機電一體化系統(tǒng)設(shè)計基礎(chǔ)——答案完工

1、機電一體化系統(tǒng)設(shè)計基礎(chǔ)形成性考核冊 學(xué)生姓名： 陶奇 學(xué)生學(xué)號： 1161101206761 班 級： 11春機械 專 業(yè)： 機械制造與自動化機電一體化系統(tǒng)設(shè)計基礎(chǔ)課程作業(yè)（一）一、填空題1控制及信息處理單元一般由 控制計算機 、控制軟件 和 硬件接口電路 組成。2機電一體化產(chǎn)品按用途可以劃分為民用機電一體化 、辦公機電一體化 和 產(chǎn)業(yè)機電一體化 產(chǎn)品。3機電一體化系統(tǒng)設(shè)計的質(zhì)量管理主要體現(xiàn)在質(zhì)量目標(biāo)管理 、實行可行性設(shè)計 和 進行設(shè)計質(zhì)量評審 三個方面。4市場預(yù)測主要包括定期預(yù)測 和定量預(yù)測方法。5機電一體化系統(tǒng)中，機械傳動要滿足伺服控制在精度、穩(wěn)定性 和 快速響應(yīng)性等方面的要求。6在多級傳

2、動中，為了減小傳動誤差，傳動比的分配應(yīng)遵守前小后大原則。7當(dāng)負(fù)載折算到電機軸上的慣量等于轉(zhuǎn)子慣量時，系統(tǒng)能達到慣性負(fù)載和驅(qū)動力矩的最佳匹配。8機械傳動系統(tǒng)中，影響系統(tǒng)傳動精度的誤差可分為傳動誤差和回程誤差兩種。二、簡答題1機電一體化系統(tǒng)中，傳感測試部分的作用是什么？機電一體化系統(tǒng)中傳感測試部分的作用是對系統(tǒng)運行中所需要的本身和外界環(huán)境的各種參數(shù)及狀態(tài)進行檢測，變?yōu)榭勺R別的信號，傳輸?shù)叫畔⑻幚韱卧?，?jīng)分析處理后產(chǎn)生控制信息。2簡述機電一體化產(chǎn)品設(shè)計的工程路線（主要步驟）機電一體化產(chǎn)品設(shè)計的工程路線（主要步驟）：擬定產(chǎn)品開發(fā)目標(biāo)和技術(shù)規(guī)范；收集資料，市場分析，可行性分析和技術(shù)經(jīng)濟性分析；總體方案設(shè)

3、計；總體方案的評審和評價；詳細設(shè)計；詳細設(shè)計方案的評審和評價；試制樣機；樣機實驗，測試；技術(shù)評價與審定；小批量生產(chǎn)；試銷；正常生產(chǎn)；銷售。3為什么采用機電一體化技術(shù)可以提高系統(tǒng)的精度？機電一體化技術(shù)使機械傳動部分減少，因而使機械磨損，配合間隙及受力變形等所引起的誤差大大減少，同時由于采用電子技術(shù)實現(xiàn)自動檢測，控制，補償和校正因各種干擾因素造成的誤差，從而提高精度。4影響機電一體化系統(tǒng)傳動機構(gòu)動力學(xué)特性的主要因素有哪些？影響系統(tǒng)傳動機構(gòu)動力學(xué)特性的主要因素有系統(tǒng)的負(fù)載變化；傳動系統(tǒng)的慣性；傳動系統(tǒng)的固有頻率；傳動系統(tǒng)中的摩擦與潤滑。5轉(zhuǎn)動慣量對傳動系統(tǒng)有哪些影響？在傳動系統(tǒng)中，轉(zhuǎn)動慣量增大使機械

4、負(fù)載增加，功率消耗大；使系統(tǒng)相應(yīng)速度變慢，降低靈敏度；使系統(tǒng)固有頻率下降，容易產(chǎn)生諧振。6為減小機械系統(tǒng)的傳動誤差，可采用哪些結(jié)構(gòu)措施？減小機械系統(tǒng)的傳動誤差可采用的結(jié)構(gòu)措施有：適當(dāng)提高零部件本身的精度；合理設(shè)計傳動鏈，減小零部件制造、裝配誤差對傳動精度的影響；采用消隙機構(gòu)，以減小或消除回程誤差。三、計算題1圖示絲杠螺母驅(qū)動系統(tǒng)，已知工作臺的質(zhì)量m=200Kg，絲杠螺距t=5mm,絲杠長度L=0.8m,中徑為d=30mm,材料密度為，齒輪齒數(shù)分別為z120，z245，模數(shù)m2mm，齒寬b20mm。試求折算到電機軸上的總等效慣量J。由工作臺折算到絲杠上的轉(zhuǎn)動慣量為（2）折算到電機軸上的轉(zhuǎn)動慣量2

5、試設(shè)計一數(shù)控機床工作臺用滾珠絲杠副。已知平均載荷Fm3600N，絲杠工作長度l1.25m，平均轉(zhuǎn)速nm120r/min，每天開機6h，每年250個工作日計，要求工作10年以上。絲杠材料為CrWMn鋼，滾道硬度為5862HRC，絲杠傳動精度要求為0.03mm。注：本題可開卷完成解：（1）求計算載荷由題設(shè)條件，查表3.4取KF1.2，查表3.5取KH1.0，假設(shè)絲杠為D級精度，查表3.6，取KA1.0。則計算載荷 FcKFKHKAFm1.21.01.036004320 N（2）計算所要求的額定動載荷Ca預(yù)期使用壽命 Lh62501015000h并代入 nm120r/min，F(xiàn)C4320N（3）根據(jù)

6、Ca的值選擇滾珠絲杠副設(shè)選用FCI型號系列，按照滿足CaCa的原則，并考慮各種因素，查表3.7選出合用的滾珠絲杠型號規(guī)格為FCI-5006-3，其主要參數(shù)尺寸：公稱直徑 D050mm導(dǎo)程 l06mm螺旋角 211滾珠直徑 d03.969mm絲杠小徑 d145.63mm（4）檢驗穩(wěn)定性取彈性模量 E2.06105 MPa，查表3.8長度系數(shù)2/3絲杠軸慣性矩 不發(fā)生失穩(wěn)之最大載荷安全系數(shù) 查表3.8 許用安全系數(shù)S2.53.3。由SS，可知絲杠是安全的，穩(wěn)定性合乎要求。（5）檢驗剛度計算轉(zhuǎn)矩 取摩擦系數(shù)f0.002，則arctan0.002653按最不利情況計算導(dǎo)程誤差，每個導(dǎo)程的變形量=6.4

7、4102m絲杠在工作長度上的導(dǎo)程誤差通常，絲杠的導(dǎo)程誤差L應(yīng)小于其傳動精度的1/2，即絲杠的剛度滿足要求。經(jīng)上述計算驗證，所選FCI-5006-3型絲杠各項性能均符合使用要求，可用。四、分析題一數(shù)控系統(tǒng)如圖所示，試說明圖中的各個部分分別屬于機電一體化系統(tǒng)的哪一基本結(jié)構(gòu)要素。答：（1）控制及信息處理單元： 鍵盤、計算機、顯示（2）測試傳感部分： 光電編碼器、信號處理（3）能源： 電源（4）驅(qū)動部分： 功放、電機（5）執(zhí)行機構(gòu)： 聯(lián)軸器、齒輪減速器、絲杠螺母機構(gòu)、工作臺機電一體化系統(tǒng)設(shè)計基礎(chǔ)課程作業(yè)（二）一、填空題1在機電一體化系統(tǒng)的驅(qū)動裝置中，位于前向通道閉環(huán)之內(nèi)的環(huán)節(jié)，其誤差的低頻分量 對輸出

8、精度基本無影響，而誤差的高頻分量 影響系統(tǒng)的輸出精度。2為提高閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，應(yīng)增大執(zhí)行裝置的固有頻率和系統(tǒng)的阻尼能力。3對于執(zhí)行裝置，選擇較大的傳動比可使系統(tǒng)的相對阻尼系數(shù)增大，有利于系統(tǒng)的穩(wěn)定性。4對于線性控制系統(tǒng)，若要求在達到高精度的同時減小定位時間，則必須提高系統(tǒng)的固有頻率。5步進電機的驅(qū)動電源由變頻信號源 、脈沖分配器 和 功率放大器組成。 6由矩頻特性曲線可知，步進電機的最大動態(tài)轉(zhuǎn)矩小于最大靜轉(zhuǎn)矩，并隨著脈沖頻率的升高而降低。7當(dāng)前，廣泛采用的直流伺服電機的驅(qū)動電路有線性直流伺服放大器和脈寬調(diào)制放大器兩種。8交流異步電動機的轉(zhuǎn)速與電源頻率、磁極對數(shù)和轉(zhuǎn)差率有關(guān)。9液壓系統(tǒng)的伺服控

9、制元件主要有電液比例閥和電液伺服閥。10評定定位系統(tǒng)的主要性能指標(biāo)是定位精度和定位時間。二、簡答題1如何提高伺服系統(tǒng)的響應(yīng)速度？ 伺服系統(tǒng)的響應(yīng)速度主要取決于系統(tǒng)的頻率特性和系統(tǒng)的加速度。（1）提高系統(tǒng)的固有頻率，減小阻尼。增加傳動系統(tǒng)的剛度，減小折算的轉(zhuǎn)動慣量，減小摩擦力均有利于提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度。（2）提高驅(qū)動元件的驅(qū)動力可以提高系統(tǒng)的加速度，由此也可提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度。2步進電機是如何實現(xiàn)速度控制的？ 步進電機的運動是由輸入的電脈沖信號控制的，每當(dāng)電機繞組接收一個脈沖，轉(zhuǎn)子就轉(zhuǎn)過一個相應(yīng)的角度。其角位移量與輸入脈沖的個數(shù)嚴(yán)格成正比，在時間上與輸入脈沖同步。因而，只要控制輸入脈沖的數(shù)量、頻

10、率和電機繞組的相序，即可得到所需轉(zhuǎn)動的速度和方向。3試述直流電機伺服系統(tǒng)中脈寬調(diào)制放大器的基本工作原理。 脈寬調(diào)制放大器是直流伺服電機常用的晶體管驅(qū)動電路。利用大功率晶體管的開關(guān)作用，將直流電源電壓轉(zhuǎn)換成一定頻率的方波電壓，施加于直流電機的電樞，通過對方波脈沖寬度的控制，改變電樞的平均電壓，使電機的轉(zhuǎn)速得到調(diào)節(jié)。4交流伺服電機有哪些類型？交流伺服驅(qū)動的主要特點是什麼？ 交流伺服電機有永磁式交流同步電機和籠型異步電機兩類。交流伺服驅(qū)動的主要特點有：（1）調(diào)速范圍大；（2）適合大、中功率伺服系統(tǒng)；（3）運行平穩(wěn)，轉(zhuǎn)速不受負(fù)載變化的影響；（4）輸出轉(zhuǎn)矩較大，而轉(zhuǎn)矩脈動小。三、分析題1如圖所示的系統(tǒng)，

11、試分析傳感器的誤差對輸出精度的影響。圖1 電機驅(qū)動直線伺服系統(tǒng) 答： 傳感器位于反饋通道，誤差的低頻分量影響系統(tǒng)的輸出精度和系統(tǒng)的穩(wěn)定性，因此傳感器應(yīng)有較高的精度；而誤差的高頻分量不影響輸出精度，可以允許傳感器及放大電路有一定的高頻噪聲。2如圖所示的伺服系統(tǒng)，試分析齒輪減速器的傳動誤差對工作臺輸出精度的影響。圖2 開環(huán)步進電機位置控制系統(tǒng)答：對于開環(huán)步進電機位置控制系統(tǒng)，由于無檢測裝置，不對位置進行檢測和反饋，齒輪減速器的傳動誤差（誤差的高頻分量）和回程誤差（誤差的低頻分量）將直接影響工作臺的輸出精度。四、計算題1如圖1所示的電機驅(qū)動直線伺服系統(tǒng)，已知工作臺的質(zhì)量為50kg，工作臺與導(dǎo)軌間的摩

12、擦系數(shù)f0.1，負(fù)載力為1000N，絲杠直徑為16mm，導(dǎo)程為4mm，齒輪減速比為5，工作臺的最大線速度為0.05m/s，試求：（1）折算到電機軸上的負(fù)載力矩；解：（1）折算到電機軸上的負(fù)載力矩摩擦負(fù)載力 Ffmgf50100.150N外負(fù)載力 Fw1000N電機上的負(fù)載力矩為（2）電機軸的轉(zhuǎn)速；（3）電機所需功率。取系數(shù)為2，則2如圖2所示的開環(huán)步進電機位置控制系統(tǒng)，已知負(fù)載力F=2000N，工作臺長L=400mm，往復(fù)精度為mm，絲杠導(dǎo)程6mm，直徑d32mm，步進電機的步距角為，試確定齒輪減速比i。解：步進電機的每轉(zhuǎn)脈沖數(shù) 脈沖/轉(zhuǎn)根據(jù)工作臺定位精度的要求，選用脈沖當(dāng)量=0.02mm/脈

13、沖設(shè)傳動比為i ，每個脈沖對應(yīng)工作臺的位移為則 機電一體化系統(tǒng)設(shè)計基礎(chǔ)課程作業(yè)（三）一、填空題1計算機的系統(tǒng)總線（信號線）有數(shù)據(jù)總線、 地址總線和 控制總線等三類。2第一條標(biāo)準(zhǔn)微機總線是S100總線，而Multi（或STD、STE）總線可支持多CPU并行工作。3開關(guān)量輸入/輸出模板的典型接口由總線接口邏輯、I/O功能邏輯和I/O電氣接口所組成。4典型開關(guān)量I/O模板的I/O電氣接口的主要功能有濾波、電平變換、光電隔離和功率驅(qū)動。5一般的多路A/D轉(zhuǎn)換模板由多路開關(guān)、采樣保持器、轉(zhuǎn)換器和總線接口邏輯所組成。6選擇A/D模板的主要依據(jù)是采樣精度、采樣速度和成本。7與A/D轉(zhuǎn)換模板不同，在多路D/A

14、轉(zhuǎn)換模板中，需要多個D/A轉(zhuǎn)換器，各通道D/A的有效數(shù)據(jù)由通道選擇器產(chǎn)生的信號來決定。8在工業(yè)過程控制系統(tǒng)中，計算機的指令進行D/A轉(zhuǎn)換后，須經(jīng)過信號調(diào)理環(huán)節(jié)才能驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)。二、簡答題1試述可編程序控制器的功能及組成?？删幊绦蚩刂破骺扇〈^電器控制，完成順序和程序控制；可組成閉環(huán)系統(tǒng)，實現(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)，實現(xiàn)生產(chǎn)過程的完全自動化。典型的可編程序控制器由電源、微處理器、存貯器、輸入輸出接口和編程器所組成。2開放式體系結(jié)構(gòu)的主要特點是什麼？開放式體系結(jié)構(gòu)是近年來在電子工業(yè)和計算機工業(yè)中流行的一種設(shè)計思想，它使得當(dāng)代計算機測控系統(tǒng)的設(shè)計方法與傳統(tǒng)方法有了很大區(qū)別

15、。開放式體系結(jié)構(gòu)的主要特點是：向未來的VLSI開放；向不同用戶層次開放；向用戶的特殊要求開放；采用模塊化結(jié)構(gòu)。3采用STD總線的工業(yè)控制機有哪幾種工作模式？由于STD總線的高度模塊化和采用組合方法的特點，STD工業(yè)控制機可以靈活地組成各種系統(tǒng)。其工作模式有三種：（1）獨立工作模式 即采用微機的基本系統(tǒng)與工業(yè)用I/O模板單獨構(gòu)成控制系統(tǒng)。（2）作為前端控制機 STD工業(yè)控制機可作為其它微機（工業(yè)PC機）的前端控制機，完成實時在線控制，并把采集的數(shù)據(jù)和執(zhí)行結(jié)果傳送給上位機。（3）構(gòu)成分布式組合 利用STD控制機的組合方法，可方便地進行各種分布式系統(tǒng)的組合。4簡述STD總線微機控制系統(tǒng)的主要特點。S

16、TD總線微機控制系統(tǒng)的主要特點：（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，具有強大的I/O擴展能力，使控制系統(tǒng)非常適合工業(yè)控制的應(yīng)用。（4）高可靠性。5STD總線系統(tǒng)的I/O子系統(tǒng)有哪些主要功能？在計算機工業(yè)過程控制系統(tǒng)中，I/O子系統(tǒng)是過程接口，其主要功能有：（1）開關(guān)量的輸入輸出 用于I/O信號的測量與控制。（2）模擬量的輸入輸出 用于外部模擬量的采樣及輸出模擬量的控制。（3）脈沖量的輸入輸出 用于輸入脈沖信號的接收、輸出脈沖信號的控制；定時信號的產(chǎn)生及處理；伺服電機使用的運動控制

17、接口。6A/D、D/A接口的功能是什麼？在工業(yè)系統(tǒng)中，需要測量和控制的參數(shù)經(jīng)常是連續(xù)變化的模擬信號，這些物理量經(jīng)傳感器變成連續(xù)變化的電壓、電流等信號，A/D接口的功能是將這些模擬量再變換成數(shù)字量，以便計算機識別。D/A接口的功能則是將經(jīng)計算機處理后的數(shù)字量轉(zhuǎn)換成模擬電壓或信號，輸送到執(zhí)行機構(gòu)，達到控制過程的目的。三、分析題1畫圖說明工業(yè)控制機與普通信息處理計算機的主要區(qū)別是什么？工業(yè)控制機與普通信息處理機的差別在于取消了普通信息處理機的大母板，將其改為功能插板，與普通信息處理機相比較,工業(yè)控制機有以下特點：（1）具有豐富的過程輸入輸出功能。（2）良好的時實性，能對生產(chǎn)過程工況變化實時地進行監(jiān)控

18、。（3）可靠性高，故障率低，維修時間短，運行效率高。（4）采用抗干擾電源，密封機箱，具有良好的環(huán)境適應(yīng)性。（5）豐富的應(yīng)用軟件。（6）具有良好的技術(shù)綜合性。2畫圖說明8路輸入、8路輸出STD總線開關(guān)量接口模板的組成原理。如圖所示，STD總線的開關(guān)量輸入輸出模板的典型接口由STD總線接口邏輯、I/O功能邏輯（輸入緩沖器和輸出鎖存器）、I/O電氣接口等三部分組成。輸入模板的基本組成為：外部開關(guān)信號輸入信號條理電路輸入緩沖器輸入端口譯碼控制STD總線；輸出模板的基本組成為：STD總線信號輸出端口譯碼控制輸出鎖存器輸出信號條理電路負(fù)載。3試分析比較工業(yè)控制PC計算機與可編程序控制器的主要區(qū)別。 工業(yè)控

19、制PC計算機與可編程序控制器以較強的輸出帶負(fù)載能力、良好的抗干擾能力和可靠性，在工業(yè)現(xiàn)場控制系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。但兩者在系統(tǒng)組成、功能以及程序語言等方面有所不同。工業(yè)控制PC計算機的基本系統(tǒng)與普通PC機大體相同，但備有各種控制模板，一般不需要再作硬件開發(fā)，在結(jié)構(gòu)上進行了模塊化；系統(tǒng)具備完整的控制功能，軟件豐富，執(zhí)行速度快，適用于需要作大量數(shù)據(jù)處理的測控系統(tǒng)。在程序語言方面，工業(yè)控制計算機以使用高級語言為主，也可使用匯編語言?？删幊绦蚩刂破鳎≒LC）結(jié)構(gòu)小巧，適應(yīng)性強，可按照使用要求選購相應(yīng)產(chǎn)品組成控制系統(tǒng)，可編程序控制器的控制功能以邏輯控制為主，小型PLC適用于實現(xiàn)各種邏輯控制和開關(guān)量控制

20、，大中型的PLC為模塊化結(jié)構(gòu)，按用戶所需的功能選配模塊，可組成規(guī)模較大、精度較高的閉環(huán)控制系統(tǒng)。PLC的控制功能由軟件實現(xiàn)，但信號的輸入輸出采用周期性的掃描方式，這一點與工業(yè)控制PC機存在重要的區(qū)別。此外，在程序語言方面PLC的編程語言多采用梯形圖，大型PLC控制系統(tǒng)可使用高級語言。機電一體化系統(tǒng)設(shè)計基礎(chǔ)課程作業(yè)（四）一、填空題1 通常，傳感器由敏感元件、轉(zhuǎn)換元件和基本轉(zhuǎn)換電路所組成。2傳感器的主要靜態(tài)特性指標(biāo)有靈敏度、線性度、重復(fù)性和遲滯。3數(shù)字式傳感器的動態(tài)特性是輸入量變化的臨界速度。4傳感器輸入特性的主要參數(shù)是廣義輸入阻抗 或 靜態(tài)剛度。5HRGP1A噴漆機器人的主要特點是操作機采用撓性

21、手腕結(jié)構(gòu)，具有3個自由度；驅(qū)動器采用分離活塞式油缸，減輕了示教力；位置測量采用旋轉(zhuǎn)變壓器作傳感器，具有較高的伺服精度。6HRGP1A噴漆機器人微機控制系統(tǒng)采用雙CPU工作，其中主CPU為8088，并配有協(xié)處理器，從CPU為8086，主要用于電液伺服回路控制。7通常，數(shù)控設(shè)備由輸入輸出設(shè)備、計算機數(shù)控裝置、伺服系統(tǒng)和受控設(shè)備所組成。8按照運動軌跡不同，數(shù)控設(shè)備可分為點位控制裝置、直線控制裝置和輪廓控制裝置等三類。二、簡答題1簡述光電編碼器式傳感器的工作原理和主要特點。光電編碼器式傳感器主要由旋轉(zhuǎn)孔盤和光電器件組成。它的輸出是與孔盤轉(zhuǎn)角或轉(zhuǎn)角增量成正比例關(guān)系的脈沖信號，通過對脈沖信號計數(shù)，即可測定

22、孔盤轉(zhuǎn)過的角度。光電編碼器式傳感器又分為絕對式和增量式，前者轉(zhuǎn)角范圍小于360,用于低速端角位置測量；后者無轉(zhuǎn)角范圍限制，可用于高速端角位置測量或轉(zhuǎn)速測量。光電編碼器式傳感器的主要特點是測量精度高；輸出量為脈沖信號，抗干擾能力強；可以同時用于位置和速度的測量，使用方便；但高精度的光電編碼器價格比較貴，成本高。2選擇傳感器應(yīng)主要考慮哪幾方面的因素？選擇傳感器的主要依據(jù)是傳感器的性能指標(biāo)：（1）基本參數(shù) 量程、靈敏度、靜態(tài)精度和動態(tài)特性。（2）環(huán)境參數(shù) 環(huán)境溫度、濕度、沖擊、振動；抗干擾能力。（3）可靠性 工作壽命、平均無故障時間。（4）使用條件 電源、外形尺寸、安裝方式。（5）經(jīng)濟性 價格和價格

23、性能比。此外，選擇傳感器時還必須考慮其輸入輸出特性。3簡述HRGP1A噴漆機器人的示教與再現(xiàn)過程。HRGP1A噴漆機器人的工作分示教和再現(xiàn)兩個過程。示教過程由工作人員用手操縱操作機構(gòu)的關(guān)節(jié)和手腕，根據(jù)噴漆工件表面的形狀進行示教操作，此時中央處理器通過反饋元件（旋轉(zhuǎn)變壓器）將示教過程中測試的參數(shù)存入存儲器，即把示教過程執(zhí)行機構(gòu)的空間軌跡記錄下來。再現(xiàn)過程由計算機控制機器人的動作，中央處理器將示教時記錄的空間軌跡信息從存儲器中取出，經(jīng)過插補運算與采樣得到的位置數(shù)據(jù)進行比較，將其插值調(diào)節(jié)后輸出，控制執(zhí)行機構(gòu)按照示教時的軌跡運動。4簡述數(shù)控設(shè)備中計算機數(shù)控裝置的組成和功能。在數(shù)控設(shè)備中，計算機數(shù)控裝置

24、是設(shè)備的核心部分，一般由專用計算機（或通用計算機）、輸入輸出接口以及機床控制器等部分構(gòu)成。計算機數(shù)控裝置根據(jù)輸入的數(shù)據(jù)和程序，完成數(shù)據(jù)運算、邏輯判斷、輸入輸出控制等功能；機床控制器主要用于機床的輔助功能，主軸轉(zhuǎn)速的選擇和換刀功能的控制。5簡述CK3225型機床數(shù)控系統(tǒng)的組成。CK3225型機床有主驅(qū)動、伺服驅(qū)動兩大控制環(huán)節(jié)。主驅(qū)動主要是機床主軸的速度控制，伺服驅(qū)動除對進給速度進行控制外，還需要對刀架的行程（位置）進行控制。機床的數(shù)控系統(tǒng)由操作系統(tǒng)、機床控制機、主驅(qū)動單元、伺服驅(qū)動單元和其它功能控制單元。工作時從操作系統(tǒng)輸入數(shù)據(jù)，由機床控制機（經(jīng)過內(nèi)裝的PC處理）對兩大驅(qū)動系統(tǒng)進行控制。三、分析

25、題1試分析比較測速發(fā)電機和光電編碼器做轉(zhuǎn)速測量的特點。直流測速發(fā)電機由永久磁鐵與感應(yīng)線圈組成，用電樞獲取速度信號。它具有靈敏度高、結(jié)構(gòu)簡單等特點，常用于高精度低速伺服系統(tǒng)，也可與永磁式直流電動機組成低速脈寬調(diào)速系統(tǒng)。直流測速發(fā)電機的輸出信號是與輸入軸的轉(zhuǎn)速成正比的直流電壓信號，信號幅度大，信號調(diào)理電路簡單。由于輸出電壓信號有波紋，一般需要配置濾波電路。光電編碼器（增量式）主要由旋轉(zhuǎn)孔盤和光電器件組成。它具有體積小、使用方便、測量精度高等特點，常與直流電機配合使用構(gòu)成脈寬調(diào)速系統(tǒng)。增量式光電編碼器輸出的是與轉(zhuǎn)角成比例的增量脈沖信號，可以通過脈沖計數(shù)獲得角位置信號，也可以定時取樣脈沖數(shù)的增量實現(xiàn)角

26、速度測量。因此，可以同時測量轉(zhuǎn)角和轉(zhuǎn)速。2畫圖說明HRGP1A噴漆機器人電液伺服系統(tǒng)的組成和工作特點。HRGP1A噴漆機器人電液伺服系統(tǒng)的組成如圖所示。噴漆機器人具有6個自由度，每個自由度都由一套上圖所示的電液伺服系統(tǒng)驅(qū)動。電液伺服系統(tǒng)為多輸入、多輸出的變量系統(tǒng)，各系統(tǒng)之間具有負(fù)載效應(yīng)，以適應(yīng)機器人運動參數(shù)和動力參數(shù)的變化；各電液伺服系統(tǒng)的快速響應(yīng)特性一致，使各個機構(gòu)的運動相互協(xié)調(diào)，并具有較高的速度剛度，使操作機具有運動速度高、工作穩(wěn)定性好、位置精度高等特點，以滿足噴漆工藝的要求。3試分析比較閉環(huán)控制系統(tǒng)與半閉環(huán)控制系統(tǒng)的主要區(qū)別。閉環(huán)控制系統(tǒng)的位置測量元件直接對工作臺的實際位移量進行檢測。如圖所示，A為速度測量元件，C為位置測量元件，由A將速度反饋信號送到速度控制電路，由C將工作臺實際位移量反饋至位置比較電路，系統(tǒng)通過與指令值比較后的差值進行控制。閉環(huán)控制系統(tǒng)可以消除包括工作臺傳動鏈在內(nèi)的誤差，定位精度高，調(diào)節(jié)速度快。但由于工作臺