西南交大機(jī)電一體化技術(shù)專業(yè) 光機(jī)電一體化控制技術(shù)第3次作業(yè)

光機(jī)電一體化控制技術(shù)第3次作業(yè)

三、主觀題(共12道小題)

9.舉例說明光機(jī)電一體化系統(tǒng)和機(jī)電一體化技術(shù)含義

答：

機(jī)電一體化技術(shù)的定義：

是指機(jī)械技術(shù)、電子技術(shù)、傳感器和測試技術(shù)、接口技術(shù)、信息及控制技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、自動控制技術(shù)等

相結(jié)合的一種綜合技術(shù)；

機(jī)電一體化系統(tǒng)定義及理解：

是指具有機(jī)電一體化技術(shù)的新型機(jī)電系統(tǒng)。是機(jī)械、電子、信息技術(shù)的有機(jī)結(jié)合和應(yīng)用。

機(jī)電一體化系統(tǒng)體現(xiàn)整體性，它不是簡單機(jī)械系統(tǒng)、微電子系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等系統(tǒng)的簡單組合或拼湊。而是由相互

區(qū)別和相互作用的機(jī)械與光、電子部分有機(jī)結(jié)合在一起，為同一目的而完成特定功能的集合體。

機(jī)電一體化的特點(diǎn)

集成性

最優(yōu)設(shè)計

智能化

基于模型和控制

設(shè)計上基于并行的科學(xué)設(shè)計，系統(tǒng)更具有協(xié)同性

10.通常情況下，將系統(tǒng)模型可以分為兩大類：實(shí)驗?zāi)Ｐ?/p>

和數(shù)學(xué)模型

。

11.研究系統(tǒng)的動態(tài)品質(zhì)與特征時，通常有兩種數(shù)學(xué)模型描述方法：

末端描述法和內(nèi)部描述法。

12.簡述基爾霍夫電流、電壓定理

答：

基爾霍夫電流定理：在一個閉環(huán)環(huán)路內(nèi)，流入一個節(jié)點(diǎn)的電路的代數(shù)和等于流出此節(jié)點(diǎn)的電流代數(shù)和

基爾霍夫電壓定理：在一個閉環(huán)環(huán)路內(nèi)，一個封閉路徑的所有電壓的代數(shù)和為零。

13.機(jī)電一體化反饋控制系統(tǒng)的主要組成部分是什么？

答：

反饋控制是將被控參數(shù)作為反饋信號引入系統(tǒng)輸入端，來控制系統(tǒng)。其結(jié)構(gòu)如下圖：

反饋控制系統(tǒng)的主要組成部分：控制器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、被控對象、檢測裝置及比較器。

1：檢測裝置，進(jìn)行信號檢測和信息采集，如溫度，壓力，位置，速度等

2：執(zhí)行機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)所要求的運(yùn)動和動作，如電動機(jī)，液壓缸和液壓馬達(dá)，氣動裝置等

3：控制器,根據(jù)控制系統(tǒng)的控制目標(biāo)和系統(tǒng)模型，接收傳感器所采集的輸入信息，通過控制律計算，最后得

出控制輸出，并將其用于對執(zhí)行機(jī)構(gòu)的驅(qū)動

4：常見傳感器，光電開關(guān)，聲敏傳感器，壓電傳感器，溫度和濕度傳感器，扭矩傳感器，力傳感器，應(yīng)變

傳感器等

14.下圖RLC串聯(lián)電路。寫出輸出電壓與輸入電壓之間傳遞函數(shù)

答：

根據(jù)基爾霍夫電壓定理，可以得出如下表達(dá)式

（1）

式（1）為二階微分方程。

對式（1）進(jìn)行拉氏變換，得到RLC串聯(lián)電路的傳遞函數(shù)為

（2）

15.傳感器分辨率是？

答：

分辨率定義為傳感器能檢測到的測量值的最小增量，也稱為測量的適應(yīng)度。

16.測量準(zhǔn)確度是？

答：

測量準(zhǔn)確度：

準(zhǔn)確度表示測量值與實(shí)際值之間的偏差，它受限于儀器本身。如果未受實(shí)驗誤差的影響，就稱實(shí)驗為準(zhǔn)確的，

在實(shí)際應(yīng)用中，準(zhǔn)確度用真值的百分比表示，即：

真值的百分比=（測量值-真值）/真值（100）

17.一他勵直流電動機(jī)，額定電壓U=440V，額定功率

KW,額定電流

，額定轉(zhuǎn)速

N

r/min，電樞回路總電阻

，額定勵磁電流

，忽略電樞反應(yīng)影響。試求：額定輸出轉(zhuǎn)矩和

在額定電流時的電磁轉(zhuǎn)矩。

答：

18.在機(jī)電一體化系統(tǒng)數(shù)字PID控制器設(shè)計中，需要確定的控制器主要參數(shù)是

積分系數(shù)、微分系數(shù)和采樣周期T。

比例系數(shù)、

19.簡述A／D、D／A接口的功能,并說明保持器應(yīng)用的目的。

答：A／D接口的功能是將溫度、壓力等物理量經(jīng)傳感器變成的電壓、電流等信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字量。具體來說，

包括如下階段：

1：對物理信號（通常為電壓信號進(jìn)行采樣，并將其轉(zhuǎn)換成一個10至16位的二進(jìn)制數(shù)；

2：實(shí)現(xiàn)從模擬y(t)到采樣值y(kt)的轉(zhuǎn)換每隔T秒時間間隔重復(fù)一次，T為采樣周期；

3：y(kt)為采樣后的信號，為離散信號；

D／A接口是將二進(jìn)制數(shù)字量轉(zhuǎn)換成電壓信號。包括如下階段：

1：將離散信號u(kt)轉(zhuǎn)換成為連續(xù)信號u(t)并保持下來；

2：將二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成為模擬電壓值；

3：零階保持(ZOH)將電壓值保持一個采樣周期；

保持器的作用是保證在采用過程中，使被采用的信號能在電壓上保持一個采樣周期。從而保證后面的A/D轉(zhuǎn)換

能獲得準(zhǔn)備的數(shù)字。

20.在實(shí)際設(shè)計數(shù)字控制器時，采用周期的確定要考慮那些因素？

答：

需要考慮如下因素：

（1）符合采樣定理

（2）考慮系統(tǒng)穩(wěn)定性影響；采樣周期對系統(tǒng)的穩(wěn)定性有直接影響，應(yīng)在滿足系統(tǒng)穩(wěn)定性的條件下選擇最大采

用周期。

（3）