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1、機(jī)電一體化1118歷年簡(jiǎn)答題匯總 機(jī)電一體化簡(jiǎn)答試題匯總 三、簡(jiǎn)答題（每小題8分，共24分） 1．簡(jiǎn)述完善的機(jī)電一體化系統(tǒng)五大組成要素。[1] 2．完善的機(jī)電一體化系統(tǒng)主要包括哪幾部分? 答：機(jī)械本體、動(dòng)力系統(tǒng)、傳感檢測(cè)系統(tǒng)、執(zhí)行部件、信息處理及控制系統(tǒng)五部分相互協(xié)調(diào)，共同完成所規(guī)定的目的功能。 3．機(jī)電一體化系統(tǒng)中，對(duì)控制及信息處理單元的基本要求是什么? 答：機(jī)電一體化系統(tǒng)中，對(duì)控制及信息處理單元的基本要求：信息處理速度和可靠性，增強(qiáng)抗干擾能力，完善系統(tǒng)自診斷功能，實(shí)現(xiàn)信息處理智能化和小型化，輕量，標(biāo)準(zhǔn)化等。 4．試述直流電機(jī)伺服系統(tǒng)中脈寬調(diào)制放大器的基本工作原理。 答：脈

2、寬調(diào)制放大器是直流伺服電機(jī)常用的晶體管驅(qū)動(dòng)電路。利用大功率晶體管的開(kāi)關(guān)作用，將直流電源電壓轉(zhuǎn)換成一定頻率的方波電壓，施加于直流電機(jī)的電樞，通過(guò)對(duì)方波脈沖寬度的控制，改變電樞的平均電壓，使電機(jī)的轉(zhuǎn)速得到調(diào)節(jié)。 5．簡(jiǎn)述直流伺服電動(dòng)機(jī)脈寬調(diào)制的工作原理。[2] 6．交流伺服電機(jī)有哪些類型?交流伺服驅(qū)動(dòng)的主要特點(diǎn)是什麼? 答：交流伺服電機(jī)有永磁式交流同步電機(jī)和籠型開(kāi)步電機(jī)兩類。 交流伺服驅(qū)動(dòng)的豐要特點(diǎn)有： (1)調(diào)速范圍大；(2)適合大、中功率伺服系統(tǒng)； (3）運(yùn)行平穩(wěn)，轉(zhuǎn)速不受負(fù)載變化的影響；(4)輸出轉(zhuǎn)矩較人，而轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)小。 7．步進(jìn)電機(jī)是如何實(shí)現(xiàn)速度控制的? 答：步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)動(dòng)

3、是由輸人的電脈沖信號(hào)控制的，每當(dāng)電機(jī)繞組接收一個(gè)脈沖，轉(zhuǎn)子就轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)相應(yīng)的角度，其角位移量與輸入脈沖的個(gè)數(shù)嚴(yán)格成正比，在時(shí)間上與輸入脈沖同步。因而，只要控制輸入脈沖的數(shù)量、頻率和電機(jī)繞組的相序，即可得到所需轉(zhuǎn)動(dòng)的速度和方向。8．步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的輸入信號(hào)是什么？如何實(shí)現(xiàn)對(duì)其轉(zhuǎn)速和旋轉(zhuǎn)方向的控制？ 答：步進(jìn)電機(jī)的輸入信號(hào)是脈沖序列。 步進(jìn)電機(jī)的步矩角α與運(yùn)行拍數(shù)m、通電方式k（m=kN，單拍時(shí)k=1,雙拍時(shí)k=2，N為定子繞組的相數(shù)）、轉(zhuǎn)子的齒數(shù)z有關(guān)。步進(jìn)電機(jī)定子繞組通電狀態(tài)的改變速度越快，其轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的速度越快，即通電狀態(tài)的變化頻率越高，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速越高。 改變步進(jìn)電機(jī)定子繞組的通電順序，轉(zhuǎn)子的

4、旋轉(zhuǎn)方向隨之改變。 9．什么是步進(jìn)電機(jī)的步距角?它是由哪些參數(shù)確定的? 答：步進(jìn)電機(jī)在每輸入一個(gè)電脈沖信號(hào)，轉(zhuǎn)子所轉(zhuǎn)過(guò)的角度稱為步距角。它由步進(jìn)電機(jī)的相數(shù)、電機(jī)轉(zhuǎn)子的齒數(shù)和電機(jī)的通電方式所決定。0．機(jī)電一體化系統(tǒng)仿真在系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中所起的作用是什么?[3] 11．機(jī)電一體化系統(tǒng)仿真的模型主要有哪幾種?分別應(yīng)用于系統(tǒng)設(shè)計(jì)的哪個(gè)階段?[3] 2．試述可編程序控制器的功能及組成。 答：可編程序控制器可取代繼電器控制，完成順序和程序控制；可組成閉環(huán)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)精確的位置和速度控制；可構(gòu)成高速數(shù)據(jù)采集與分析系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)；過(guò)程的完全自動(dòng)化。典型的可編程序控制器由電源、微處理器、存貯器、輸入輸出接

5、口和編程器所組成。 3．PLC控制系統(tǒng)有何優(yōu)越性? 答：PLC主要具有可靠性高、環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)、靈活通用、使用方便、維護(hù)簡(jiǎn)單，PLC提供標(biāo)準(zhǔn)通信接口，可以方便地構(gòu)成PLC—PLC網(wǎng)絡(luò)或計(jì)算機(jī)—PLC網(wǎng)絡(luò)，PLC應(yīng)用程序的編制和調(diào)試非常方便，PLC具有監(jiān)控功能。 4．簡(jiǎn)述數(shù)控設(shè)備中計(jì)算機(jī)數(shù)控裝置的組成和功能。[4] 5．什么是傳感器的校準(zhǔn)？并簡(jiǎn)述如何進(jìn)行校準(zhǔn)？ 答：傳感器在使用前、使用中或擱置一段時(shí)間再使用時(shí)必須對(duì)其性能參數(shù)進(jìn)行復(fù)測(cè)或做必要的調(diào)整和修正，以確保傳感器的測(cè)量精度，這個(gè)復(fù)測(cè)調(diào)整過(guò)程稱為校準(zhǔn)。 為了對(duì)傳感器有一個(gè)長(zhǎng)期的、穩(wěn)定的和高精度的基準(zhǔn)，在一些測(cè)量?jī)x器中特別是內(nèi)部裝有微處

6、理器的測(cè)量?jī)x器中，很容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)校準(zhǔn)功能。對(duì)傳感器進(jìn)行校準(zhǔn)時(shí)，需要精度比它高的基準(zhǔn)器，這種基準(zhǔn)器受時(shí)間的推移和使用的磨損等因素的影響，參數(shù)會(huì)隨之改變。因此對(duì)這種基準(zhǔn)器還要用更高精度的基準(zhǔn)器來(lái)定期校準(zhǔn)。 6．PID控制算法中比例、積分、微分部分各起何作用？[3] 7．什么是PID調(diào)節(jié)器?三部分在系統(tǒng)調(diào)節(jié)中各起什么作用? 答：按偏差的比例、積分和微分進(jìn)行控制的調(diào)節(jié)器，將偏差的比例、積分、微分通過(guò)線性組合構(gòu)成控制量，簡(jiǎn)稱為P(比例)I(積分)D(微分)調(diào)節(jié)器，是連續(xù)系統(tǒng)中技術(shù)成熟、應(yīng)用最為廣泛的一種調(diào)節(jié)器。 a．PID調(diào)節(jié)器中比例調(diào)節(jié)起糾正偏差的作用，其反應(yīng)迅速； b．積分調(diào)節(jié)能消除靜差，

7、改善系統(tǒng)靜態(tài)特性； c．微分調(diào)節(jié)有利于減少超調(diào)，加快系統(tǒng)的過(guò)渡過(guò)程。 8．簡(jiǎn)述對(duì)滾珠絲桿副進(jìn)行間隙調(diào)整和預(yù)緊方法。 答：通常采用雙螺母預(yù)緊和單螺母（適于大滾珠、大導(dǎo)程）兩種方法，將彈性變形控制在最小限度內(nèi)，以減小或消除軸向間隙，并可提高滾珠絲杠副的剛度。常用的雙螺母消除軸向間隙的結(jié)構(gòu)形式有三種：螺紋調(diào)隙式、墊片調(diào)隙式和齒差調(diào)隙式三種；單螺母消隙常用增大滾珠直徑法和偏置導(dǎo)程法兩種預(yù)緊方法。 9．滾珠絲杠副消除軸向間隙的調(diào)整預(yù)緊方法有哪些?圓柱直齒輪的齒側(cè)間隙的調(diào)整方法有哪些? 答：(1)滾珠絲杠副消除軸向間隙的調(diào)整預(yù)緊方法有：螺紋預(yù)緊調(diào)整式、雙螺母齒差預(yù)．緊調(diào)整式、雙螺母墊片預(yù)緊調(diào)整式

8、、彈簧式自動(dòng)調(diào)整預(yù)緊式、單螺母變位導(dǎo)程自預(yù)緊式。 (2)圓柱直齒輪的齒側(cè)間隙的調(diào)整方法有：偏心套調(diào)整法、軸向墊片調(diào)整法、雙片薄齒輪錯(cuò)齒調(diào)整法(周向拉簧式、可調(diào)拉簧式)。 0．齒輪傳動(dòng)中齒側(cè)間隙對(duì)系統(tǒng)有何影響，如何消除圓柱直齒輪的齒側(cè)間隙? 答：齒輪的嚙合間隙會(huì)造成傳動(dòng)死區(qū)，若該死區(qū)是在閉環(huán)系統(tǒng)中，則可能造成系統(tǒng)不穩(wěn)定，常會(huì)使系統(tǒng)以1—5倍間隙角產(chǎn)生的低頻振蕩。為了降低制造成本，則多采用各種調(diào)整齒側(cè)間隙的方法來(lái)消除或減小嚙合間隙，常用的方法有：偏心套調(diào)整法、軸向墊片調(diào)整法、雙片薄齒輪錯(cuò)齒調(diào)整法等。 21．齒輪傳動(dòng)中各級(jí)傳動(dòng)比的最佳分配原則分別有哪些?各使用在那些場(chǎng)合? 答：齒輪傳動(dòng)中各

9、級(jí)傳動(dòng)比的最佳分配原則：a．重量最小原則(結(jié)構(gòu)緊湊)Ib．轉(zhuǎn)動(dòng)慣量最小原則(快速響應(yīng))；c．輸出軸轉(zhuǎn)角誤差最小原則(精度)。 結(jié)合可行性、經(jīng)濟(jì)性對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、結(jié)構(gòu)尺寸和傳動(dòng)精度提出適當(dāng)要求： 要求體積小、重量輕的齒輪采用重量最輕的原則；要求運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)、起停頻繁和動(dòng)態(tài)性能好的輪系采用最小轉(zhuǎn)動(dòng)慣量原則或輸出軸轉(zhuǎn)角誤差最小原則；提高傳動(dòng)精度和減小回程誤差為主的輪系采用轉(zhuǎn)角誤差最小原則。 2．簡(jiǎn)述機(jī)械系統(tǒng)的剛度對(duì)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性的影響。 答：機(jī)械系統(tǒng)的剛度對(duì)系統(tǒng)的主要影響表現(xiàn)為以下幾方面： (1)失動(dòng)量 系統(tǒng)剛度越大，因靜摩擦力的作用所產(chǎn)生的傳動(dòng)部件的彈性變形越小，系統(tǒng)的失動(dòng)量也越??； (2)固

10、有頻率 機(jī)械系統(tǒng)剛度越大，固有頻率越高，可遠(yuǎn)離控制系統(tǒng)或驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的頻帶寬度，從而避免產(chǎn)生共振； (3)穩(wěn)定性 剛度對(duì)開(kāi)環(huán)伺服系統(tǒng)的穩(wěn)定性沒(méi)有影響，而對(duì)閉環(huán)伺服系統(tǒng)的穩(wěn)定性有很大影響，提高剛度可增加閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。3．為減小機(jī)械系統(tǒng)的傳動(dòng)誤差，可采用哪些結(jié)構(gòu)措施? 答：減小機(jī)械系統(tǒng)的傳動(dòng)誤差可采用的結(jié)構(gòu)措施有：適當(dāng)提高零部講本身的精度；合理設(shè)計(jì)傳動(dòng)鏈，減小零邢件制造、裝配誤差劉傳動(dòng)精度的影響；采用消隙機(jī)構(gòu)，以減小或消除回程誤差。 4．簡(jiǎn)述概念設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)過(guò)程。 答：設(shè)計(jì)過(guò)程：設(shè)計(jì)任務(wù)抽象化，確定系統(tǒng)的總功能一將總功能分解為子功能，直到功能元+尋找子功能(功能元)的解一將原理解進(jìn)行組合

11、，形成多種原理解設(shè)計(jì)方案+對(duì)眾多方案進(jìn)行評(píng)價(jià)決策，選定最佳方案一概念產(chǎn)品。 5．簡(jiǎn)述開(kāi)關(guān)量輸出模板的基本組成。 答：開(kāi)關(guān)量輸出模板的基本組成為：STD總線信號(hào)、輸出端口譯碼控制、輸出數(shù)據(jù)鎖存、輸出信號(hào)調(diào)理電路、負(fù)載。 6．簡(jiǎn)述HRGP—lA噴漆機(jī)器人的示教過(guò)程。 答：示教過(guò)程由工作人員用手操縱操作機(jī)構(gòu)的關(guān)節(jié)和手腕，根據(jù)噴漆工件表面的形狀進(jìn)行示教操作，此時(shí)中央處理器通過(guò)反饋元件(旋轉(zhuǎn)變壓器)將示教過(guò)程中測(cè)試的參數(shù)存人存儲(chǔ)器，即把示教過(guò)程執(zhí)行機(jī)構(gòu)的空間軌跡記錄下來(lái)。 7．簡(jiǎn)述STD總線微機(jī)控制系統(tǒng)的主要特點(diǎn)。 答：STD總線微機(jī)控制系統(tǒng)的主要特點(diǎn)： (1)采用小板結(jié)構(gòu)，高度的模塊化，其功能模板結(jié)構(gòu)靈活，可靠性高，硬件冗余小，成本低。 (2)模板設(shè)計(jì)具有嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)和廣泛的兼容性。 (3)面向I／O的設(shè)計(jì)，具有強(qiáng)大的I／O擴(kuò)展能力，使控制系統(tǒng)非常適合工業(yè)控制的應(yīng)用。 (4)高可靠性。 8．開(kāi)放式體系結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn)是什麼? 答：開(kāi)放式體系結(jié)構(gòu)是近年來(lái)在電子工業(yè)和計(jì)算機(jī)工業(yè)中流行的一種設(shè)計(jì)思想，其主要特點(diǎn)是：向未來(lái)的VLSI開(kāi)放；向不同用戶層次開(kāi)放；向用戶的特殊要求開(kāi)放；采用模塊化結(jié)構(gòu)。