电大机电一体化系统复习题汇总

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大器。

53.

适应性设计——是在原理方案基本保持不变的情况下，对现有系统功能及结构进行重新设计，提高系统的性能和质量。

54.

开发性设计——是在没有参考样板的情况下，根据抽象的设计原理和要求所进行的设计，设计出质量和性能方面满足目的要求的系统。

55.

变参数设计——在设计方案和结构不变的情况下，仅改变部分结构尺寸，使之适应于量的方面有所变更的要求的一种设计方法。

56. 57. 58.

步进电动机——是一种将脉冲信号转换成角位移的执行元件。 直流伺服系统——采用直流伺服电动机作为执行元件的伺服系统。 交流伺服系统——采用交流伺服电动机作为执行元件的伺服系统

二、简答题

1．机电一体化系统中，传感测试部分的作用是什么？

机电一体化系统中传感测试部分的作用是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，变为可识别的信号，传输到信息处理单元，经分析处理后产生控制信息。

2．简述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；技术评价及审定；小批量生产；试销；正常生产；销售。 3．机电一体化系统应包括的基本要素有哪些？并指出各要素所对应的功能。

机械本体：使构造系统的各子系统、零部件按照一定的空间和时间关系安置在一定的位置上，并保持特定的关系。

动力部分：按照机电一体化系统的要求为系统提供能量和动力使系统正常运行。 检测部分：把系统运行过程中所需要的本身和外界环境的各种参数及状态进行检测，

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变成可识别信号，送往控制装置，经过信息处理后产生相应的控制信息。 执行机构：根据控制信息和指令完成所要求的动作。

控制器：根据系统的状态信息和系统的目标，进行信息处理，按照一定的程序发出相应的控制信号，通过输出接口送往执行机构，控制整个系统有目的地运行。 接口：各子系统之间进行物质、能量和信息的交换、放大、传递。 4. 机电一体化系统对支承部件的要求是什么？

机电一体化系统中的支承部件不仅要支承、固定和联接系统中的其它零部件，还要保证这些零部件之间的相互位置要求和相对运动的精度要求，而且还是伺服系统的组成部分。因此，应按伺服系统的具体要求来设计和选择支承部件。

机电一体化系统对支承部件的要求是：精度高、刚度大、热变形小、抗振性好、可靠性高，并且具有良好的摩擦特性和结构工艺性

5. 机电一体化系统设计指标大体上应包括哪些方面?

应包括系统功能、性能指标、使用条件、经济效益。

6、机电一体化系统中的计算机接口电路通常使用光电藕合器，光电藕合器的作用有哪些？

（1）能保护系统元件不受高共模电压的损害，防止高压对低压信号系统的损坏。 （2）泄漏电流低，对于测量放大器的输入端无须提供偏流返回通路。

（3）共模抑制比高，能对直流和低频信号(电压或电流)进行准确、安全的测量。 利用光电耦合方式实现载波调制，可获得10kHz带宽，但其隔离性能不如变压器耦合。 7、 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。

8、 影响机电一体化系统传动机构动力学特性的主要因素有哪些？

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影响系统传动机构动力学特性的主要因素有系统的负载变化；传动系统的惯性；传动系统的固有频率；传动系统中的摩擦及润滑。

9、 转动惯量对传动系统有哪些影响？

在传动系统中，转动惯量增大使机械负载增加，功率消耗大；使系统相应速度变慢，降低灵敏度；使系统固有频率下降，容易产生谐振。

10、为减小机械系统的传动误差，可采用哪些结构措施？

减小机械系统的传动误差可采用的结构措施有：适当提高零部件本身的精度；合理设计传动链，减小零部件制造、装配误差对传动精度的影响；采用消隙机构，以减小或消除回程误差。

11、如何提高伺服系统的响应速度？

伺服系统的响应速度主要取决于系统的频率特性和系统的加速度。

（1）提高系统的固有频率，减小阻尼。增加传动系统的刚度，减小折算的转动惯量，减小摩擦力均有利于提高系统的响应速度。

（2）提高驱动元件的驱动力可以提高系统的加速度，由此也可提高系统的响应速度。

12、步进电机是如何实现速度控制的？

步进电机的运动是由输入的电脉冲信号控制的，每当电机绕组接收一个脉冲，转子就转过一个相应的角度。其角位移量及输入脉冲的个数严格成正比，在时间上及输入脉冲同步。因而，只要控制输入脉冲的数量、频率和电机绕组的相序，即可得到所需转动的速度和方向。

13、试述直流电机伺服系统中脉宽调制放大器的基本工作原理。

脉宽调制放大器是直流伺服电机常用的晶体管驱动电路。利用大功率晶体管的开关作用，将直流电源电压转换成一定频率的方波电压，施加于直流电机的电枢，通过对方波脉冲宽度的控制，改变电枢的平均电压，使电机的转速得到调节。

14、交流伺服电机有哪些类型？交流伺服驱动的主要特点是什麽？

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交流伺服电机有永磁式交流同步电机和笼型异步电机两类。交流伺服驱动的主要特点有：（1）调速范围大；（2）适合大、中功率伺服系统；（3）运行平稳，转速不受负载变化的影响；（4）输出转矩较大，而转矩脉动小。

15、试述可编程序控制器的功能及组成。

可编程序控制器可取代继电器控制，完成顺序和程序控制；可组成闭环系统，实现精确的位置和速度控制；可构成高速数据采集及分析系统，实现生产过程的完全自动化。典型的可编程序控制器由电源、微处理器、存贮器、输入输出接口和编程器所组成。

16、开放式体系结构的主要特点是什麽？

开放式体系结构是近年来在电子工业和计算机工业中流行的一种设计思想，它使得当代计算机测控系统的设计方法及传统方法有了很大区别。开放式体系结构的主要特点是：向未来的VLSI开放；向不同用户层次开放；向用户的特殊要求开放；采用模块化结构。

17、采用STD总线的工业控制机有哪几种工作模式？

由于STD总线的高度模块化和采用组合方法的特点，STD工业控制机可以灵活地组成各种系统。其工作模式有三种：

（1）独立工作模式即采用微机的基本系统及工业用I/O模板单独构成控制系统。 （2）作为前端控制，STD工业控制机可作为其它微机（工业PC机）的前端控制机，

完成实时在线控制，并把采集的数据和执行结果传送给上位机。

（3）构成分布式组合，利用STD控制机的组合方法，可方便地进行各种分布式系统的组合。

18、简述STD总线微机控制系统的主要特点。

（1）采用小板结构，高度的模块化，其功能模板结构灵活，可靠性高，硬件冗余小，成本低。

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（2）模板设计具有严格的标准和广泛的兼容性。

（3）面向I/O的设计，具有强大的I/O扩展能力，使控制系统非常适合工业控制的应用。

（4）高可靠性。

19、STD总线系统的I/O子系统有哪些主要功能？

在计算机工业过程控制系统中，I/O子系统是过程接口，其主要功能有： （1）开关量的输入输出 用于I/O信号的测量及控制。

（2）模拟量的输入输出 用于外部模拟量的采样及输出模拟量的控制。

（3）脉冲量的输入输出 用于输入脉冲信号的接收、输出脉冲信号的控制；定时信号的产生及处理；伺服电机使用的运动控制接口。 20、A/D、D/A接口的功能是什麽？

在工业系统中，需要测量和控制的参数经常是连续变化的模拟信号，这些物理量经传感器变成连续变化的电压、电流等信号，A/D接口的功能是将这些模拟量再变换成数字量，以便计算机识别。D/A接口的功能则是将经计算机处理后的数字量转换成模拟电压或信号，输送到执行机构，达到控制过程的目的。

21、简述电位器式位移传感器的工作原理和主要特点。

电位器式位移传感器是通过电位器元件将机械位移转换成及之成确定关系的电压输出。其测量原理是：电位器的可动电刷及被测物体相连，物体的位移引起电位器移动端电阻的变化，电阻值的变化量反映了位移的量值，而电阻值的增加还是减小则表明了位移的方向。特点是：结构简单，成本较低，测量精度高，输出量是测量轴的绝对位置，一般及A/D接口配合，可用及小于3400的角位置测量或直线位移测量。

22、简述光电编码器式传感器的工作原理和主要特点。

光电编码器式传感器主要由旋转孔盘和光电器件组成。它的输出是及孔盘转角或转角增量成正比例关系的脉冲信号，通过对脉冲信号计数，即可测定孔盘转过的角度。

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