30453自考機電一體化技術(shù)及應用小抄

1、1機電一體化：應用機械技術(shù)、傳感檢 測技術(shù)、信息處理技術(shù)、自動控制技 術(shù)、伺服傳動技術(shù)和系統(tǒng)總體技術(shù)等 多學科技術(shù)領(lǐng)域綜合交叉的技術(shù)密集 型系統(tǒng)工程2滾珠花鍵：一種傳動裝置又是直線運 動支撐3傳感器：借助于檢測元件接收一種形 式的信息，并按一定規(guī)律將它轉(zhuǎn)換成 另一種信息的裝置4電容傳感器：將被測非電量的變化轉(zhuǎn) 換為電容量變化的一種傳感器5電感式傳感器：把被測量變化轉(zhuǎn)換成 線圈自感或互感變化的裝置6同步感應器：一種應用電磁感應原理 制造的高精度檢測原件7鑒相式：根據(jù)感應電勢的相位來鑒別 位移量8直流測速機：一種測速元件，實際上 就是一臺微型的直流發(fā)電機9接觸式傳感器：獲取兩個物體是否已 接觸的信

2、息的傳感器10接近式傳感器：判別在某一范圍內(nèi) 是否有某一物體的傳感器11程控增益放大器：利用計算機采用 軟件控制的辦法來實現(xiàn)增益的自動變 換12隔離放大器：具有防止電網(wǎng)電壓等 對測量回路損壞的功能的放大器13采樣/保持器：使輸入信號處于采樣 狀態(tài)的器件14軟件數(shù)字量非線性校正：利用計算 機軟件進行非線性補償15數(shù)字濾波：通過一定的計算或判斷 來提高信噪比16中值濾波法：在三個采樣周期內(nèi)連 續(xù)采樣讀入三個檢測信號，從中選擇 一個居中的數(shù)據(jù)作為有效信號17伺服：在控制指令的指揮下，控制 驅(qū)動原件，使機械系統(tǒng)的運動部件按 照指令要求進行運動18直流伺服系統(tǒng)：采用直流伺服電動 機作為執(zhí)行元件的伺服系統(tǒng)

3、19旋轉(zhuǎn)變壓器：一種輸出電壓隨轉(zhuǎn)角變化的角位移測量裝置20相敏放大器（鑒幅器）：將交流電壓 轉(zhuǎn)換為與之成正比的直流電壓，并使 它的極性與輸入的交流電壓的相位相 適應的放大器21占空比：高電平在一個周期之內(nèi)所 占的時間比率22檢測誤差：由檢測元件引起的誤差23原理誤差：由系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和輸入信號 引起的誤差24擾動誤差：負載擾動引起的誤差25交流伺服系統(tǒng)：采用交流伺服電動 機作為執(zhí)行元件的伺服系統(tǒng)26變頻調(diào)速：改變異步電動機的供電 頻率，可以改變其同步轉(zhuǎn)速，實現(xiàn)調(diào) 速運行27恒磁通變頻調(diào)速：保持電動勢與頻 率之比為常數(shù)進行控制28恒功率變頻調(diào)速：保持電動機的額 定功率不變，改變負載的速度29調(diào)制波和載

4、波：以所期望的波形作 為調(diào)制波，而受它調(diào)制的信號稱為載 波30載頻比：三角載波的頻率跟正弦調(diào) 制波的頻率之比31同步調(diào)制：改變正弦調(diào)制波頻率的 同時成正比的改變?nèi)禽d波的頻率， 是載頻比保持不變32異步調(diào)制：改變正弦調(diào)制波頻率的 同時，三角載波頻率保持不變，使載 頻比不斷變化33步距角：步進電動機每步轉(zhuǎn)過的角 度34最高起動頻率：空載時，步進電動 機由靜止突然起動，并不失步地進入 穩(wěn)速運行，所允許的起動頻率的最高35最高工作頻率：步進電動機連續(xù)運 行時所能接受的最局頻率36電液速度伺服控制系統(tǒng)：系統(tǒng)的輸 出量為速度，將此速度反饋到輸入端， 并與輸入量比較，實現(xiàn)對系統(tǒng)的速度 控制的系統(tǒng)37電液力

5、伺服控制系統(tǒng)：以力或壓力 為被控制物理量的控制系統(tǒng)38D/A轉(zhuǎn)換器：將數(shù)字量轉(zhuǎn)換成模擬 量的電路39 A/D轉(zhuǎn)換器：將模擬電壓轉(zhuǎn)換成數(shù) 字量的器件40集散控制系統(tǒng)（DCS）:由計算機技 術(shù)、信號處理技術(shù)、檢測技術(shù)、控制 技術(shù)、通信技術(shù)和人機接口技術(shù)相互 發(fā)展、滲透而產(chǎn)生的新型工業(yè)計算機 控制系統(tǒng)。對生產(chǎn)過程進行集中監(jiān)視、 操作、管理、和分散控制41 STD總線：一個通用工業(yè)控制的8 位微型機總線42單片微計算機：將CPU、RAM、 ROM、定時/計數(shù)、多功能I/O、通信 控制器，甚至圖形控制器、高級語言、 操作系統(tǒng)等都集成在一塊大規(guī)模集成 電路芯片上的計算機43模糊推理：從不精確的前提集合中

6、得出可能不精確結(jié)論的推理44工業(yè)機器人：一種機械裝置，具有 通用性；可以再編程；有自動控制系 統(tǒng)，可在無人參與下自動完成動作。45柔性制造系統(tǒng)（FMS）:可變的、自 動化程度較高的制造系統(tǒng)46計算機集成制造系統(tǒng)（CIMS）:是 運用系統(tǒng)工程的整體優(yōu)化觀點，在人 的核心作用下將現(xiàn)代信息技術(shù)與生產(chǎn) 技術(shù)結(jié)合起來，從信息技術(shù)和組織上 將全生產(chǎn)過程的各項工作系統(tǒng)和信息 系統(tǒng)連接起來的生產(chǎn)系統(tǒng)47 DDC:直接數(shù)字控制系統(tǒng)48 SCC:監(jiān)督控制系統(tǒng)49 DCS:分布式控制系統(tǒng)50 PWM :脈寬調(diào)制型1 .機電一體化的理論基礎(chǔ)和物質(zhì)基礎(chǔ) 系統(tǒng)工程、控制論和信息論是理論基 礎(chǔ)。微電子技術(shù)的發(fā)展，半導體大規(guī)

7、 模集成電路制造技術(shù)的進步是物質(zhì)基 礎(chǔ)。2 .機電一體化系統(tǒng)的基本要素與各要 素的作用（1）機械本體（2）動力部分（3）傳感檢測部分（4）執(zhí)行部分（5）驅(qū)動 部分（6）控制與信息處理部分（7） 接口3 .機電一體化六個關(guān)鍵技術(shù)及作用（1）機械技術(shù)：是機電一體化的基礎(chǔ)（2）傳感檢測：是機電一體化系統(tǒng)的 感官（3）信息處理技術(shù)：信息的交換、 存取、運算、判斷和決策（4）自動控 制技術(shù)：實現(xiàn)機電一體化系統(tǒng)的目標 最佳化（5）伺服傳動技術(shù)：在控制指 令的指揮下，控制驅(qū)動元件，使機械 的運動部件按照指令要求運動，并具 有良好的動態(tài)性能（6）系統(tǒng)總體技術(shù)： 將各有關(guān)技術(shù)協(xié)調(diào)配合、綜合運用而 達到整體系統(tǒng)的

8、最佳化4 .現(xiàn)代機械的機電一體化目標（1）提高精度（2）增強功能（3）提 高生產(chǎn)效率，降低成本（4）節(jié)約能源， 降低能耗（5）提高安全性、可靠性（6） 改善操作性和實用性（7）減輕勞動強 度，改善勞動條件（8）簡化結(jié)構(gòu)，減 輕重量（9）降低價格（10）增強柔性 應用功能5影響機電一體化系統(tǒng)中傳動鏈的動 力學性能的因素（1）負載的變化（2）傳動鏈慣性（3） 傳動鏈固有頻率（4）間隙、摩擦、潤 滑和溫開6主要間隙類型和消隙措施齒側(cè)間隙、傳動間隙、軸向間隙、扭 轉(zhuǎn)間隙。齒側(cè)間隙：剛性消隙法、柔 性消隙法。軸向間隙：調(diào)整墊片的厚 度。7傳感器的選用原則（1）足夠的容量（2）與測量或控制 系統(tǒng)的匹配性好

9、，轉(zhuǎn)換靈敏度高（3） 精度適當，穩(wěn)定性高（4）反應速度快， 工作可靠性好（5）適用性和適應性強（6）使用經(jīng)濟8光電式轉(zhuǎn)速傳感器的結(jié)構(gòu)和測速原 理由帶縫隙圓盤、光源、光電器件和指 示縫隙盤組成。光源發(fā)出的的光通過縫隙圓盤和指示縫隙照射到光電器件 上，圓盤轉(zhuǎn)動時，圓盤每轉(zhuǎn)一周，光 電器件輸出與圓盤縫隙數(shù)相等的電脈 沖，根據(jù)測量時間內(nèi)的脈沖數(shù)，可測 出轉(zhuǎn)速9接近式位置傳感器的分類（1）電磁式（2）光電式（3）靜電容 式（4）氣壓式（5）超聲波式10測量放大器的特點（1）具有很高的共模抑制比（2）高 增益（3）低噪聲（4）高輸入阻抗 11隔離放大器的特點（1）能保護系統(tǒng)元件不受高共模電壓 的損害，防止

10、高壓對低壓信號系統(tǒng)的 損壞（2）泄漏電流低，對于測量放大 器的輸入端無須提供偏流返回通路（3）共模抑制比高，能對直流和低頻 信號進行準確安全的測量12常用的集成采樣/保持器系列用于一般目的：AD582、AD583、 LF198。用于高速場合： HTS-0025、 HTS-0010、HTC-0300O用于高分辨率 場合：SHA114413數(shù)字濾波的優(yōu)點（1）由程序?qū)崿F(xiàn)，不需要增加任何硬 件設(shè)備，也不存在阻抗匹配問題，可 以多個通道共用，節(jié)約投資，提高可 靠性、穩(wěn)定性（2）可以對頻率很低的 信號實現(xiàn)過濾（3）靈活性好，可用不 痛的濾波程序?qū)崿F(xiàn)不痛的濾波方法， 或改變?yōu)V波器的參數(shù)14常用的數(shù)字濾波方

11、法（1）算術(shù)平均值法（2）中值濾波法（3）防脈沖干擾平均值法（4）程序 判斷濾波法15伺服系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成（1）控制器（2）功率放大器（3）執(zhí) 行機構(gòu)（4）檢測裝置16PWM控制電路的組成（1）脈沖調(diào)制器（2）邏輯延時環(huán)節(jié) （3）晶體管基極驅(qū)動器17直流測速機的輸出特性 當負載電阻趨于無窮大時，輸出電壓 與轉(zhuǎn)速成正比。隨著負載電阻變小，輸出電壓下降，而且輸出電壓與轉(zhuǎn)速 之間并不能嚴格保持線性關(guān)系。18永磁式測速機原理恒定磁通由定子產(chǎn)生，當轉(zhuǎn)子在磁場 中旋轉(zhuǎn)時，電樞繞組中即產(chǎn)生交變的 電勢，經(jīng)換向器和電刷轉(zhuǎn)換成與轉(zhuǎn)子 速度成正比的直流電路19步進電機功率放大器的功能 將環(huán)形分配器的輸出信號進行功率

12、放 大，得到步進電動機控制繞組所需的 脈沖電流及所需的脈沖波形 20集成采樣/保持器的特點 采樣速度快、精度高、下降速度慢21 L398的特點采樣速度高、保持電壓下降慢、精度 高22常用非線性軟件處理方法及應用場 合（1）計算法：當輸出電信號與傳感器 的參數(shù)之間有確定的數(shù)字表達式時， 可采用計算法進行。（2）查表法：用 匯編語言編寫程序運算都比較復雜， 甚至無法建立相應的數(shù)學模型的參數(shù) 計算。（3）插值法：占用內(nèi)存單元多， 表格編制麻煩的運算用插值法減少列 表點和測量次數(shù)。23插值法的計算機實現(xiàn)步驟（1）用實驗法測出傳感器的變化曲線 （2）將上述曲線進行分段，選取各插 值基點（3）確定并計算出

13、各差指點的 值，及兩相鄰插值點的擬合直線的斜 率，并存放在存儲器中（4）計算取出 X-Xi （5）找出X所在的區(qū)域，并取出 該段的余率（6）計算Ki （X-Xi） （7） 計算結(jié)果y24伺服電動機的基本要求（1）寬廣而平滑的調(diào)速范圍（2）較 硬的機械特性和良好的調(diào)節(jié)特性（3） 快速響應（4）空載始動電壓小 25永磁直流伺服電動機特點應用范圍 體積小、轉(zhuǎn)矩大、力矩和電流成比例、 伺服性能好、反應速度快、功率體積 比大、功率重量比大、穩(wěn)定性好。應用于辦公自動、化工廠自動化、國防 工業(yè)、家用電器、儀表26無槽電樞直流伺服電動機特點應用 范圍轉(zhuǎn)動慣量小、機電時間常數(shù)小、換向 良好。用于需快速動作、功率

14、較大的 伺服系統(tǒng)27空心杯電樞直流伺服電動機特點應 用范圍轉(zhuǎn)動慣量小、機電時間常數(shù)小、轉(zhuǎn)向 好、低速運轉(zhuǎn)平滑、快速響應、壽命 長、效率高。用于快速動作的伺服系 統(tǒng)。如機器人的腕、臂關(guān)節(jié)28印刷繞組直流伺服電動機特點應用 轉(zhuǎn)向好、旋轉(zhuǎn)平穩(wěn)、機電時間常數(shù)小、 快速響應、低速運轉(zhuǎn)性能好、能承受 頻繁的可逆運轉(zhuǎn)。試用于低速和起動、 反轉(zhuǎn)頻繁的伺服系統(tǒng)29反應式步進電動機特點（1）氣隙?。?）步距角小（3）勵磁 電流較大（4）電動機內(nèi)部阻尼較?。?） 斷電時沒有定位轉(zhuǎn)矩30永磁式步進電動機特點（1）步距角大（2）控制功率較小， 效率高（3）電動機內(nèi)部阻尼較大，單 步運行振蕩時間短（4）斷電時有一定 的定

15、位轉(zhuǎn)矩31永磁感應式步進電動機（混合式步 進電動機）特點（1）步距角?。?）響應頻率高（3） 勵磁功率?。?）效率高32晶閘管SCR特性（1）具有正反向阻斷能力（2）陽極 和控制極同時加正向電壓時晶閘管導 通33功率晶體管GTR工作的三種狀態(tài) 截至、有源、放大飽和狀態(tài)34絕緣柵雙極晶體管IGBT特性（1）高電流密度（2）低飽和電壓（3） 高輸入阻抗（4）高速特性35 SPWM變頻調(diào)速系統(tǒng)的組成及各 部分的作用（1）絕對值運算器：根據(jù)電動機的要 求給定電位器輸出電壓（2）函數(shù)發(fā)生 器：實現(xiàn)調(diào)速過程中電壓和頻率的協(xié) 調(diào)關(guān)系（3）邏輯控制器：根據(jù)定電位 器送來的電壓，經(jīng)邏輯開關(guān)，使控制 系統(tǒng)的SPW

16、M波輸出相應的相序送到 逆變器，實現(xiàn)電動機的正反轉(zhuǎn)及停止。 還要完成各種保護控制36電液伺服系統(tǒng)的特點響應速度快、輸出功率大、結(jié)構(gòu)緊湊37計算機控制系統(tǒng)的硬件組成主機、外圍設(shè)備、過程輸入輸出設(shè)備、 人機聯(lián)系設(shè)備和通信設(shè)備等38計算機控制系統(tǒng)的軟件組成（1）系統(tǒng)軟件：匯編語言、局級語言、 控制語言、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、操作系統(tǒng)、數(shù) 據(jù)庫系統(tǒng)、通彳S網(wǎng)絡(luò)軟件（2）應用軟 件：輸入程序、輸出程序、控制程序、 人機接口程序、打印顯示程序、各種 公共子程序39計算機控制系統(tǒng)的類型（1）操作指導控制系統(tǒng)（2）直接數(shù) 字控制系統(tǒng)（3）監(jiān)督控制系統(tǒng)（4） 分布式控制系統(tǒng)40計算機控制技術(shù)的發(fā)展方向可靠性不斷提高，成本不

17、斷降低，功 能模塊化，控制智能化。41接口方式的種類（1）人機通道及接口技術(shù)（2）檢測 通道及接口技術(shù)（3）控制通道及接口 技術(shù)（4）系統(tǒng)間通道及接口技術(shù) 42并行接口傳輸數(shù)據(jù)類型和傳輸方法 數(shù)字量、開關(guān)量。無條件傳送、查詢 式傳送、中斷傳送43可編程序控制器PLC的特點（1）工作可靠（2）可與工業(yè)現(xiàn)場信 號直接連接（3）積術(shù)式組合（4）編 程操作容易（5）易于安裝及維修 44單回路調(diào)節(jié)器特點（1）實現(xiàn)了儀表和微機一體化（2） 具有豐富的運算和控制功能（3）有專 用的系統(tǒng)組態(tài)器（4）人機接口靈活（5） 便與級間通信（6）有繼電保護和自珍 斷功能458255芯片的端口及功能（1）數(shù)據(jù)總線驅(qū)動器：與系統(tǒng)總線相 連，實現(xiàn)CPU與接口之間的信息傳遞（2）并行I/O端口：功能由程序決定（3）讀/寫控制邏輯：用于管理所有的 數(shù)據(jù)或狀態(tài)字的傳送（4） A組和B組 控制：接收來自讀/寫控制邏輯的命令 和內(nèi)部數(shù)據(jù)總線的控制字，并向?qū)?端口發(fā)出適當?shù)拿?/p>