机电一体化系统设计大作业

6011机电一体化系统设计基础大作业责任教师高秋红学校：北京一轻高级技术学校学号：111100140姓名：一、基础知识题（每题10分，共40分）1.机电一体化系统的定义？机电一体化产品的分类？答：机电一体化系统是由机械技术、传感器技术、接口技术、信号变换技术等多种技术进行有机地结合，并综合应用到实际中去的综合技术。按发展水平分：功能附加型初级系统，功能代替型中级系统，机电融合型高级系统按应用分：民用机电一体化产品，办公机电一体化产品和产业机电一体化产品2.机电一体化系统的基本组成要素？试分析试说明图中的各个部分分别属于机电一体化系统的哪一基本结构要素。答：按照机电一体化系统的基本结构要素，图示数控机床的各个部分归类如下：（1）控制及信息处理单元：键盘、计算机、显示（2）测试传感部分：光电编码器、信号处理（3）能源：电源（4）驱动部分：功放、电机（5）执行机构：联轴器、齿轮减速器、丝杠螺母机构、工作台3.为什么采用机电一体化技术可以提高系统的精度？机电一体化技术使机械传动部分减少，因而使机械磨损，配合间隙及受力变形等所引起的误差大大减少，同时由于采用电子技术实现自动检测，控制，补偿和校正因各种干扰因素造成的误差，从而提高精度。4．简述机电一体化产品设计的工程路线（主要步骤）机电一体化产品设计的工程路线（主要步骤）：拟定产品开发目标和技术规范；收集资料，市场分析，可行性分析和技术经济性分析；总体方案设计；总体方案的评审和评价；详细设计；详细设计方案的评审和评价；试制样机；样机实验，测试；技术评价与审定；小批量生产；试销；正常生产；销售。二、综合分析设计题（60分）1．已知电机驱动的三自由度位置控制系统，单个自由度的驱动系统如图所示。要求：（1）说明单自由度驱动系统的两种测量方案；（20分）要求给出传感器的类型及具体安装位置。（2）确定整个系统的控制方案、画出控制系统原理图。（40分）要求写出两种控制方案，方案一使用工业PC机完成系统的控制和方案二使用单片机完成系统的控制。解：依题意有两种测量方案1）高速端测量方案：传感器安装在电机的尾部，通过测量电机的转角实现工作台位移的间接测量。可选用光电编码器式传感器或者磁电式编码器。（2）低速端测量方案：传感器安装在工作台上，直接测量工作台的位移。可选用光栅式位移传感器、感应同步器或者电位计式位移传感器。(2)控制计算机和控制方案的选择可以使用工业PC机及或者单片机完成系统的控制。具体可有以下三种方案：a．工业PC机集中控制方案：用一台工业PC机对三个自由度实现集中控制，包括任务管理和三个自由度的伺服控制系统原理图如下：b．工业PC机、单片机分级控制方案：用一台工业PC机与三个单片机通信，对三个单片机实现管理，每个单片机负责一个自由度的伺服控制，控制系统原理图如下：c．单片机、单片机分级控制方案：用一个单片机作为主单片机与三个从单片机通信，对三个从单片机实现管理，每个从单片机负责一个自由度的伺服控制，控制系统原理图如下：