摩擦系数都很小，是一种良好的减摩材料。以聚四氟乙烯为基体的塑料导轨性能良好，它是一种在钢板上烧结球状青铜颗粒并浸渍聚四氟乙烯塑料的板材，导轨板的厚度为1.5～3mm，在多孔青铜颗粒上面的聚四氟乙烯表层厚为0.025mm。这种塑料导轨板既有聚四氟乙烯的摩擦特性，又具有青铜和钢铁的刚性与导热性，装配时可用环氧树脂粘接在动导轨上。这种导轨用在数控机床、集成电路制板设备上，可保证较高的重复定位精度和满足微量进给时无爬行的要求。滚动摩擦导轨是在运动件和承导件之间放置滚动体（滚珠、滚柱、滚动轴承等），使导轨运动时处于滚动摩擦状态。滚动摩擦导轨按滚动体的形状可分为滚珠导轨、滚柱导轨、滚动轴承导轨等。与滑动摩擦导轨比较，滚动导轨的特点是：①摩擦系数小，并且静、动摩擦系数之差很小，故运动灵便，不易出现爬行现象；②定位精度高，一般滚动导轨的重复定位误差约第2页共4页机电一体化为0.1～0.2μm，而滑动导轨的定位误差一般为10～20μm。因此，当要求运动件产生精确微量的移动时，通常采用滚动导轨；③磨损较小，寿命长，润滑简便；④结构较为复杂，加工比较困难，成本较高；⑤对脏物及导轨面的误差比较敏感。2、什么是最小等效转动惯量原则？如下图，若不计轴和轴承的转动惯量，则根据系统动能不变的原则，等效到电机轴上的等效转动惯量为多少？JJ23i电动机1J4i12J利用该原则所设计的齿轮传动系统，换算到电机轴上的等效转动惯量为最小。3、数字信号预处理目的是什么？数字滤波有什么优点？中值滤波方法的原理是什么？目的：去除混杂在有用信号中的各种干扰信号。①不需要额外的硬件设备，不存在阻抗匹配问题，可靠性高，稳定性好。②可以对频率很低或很高的信号实现滤波。③可根据信号的不同，采用不同的滤波方法或滤波参数。中值滤波方法对缓慢变化的信号中由于偶然因素引起的脉冲干扰具有良好的滤除效果。原理：对信号连续进行n次采样。然后对采样值排序，并取序列中位值作为采样有效值。采样次数n一般取为大于3的奇数。三．应用题：(共18分；答案请写在答题纸上。)4Ｘ4键盘扫描电路如图所示。试介绍键盘扫描原理。并写出相应的程序。2341222112meJJJJJiii第3页共4页机电一体化四．综合题：(共18分；答案请写在答题纸上。)2、下图为ADC温控系统电路图，当温度超过35°时，关闭继电器，低于20°时，启动继电器。试写出控制原理及程序。第4页共4页机电一体化3.