機電體化系統(tǒng)設(shè)計基礎(chǔ)作業(yè)參考答案

1、機電一體 化系統(tǒng)設(shè)計 基 礎(chǔ)作業(yè) 1、2、3、4 參考答案形成性考核作業(yè) 1一、判斷題（正確的打V,錯誤的打X）1機電一體化系統(tǒng)的主要功能就是對輸入的物質(zhì)按照要求進行處理，輸出 具有所需特性的物質(zhì)。 （ X ）2. 系統(tǒng)論、信息論、控制論是機電一體化技術(shù)的理論基礎(chǔ),是機電一體化 技術(shù)的方法論。 （V ）3信息處理技術(shù)是指在機電一體化產(chǎn)品工作過程中,與工作過程各種參數(shù) 和狀態(tài)以及自動控制有關(guān)的信息輸入、識別、變換、運算、存儲、輸出和決策 分析等技術(shù)。（ V ）4自動控制是在人直接參與的情況下,通過控制器使被控對象或過程自動 地按照預(yù)定的規(guī)律運行。 （ X ）5產(chǎn)品的組成零部件和裝配精度高,系統(tǒng)的

2、精度一定就高。 （ X ） 6為減少機械傳動部件的扭矩反饋對電機動態(tài)性能的影響,機械傳動系統(tǒng) 的基本固有頻率應(yīng)低于電氣驅(qū)動部件的固有頻率的 23 倍,同時,傳動系統(tǒng)的 固有頻率應(yīng)接近控制系統(tǒng)的工作頻率,以免系統(tǒng)產(chǎn)生振蕩而失去穩(wěn)定性。 （ X ）7傳動機構(gòu)的轉(zhuǎn)動慣量取決于機構(gòu)中各部件的質(zhì)量和轉(zhuǎn)速。 （ X ） 8在閉環(huán)系統(tǒng)中,因齒輪副的嚙合間隙而造成的傳動死區(qū)能使系統(tǒng)以610倍的間隙角產(chǎn)生低頻振蕩, 采用消隙裝置, 以提高傳動精度和系統(tǒng)穩(wěn)定性。 （ X ）9進行機械系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計時,由于阻尼對系統(tǒng)的精度和快速響應(yīng)性均產(chǎn)生不利的影響，因此機械系統(tǒng)的阻尼比 E取值越小越好。（X ）(V)10滾珠絲杠垂

3、直傳動時，必須在系統(tǒng)中附加自鎖或制動裝置11采用偏心軸套調(diào)整法對齒輪傳動的側(cè)隙進行調(diào)整，結(jié)構(gòu)簡單，且可以自 動補償側(cè)隙。(V )X12采用虛擬樣機代替物理樣機對產(chǎn)品進行創(chuàng)新設(shè)計測試和評估，延長了產(chǎn)品開發(fā)周期，增加了產(chǎn)品開發(fā)成本，但是可以改進產(chǎn)品設(shè)計質(zhì)量，提高面向客 戶與市場需求能力。(V )x二、單選題1 以下產(chǎn)品屬于機電一體化產(chǎn)品的是( C )。A.游標(biāo)卡尺B.電話C.全自動洗衣機D.非指針式電子表2為提咼機電一體化機械傳動系統(tǒng)的固有頻率，應(yīng)設(shè)法(A )。A.增大系統(tǒng)剛度.增大系統(tǒng)轉(zhuǎn)動慣量C.增大系統(tǒng)的驅(qū)動力矩.減小系統(tǒng)的摩擦阻力3.導(dǎo)程Lo=8mm的絲杠驅(qū)動總質(zhì)量為60kg的工作臺與工件，

4、則其折算到絲. 97. 9.74.傳動系統(tǒng)的固有頻率對傳動精度有影響，B )固有頻率可減小系統(tǒng)地傳杠上的等效轉(zhuǎn)動慣量為(B ) kg mr2。A. 48.5C. 4.85提咼，減小減小，減小動誤差，( A )系統(tǒng)剛度可提高固有頻率。A.提咼，提咼C.減小，提咼5下列哪種方法是采用單螺母預(yù)緊原理來消除滾珠絲杠副的間隙？(A.螺紋調(diào)隙式B.雙螺母墊片調(diào)隙式C.齒差調(diào)隙式D.偏置導(dǎo)程法6.齒輪傳動的總等效慣量隨傳動級數(shù)(?A ) 0 BA.增加而減小B.增加而增加C.減小而減小D.變化而不變7. 多級齒輪傳動中，各級傳動比“前小后大”的分配原則不適用于按（D ） 設(shè)計的傳動鏈。A .最小等效轉(zhuǎn)動慣量

5、原則（小功率傳動裝置）B .最小等效轉(zhuǎn)動慣量原則（大功率傳動裝置）C.輸出軸的轉(zhuǎn)角誤差最小原則D .重量最輕原則8. 某機電一體化系統(tǒng)需要消除齒輪傳動的齒側(cè)間隙，采取下列哪種方法使 得調(diào)整過程中能自動補償齒側(cè)間隙？（ D ）A.偏心套調(diào)整法B.軸向墊片調(diào)整法C.薄片錯齒調(diào)整法D.軸向壓簧錯齒調(diào)整法三、簡答題1. 完善的機電一體化系統(tǒng)主要包括哪幾部分？機電一體化系統(tǒng)的對應(yīng)要素及相應(yīng)功能關(guān)系2. 簡述機電一體化系統(tǒng)中的接口的作用機電一體化系統(tǒng)中的接口的作用是實現(xiàn)系統(tǒng)與外部(其他系統(tǒng)、操作者、 環(huán)境)的連接，一般分為機械接口、電氣接口兩方面。3. 機械運動中的摩擦和阻尼會降低效率，但是設(shè)計中要適當(dāng)選

6、擇其參數(shù), 而不是越小越好。為什么？因為適當(dāng)選擇機械運動中的摩擦和阻尼會，可提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性、保證系統(tǒng)具有良好的動態(tài)特性。4. 簡述機械系統(tǒng)的剛度對系統(tǒng)動態(tài)特性的影響。 失動量。系統(tǒng)剛度越大，因靜摩擦力的作用所產(chǎn)生的傳動部件的彈性變 形越小，系統(tǒng)的失動量也越小。 固有頻率。機械系統(tǒng)剛度越大，固有頻率越高，可遠離控制系統(tǒng)或驅(qū)動 系統(tǒng)的頻帶寬度，從而避免產(chǎn)生共振。 穩(wěn)定性。剛度對幵環(huán)伺服系統(tǒng)的穩(wěn)定性沒有影啊，而對閉環(huán)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。四、計算題1. 某工作臺采用直流電機絲杠螺母機構(gòu)驅(qū)動如圖所示，已知電機軸的轉(zhuǎn)動慣量Jm=4X io-4kg m，與電機輸出軸相

7、連的小齒輪的轉(zhuǎn)動慣量 Ji=1 x io-4kg ni， 大齒輪的轉(zhuǎn)動慣量J2=1.8 x 10-4kg - m，絲杠的轉(zhuǎn)動慣量Js=3.8 x 10-4kg - m。工 作臺的質(zhì)量m=50kg，絲杠導(dǎo)程t=5mm，齒輪減速比為i=5。試求：(1) 工作臺折算到絲杠的等效轉(zhuǎn)動慣量Jg；(2) 傳動件折算到電機軸的等效轉(zhuǎn)動慣量Je；DC伺服聯(lián)軸 由，機 (3) 電機軸上的總轉(zhuǎn)動慣量 JoW直流電機絲杠螺母機構(gòu)驅(qū)動工作臺r :工作臺I _ 3m 丄 1十n /、 I解：(1) jG=m(t/2 n) 2=50*1000*(=如5/I齒輪減速器絲杠滾珠螺母(2) je=(j2+Js+JG)/i2=(

8、 1.8 X10-4+3.8 X10-4+316.6 X 10-4)/52=12.88 x10-4( kg-mi)-4-43(3) J= Ji+ J e=1 X 10 +12.88 X 10=13.88 (kg - mi)2.已知某四級齒輪傳動系統(tǒng)，各齒輪的轉(zhuǎn)角誤差為厶 1= 2二= 8=0.01弧度，各級減速比相同，即i 1 = i2=i 4 =3,求該系統(tǒng)的最大轉(zhuǎn)角誤差 max。解： max= 1/( i 1* i 2* i 3* i 4)+ ( 2+ 3)/ ( i 2* i 3* i 4)+ ( 4+ 5)/ ( i 3* i 4)+( 6+4 7/ ( i 4)+ 8 =432=0.

9、01/34+ 0.02/3 3+0.02/3 2+0.02/3+0.01=0.01975(弧度)五、綜合題1. 分析下圖調(diào)整齒側(cè)間隙的原理。1. 鎖緊螺母 2. 圓螺母 3. 帶凸緣螺母 4. 無凸緣螺母答：圖中所示的雙螺母螺紋預(yù)緊調(diào)整齒側(cè)間隙， 雙螺母中的一個外端有凸緣， 一個外端無凸緣，但制有螺紋，它伸出套筒外用兩個螺母固定鎖緊，并用鍵來 防止兩螺母相對轉(zhuǎn)動。旋轉(zhuǎn)圓螺母可調(diào)整消除間隙并產(chǎn)生預(yù)緊力，之后再用鎖 緊螺母鎖緊。2. 分析下圖中傳動大負載時消除齒側(cè)間隙的原理。1、6 小齒輪2、5 大齒輪3 齒輪4 預(yù)載裝置7 齒條答：小齒輪1、6與齒條7嚙合，與小齒輪1、6同軸的大齒輪2、5分別與

10、齒輪 3嚙合，通過預(yù)載裝置 4向齒輪3上預(yù)加負載，使齒輪2、5同時向相反方向移 動，從而帶動小齒輪1、6轉(zhuǎn)動，其齒面便分別緊貼在齒條 7上齒槽的左、右側(cè), 從而消除了齒側(cè)間隙作業(yè)2一、判斷題（正確的打V,錯誤的打X）1. 機電一體化系統(tǒng)是以微電子技術(shù)為主體、以機械部分為核心，強調(diào)各種技術(shù)的協(xié)同和集成的綜合性技術(shù)。（V ） X2. 機電一體化系統(tǒng)的機械系統(tǒng)與一般的機械系統(tǒng)相比，應(yīng)具有高精度、良好的穩(wěn)定性、快速響應(yīng)性的特性。（V ）3. 雙螺母消除軸向間隙的結(jié)構(gòu)形式結(jié)構(gòu)緊湊，工作可靠，調(diào)整方便，能夠精確調(diào)整。（X ）4傳感器的轉(zhuǎn)換元件是指傳感器中能直接感受或響應(yīng)被測量的部分。（V ）X5. 感應(yīng)同

11、步器是一種應(yīng)用電磁感應(yīng)原理制造的高精度檢測元件，有直線和6選擇傳感器時，如果測量的目的是進行定性分析，則選用絕對量值精度高的傳感器，而不宜選用重復(fù)精度高的傳感器。（X ）7傳感器在使用前、使用中或修理后，必須對其主要技術(shù)指標(biāo)標(biāo)定或校準(zhǔn)，以確保傳感器的性能指標(biāo)達到要求。 （V ）8驅(qū)動部分在控制信息作用下提供動力，伺服驅(qū)動包括電動、氣動、液壓 等各種類型的驅(qū)動裝置。 （ V ）9氣壓式伺服驅(qū)動系統(tǒng)常用在定位精度較高的場合使用。（X ）10永磁型步進電動機即使其定子繞組斷電也能保持一定轉(zhuǎn)矩，故具有記憶能力，可用于定位驅(qū)動。 （ V ）11步進電動機的轉(zhuǎn)動慣量越大，同頻率下的起動轉(zhuǎn)矩就越大。（ X

12、）12直流伺服電動機的調(diào)速特性是電機轉(zhuǎn)速與其輸出轉(zhuǎn)矩的關(guān)系。（ X ）二、單選題1以下產(chǎn)品不屬于機電一體化產(chǎn)品的是（B ）。A. 工業(yè)機器人B.電子計算機C.空調(diào)D.復(fù)印機2. 多級齒輪傳動中，各級傳動比相等的分配原則適用于按（C ）設(shè)計的傳動鏈。A.最小等效轉(zhuǎn)動慣量原則B .輸出軸的轉(zhuǎn)角誤差最小原則C.重量最輕原則（小功率裝置）D .重量最輕原則（大功率裝置）3檢測環(huán)節(jié)能夠?qū)敵鲞M行測量，并轉(zhuǎn)換成比較環(huán)節(jié)所需要的量綱，一般包括傳感器和（ B ）A 控制電路B 轉(zhuǎn)換電路C 放大電路D 逆變電路4.幅頻特性和相頻特性是模擬式傳感器的（B ）。A .靜態(tài)特性指標(biāo)B .動態(tài)特性指標(biāo)C.輸入特性參數(shù)D

13、 .輸出特性參數(shù)5光柵傳感器的光柵是在一塊長條形的光學(xué)玻璃上密集等間距平行的刻線，刻線數(shù)為100線/mm,經(jīng)四倍細分后，記數(shù)脈沖為400，光柵位移是（ A ）mm。A. 1B. 2C. 3D. 46.受控變量是機械運動的一種反饋控制系統(tǒng)稱(B ) 。A.順序控制系統(tǒng)B.伺服系統(tǒng)C.數(shù)控機床D.工業(yè)機器人7閉環(huán)控制的驅(qū)動裝置中， 絲杠螺母機構(gòu)位于閉環(huán)之外， 所以它的 （C ）A. 回程誤差不影響輸出精度，但傳動誤差影響輸出精度B. 傳動誤差不影響輸出精度，但回程誤差影響輸出精度C. 回程誤差和傳動誤差都不會影響輸出精度D. 回程誤差和傳動誤差都會影響輸出精度8. 以下可對交流伺服電動機進行調(diào)速的

14、方法是（ B ）。A 改變電壓的大小B改變電動機的供電頻率C 改變電壓的相位D改變電動機轉(zhuǎn)子繞組匝數(shù)三、簡答題1. 什么是傳感器的靜態(tài)特性和動態(tài)特性？傳感器的靜態(tài)特性是指傳感器的輸入信號不隨時間變化或變化非常緩慢 時，所表現(xiàn)出來的輸出響應(yīng)特性。需要了解的主要參數(shù)有：線性范圍、線性度、 靈敏度、精確度、分辨力、遲滯、穩(wěn)定性。傳感器的動態(tài)特性是指其輸出對隨時間變化的輸入量的響應(yīng)特性。需要了解的主要參數(shù)有：幅頻特性和相頻特性。2. 什么是伺服系統(tǒng)？伺服系統(tǒng)的一般組成有哪幾個部分？伺服系統(tǒng)又稱隨動系統(tǒng)，它是以機械位置、速度和加速度為控制對象，在控制命令指揮下，控制元件的工作，使機械運動部件按照命令要求

15、運動。一般來說，伺服系統(tǒng)組成框圖如圖所示。伺服系統(tǒng)組成框圖(1) 控制器：伺服系統(tǒng)中控制器的主要任務(wù)是根據(jù)輸入信號和反饋信號決 定控制策略，控制器通常由電子線路或計算機組成。(2) 功率放大器：伺服系統(tǒng)中功率放大器的作用是將信號進行放大，并用 來驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)完成某種操作，功率放大裝置主要由各種電力電子器件組成。(3) 執(zhí)行機構(gòu)：執(zhí)行機構(gòu)主要由伺服電動機或液壓伺服機構(gòu)和機械傳動裝 置等組成。(4) 檢測裝置：檢測裝置的任務(wù)是測量被控制量，實現(xiàn)反饋控制。無論采 用何種控制方案，系統(tǒng)的控制精度總是低于檢測裝置的精度，因此要求檢測裝 置精度高、線性度好、可靠性高、響應(yīng)快。3. 簡述直流伺服電動機脈寬調(diào)

16、制的工作原理。直流伺服電動機脈寬調(diào)制(PWM的工作原理：假設(shè)輸入直流電壓 u，可以 調(diào)節(jié)導(dǎo)通時間得到一定寬度的與 U成比例的脈沖方波，給伺服電動機電樞回路 供電，通過改變脈沖寬度來改變電樞回路的平均電壓，從而輸出不同大小的電 壓Ua，使直流電動機平滑調(diào)速。4. 比較直流伺服電動機和交流伺服電動機的適用環(huán)境差別。電機調(diào)速原理容量范圍制動力矩轉(zhuǎn)速耐環(huán)境能力控制器DC調(diào)壓大大低差（有摩擦粉塵）簡單AC變頻中中小高良復(fù)雜四、計算題1. 刻線為1024的增量式角編碼器安裝在機床的絲杠轉(zhuǎn)軸上，已知絲杠的螺 距為2mm，編碼器在10秒內(nèi)輸出307200個脈沖，試求刀架的位移量和絲杠的 轉(zhuǎn)速分別是多少？解：（

17、1 ）絲杠旋轉(zhuǎn)一周有1024個脈沖，307200個脈沖對應(yīng)于絲杠旋轉(zhuǎn)307200/1024=300 周，故刀架的位移量為 300*2mm=600mm，（2）絲杠的轉(zhuǎn)速為 300*2 n /10=60 n （弧度/秒）2. 如圖所示的電機驅(qū)動工作臺系統(tǒng)，其中驅(qū)動 x向工作臺的三相雙三拍步 進電機，轉(zhuǎn)子齒數(shù)z為100。滾珠絲杠的基本導(dǎo)程為l0=6mm已知傳動系統(tǒng)的橫 向（x向）脈沖當(dāng)量 3為0.005mm/脈沖。試求：（1） 步進電機的步距角a ;（2）減速齒輪的傳動比i。圖電機驅(qū)動工作臺示意圖解：(1) K=3 相，N=3 拍，z=100步進 電機的 步距角 a =360 o /(z*m)=36

18、0 o /(z*K*N)二360 o/(100*3*3)=0.4 o(2)由于一個脈沖，步進電機旋轉(zhuǎn)0.4 0,工作臺橫向(x向)脈沖當(dāng)量0.005mm 由于滾珠絲杠的基本導(dǎo)程為丨o=6mm對應(yīng)于絲杠轉(zhuǎn)動一周 360 o，設(shè)一個脈沖絲杠轉(zhuǎn)動的角度為x，貝V 6mm/360 o=0.005/x 0,得x=0.3 o故減速齒輪的傳動比 i=0.3/0.4 =3/4五、綜合題1圖示直射式光電轉(zhuǎn)速傳感器是一種角位移傳感器， 由裝在被測軸 (或與被 測軸相連接的輸入軸 )上的帶縫隙圓盤、光源、光電器件和指示縫隙盤組成，光 源發(fā)生的光通過縫隙圓盤和指示縫隙照射到光電器件上。試分析傳感器的測量 原理。解：當(dāng)

19、裝在被測軸 (或與被測軸相連接的輸入軸 )上的帶縫隙圓盤轉(zhuǎn)動時，光敏元件接收到脈沖信號，若轉(zhuǎn)動圓盤上縫隙是均勻刻制，總數(shù)量為N,則光敏 元件每輸出N個脈沖，就意味著圓盤轉(zhuǎn)動一周3600；若輸出M個脈沖，就意味著轉(zhuǎn)過360*M/No,因此，該傳感器可以用于測量角度。如果在 T秒時間內(nèi)轉(zhuǎn)過 輸出M個脈沖，就意味著轉(zhuǎn)速為360*M/N/T ( o/s )因此，該傳感器也可以用于測量角速度。2 .已知一個繩位移控制系統(tǒng)的兩種驅(qū)動方案分別如圖a和b所示。(1)試分析兩種方案的特點；(2)畫圖說明方案(a)減速器滾筒驅(qū)動測量位移的方法。(a)減速器滾筒驅(qū)動(b)絲杠滑臺驅(qū)動解：(1)分析兩種方案的特點：(

20、 a) 電機經(jīng)減速器帶動滾筒轉(zhuǎn)動，使驅(qū)動繩產(chǎn)生位移；b) 電機帶動絲杠轉(zhuǎn)動，絲杠上的螺母便產(chǎn)生直線運動，帶動驅(qū)動繩產(chǎn)生位移(2)畫圖說明方案(a)減速器滾筒驅(qū)動測量位移的方法作業(yè) 3一、判斷題(正確的打V,錯誤的打X)1數(shù)字式位移傳感器有光柵、磁柵、感應(yīng)同步器等，它們的共同特點是利 用自身的物理特征,制成直線型和圓形結(jié)構(gòu)的位移傳感器,輸出信號都是脈沖 信號,每一個脈沖代表輸入的位移當(dāng)量,通過計數(shù)脈沖就可以統(tǒng)計位移的尺寸。(V)2電液伺服系統(tǒng)的過載能力強,在強力驅(qū)動和高精度定位時性能好,適合于重載的高加減速驅(qū)動。 ( V )3通常,步進電機的最高連續(xù)工作頻率遠大于它的最高啟動頻率。( V )4脈

21、沖分配器的作用是使電動機繞組的通電順序按一定規(guī)律變化。(V )5對直流伺服電動機來說,其機械特性越硬越好。 ( V )6無論采用何種控制方案, 系統(tǒng)的控制精度總是高于檢測裝置的精度。 ( X )7一般說來,全物理仿真較之計算機仿真在時間、費用和方便性上都具有明顯的優(yōu)點,是一種經(jīng)濟、快捷與實用的仿真方法。 ( X )8數(shù)字化物理樣機就是一種結(jié)構(gòu)設(shè)計軟件,強調(diào)結(jié)構(gòu)上的設(shè)計。(X )9計算機控制系統(tǒng)的采樣周期越小,其控制精度就越高。(V )10. PLC采用掃描工作方式，掃描周期的長短決定了 PLC的工作速度。(V )11通用型計算機系大多工作在為特定用戶群設(shè)計的系統(tǒng)中,通常都具有低功耗、體積小、集

22、成度高等特點。 (X )12.現(xiàn)代嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計方法是將系統(tǒng)劃分為硬件和軟件兩個獨立的部分，然后按各自的設(shè)計流程分別完成。 （X ）二、單選題 1下列哪個是傳感器的動特性（ D ）。A.量程B.線性度C.靈敏度D.幅頻特性2 在開環(huán)控制系統(tǒng)中 , 常用（ B ）做驅(qū)動元件。A.直流伺服電動機B.步進電動機C.同步交流伺服電動機D.異步交流伺服電動機3. 光柵傳感器的光柵是在一塊長條形的光學(xué)玻璃上密集等間距平行的刻線，刻線數(shù)為100線/mm,此光柵傳感器測量分辨率是（C ） mmA1B . 0.1 C . 0.01D . 0.0014 .計算機控制系統(tǒng)實際運行時，需要由用戶自行編寫（ D ），

23、具有實時性、 針對性、靈活性和通用性。A.實時軟件B .幵發(fā)軟件C .系統(tǒng)軟件D .應(yīng)用軟件5. 以下除了（ D ），均是由硬件和軟件組成。A.計算機控制系統(tǒng)B. PLC控制系統(tǒng)C.嵌入式系統(tǒng)D.繼電器控制系統(tǒng)6以下抑制電磁干擾的措施，除了（D ），其余都是從切斷傳播途徑入手。A 屏蔽B 隔離 C 濾波 D 軟件抗干擾三、簡答題1 機電一體化系統(tǒng)仿真在系統(tǒng)設(shè)計過程中所起的作用是什么？在系統(tǒng)實際運行前，也希望對項目的實施結(jié)果加以預(yù)測，以便選擇正確、高效的運行策略或提前消除設(shè)計中的缺陷，最大限度地提高實際系統(tǒng)的運行水平, 采用仿真技術(shù)可以省時省力省錢地達到上述目的。2. 機電一體化系統(tǒng)仿真的模型主

24、要有哪幾種？分別應(yīng)用于系統(tǒng)設(shè)計的哪個 階段？仿真根據(jù)采用的模型可以分為：計算機仿真、半物理仿真、全物理仿真。計算機仿真：應(yīng)用于系統(tǒng)設(shè)計階段；半物理仿真：應(yīng)用于部件及子系統(tǒng)研制階段；全物理仿真：應(yīng)用于系統(tǒng)研制階段。3. PID控制算法中比例、積分、微分部分各起何作用？比例調(diào)節(jié)起糾正偏差的作用，其反應(yīng)迅速；積分調(diào)節(jié)能消除靜差，改善系統(tǒng) 靜態(tài)特性；微分調(diào)節(jié)有利于減少超調(diào)，加快系統(tǒng)的過渡過程。4. 系統(tǒng)采樣周期的選擇時，主要考慮的影響因素主要有哪些？(1) 根據(jù)香農(nóng)采樣定理，確定采樣周期：T / max，其中max為被采信號 角頻率上限。(2) 采樣周期應(yīng)大于執(zhí)行元件動態(tài)調(diào)節(jié)穩(wěn)定時間。(3) 從系統(tǒng)隨

25、動性和抗干擾的角度，采樣周期應(yīng)盡可能小，這樣時延小， 反映迅速。(4) 在多回路控制中，由于采用巡檢控制方式，采樣周期應(yīng)足夠大，以確 保在一個采樣周期內(nèi)，能處理完所有回路的算法計算。(5) 從計算機的精度上講，采樣周期不應(yīng)太小。5. 簡述下圖所示梯形圖的工作過程及邏輯關(guān)系，圖中接線為：幵關(guān)1(10.0 )， 幵關(guān) 2 (I0.1 )，幵關(guān) 3 (I0.2 )，紅燈(Q0.0)，綠燈(Q0.1)。WWiQ0)0Tq 3sQ9TT0 I IQ0.1解：由圖可知：幵關(guān)1、幵關(guān)2為常幵，幵關(guān)3為常閉，當(dāng)幵關(guān)1、幵關(guān)2接通、幵關(guān)3為常閉狀態(tài)時，紅燈能亮，同時啟動定時器TO,沿時3秒，3秒后如果幵關(guān)3為常

26、閉狀態(tài)，則綠燈亮四、計算題1. 某工作臺采用如圖所示的直流電機絲杠螺母機構(gòu)驅(qū)動，已知工作臺的行 程L=250m m，絲杠導(dǎo)程t=4mm，齒輪減速比為i=5，要求工作臺位移的測量精 度為0.005mm (忽略齒輪和絲杠的傳動誤差)。(1)若采用高速端測量方法，將旋轉(zhuǎn)編碼器安裝在電機輸出軸上，確定旋 轉(zhuǎn)編碼器的每轉(zhuǎn)脈沖數(shù)。(2)若采用低速端測量方法，將傳感器與絲杠的端部直接相連，ns=500脈沖/轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)編碼器是否合用?圖絲杠絲驅(qū)動工作臺滾珠螺母解：(1)設(shè)工作臺位移(測量精度)0.005mm時，絲杠轉(zhuǎn)動的角度為 X，則得：X 0.45，若對應(yīng)于電機軸的角度為丫，則丫 iX 2.25，安裝在電機輸

27、出軸上的旋轉(zhuǎn)編碼器共有 360，故旋轉(zhuǎn)編碼器的每轉(zhuǎn)脈沖數(shù)為360 /2.25 160(2)因為 360 /0.45800 n s=500，故不合用。2. 圖示為電樞控制式直流電動機的工作原理圖。圖中電機線圈的電流為i ;L與R為線圈的電感與電阻；電機的輸入電壓為u；折算到電機轉(zhuǎn)子軸上的等效負載轉(zhuǎn)動慣量為Jm；電機輸出轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速分別為T和3； Ke和Kr分別為電樞的電勢常數(shù)和轉(zhuǎn)矩常數(shù)，試求輸出轉(zhuǎn)速與輸入電壓之間的傳遞函數(shù)。解:u iR Li Ke 心 Jm 圖直流電動機的工作原理(1)在零初始條件下進行拉氏變換:U(s) l(s)R Lsl(s) Ke (s)K(s) JmS (s)由(4)式得

28、l(s) JmS (s)/Kt，帶入到(3)式，得輸出轉(zhuǎn)速與輸入電壓之間的傳遞函數(shù) 五、綜合題1 如圖所示的系統(tǒng)，試分析齒輪減速器、絲杠螺母機構(gòu)及傳感器的誤差對 輸出精度的影響。解：齒輪減速器存在兩種誤差：傳動誤差和回程誤差。傳動誤差主要由溫度或 彈性導(dǎo)致的齒輪變形產(chǎn)生；回程誤差主要是由齒輪間隙造成。為提高齒輪傳動 系統(tǒng)中傳遞運動的精度，各級傳動比應(yīng)按“先小后大”原則分配，設(shè)各級轉(zhuǎn)角 誤差為 k、第k個齒輪到第n級輸出軸的傳動比為ikn，設(shè)各級轉(zhuǎn)角誤差 折算到 末級輸出軸上的總誤差為max絲杠螺母機構(gòu)傳動誤差主要由絲杠與螺母之間的間隙決定，通?？捎善溟g的調(diào)整、預(yù)緊調(diào)整到最小程度，由于這個誤差是

29、在末級上，其大小直接影響輸出精度。傳感器的誤差對輸出精度的影響是通過控制產(chǎn)生的，由于傳感的誤差必然導(dǎo)致控制的誤差?？梢哉f，傳感器的誤差直接決定對輸出精度的影響。2. 用PLC實現(xiàn)對一臺電動機的正反轉(zhuǎn)控制?？刂埔鬄椋菏紫入妱訖C正轉(zhuǎn)起動，3秒后自動反轉(zhuǎn)，反轉(zhuǎn)2秒后自動又回到正轉(zhuǎn)，如此循環(huán)；可以隨時停車。（1）寫出I/O分配表；（2）選擇PLC畫出梯形圖。解：（1）電動機正轉(zhuǎn)起動幵關(guān)I0.0，電動機正轉(zhuǎn) Q0.0，電動機反轉(zhuǎn) Q0.1，電 動機停轉(zhuǎn)幵關(guān)I0.1 。0.0T39T3-T38INPTT38Q0.0T38*T39INPT丁39作業(yè)4一、判斷題（正確的打V,錯誤的打x）1. 自動控制技術(shù)是

30、機電一體化相關(guān)技術(shù)之一，直接影響系統(tǒng)的控制水平、精度、響應(yīng)速度和穩(wěn)定性。（V ）2. 計算機控制系統(tǒng)設(shè)計完成后，首先需要對整個系統(tǒng)進行系統(tǒng)調(diào)試，然后分別進行硬件和軟件的調(diào)試。（X ）3. PLC完善的自診斷功能，能及時診斷出PLC系統(tǒng)的軟件、硬件故障，并能保護故障現(xiàn)場，保證了 PLC控制系統(tǒng)的工作安全性。（V ）4. 現(xiàn)場總線系統(tǒng)采用一對一的設(shè)備連線，按控制回路分別進行連接，打破了傳統(tǒng)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式。（X ）5需求設(shè)計是指新產(chǎn)品開發(fā)的整個生命周期內(nèi)，從分析用戶需求到以詳細技術(shù)說明書的形式來描述滿足用戶需求產(chǎn)品的過程。（V ）6目前，大部分硬件接口和軟件接口都已標(biāo)準(zhǔn)化或正在逐步標(biāo)準(zhǔn)化，設(shè)計

31、時可以根據(jù)需要選擇適當(dāng)?shù)慕涌冢倥浜辖涌诰帉懴鄳?yīng)的程序。 （V ）7計算機控制系統(tǒng)的軟件主要分為系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件，應(yīng)用軟件一般不 需要用戶設(shè)計，系統(tǒng)軟件都要由用戶自行編寫，所以軟件設(shè)計主要是系統(tǒng)軟件 設(shè)計。（X ）8反求設(shè)計是建立在概率統(tǒng)計基礎(chǔ)之上，主要任務(wù)是提高產(chǎn)品的可靠性， 延長使用壽命，降低維修費用。 （X ）9綠色設(shè)計是對已有的產(chǎn)品或技術(shù)進行分析研究，進而對該系統(tǒng)（產(chǎn)品） 進行剖析、重構(gòu)、再創(chuàng)造的設(shè)計。 （X ）10虛擬設(shè)計是在基于多媒體的、交互的、嵌入式的三維計算機輔助設(shè)計環(huán) 境中進行實體建模和裝配建模，生成精確的系統(tǒng)模型，并在同一環(huán)境中進行一 些相關(guān)分析，從而滿足工程設(shè)計和應(yīng)用的

32、需要。 （V）11工業(yè)機器人驅(qū)動部分在控制信息作用下提供動力，包括電動、氣動、液 壓等各種類型的傳動方式。 （V ）12數(shù)控機床中的計算機屬于機電一體化系統(tǒng)的控制系統(tǒng)，而電機和主軸箱則屬于系統(tǒng)的驅(qū)動部分。 （ X）二、單選題1有一脈沖電源，通過環(huán)形分配器將脈沖分配給五相十拍通電的步進電機定子 勵 磁繞 組 ，已 知 轉(zhuǎn)子 有 24 個齒 ， 步進 電 機的 步 距角 是 （ C ）。a=360/（znk）=360/（24*5*2）A0.6 B 1.2 C 1.5 D 22步進電機轉(zhuǎn)動后，其輸出轉(zhuǎn)矩隨著工作頻率增高而（B ）。A.上升B.下降C.不變D.前三種情況都有可能3. 采用脈寬調(diào)制（PW

33、M進行直流電動機調(diào)速驅(qū)動時，通過改變（ A ）來改變電樞回路的平均電壓，從而實現(xiàn)直流電動機的平滑調(diào)速。A.脈沖的寬度B.脈沖的頻率C.脈沖的正負D.其他參數(shù)4. 含有微處理器，可進行程序編制或適應(yīng)條件變化的接口是（D ）。P220A.零接口B.被動接口C.主動接口D.智能接口5. HRGP-1A賁漆機器人中的活塞式液壓缸屬于系統(tǒng)中的（ C ）。P249A.能源部分B.測試傳感部分C.驅(qū)動部分D.執(zhí)行機構(gòu)6. HRGP-1A賁漆機器人中的手部屬于系統(tǒng)中的（D ）。A.能源部分B.測試傳感部分C.驅(qū)動部分D.執(zhí)行機構(gòu)7. 通常，數(shù)控精密鏜銑床等高精度數(shù)控設(shè)備，其伺服系統(tǒng)的控制方式均采用（ B ）。A.幵環(huán)控制B.閉環(huán)控制C.半閉環(huán)