机电一体化

1、机电一体化技术：从系统的观点出发，将机械技术、微电子技术、信息技术、控制技术等在系统工程基础上有机的加以综合，以实现整个系统最佳化的一门新科学技术。2、开发性技术：是没有参照样品的设计，仅仅是根据抽象的设计原理和要求，设计出在质量和性能方面满足要求的产品或系统。3、变参数设计（变异性设计）：在设计方案和功能机构不变的情况下，仅改变现有产品的规格尺寸使之适应量方面有所变更的要求。4、组合法设计：组合法设计就是选用各种标准功能模块像搭积木一样组合设计成各种机电一体化系统。5、灵敏度：在静态标准条件下，输出的变化量对输入变化量的比值，称为灵敏度。6、传感器：传感器是测量系统中的一种前置部件，它将输入变量转换成可供测量的信号。重复性：按同一方向做全量程连续多次重复测量时，所得输出—输入曲线不一致程度。7、线性度：所谓传感器的线性度就是其输出量与输入量之间的实际关系曲线偏离直线的程度，又称非线性误差。8、脉冲当量：步进电机驱动机床工作台时，步进电机每接受脉冲，工作台走过的位移。9、全闭环控制系统：在控制中，系统直接测被控量并反馈回到输入端而组成的闭环控制系统称为全闭环控制系统。10、半闭环控制系统：在控制中，系统间接测被控量并反馈回到输入端而组成的控制系统称为半闭环控制系统。11、PWM技术：通过调节直流电压脉冲的占空比（导通率）改变发在电压平均值的脉宽调制调压技术。12、SPWM技术：利用冲量相等的原理，通过一序列等幅不等量的脉冲去等效相应频率正弦波的脉宽调制技术。1、机电一体化系统设计开发的类型，通常有：适应性设计、开发性设计、变参数设计三种。2、机电一体化系统设计的方法通常有：取代法（机电互补法）、整体设计法（融合法）、组合法。3、机电一体化系统有五大组成部分，分别为：机械本体、动力驱动部分、传感器测试部分、执行机构、控制与信息处理部分。机电一体化系统有五大组成要素，分别为：结构组成要素、动力组成要素、感知组成要素、运动组成要素、智能组成要素。4、机械系统的组成：传动机构、导向机构、执行机构。5、一般来说，伺服系统的执行元件驱动方式主要分为：电磁式、液压式、气压式三大类型。6、机电一体化系统对机械传动总传动比的确定，减速系统通常采用负载角加速度最大原则选择总传动比，以提高伺服系统的响应速度（特性）。7、机电一体化系统对机械传动级数的确定与传动比分配的选择方案有三个最小原则，分别是：等效转动惯量最小原则、输出轴转角误差最小原则、质量最小原则。8、在建立机械系统教学模型时要考虑两物接触面的摩擦，再应用中可简化为：粘性摩擦力、库伦摩擦力、静摩擦力等三种摩擦力。9、机电一体化系统中伺服系统按控制方式可分为：开环控制、半闭环控制和全闭环控制。10、螺旋传动是机电一体化系统中常用的一种传动方式，包括：滑动螺旋传动、滚珠螺旋传动、静压螺旋传动。11、滚珠螺旋传动按滚珠在整个循环过程中与螺杆表面的接触情况，可将滚珠的循环方式分为内循环和外循环两类。12、滚珠螺旋传动消除轴向间隙的调整预紧方法：垫片调隙式（螺母垫片预紧式）、螺纹调隙式、齿差调隙式。13、传感器一般由敏感元件、转换元件和基本转换电路三部分组成。14、根据机电一体化系统的传感器输出信号的形式不同，传感器可分为：模拟式传感器、数字式传感器。15、现在常用的工业控制计算机有：单片机、PLC、总线工业控制机。其中总线工业控制机，有STD总线工业控制机、PC总线工业控制机和现场总线工业控制机等。16、微机控制系统中的输入与输出通道一般包括：模拟量输入、数字量输入、模拟量输出、数字量输出四种通道。17、干扰信号进入控制器的渠道可分为两大类型：传导性干扰、辐射性干扰，干扰具体包括：供电干扰、强电干扰、接地干扰、辐射干扰等四种干扰。18、抑制干扰的措施很多，只要包括：屏蔽、滤波、隔离、接地。19、检测传感部分一般由传感器和转换电路两部分组成。20、在SPWM变频调速系统中，通常是三角波，而调制波（信号波）是正弦波。21、负载角加速度最大原则表明了：电动机的输出转矩一般用于加速负载，一般用于加速转子，达到冠梁负载和转矩的最佳匹配。22、用软件进行“线性化”处理，方法有三种：计算法、查表法和插值法。23、步进电机的步距角计算公式为360°m𝑧𝑟𝑐，步距角越小，意味着它所能达到的位置精度越高。24、对步进电机施加一个电脉冲信号时，步进电机就回转一个固定的角度，叫做步矩角，电机的总回转角和输入脉冲数成正比，而电机的转速则正比于输入脉冲的频率。25、实现步进电动机通电环形分配的三种常用方法：计算机软件、硬件分配、专用环形分配器。26、某光栅的条纹密度是50条/mm，光栅条纹间的夹角θ=0.001孤度，则莫尔条纹的宽度是10mm。27、某4极交流感应电动机，电源频率为50Hz，当转差率为0.02时，其转速为1470[r/min]。1．简述一个典型的机电一体化系统的基本组成要素。1）机械本体2）动力与驱动；3）传感测试部分；4）执行机构5）控制及信息处理单元2．直齿圆柱齿轮传动机构中消除齿侧隙的常用方法？1）、偏心轴套调整法2）、双片薄齿轮错齿调整法3．简述机电一体化对机械系统的基本要求及机械系统的组成。1)机电一体化对机械系统的基本要求有：高精度、快速响应、良好的稳定性。2)机械系统的组成：(1)传动机构：转速和转矩的传递变换机构(2)导向机构：导向机构的作用是支承和导向(3)执行机构：用来完成操作任务的直接装置。4.步进电动机数控系统和参考脉冲伺服系统的输入信号是什么?输出轴的转速、转向、位置各自与哪些因素有关?答：(1)参考脉冲序列转速与参考脉冲频率成正比。(2)输出轴转向由转向电平决定。位置由参考脉冲数决定。5.简述步进电机的工作原理，并推出脉冲当量的计算公式。答：步进电动机又称电脉冲马达，是通过脉冲数量决定转角位移的一种伺服电动机，成本较低，易于采用计算机控制，且比直流\交流电动机组成的开环控制系统精度高，因而被广泛应用于开环控制的伺服系统中。步进电动机驱动电路实际上是一个功率开关电路，为使步进电动机能输出足够的转矩以驱动负载工作，提供的足够功率的控制信号。6、一般的机械系统均可简化为二阶系统，试分析机械性能参数阻尼比ξ、固有频率ωn对系统性能的影响。1)当阻尼比ξ＝0时,系统处于等幅持续振荡状态,因此系统不能无阻尼。2)当ξ≥1时,系统为临界阻尼或过阻尼系统。此时,过渡过程无振荡,但响应时间较长。3)当0ξ1时,系统为欠阻尼系统。此时,系统在过渡过程中处于减幅振荡状态,其幅值衰减的快慢,取决于衰减系数ξωn。ξ越大,则振荡越小,过渡过程越平稳,系统稳定性越好,但响应时间较长,系统灵敏度降低。7、图为一旋转工作台伺服系统框图。其中齿轮在系统中的位置不同，其间隙的影响不同。根据右图试述齿轮间隙对系统的影响。p20~21答：右图所示的工作台伺服系统中，因齿轮在系统中所处的位置不同，将对系统的伺服精度和系统稳定性产生不同的影响，主要体现在以下三个环节：（1）闭环之外的数据传递的齿轮(G1、G4)齿隙对系统稳定性无影响，但影响伺服精度。由于齿隙的存在，在传动装置逆运行时造成回程误差，使输出轴与输入轴之间呈非线性关系，输出滞后于输入，影响系统的精度。（2）闭环之内传递动力的齿轮(G2)齿隙对系统静态精度无影响，这是因为控制系统有自动校正作用。又由于齿轮副的啮合间隙会造成传动死区，若闭环系统的稳定裕度较小，则会使系统产生自激振荡，因此闭环之内动力传递齿轮的齿隙对系统稳定性有影响。（3）反馈回路上数据传递齿轮(G3)的齿隙既影响稳定性，又影响精度。1、机电一体化系统（产品）开发的类型不包括_______。2、机械传动系统，如滚珠丝杠、通常需要调整轴向间隙与预紧，下列不属调整轴向间隙与预紧措施是________。3、检测传感部分，一般包括传感器和_______。4、伺服控制系统一般包括控制器、被控对象、执行环节、比较环节和（D）等个五部分。A.换向结构B.转换电路C.存储电路D.检测环节5、步进电动机，又称脉冲马达，是通过控制________决定转角位移的一种伺服电动机。6.以下可对异步电动机进行调速的方法是（B）A．变电压的大小B.改变电动机的供电频率C.改变电压的相位D.改变电动机转子绕组匝数7、通常齿轮传动的总等效惯量与传动级数（C）。A.有关B.无关C.在一定级数内有关D.在一定级数内无关通常齿轮传动的总等效惯量随传动级数（B）A.增加而减小B.增加而增加C.减小而减小D.变化而不变8、受控变量是机械运动参数的一种控制系统称伺服系统。9、执行元件：能量变换元件，控制执行机构运动，可分为电磁式、液压式和气动式等。10、直流测速发电机输出的是与转速（C）A.成正比的交流电压B.成反比的交流电压C.成正比的直流电压D.成法币的直流电压11、某4极交流感应电动机，电源频率为50Hz，当转差率为0.02时，其转速为(B)A.1450[r/min]B.1470[r/min]C.735[r/min]D.2940[r/min]12、PWM指的是（C）。A．机器人B.计算机集成系统C.脉宽调制D.可编程控制器1、一个工作台驱动系统如图所示，已知参数见表，求折算到电机轴上的等效转动惯量J，按伺服电机与进给系统负载惯量匹配原则1＜𝐽电/𝐽负载＜4，问是否满足负载惯量匹配条件。齿轮轴丝杠电机𝐺1𝐺2𝐺3𝐺412CMN(r/min)720360360180360180180720J(kg·m^2)0.010.160.020.320.0040.0040.0120.224mA=300kgG1VjF12电机G2G3G4P=5mmC