機(jī)電一體化試卷及答案

1、機(jī)電一體化系統(tǒng)中的計(jì)算機(jī)接口電路通常使用光電耦合器，光電耦合器的作用有哪些？(1)能保護(hù)系統(tǒng)元件不受高共模電壓的損害，防止高壓對(duì)低壓信號(hào)系統(tǒng)的損壞。泄漏電流低，對(duì)于測(cè)量放大器的輸入端無須提供偏流返回通路。共模抑制比高，能對(duì)直流和低頻信號(hào)(電壓或電流)進(jìn)行準(zhǔn)確、安全的測(cè)量。2、 什么是三相六拍通電方式？如果步進(jìn)電動(dòng)機(jī)通電循環(huán)的各拍中交替出現(xiàn)單、雙相通電狀態(tài)，這種通電方式稱為單雙相輪流通電方式。如AfAB-BfBCfCfCAf…3、 簡(jiǎn)述PWM脈寬調(diào)速原理。在一個(gè)周期T內(nèi)閉合的時(shí)間為t,則一個(gè)外加的固定直流電壓U被按一定的頻率開閉的開關(guān)S加到電動(dòng)機(jī)的電樞上，電樞上的電壓波形將是一列方波信號(hào)，其高度為U、寬度為T,如右圖所示。電樞兩端的平均電壓為：U=丄ITUdt=二U=pUdT0 T式中 P=T/T=Ud/U,(0<P<1) P為導(dǎo)通率(或稱占空比)。當(dāng)T不變時(shí)，只要改變導(dǎo)通時(shí)間t,就可以改變電樞兩端的平均電壓Udo當(dāng)t從0~T改變時(shí)，Ud由零連續(xù)增大到Uo5.傳感器是一種以一定的精確度把被測(cè)量轉(zhuǎn)換為與之有確定對(duì)應(yīng)關(guān)系的，便于應(yīng)用的某種物理量的測(cè)量裝置。敏感元件、轉(zhuǎn)換元件、基本電路。2、滾珠絲杠副的軸向間隙對(duì)系統(tǒng)有何影響？如何處理？答。如果滾珠螺旋副中有軸向間隙或在載荷作用下滾珠與滾道接觸處有彈性變形，則當(dāng)螺桿反向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，將產(chǎn)生空回誤差。為了消除空回誤差，在螺桿上裝配兩個(gè)螺母1和2,調(diào)整兩個(gè)螺母的軸向位置，使兩個(gè)螺母中的滾珠在承受載荷之前就以一定的壓力分別壓向螺桿螺紋滾道相反的側(cè)面，使其產(chǎn)生一定的變形，從而消除了軸向間隙，也提高了軸向剛度。常用的調(diào)整預(yù)緊方法有下列三種。墊片調(diào)隙式螺紋調(diào)隙式齒差調(diào)隙式答。1機(jī)電一體化-從系統(tǒng)的觀點(diǎn)出發(fā)，將機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)、信息技術(shù)、控制技術(shù)等在系統(tǒng)工程基礎(chǔ)上有機(jī)地加以綜合，以實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)最佳化的一門新科學(xué)技術(shù)。2、柔性制造系統(tǒng)：柔性制造系統(tǒng)(FlexibleManufacturingSystem)是由兩臺(tái)或兩臺(tái)以上加工中心或數(shù)控機(jī)床組成，并在加工自動(dòng)化的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)物料流和信息流的自動(dòng)化5、感應(yīng)同步器：感應(yīng)同步器是一種應(yīng)用電磁感應(yīng)原理制造的高精度檢測(cè)元件，有直線和圓盤式兩種，分別用作檢測(cè)直線位移和轉(zhuǎn)角。2、伺服電動(dòng)機(jī)是一種能夠跟蹤輸入的指令信號(hào)進(jìn)行動(dòng)作，從而獲得精確的位置、速度及動(dòng)力輸出電動(dòng)機(jī)1.試分析圖示傳動(dòng)系統(tǒng)中，齒輪減速器的傳動(dòng)誤差對(duì)工作臺(tái)輸出精度的影響？解答:

齒輪傳動(dòng)鏈位于電機(jī)之后，前向通道的閉環(huán)之外，其傳動(dòng)誤差的低頻分量和高頻分量都不能通過閉環(huán)控制來消除，都會(huì)影響輸出精度。如圖所示的系統(tǒng)，試分析傳感器的誤差對(duì)輸出精度的影響。(8分)伺服屯擁傳國再伺服屯擁傳國再解答：傳感器位于閉環(huán)之內(nèi)的反饋通道上，其誤差的高頻分量(噪聲信號(hào))因系統(tǒng)的低通作用得到校正，不影響輸出精度；傳感器誤差的低頻分量，如靜態(tài)精度(分辨率等)直接影響輸出精度，它決定了系統(tǒng)精度的上限。已知電機(jī)驅(qū)動(dòng)的三自由度位置控制系統(tǒng)，單個(gè)自由度的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)如圖所示，試確定單自由度驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的測(cè)量方案。解：依題意有兩種測(cè)量方案(1)高速端測(cè)量方案：傳感器安裝在電機(jī)的尾部，通過測(cè)量電機(jī)的轉(zhuǎn)角實(shí)現(xiàn)對(duì)工作臺(tái)位移的間接測(cè)量?？蛇x用光電編碼器式傳感器或者磁電式編碼器。(2)低速端測(cè)量方案：傳感器安裝在工作臺(tái)上，直接測(cè)量工作臺(tái)的位移?？蛇x用光柵式位移器、感應(yīng)同步器或者電位計(jì)式位移傳感器。已知某工作臺(tái)采用直流電機(jī)絲杠螺母機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)，已知工作臺(tái)的行程L=250mm，絲杠導(dǎo)程t=4mm，齒輪減速比為i=5，要求工作臺(tái)位移的測(cè)量精度為o.005mm(忽略齒輪和絲杠的傳動(dòng)誤差)。試采用高速端測(cè)量方法，確定旋轉(zhuǎn)編碼器的每轉(zhuǎn)脈沖數(shù)'若將傳感器與絲杠的端部直接相連，n。=500脈沖/轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)編碼器是否合用。

［心伺報(bào)電機(jī)a□［心伺報(bào)電機(jī)a□解答(1)高速端測(cè)量設(shè)傳感器的每轉(zhuǎn)脈沖數(shù)為，n,每個(gè)脈沖對(duì)應(yīng)工作臺(tái)的位移為tn貞測(cè)遺精度沁OaSmm,?^Sl^sxOos^150廉和轉(zhuǎn)選取齊=200光電編碼器，則理論測(cè)冕將度滿足題目要求。(2)低速端測(cè)量傳感器直接與絲杠連接，與減速比無關(guān)吐L=上-AL035_如°脈沖/轉(zhuǎn)可知”。=500脈沖/轉(zhuǎn)的編碼器不合用。5.如圖所示的開環(huán)步進(jìn)電機(jī)位置控制系統(tǒng)，已知負(fù)載為F=1000N，工作臺(tái)長(zhǎng)L=500mm，往復(fù)精度為土0.01mm，絲杠導(dǎo)程ts=8mm，直徑d=20mm，步進(jìn)電機(jī)的步距角為a=1.8。，試確定齒輪減速比i。2.(1Q分)解：步迸電機(jī)的每轉(zhuǎn)脈沖數(shù)=—= = 沖/鶉妙 1.o根據(jù)工件臺(tái)定位精度的要求，選用脈沖當(dāng)量書=0*01mm/Bi沖設(shè)傳動(dòng)比為i*每個(gè)脈沖對(duì)應(yīng)工作臺(tái)曲位樓為則i=h.= ? ：—4舫，0.01X200.(1)梯形圖：.(1)梯形圖：(2)助記符指令程序:STRX1ORY1ANDNOTX2OUTY1STRX3ORY2ANDNOTX4ANDY1OUTY2N也工業(yè)F￡袒肯由度1肯由度1(1)工業(yè)PC機(jī)集中控制方案：用一臺(tái)工業(yè)PC機(jī)對(duì)三個(gè)自由度實(shí)現(xiàn)集中控制，包括任務(wù)管理和三個(gè)自由度的伺服控制系統(tǒng)原理圖如下。(2)工業(yè)PC機(jī)、單片機(jī)分級(jí)控制方案：用一臺(tái)工業(yè)PC機(jī)與三個(gè)單片機(jī)通信，對(duì)三個(gè)單片機(jī)實(shí)現(xiàn)管理，每個(gè)單片機(jī)負(fù)責(zé)一個(gè)自由度的伺服控制，控制系統(tǒng)原理圖如下。

（3）單片機(jī)、單片機(jī)分級(jí)控制方案：用一個(gè)單片機(jī)作為主單片機(jī)與三個(gè)從單片機(jī)通信，對(duì)三個(gè)從單片機(jī)實(shí)現(xiàn)管理，每個(gè)從單片機(jī)負(fù)責(zé)一個(gè)自由度的伺服控制，控制系統(tǒng)原理圖如下。解：依題意有兩種測(cè)量方案（1）高速端測(cè)量方案：（8分）傳感器安裝在電機(jī)的尾部，通過測(cè)量電機(jī)的轉(zhuǎn)角實(shí)現(xiàn)對(duì)工作臺(tái)位移的間接測(cè)量?？蛇x用光電編碼器式傳感器或者磁電式編碼器。屯杠級(jí)杠螺培門構(gòu)屯杠級(jí)杠螺培門構(gòu)⑵低速端測(cè)量方案：（8分）傳感器安裝在工作臺(tái)上，直接測(cè)量工作臺(tái)的位移?？蛇x用光柵式位移器、感應(yīng)同步器或者電位計(jì)式位移傳感器。1.（14分）解：等效慣量可以分為以下幾個(gè)部分來計(jì)算（1）電機(jī)軸上的元件（齒輪1）Li=J\i=JL2XI曠*kg?m*（2）中間軸上的元件（齒輪廠J<3^7；i-=FXL9X]0_3=4i75X}0“kg?n?＜的負(fù)載軸上的元件（銓杠“工作臺(tái)）絲杠慣量;32j嚴(yán)*曲護(hù)=江熔°=A14X7.8X1?：XO?048X0.NgxiCT%?m:32工作臺(tái)折算到絲杠上的慣査：九=