機電一體化技術 習題-參考答案

1、目 錄機電一體化技術第1 章習題-參考答案 . 11-1 試說明較為人們接受的機電一體化的含義。 . 11-4 何謂機電一體化技術革命？ . 11-7.機電一體化系統(tǒng)有哪些基本要素組成？分別實現(xiàn)哪些功能？ . 11-8.工業(yè)三大要素指的是什么？ . 11-12.機電一體化系統(tǒng)的接口功能有哪兩種？ . 11-16.什么是機電互補法、融合法、組合法？ . 1機電一體化技術第2 章習題-參考答案 . 22-1 設計機械傳動部件時，為確保機械系統(tǒng)的傳動精度和工作穩(wěn)定性，常常提出哪些要求？ . 22-2 機電一體化系統(tǒng)傳動機構的作用是什么？ . 22-3 機電一體化系統(tǒng)（產(chǎn)品）對傳動機構的基本要求是什么

2、？ . 22-10 現(xiàn)有一雙螺母齒差調整預緊式滾珠絲杠，其基本導程0=6mm、一端的齒輪齒數(shù)為100、另一端的齒輪齒數(shù)為98，當其一端的外齒輪相對另一端的外齒輪轉過2個齒時，試問：兩個螺母之間相對移動了多大距離？ . 2216 各級傳動比的分配原則是什么？輸出軸轉角誤差最小原則是什么？ . 2217 已知：4 級齒輪傳動系統(tǒng)，各齒輪的轉角誤差為1=2=3=0.005 rad,各級減速比相同，即1=2=4=1.5。求：該傳動系統(tǒng)的最大轉角誤差max; 為縮小max，應采取何種措施？ . 2218 諧波齒輪傳動有何特點？傳動比的計算方法是什么？ . 32-19.設有一諧波齒輪減速器,其減速比為10

3、0，柔輪齒數(shù)為100.當剛輪固定時,試求該諧波減速器的剛輪齒數(shù)及輸出軸的轉動方向(與輸入軸的轉向相比較) . 32-20.齒輪傳動的齒側間隙的調整方法有哪些? . 32-25.軸系部件設計的基本要求有哪些？ . 4機電一體化技術第3 章參考答案 . 53-1 簡述機電一體化系統(tǒng)執(zhí)行元件的分類及特點。 . 5II3-2 機電一體化系統(tǒng)對執(zhí)行元件的基本要求是什么？ . 53-3 簡述控制用電動機的功率密度及比功率的定義。 . 535 直流伺服電機控制方式的基本形式是什么？ . 53-6 簡述PWM 直流驅動調速，換向的工作原理。 . 6步進電機具有哪些特點？ . 6簡述步進電機三相單三拍的工作原理

4、？ . 63-11 簡述步進電機步距角大小的計算方法？ . 73-12 簡述三相步進電機的環(huán)形分配方式？ . 7簡述步進電機驅動電源的功率放大電路原理. . 7機電一體化技術第4 章參考答案 . 9試說明CPU、MC 和MCS 之關系。 . 94-3、在設計微機控制系統(tǒng)中首先會遇到的問題是什么？ . 94-17 試說明光電耦合器的光電隔離原理。 . 94-20 試說明檢測傳感器的微機接口基本方式。 . 9機電一體化技術第5 章參考答案 . 115-2 簡述采樣定理？ . 115-3 簡述數(shù)字控制系統(tǒng)A/D 轉換過程。 . 115-5 簡述多輸入多輸出系統(tǒng)的靜力學方程。 . 115-6 簡述兩自

5、由度機器人逆動力學方程。 . 12機電一體化技術第7 章參考答案 . 137-3 機電一體化系統(tǒng)中的典型負載有哪些？說明以下公式的含義： . 137-4 設有一工作臺x 軸驅動系統(tǒng)，已知參數(shù)為下表中所列，已知mA=400 ，Ph=5mm,Fl 水平=800N，F(xiàn)l 垂直=600N，工作臺與導軌間為滑動摩擦，其摩擦系數(shù)為0.2，試求轉換到電動機軸上的等效轉動慣量和等效轉矩。 . 137-5.簡述機電一體化系統(tǒng)的數(shù)學模型建立過程。比例環(huán)節(jié)（P）、積分環(huán)節(jié)(I)、比例-積分環(huán)節(jié)(PI)和比例-積分-微分調節(jié)(PID)各有何優(yōu)缺點？ . 147-8 何謂機電一體化系統(tǒng)的“可靠性”？ . 171機電一體

6、化技術第1 章習題-參考答案1-1 試說明較為人們接受的機電一體化的含義。答：機電一體化乃是在機械的主功能、動力功能、信息功能和控制功能上引進微電子技術，并將機械裝置與電子裝置用相關軟件有機結合而構成系統(tǒng)的總稱。1-4 何謂機電一體化技術革命？答：將微型計算機等微電子技術用于機械并給機械以“智能”的技術革新潮流可稱“機電一體化技術革命”。1-7.機電一體化系統(tǒng)有哪些基本要素組成？分別實現(xiàn)哪些功能？答：機電一體化系統(tǒng)（產(chǎn)品）要素 功能控制器（計算機等） 控制（信息存儲、處理、傳送）檢測傳感器 計測（信息收集與變換）執(zhí)行元件 驅動（操作）動力源 提供動力（能量）機構 構造1-8.工業(yè)三大要素指的是

7、什么？答：物質、能量、信息。1-12.機電一體化系統(tǒng)的接口功能有哪兩種？答：一種是變換、調整;另一種是輸入/輸出。1-16.什么是機電互補法、融合法、組合法？答：機電互補法又稱取代法。該方法的特點是利用通用或專用電子部件取代傳統(tǒng)機械產(chǎn)品（系統(tǒng)）中的復雜機械功能部件或功能子系統(tǒng)，以彌補其不足。融合法它是將各組成要素有機結合為一體構成專用或通用的功能部件（子系統(tǒng)），其要素之間機電參數(shù)的有機匹配比較充分。組合法它是將結合法制成的專用或通用功能部件（子系統(tǒng)）、功能模塊，像積木那樣組合成各種機電一體化系統(tǒng)（產(chǎn)品），故稱組合法。2機電一體化技術第2 章習題-參考答案2-1 設計機械傳動部件時，為確保機械系

8、統(tǒng)的傳動精度和工作穩(wěn)定性，常常提出哪些要求？答：常提出低摩擦、無間隙、低慣量、高剛度、高諧振頻率、適當?shù)淖枘岜鹊取?-2 機電一體化系統(tǒng)傳動機構的作用是什么？答：傳遞轉矩和轉速。2-3 機電一體化系統(tǒng)（產(chǎn)品）對傳動機構的基本要求是什么？答：精密化，高速化，小型、輕量化。2-10 現(xiàn)有一雙螺母齒差調整預緊式滾珠絲杠，其基本導程0=6mm、一端的齒輪齒數(shù)為100、另一端的齒輪齒數(shù)為98，當其一端的外齒輪相對另一端的外齒輪轉過2 個齒時，試問：兩個螺母之間相對移動了多大距離？答：Z1 =100，Z2 =98，S=(2/Z1)* 0=0.02*6 mm=0.12 mm。216 各級傳動比的分配原則是什

9、么？輸出軸轉角誤差最小原則是什么？答：（1）各級傳動比的分配原則是：l 重量最輕原則l 輸出軸轉角誤差最小原則l 等效轉動慣量最小原則（2）輸出軸轉角誤差最小原則是：為提高機電一體化系統(tǒng)齒輪傳動的精度，各級傳動比應按先小后大的原則分配，以便降低齒輪的加工誤差、安裝誤差以及回轉誤差對輸出轉角精度的影響。總轉角誤差主要取決于最未一級齒輪的轉角誤差和轉動比的大小，在設計中最未兩級傳動比應取大一些，并盡量提高最未一級齒輪的加工精度。217 已知：4 級齒輪傳動系統(tǒng)，各齒輪的轉角誤差為1=2=3=0.005 rad,各級減速比相同，即1=2=4=1.5。求：該傳動系統(tǒng)的最大轉角誤差max; 為縮小max

10、，應采取何種措施？解：（1）max=iDf1+2 3 42 3i i iDf + Df+3 44 5i iDf + Df+46 7iDf + Df+8=0.005/1.54+0.01/1.53+0.01/1.52+0.01/1.5+0.005=0.00099+0.00296+0.00444+0.00667+0.005=0.02006 rad3=1.1499 o（1） 總轉角誤差主要取決于最未一級齒輪的轉角誤差和傳動比的大小，所以，為縮小max，在設計中最未兩級的傳動比應取大一些，盡量提高最未一級輪副的加工精度。218 諧波齒輪傳動有何特點？傳動比的計算方法是什么？答：（1）諧波齒輪傳動特點有：

11、結構簡單、傳動比大、傳動精度高、回程誤差小、噪聲低、傳動平穩(wěn)、承載能力強、效率高等特點。諧波齒輪傳動的波發(fā)生器相當于行星輪系的轉臂，柔輪相當于行星輪，剛輪則相當于中心輪。故諧波齒輪傳動裝置的傳動比可以應用行星輪系求傳動比的方式來計算。設g r H w 、w 、w分別為剛輪、柔輪和波形發(fā)生器的角速度，則H r H grgg H rZiZw ww w-= =-。當柔性輪固定時， H H g g 1 r g r H grg Hgg H r H g g g g rZ Z Z Z Z i iZ Z Z Z Zw w ww w w w- -= = = - = = =- -當剛性輪固定時， 10r H g

12、r g H rHrH r H r g r gZ Z Z iZ Z Z Zw w w ww w w-= - = = =- -2-19.設有一諧波齒輪減速器,其減速比為100，柔輪齒數(shù)為99 當剛輪固定時,試求該諧波減速器的剛輪齒數(shù)及輸出軸的轉動方向(與輸入軸的轉向相比較)答：根據(jù)公式:iHr=Zr/(zr-zg)可知:當iHr=100 時,Zg=99,（但一般剛輪齒數(shù)比柔輪齒數(shù)多，所以舍去）當iHr=-100 時,Zg=101;故該諧波減速器的剛輪齒數(shù)為101,（柔輪）輸出軸方向與（波發(fā)生器）輸入軸轉向相反。(提示：一般來說，剛輪僅比柔輪多幾個齒；剛輪固定時，柔輪與輸出軸固聯(lián)；柔輪固定時，剛輪與

13、輸出軸固聯(lián)，兩種情況下，波發(fā)生器均與輸入軸固聯(lián))2-20.齒輪傳動的齒側間隙的調整方法有哪些?答(1)圓柱齒輪傳動:1 偏心套(軸)調整法;2 軸向墊片調整法;3 雙片薄齒輪錯齒調整法。(2)斜齒輪傳動:錯齒調整法,用兩個薄片齒輪與一個寬齒輪嚙合,只是在兩個薄片斜齒輪的中間隔開了一小段距離,這樣它的螺旋線便錯開了。（3）錐齒輪采用彈簧調整方式。42-25.軸系部件設計的基本要求有哪些？答：旋轉精度剛度抗震性熱變形軸上零件的布置5機電一體化技術第3 章參考答案3-1 簡述機電一體化系統(tǒng)執(zhí)行元件的分類及特點。答:種類 特點 優(yōu)點 缺點電動式 可使用商用電源；信號與動力的傳動方向相同；有交流和直流之

14、別，應注意電壓大小操作簡便；編程容易；能實現(xiàn)定位伺服；響應快、能與CPU相接； 體積小、動力較大；無污染瞬時輸出功率大；過載能力差，特別是由于某種原因而卡住是，會引起燒毀事故，易受外部噪聲影響氣動式空氣壓力源的壓力為（ 5-7 ） × 105Pa ； 要求操作人員技術熟練氣源方便、成本低；無泄漏污染速度快、操作比較簡單功率小，體積大，動作不夠平穩(wěn)，不易小型化，遠距離傳輸困難，工作噪聲大，難于伺服液動式要求操作人員技術熟練； 液壓源壓力（ 20-80）×105Pa輸出功率大，速度快，動作平穩(wěn)， 可實現(xiàn)定位伺服；易于CPU 相接；響應快設備難于小型化，液壓源或液壓油要求（雜質、

15、溫度、油量、質量）嚴格；易泄露且有污染3-2 機電一體化系統(tǒng)對執(zhí)行元件的基本要求是什么？答: 1 慣量小、動力大 2 體積小、重量輕3 便于維修、安裝 4 易于微機控制3-3 簡述控制用電動機的功率密度及比功率的定義。答:電動機的功率密度PG=P/G.電動機的比功率dp/dt=d(Tw)/dt=Ts/dt|t=tn=Tn2/Jm其中Tn-電動機的額定轉矩，N*MJm電動機轉子的轉動慣量,kg*m235 直流伺服電機控制方式的基本形式是什么？答: 直流伺服電機為直流供電，為調節(jié)電動機的轉速和方向，需要對其直流電壓的大小和方向進行控制。目前常用晶體管脈寬調理驅動和晶閘管直流調速驅動兩種方式。晶閘管

16、直流驅動方式，主要通過調節(jié)觸發(fā)裝置控制晶閘管的觸發(fā)延遲角（控制電壓的大?。﹣硪苿佑|發(fā)脈沖的相位，從而改變整流電壓的大小，使直流電動機電樞電壓的變化易于平滑調速。脈寬調制（PWM）直流調速驅動系統(tǒng)當輸入一個直流控制電壓U 時，就可得到一定寬度與U成比例的脈沖方波給伺服電機電樞回路供電，通過改變脈沖寬度來改變電樞回路的平均電壓，從而得到不同電壓的電壓值Ua ，使直流電動機平滑調速。63-6 簡述PWM 直流驅動調速，換向的工作原理。答：通過電源的通斷來獲得電壓脈沖信號，控制通斷的時間比來獲得不同的電壓脈沖，通的時間越長，獲得的平均電壓越大，電機轉的就快，反之，電機轉的就慢。電機的換向是通過橋式電路

17、來實現(xiàn)的，它是由四個大功率的晶體管組成，通過在不同晶體管的基極加正負脈沖從而實現(xiàn)電機的轉向控制。為使其實現(xiàn)雙向調速，多采用橋式電路，其工作原理與線性放大橋式電路相似。電橋由四個大功率的晶體管組成。分別記作1.2.3.4.如果在1和3 的基極上加以正脈沖的同時，在2 和4 的基級上加以負脈沖，這時1 和3 導通，2 和4 導通。設此時的電動機轉向為正；反之，則為負。電流的方向與前一情況相反， 電動機轉向， 顯然，如果改變加到1 和3，2 和4這兩組管子基極上控制脈沖的正負和導通率就可以改變電動機的轉向和轉速。步進電機具有哪些特點？答：1 步進電機的工作狀態(tài)不易受各種干擾因素（如電源電壓的波動、電

18、流的大小與波形的變化、溫度等）的影響，只要在他們的大小引起步進電機產(chǎn)生“丟步”的現(xiàn)象之前，就不影響其正常工作；2 步進電機的步距角有誤差，轉子轉過一定步數(shù)以后也會出現(xiàn)累計誤差，但轉子轉過一轉以后，其累計誤差變?yōu)椤傲恪?，因此不會長期累積；3 控制性能好，在起動、停止、反轉時不易“丟步”因此，步進電機廣泛應用于開環(huán)控制的機電一體化系統(tǒng)，使系統(tǒng)簡化，并可靠地獲得較高的位置精度。簡述步進電機三相單三拍的工作原理？答：如教材圖例所示：如果先將電脈沖加到A 相勵磁繞組，定子A 相磁極就產(chǎn)生磁通，并對轉子產(chǎn)生磁拉力，使轉子的1 3 兩個齒與定子的A 相磁極對齊， 而后再將電脈沖通入B 相磁繞組，B 相磁極便

19、產(chǎn)生磁通，這時轉子2 4 兩個齒與B 相磁極靠的最近，于是轉子便沿著逆時針方向轉過30 度角，使轉子2 4 兩個齒與定子B 相磁極對齊。如果按照ACBA的順序通電，步進電機講沿順時針方向一步步地轉動。73-11 簡述步進電機步距角大小的計算方法？答： a=360/（K*M）式中：Z=轉子齒數(shù)。M=運行拍數(shù)。通常等于相數(shù)或相數(shù)整數(shù)倍，即M=K*N （N 為電動機的相數(shù)，單拍是K=1，雙拍時K=2）。3-12 簡述三相步進電機的環(huán)形分配方式？答：1.采用計算機軟件，利用查表式計算方法來進行脈沖的環(huán)形分配，簡稱軟環(huán)分。2.采用小規(guī)模集成電路搭接而成的脈沖分配器。3.采用專用環(huán)形分配器件。簡述步進電機

20、驅動電源的功率放大電路原理.答：單電壓功率放大電路如圖所示ABC 分別為步進電機的三相，每一項由一組放大器驅動。沒有脈沖輸入時3DK4 和3DD15 功率晶體管截止，繞組中無電流通過，電機不轉。當A 相得電時，步進電機轉動一步，當脈沖依次加到ABC 三個輸入端時，三組放大器分別驅動不同的繞組，是電機一步一步的轉動。電路終于繞組并聯(lián)的二極管VD 其續(xù)流作用記在功率截至時，是儲存在繞組中的能量通過二級管形成續(xù)流回路泄放，從而保護功放管。高低壓功串放大電路（一）無脈沖輸入時，VT1、VT2、VT3、VT4 均截止，電動機繞組W 無電流通過，電動機不轉。有脈沖通過時，VT1、VT2、VT3、VT4 飽

21、和導通，在vt2 有截止到飽和期間，其集電極電流，迅速上升。當vt2 進入穩(wěn)態(tài)后t1 一次測電流暫時恒定，無磁通變化二次側的感應電壓為零，vt3 截止。12v 低電壓經(jīng)vd1 加到電動機繞組我w 上并維持繞組中的電流。輸入結束后vt1、vt2、vt3、vt4 又都截止，儲存在w 中的能量通過18 歐姆的電阻和vd2 放電，電阻的作用時間小放電回路的時間常數(shù)，改善電流波形的后沿。89機電一體化技術第4 章參考答案試說明CPU、MC 和MCS 之關系。答：微處理機簡稱CPU，它是一個大規(guī)模集成電路器件或超大規(guī)模集成電路器件，器件中有數(shù)據(jù)有數(shù)據(jù)通道、多個寄存器、控制邏輯和運算邏輯部件，有的器件還含有

22、時鐘電路，為器件工作提供定時信號。微型計算機簡稱MC。它是以微處理機為中心，加上只讀存儲器，隨機存取存儲器，輸入|輸出接口電路、系統(tǒng)總線及其他支持邏輯電路組成的計算機。上述微處理機、微型計算機都是從硬件角度定義的，而計算機的使用離不開軟件支持。一般將配有系統(tǒng)軟件、外圍設備、系統(tǒng)總線接口的微型計算機系統(tǒng)，簡稱MCS。4-3、在設計微機控制系統(tǒng)中首先會遇到的問題是什么？答： 在設計微機控制系統(tǒng)時，首先會遇到專用與通用的抉擇和硬件與軟件的權衡問題。4-17 試說明光電耦合器的光電隔離原理。答:光電隔離電路主要由光電耦合器的光電轉換元件組成，如下圖所示.控制輸出時，從上圖a可知，微機輸出的控制信號經(jīng)7

23、4LS04 非門反相后，加到光電耦合器G 的發(fā)光二極管正端。當控制信號為高電平時，經(jīng)反相后，加到發(fā)光二極管正端的電平為低電平，因此，發(fā)光二極管不導通，沒有光發(fā)出。這時光敏晶體管截止，輸出信號幾乎等于加在光敏晶體管集電極上的電源電壓。當控制信號為低電平時，發(fā)光二極管導通并發(fā)光，光敏晶體管接收發(fā)光二極管發(fā)出的光而導通，于是輸出端的電平幾乎等于零。同樣的道理，可將光電耦合器用于信息的輸入，如上圖b 所示。4-20 試說明檢測傳感器的微機接口基本方式。答：模擬量接口方式：傳感器輸出信號放大采樣/保持模擬多路開關A/D 轉換I/O 接口微機開關量接口方式：開關型傳感器輸出二值式信號(邏輯1 或0) 三態(tài)

24、緩沖器微機10數(shù)字量接口方式：數(shù)字型傳感器輸出數(shù)字量(二進制代碼、BCD 代碼、脈沖序列等)計數(shù)器三態(tài)緩沖器微機11機電一體化技術第5 章參考答案5-2 簡述采樣定理？如果是有限帶寬信號，即| |> 時，E（j ）=0。而是e（t）的理想采樣信號，若采樣頻率,那么一定可以有采樣信號唯一地決定出原始信號e（t）。也就是說，若，則由可以完全地恢復e（t）。5-3 簡述數(shù)字控制系統(tǒng)A/D 轉換過程。模/數(shù)轉換裝置每隔T 秒對輸入的連續(xù)信號e（t）進行一次采樣，采樣信號為e*（t），如圖a 所示。該采樣信號是時間上離散而幅值上連續(xù)的信號，它不能直接進入計算機進行運算，必須經(jīng)量化后成為數(shù)字信號才能

25、為計算機所接受。將采樣信號經(jīng)量化后成為數(shù)字信號的過程是一個近似過程，稱量化過程?，F(xiàn)對量化過程作簡單的說明：將采樣信號e*（t）的變化范圍分成若干層，每一層都用一個二進制數(shù)碼表示，這些數(shù)碼可表示幅值最接近它的采樣信號。如圖b 所示，采樣信號A1 為1.8V，則量化值A1為2V，用數(shù)字010 來代表；采樣信號A2 為3.2V，則量化值A2為3V，用數(shù)字量011 代表。這樣就把采樣信號變成了數(shù)字信號。a b5-5 簡述多輸入多輸出系統(tǒng)的靜力學方程。答： 設對微小輸入位移有微小的輸出位移，則輸入功的總和和輸出功的總和分別為：12其中忽略機構內部機械損失時，兩式相等。由于相互獨立，則對第i個輸入有用表示

26、輸入力（或轉矩）時，寫成式中力（或轉矩）的變換系數(shù)，是n*m 矩陣。5-6 簡述兩自由度機器人逆動力學方程。答：首先利用逆運動學方法將軌跡x(t),y(t)變換成為關節(jié)運動1(t)、2(t)，然后從1 和2 導出計算關節(jié)力矩T1、T2 的計算公式。由平面幾何學知識，可得逆運動學解為=式中 p= ，q= 。逆運動學解可由Lagrange 公式解出。設計器人得負載只有各臂端部的質量，則= * +式中第一項相當于慣性項，第二項相當于離心力與哥氏力。13機電一體化技術第7 章參考答案7-3 機電一體化系統(tǒng)中的典型負載有哪些？說明以下公式的含義：2 21 1m nk i jcq i ji k i kJ

27、m v Jw= w = wæ ö æ ö= ç ÷ + ç ÷è ø è øå å答：典型負載是指慣性負載、外力負載、彈性負載、摩擦負載（滑動摩擦負載、粘性摩擦負載、滾動摩擦負載等）。對具體系統(tǒng)而言，其負載可能是以上幾種典型負載的組合，不一定均包含上述所有負載項目。第一式表示等效轉動慣量。該系統(tǒng)運動部件的動能總和為2 21 11 12 2m ni i j ji iE m v J w= = å + å設、等效到元件輸出軸上的總動能為 2

28、12k kcq k E = J w ，由能量守恒：E =Ek故2 21 1m nk i jcq i ji k i kJ m v Jw= w = wæ ö æ ö= ç ÷ + ç ÷è ø è øå å用工程上常用單位時，可將上式改寫為2 221 114m nk i jcq i ji k i kv n J m Jp = n = næ ö æ ö= ç ÷ + ç ÷è

29、 ø è øå å第二式表示等效負載轉矩。設上述系統(tǒng)在時間t 內克服負載所作的功德總和為：1 1m ni i j ji jW Fv t Tw t= =å +å ， 同 理 ， 執(zhí) 行 元 件 輸 出 軸 在 時 間 t 內 的 轉 角 為k k j =w t 則，執(zhí)行元件所作的功為 kK eq k W = T w t，由 K W =W 得：1 1/ /m nkeq i i k j j ki jT Fv w Tw w= =å +å ，或1 11 / /2m nkeq i i k j j ki jT F v

30、n T n np = = å +å7-4 設有一工作臺x 軸驅動系統(tǒng)，已知參數(shù)為下表中所列，已知mA=400 ，Ph=5mm,Fl 水平=800N，F(xiàn)l 垂直=600N，工作臺與導軌間為滑動摩擦，其摩擦系數(shù)為0.2，試求轉換到電動機軸上的等效轉動慣量和等效轉矩。答：（1）由公式：2 221 114m nk i jcq i ji k i kv n J m Jp = n = næ ö æ ö= ç ÷ + ç ÷è ø è øå å可得：v

31、1=n 絲*Ph/1000（和轉速n 的單位要統(tǒng)一所以不必算出最終值）Jkeq =1/42ma(v1/nk)2+JG1(nG1/ nk)2+JG2(nG2/ nk)2+JG3(nG3/ nk)2+JG4(nG4/ nk)2+J(n/ nk)2+J(n/14nk)2+J 絲（n 絲/ nk）2+Jm=0.0508( )（2）當工作臺向右時：F=F*u- FL 水平=( FL 垂直+G)*u- FL 水平=（600+400*9.8）*0.2-800=104（N）由1 1/ /m nkeq i i k j j ki jT Fv w Tw w= =å +å 得：TK= F*V/nk

32、/（2*pi）=F* （n 絲*Ph/1000）/nk/（2*pi）=104*(180*5/1000)/*720/(2*3.14)= 0.0207（ N*m）。（3）當工作臺向左時：F=( FL 垂直+G)*u+ FL 水平=（600+400*9.8）*0.2+800=1704（N）TK= ( F*V/nk) /(2*pi)=0.339 （N*m）Matlab 程序：n1=720;n2=360;n3=360;n4=180;n11=720;n22=360;ns=180;nd=720;ph=5;pi=3.1415927;j1=.01;j2=.016;j3=.02;j4=.032;j11=.024;

33、j22=.004;js=.012;jd=.004;v1=ns*ph*.001;a=400*(v1/nd)2/(4*pi2)b=j1c=j2*(n2/nd)2d=j3*(n3/nd)2e=j4*(n4/nd)2f=js*(ns/nd)2g=j11*(n11/nd)2h=j22*(n22/nd)2J=400*(v1/nd)2/(4*pi2)+j1+j2*(n2/nd)2+j3*(n3/nd)2+j4*(n4/nd)2+js*(ns/nd)2+j11*(n11/nd)2+j22*(n22/nd)2+jdfs=800;fc=600;ma=400;fiz=fs+(fc+ma*9.8)*0.2;fiy=-fs+(fc+ma*9.8)*0.2;tiz=fiz*v1/nd /(2*pi);tiy=fiy*v1/nd /(2*pi);7-5.簡述機電一體化系統(tǒng)的數(shù)學模型建立過程。比例環(huán)節(jié)（P）、積分環(huán)節(jié)(I)、比例-積分環(huán)節(jié)(PI)和比例-積分-微分調節(jié)(PID)各有何優(yōu)缺點？答：在穩(wěn)態(tài)設計的基礎上，利用所選元部件的有關參數(shù)，可以繪制出