机电一体化复习重点,期末考试

1、机电一体化是在机械的主功能、动力功能、信息与控制功能上引进微电子技术，并将机械装置与电子装置用相关软件有机结合而构成系统的总称。2、机电一体化基本结构要素：机械本体，动力源，检测与传感装置，控制与信息处理装置，执行机构，接口。3、机电一体化共性关键技术：机械技术，计算机与信息处理技术，检测与传感技术，自动控制技术，伺服驱动技术，系统总体技术4、机电一体化对机械系统的基本要求高精度快速响应良好的稳定性5、工业三要素：物质，能源，信息6、机电一体化机械系统（组成）应包括以下三大部分机构。传动机构：不仅变换转速和转矩。其目的是使执行元件与负载之间在转矩与转速方面得到最佳匹配。导向机构：支承和导向。执行机构：用以完成操作任务。7、常用传动机构：转动型：齿轮（齿条）传动，涡轮蜗杆传动，同步齿形带传动，行星轮减速器，谐波减速器，直线型：齿轮（齿条）传动，丝杆螺母（螺杆）传动，同步齿形带实现的移动传动，8、传动机构的性能要求：质量和转动惯量应尽量减小将转动惯量折算到电动机轴上的折算方法：1）圆柱体：J＝(m—质量d—直径)2）直线运动物体：3）齿轮齿条：刚度大：机械系统产生振动时，系统的阻尼越大，其最大振幅就越小且衰减也越快，但大阻尼也会使系统的稳态误差增大、精度降低阻尼合适：机械系统产生振动时，系统的阻尼越大，其最大振幅就越小且衰减也越快，但大阻尼也会使系统的稳态误差增大、精度降低摩擦小：1）系统误差2）爬行（低速运动时的一种现象，内因是摩擦的非线性）间隙小：9、影响机械传动链动力学性能的主要因素有：1)负载的变化：2)惯性的大小：3)固有频率的高低：4)摩擦、间隙、温升、润滑等因素10、直齿圆柱齿轮传动机构（偏心轴套调整法，双片薄齿轮错齿调整法）11、斜齿轮传动机构（垫片调整法，轴向压簧调整法）12、齿轮传动比分配。最小等效转动惯量原则（前小后大）重量最轻原则（前大后小）输出轴转角误差最小原则（前小后大）13、滚珠丝杆的组成及特点：组成：螺母，滚珠，回程引导装置，丝杆特点：1）传动效率高——效率高达90%~95%，耗费的能量仅为滑动丝杠的1/3。2）281md2021)2)((pmmJ2021)(rmmJ运动具有可逆性3）系统刚度好4）传动精度高5）使用寿命长6）不能自锁（特别是垂直安装的丝杠）7）制造工艺复杂14、滚珠丝杆典型结构：单圆弧型和双圆弧型15、滚珠的循环方式：内循环和外循环（a、螺旋槽式b、插管式c、端盖式）16、常用的双螺母消除轴向间隙的结构形式有三种：垫片调隙式，螺纹调隙式，齿差调隙式17、.同步带传动的特点和分类：（98%效率）利用齿形带的齿形与带轮的轮齿依次相啮合传递运动和动力，兼有带，齿轮，链传动的优点18、谐波齿轮传动工作原理：依靠柔性齿轮产生的可控变形波引起齿间的相互错齿来传递动力和运动的。19、计算题：20、导轨的功用：支承和导向。21、导轨的组成：导轨主要由承导件（静导轨）和运动件（动导轨）两大部分组成。22、导轨的分类：按其接触面的摩擦性质可分为：滑动导轨、滚动导轨和液体介质摩擦导。按其结构特点可分为：开式和闭式23、导轨的基本要求：1.导向精度：包括垂直、水平平面内的直线度，两导轨面的平行度。2.刚度3.耐磨性4.疲劳和压溃5.低速运动的平稳性6.结构工艺性24、滚动直线导轨：特点：1）承载能力大2）刚性强3）寿命长4）传动平稳可靠5）具有结构自调整能力接口设计25、接口：机电一体化系统由许多要素或子系统构成，各要素和各子系统之间必须能顺利进行物质，能量和信息的传递与交换，为此各要素和各子系统相接处必须具备一定联系条件，这些联系条件就称为接口。26、接口分类：根据接口的交换、调整、功能（零接口，无源接口，有源接口，智能接口）根据接口地输入/输出功能分（机械接口，物理接口，信息接口，环境接口）按照接口所联系的子系统不同（以控制微机为出发点）：（人机接口，机电接口）27、人机接口：是操作者与机电系统（主要是控制微机）之间进行信息交换的接口。包括输入接口、输出接口28、人机接口设计：（一）输入接口设计：开关输入接口设计，拨盘输入接口设计，键盘输入接口设计（二）输出接口设计：发光二极管显示器的接口设计（计算题），七段LED显示器的接口电路设计（静态和动态），点阵式LED显示器及接口设计（p60）29、键输入程序设计方法在设计键输入程序时，应考虑下面四项功能：（1）判断键盘上有无键闭合全部….（给列线的所有I/O线均置成低电平，然后将读取行线电平状态，若全为“1”（即为高电平），无键按下，不全为“1”，则有键闭合。）（2）判别闭合键的键号依次….（3）去除键的机械抖动（延时10ms）（4）使控制微机对键的一次闭合仅作一次处理30、静态工作方式的优点是显示稳定，只有在需要更新显示内容时，微机才执行显示更新子程序，因而大大节省了微机时间，提高了工作效率。与静态工作方式相比，动态方式大大减少了所占用I/O口线的数量，节省了硬件费用，但占用了CPU大量时间，故动态显示方式主要适用于CPU相对并不繁忙的场合。31、机电接口：机电接口——指机电一体化产品中的机械装置与控制微机间的接口。按照信息的传递方向可分为信息采集接口（传感器接口）与控制量输出接口。32、信号采集通道中的A/D转换器接口设计：（传感器—电量，A/D，抗干扰）双积分型（慢，精度高），逐次比较型（快，精度较低）33、控制量输出接口中的D/A转换接口设计：（D/A，功放，抗干扰）（p72-83）单向晶闸管（SCR），功率晶体管。fcsfccfRVVVI伺服系统（p134）34、伺服系统：又称随动系统，是一种能够跟踪输入的指令信号进行动作，从而获得精确的位置、速度或力输出的自动控制系统。1)比较元件：是将输入的指令信号与系统的反馈信号进行比较，以获得控制系统动作的偏差信号的环节，通常可通过电子电路或计算机软件来实现。2)调节元件；又称控制器，是伺服系统的一个重要组成部分，其作用是对比较元件输出的偏差信号进行变换、放大，以控制执行元件按要求动作。3)执行元件：其作用是在控制信号的作用下，将输入的各种形式的能量转换成机械能，驱动被控对象工作。4)被控对象：是伺服系统中被控制的设备或装置，是直接实现目的功能或主功能的主体，其行为质量反映着整个伺服系统的性能。被控对象一般都是机械装置，包括传动机构和执行机构。5)测量反馈元件：是指传感器及其信号检测装置，用于实时检测被控对象的输出量并将其反馈到比较元件。35、伺服系统的基本要求：稳定性，精度，快速响应性36、步进电机：原理（电脉冲D/A角位移量），组成：定子，转子。脉冲的频率决定转速，脉冲的数量决定角位移量。分类：永磁式（PM），可变磁阻式/反应式（UR），混合式（HB）拍数：完成一个同相同断电的次数。通电方式：三相单三拍，三相双三拍，三相六拍（A,AB,B,BC,C,CA）37、（计算题）步距角：α=360/kmz，（k：1,2.，m相数，z齿数，）38、步进电动机的驱动电源由脉冲分配器、功率放大器组成。39、步进电机的驱动：单电源驱动，双电源驱动，斩波限流驱动电路40、斩波限流驱动电路工作原理：41、直流伺服电动机的静态特性：所谓静态特性，是指电动机在稳态情况下工作时，其转子转速、电磁力矩和电枢电压三者之间的关系。42、直流伺服电动机的控制方式1）电枢电压控制——————恒转矩调速方式2）励磁磁场控制——————恒功率调速方式43、直流伺服电动机驱动方式有：晶闸管直流方式（SCR），脉宽调制直流调速系统（PWM）44、脉宽调制直流调速系统具有结构简单、功耗低、效率高、工作可靠等优点，应用较广泛。PWM晶体管功率放大器由两部分组成，一部分是电压——脉宽变换器，另一部分是开关功率放大器，45、双极性输出的PWM晶体管功率放大器的电路原理图工作原理：46、电压——脉宽变换器对信号波形的调制过程47、开环系统结构原理框图48、机械系统的设计计算（计算题）p16849、50、建立数学模型的步骤和方法（一）选择模型类型（二）确定建模方法（分析法：机理模型，实验法：辨识模型）（三）确定模型的结构和参数51、辨识模型：时域法，频率法，统计法。时域法：（阶跃或脉冲信号发生器）具有纯滞后的惯性对象模型的辨识频率法：（p192）正弦波统计法：随机信号52、Z变换：53、Z变换的性质：线性定理滞后定理（延迟定理）：超前定理：54、Z反变换55、PID控制器中包含有三种基本控制规律，即比例(P)、积分(I)和微分(D)控制规律。比例控制（P），比例积分控制（PI），比例微分控制（PD）在连续控制系统中，PID控制器的控制规律可用下式表达snesKSG')1()(0*)()()()(kkZkTfZFtfZtfZ...)2()()0(21ZTfZTff])()(1)([)(0tdipdttdedtteteKtc