哈工大精密驱动技术考试题库

精密驱动技术考试题库一、填空1、精密驱动技术主要应用于精密与超精密装备。超精密装备包括：精密测量设备、精密加工设备和精密仿真测试设备等。2、精密驱动系统中所用的机械材料直接影响着系统的驱动的性能，如：应尽量采用____低密度、高刚度_____的材料、从而提高工件台的动态性能。3、______直流电机机__具有良好的起、制动性能，易于在大范围内平滑调速，在许多需要__调速__和__快速正反向___的伺服领域中得到了广泛的应用。4、自动控制的直流调速系统往往以_调压调速__为主。5、根据分析，调压调速是直流调速系统的主要方法，而调节电枢电压需要有专门向电动机供电的___可控直流电源___。6、采用简单的单管控制时，称作___直流斩波器___，后来逐渐发展成采用各种脉冲宽度调制开关的电路，即____脉宽调制变换器(PWM)_________。7、PWM变换器电路有多种形式，主要分为__可逆__和_不可逆___两大类。8、在直线电机的三相绕组中通入______三相对称正弦电流_____后，也会产生气隙磁场。当不考虑由于铁芯两端开断而引起的纵向边端效应时，这个气隙磁场的分布情况与旋转电机相似，即可看成沿展开的直线方向呈___正弧形_____分布。9、柔性铰链机构是一种新型机构，通过采用___免装配_____、____无间隙_____和___无摩擦_____的设计方式可实现微米级甚至纳米级的高精度。其重要的应用之一是可作为精密驱动系统中的_____运放机构_____。10、柔性铰链作为一种小体积、无机械摩擦、无间隙和运动灵敏度高的传动机构，被广泛应用与各种要求____微小直线位移_____或___角位移_____，且_____高精度定位_____的场合。11、当某些电解质晶体在外力作用下发生形变时，在他的某些表面上出现异号极化电荷，这种没有电场的作用，只是由于应变应力，在晶体内产生电极化的现象称为____压电效应____。12、当在压电晶体上加一电场时，晶体不仅要产生极化，还要产生应变和应力。这种由电场产生应变或应力的现象称为_____逆压电效应_____。13、压电效应反应了____晶体的弹性性能__与__介电性能____之间的耦合。14、压电陶瓷驱动器利用___机电耦合效应_____，即逆压电效应和电致伸缩效应来产生微位移的。15、__磁滞现象_是超磁致伸缩固有的现象，他是造成磁致伸缩与磁场关系非线性的一个原因，是影响超磁致伸缩执行器精确定位的主要因素。16、为了保证滚珠丝杠的______反向传动精度_____和____轴向刚度_____，必须消除轴向间隙。17、直线运动导轨的作用是用来____支撑____和____引导____运动部件按给定的方向作往复直线运动。18、光栅测量技术的基础是___4倍频鉴相技术___。二、名词解释1、旋转变流机组，静止式可控整流器，直流斩波器或脉宽调制变换器。1旋转变流机组——用交流电动机和直流发电机组成机组，以获得可调的直流电压。2静止式可控整流器——用静止式的可控整流器，以获得可调的直流电压。3直流斩波器或脉宽调制变换器——用恒定直流电源或不控整流电源供电，利用电力电子开关器件斩波或进行脉宽调制，以产生可变的平均电压。2、PWM变换器脉冲宽度调制变换器3、正压电效应某些电介质在沿一定方向上受到外力的作用而变形时，其内部会产生极化现象，同时在它的两个相对表面上出现正负相反的电荷。当外力去掉后，它又会恢复到不带电的状态，这种现象称为正压电效应。当作用力的方向改变时，电荷的极性也随之改变。4、逆压电效应当在电介质的极化方向上施加电场，这些电介质也会发生变形，电场去掉后，电介质的变形随之消失，这种现象称为逆压电效应。5、电致伸缩效应在外电场作用下电介质所产生的与场强二次方成正比的应变，称为电致伸缩。这种效应是由电场中电介质的极化所引起，并可以发生在所有的电介质中。其特征是应变的正负与外电场方向无关。6、机-电耦合效应机电耦合系数意思是压电振子在振动过程中，会将机械能转变为电能，或将电能转变为机械能，这种能量转化的现象叫做机电耦合效应7、电畴具有自发极化的晶体中存在一些自发极化取向一致的微小区域，称为电畴。8、机电耦合系数机电耦合系数意思是压电振子在振动过程中，将机械能转变为电能，或将电能转变为机械能，这种表示能量相互变换的程度用机电耦合系数表示。9、磁致伸缩效应所谓磁致伸缩效应，是指铁磁体在被外磁场磁化时，其体积和长度将发生变化的现象。磁致伸缩效应引起的体积和长度变化虽是微小的，但其长度的变化比体积变化大得多，是人们研究应用的主要对象，又称之为线磁致伸缩。线磁致伸缩的变化量级为10-5～10-6。它是焦耳在1842年发现的，其逆效应是压磁效应。10、音圈电机是一种将电能转化为机械能的装置，并实现直线型及有限摆角的运动。它利用来自永恒磁场或通电线圈导体产生的磁场中磁极的相互作用产生有规律的运动，因其结构类似于喇叭的音圈而得名。具有高频响、高精度的特点。11、滚珠丝杠导程导程就是螺母转一圈前进的距离，S(导程）=nP（螺距）12、导向精度导向精度是指动导轨沿支撑导轨运动时，其运动轨迹的的准确程度，即直线运动导轨的直线性和圆周运动导轨的真圆性。13、气体静压导轨空气静压轴承通称为外部供压空气轴承，因为它的气膜压力是由外部气源，通常是空气压缩机供给的。气体由气源经节流器，即通常是一些开在轴承表面之一上的进气孔进入轴承间隙，然后连续地从轴承外边缘排入大气三、简答1、简述G-M系统工作原理。由原动机拖动直流发电机G实现变流，由G给需要调速的直流电动机M供电，调节G的励磁电流if即可改变其输出电压U，从而调节电动机的转速n，这样的调速系统简称G-M系统2、简述V-M系统工作原理。晶闸管-电动机调速系统（简称V-M系统），VT是晶闸管可控整流器，通过调节触发装置GT的控制电压Uc来移动触发脉冲的相位，即可改变整流电压Ud，从而实现平滑调速。3、比较G-M系统和V-M系统的优缺点。晶闸管整流装置不仅在经济性和可靠性上都有很大提高，而且在技术性能上也显示出较大的优越性；在控制作用的快速性上，变流机组是秒级，而晶闸管整流器是毫秒级，这将大大提高系统的动态性能。V-M系统的问题它不允许电流反向，给系统的可逆运行造成困难；若超过允许值会在很短的时间内损坏器件；由谐波与无功功率引起电网电压波形畸变，殃及附近的用电设备4、简述PWM系统的优点。PWM的一个优点是从处理器到被控系统信号都是数字形式的，无需进行数模转换对噪声抵抗能力的增强是PWM相对于模拟控制的另外一个优点PWM既经济、节约空间、抗噪性能强5、简述双极式控制的桥式可逆PWM变换器的优点。（1）电流一定连续；（2）可使电机在四象限运行；（3）电机停止时有微振电流，能消除静摩擦死区；（4）低速平稳性好，系统的调速范围可达20000左右；（5）低速时，每个开关器件的驱动脉冲仍较宽，有利于保证器件的可靠导通。6、转速反馈闭环调速系统是一种基本的反馈控制系统，它具有哪三个基本特征？（1）被调量有静差（2）抵抗扰动,服从给定（3）系统的精度依赖于给定和反馈检测精度7、简述直线电机的特点。（1）结构简单（2）适合高速直线运动。（3）初级绕组利用率高。（4）无横向边缘效应。（5）容易克服单边磁拉力问题（6）易于调节和控制。（7）适应性强8、简述SVPWM的优点。（1）开关损耗小（2）计算简单（3）比一般的SPWM逆变器输出电压高9、柔性铰链机构的选型与设计过程中需要遵循哪三个原则？1.高精度原则:欲保证运动输出端的高精度,除了选择类似高精度驱动器外,运放机构也需要有高精度作保证;2.功效损耗最小原则:运放机构作为传动系统,总要造成输入端一定程度的功率损耗,原则上,这种功率损耗应该越小越好;3.运放倍数决定运放机构拓扑结构原则:一般情况下,结构越简单,放大倍数越小。10、简述压电陶瓷微位移驱动器的优、缺点。优点：位移分辨率高；位移分辨率高；机械性能好；输出力大；功耗低缺点：驱动电压高，输出位移较小11、影响双晶片执行器驱动位移的因素主要有哪些？压电片和夹层弹性梁的长度和厚度、压电陶瓷基本参数、弹性梁材料特性及外电场的大小。12、简述导轨的分类。13、影响滚珠丝杠副定位精度的因素主要有哪些？14、简述单频激光干涉仪和双频激光干涉仪的优缺点。四、计算题1、某直流调速系统电动机额定转速为，额定速降，当要求静差率30%时，允许多大的调速范围？如果要求静差率20%，则调速范围是多少？如果希望调速范围达到10，所能满足的静差率是多少？2、某龙门刨床工作台拖动采用直流电动机，其额定数据如下：60KW，220V，305A，1000r/min。采用V-M系统，主电路总电阻，电动机电动势系数。如果要求调速范围D=20，静差率5%，采用开环调速能否满足？若要满足这个要求，系统的额定速降最多能有多少？五、画图题仿照无线电通信原理图，画出单、双激光干涉测量信号模型。M1PBSM2aPA参考光测量光PDI