機電系統(tǒng)組成原理答案

1、機 電 1 1 FMSFMS 系統(tǒng) 答：即柔性制造系統(tǒng)，是以數(shù)控機床為基礎(chǔ)發(fā)展起來的一種高效率、多 品種、小批量生產(chǎn)系統(tǒng)。 2 2 可靠度 答: :是產(chǎn)品在規(guī)定條件下和規(guī)定時間內(nèi)完成規(guī)定功能的概率。 3 3、D/AD/A 轉(zhuǎn)換器 答：即數(shù)字一模擬信號轉(zhuǎn)換器，其功能是將計算機輸出的數(shù)字信號轉(zhuǎn)換 為模擬的電壓信號。 4 4 協(xié)同專家系統(tǒng) 5 5 三相六拍工作方式 答：每轉(zhuǎn)換六次為一循環(huán)，各拍交替出現(xiàn)單雙相通電的模式，定子繞組 通電次序為 A A- -ABAB- -B B- -BCBC- -C C- -CACA- -A.A. 6 6 靈敏度 答：傳感器在靜態(tài)標注條件下，輸出變化對輸入變化的比值稱為靈

2、敏度。 2 2 位置隨動系統(tǒng) 答：位置輸出量以一定的精度復(fù)現(xiàn)輸入量變化的自動控制系統(tǒng)，稱為位 置隨動系統(tǒng)，也稱為伺服系統(tǒng)。 3 3 浴盆”曲線 答：實質(zhì)上是一條瞬變故障曲線，它描述了機電一體化系統(tǒng)瞬時故障隨 時間變化的關(guān)系。 1 1 雙三拍工作方式 答：是有兩相導通，兩相繞組處在相同電壓之下，以 ABAB- -BCBC- -CACA- -ABAB 或反 之）方式通電。 2 2 可靠度 答: :是產(chǎn)品在規(guī)定條件下和規(guī)定時間內(nèi)，完成規(guī)定功能的概率。 3 3 電氣干擾 答：電子設(shè)備內(nèi)部各元部件之間的相互干擾以及電子設(shè)備或系統(tǒng)以外的 因素對線路、設(shè)備或系統(tǒng)的干擾。 4 4 CIMSCIMS 系統(tǒng) 答：

3、它是英語 Computer Integrated Manufacturing SystemComputer Integrated Manufacturing System 的縮寫， 意思是計算機集成制造系統(tǒng)。它是隨著計算機輔助設(shè)計與制造的發(fā)展而 產(chǎn)生的。它是在信息技術(shù)自動化技術(shù)與制造的基礎(chǔ)上，通過計算機技術(shù) 把分散在產(chǎn)品設(shè)計制造過程中各種孤立的自動化子系統(tǒng)有機的集成起 來，形成適用于多品種、小批量生產(chǎn)，實現(xiàn)整體效益的集成化和智能化 制造系統(tǒng)。集成化反映了自動化的廣度，它把系統(tǒng)的范圍擴展到了市場 預(yù)測、產(chǎn)品設(shè)計、加工制造、檢驗、銷售及售后服務(wù)等的全過程。智能 化則體現(xiàn)了自動化的深度，它不僅設(shè)計物

4、資流控制的傳統(tǒng)體力勞動自動 化，還包括信息流控制的腦力勞動的自動化。 5 5 A/D A/D 轉(zhuǎn)換器 答：將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號的電路。 二、問答題（每題 7 7 分，共 56 56 分） 1 1 試述壓電式壓力傳感器的電荷放大器和電壓放大器的特性和特點。 答: : 壓電式壓力傳感器的電荷放大器：壓電式壓力傳感器是一種自發(fā)電 式和機電轉(zhuǎn)換式傳感器。它的敏感元件由壓電材料制成。壓電材料受力 后表面產(chǎn)生電荷。此電荷經(jīng)電荷放大器和測量電路放大和變換阻抗后就 成為正比于所受外力的電量輸出。電荷放大器的特點是：深度負反饋的 高增益放大器，將高阻抗電荷轉(zhuǎn)換成低阻抗電壓源。與頻率無關(guān)，電荷 放大器低頻特性

5、好。壓電式壓力傳感器的電壓放大器：電壓放大器低頻 特性差。 2 2 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的哪些特點使得控制器更易實現(xiàn)智能化？ 答： （1 1） 并行分布處理。 （2 2）非線性映射（ 3 3）通過訓練進行學習的能 力（ 4 4）適應(yīng)與集成（ 5 5）硬件實現(xiàn)。由此可見，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有學習 和適應(yīng)、自組織、函數(shù)逼近和大規(guī)模并行處理等特點，因而具有用于智 能控制系統(tǒng)的潛力。 3 3 簡述容錯系統(tǒng)的基本思想，主要特點以及技術(shù)關(guān)鍵。 答：容錯技術(shù)是指在一定程度上容忍故障的技術(shù)，也稱為故障掩蓋技術(shù) （ fafault masking ult masking ）。采用容錯技術(shù)的系統(tǒng)稱容錯系統(tǒng)。容錯主要依靠冗 余

6、設(shè)計來實現(xiàn)，它以增加資源的辦法換取可靠性。由于資源的不同，冗 余技術(shù)分為硬件冗余、軟件冗余、時間冗余和信息冗余。 硬件冗余是通過硬件的重復(fù)使用來獲得容錯能力。 軟件冗余的基本思想是用多個不同軟件執(zhí)行同一功能，利用軟件設(shè)計差 異來實現(xiàn)容錯。 信息冗余是利用在數(shù)據(jù)中外加的一部分信息位來檢測或糾正信息在運 算或傳輸中的錯誤而達到容錯。在通信和計算機系統(tǒng)中，常用的可靠性 編碼包括：奇偶效驗碼、循環(huán)冗余碼 CRCCRC 漢明碼等。 時間冗余是通過消耗時間資源來實現(xiàn)容錯，其基本思想是重復(fù)運算以檢 測故障。按照重復(fù)運算時在指令級還是程序級分為指令復(fù)執(zhí)程序復(fù)算。 指令復(fù)執(zhí)當指令執(zhí)行的結(jié)果送到目的地址中，如果這

7、時有錯誤恢復(fù)請求 信號，則重新執(zhí)行該指令。程序復(fù)算常用程序滾回技術(shù)。例如將機器運 行的某一時刻稱作檢查點，此時檢查系統(tǒng)運行的狀態(tài)是否正確，不論正 確與否，都將這一狀態(tài)存儲起來，一旦發(fā)現(xiàn)運行故障，就返回到最近一 次正確的檢查點重新運行。 容錯系統(tǒng)工作過程包括自動偵測、自動切換、自動恢復(fù)。 容錯 FTFT（Fault TolerantFault Tolerant）技術(shù)一般利用冗余硬件交叉檢測操作結(jié)果。隨 著處理器速度的加快和價格的下跌而越來越多地轉(zhuǎn)移到軟件中。 按照專家系統(tǒng)所求解的問題的性質(zhì)，可分為幾種類型? 影響直流測速發(fā)動機的測量結(jié)果的因素有哪些？ 步進電動機常用的驅(qū)動電路有哪 系統(tǒng)可靠性的特

8、征量有哪些？ 1 1 機械傳動系統(tǒng)設(shè)計中傳動鏈的各級傳動比的分配的基本原則有哪些？ 它們的選用原則是什么？ 答：基本原則：（1 1）等效轉(zhuǎn)動慣量最小原則（2 2）質(zhì)量最小原則（3 3）輸 出軸轉(zhuǎn)角誤差最小原則。 選用原則：（1 1）對于傳動精度要求高的降速齒輪傳動鏈，可按輸出軸轉(zhuǎn) 角誤差最小原則設(shè)計（2 2）對于要求運轉(zhuǎn)平穩(wěn)、啟停頻繁和動態(tài)性能好 的降速傳動鏈，可按等效轉(zhuǎn)動慣量最小原則和輸出軸轉(zhuǎn)角誤差最小原則 設(shè)計（3 3）對于要求質(zhì)量盡可能小的降速傳動鏈，可按質(zhì)量最小原則設(shè) 計。 2 2 簡述機電一體化系統(tǒng)的相關(guān)技術(shù)以及系統(tǒng)的基本組成。 答：相關(guān)技術(shù)：檢測傳感技術(shù)；信息處理技術(shù)；自動控制技術(shù)

9、；伺服傳 動技術(shù)；精密機械技術(shù)；系統(tǒng)總體技術(shù) 系統(tǒng)的基本組成：動力系統(tǒng)；傳感系統(tǒng)；控制系統(tǒng)；驅(qū)動系統(tǒng)；機械系 統(tǒng) 3 3 壓力傳感器一般的基本類型有哪幾種？它們各自的工作原理是什么？ 答：壓力傳感器常分為壓阻式壓力傳感器；應(yīng)變式壓力傳感器；壓電式 壓力傳感器。 工作原理：（1 1）壓阻式：利用半導體材料的電阻率隨其所受壓力變化而 變化的特性；（2 2）應(yīng)變式：利用壓力的作用使電阻或應(yīng)變片發(fā)生形變， 致使它們的電阻發(fā)生變化的特性制成，通過檢測電阻的變化便可檢測壓 力的變化；（3 3）壓電式：利用電介質(zhì)在受壓力作用時產(chǎn)生電極化現(xiàn)象， 并在表面產(chǎn)生電荷的壓電效應(yīng)來測量壓力。 4 4 簡述步進電動機的

10、特性與特點。 答：（1 1）步進電動機的工作電流就是脈沖電流，周期性的接通和切斷。 （2 2）步進電動機的工作電流就是啟動電流。 （3 3）步進電動機銘牌上的 參考電流和電壓是可變的。（4 4）步進電動機的電壓或線路電壓是指施加 在電動機一相繞組，大功率管和外界電阻上的總電壓。 （5 5）步進電動機 是同步電動機的范疇，工作時伴有鐵損和銅損，運動時有機械損耗，會 發(fā)熱。 1 1 斜齒輪傳動機構(gòu)中消除齒側(cè)隙的常用方法? 2 2 傳感器選擇的基本原則是什么？ 答：（1 1）根據(jù)測量對象與測量環(huán)境確定傳感器的類型，要進行一個具體 的測量工作，首先要考慮采用何種原理的傳感器，這需要分析多方面的 因素之

11、后才能確定。（2 2）靈敏度的選擇 通常在傳感器的線性范圍內(nèi)， 希望傳感器的靈敏度越高越好。（3 3）頻率響應(yīng)特性 傳感器的頻率響應(yīng) 特性決定了被測量的頻率范圍，必須在允許頻率范圍內(nèi)保持不失真的測 量條件，實際上傳感器的響應(yīng)總有一定延遲，希望延遲時間約短越好。 （4 4）線性范圍 傳感器的線性范圍是指輸出與輸入成正比的范圍。以理 論上講，在此范圍內(nèi)，靈敏度保持定值。傳感器的線性范圍越寬，則其 量程越大，并且能保證一定的測量精度。在選擇傳感器時，當傳感器的 種類確定以后首先要看其量程是否滿足要求。 （5 5）穩(wěn)定性 傳感器使用 一段時間后，其性能保持不變化的能力成為穩(wěn)定性。影響傳感器長期穩(wěn) 定性

12、的因素除傳感器本身結(jié)構(gòu)外，主要是傳感器的使用環(huán)境。因此，要 使傳感器具有良好的穩(wěn)定性，傳感器必須要有較強的環(huán)境適應(yīng)能力。在 選擇傳感器之前，應(yīng)對其使用環(huán)境進行調(diào)查，并根據(jù)具體使用環(huán)境選擇 合適的傳感器，或采取適當措施，減小環(huán)境影響。 （6 6）精度 精度是傳 感器的一個重要的性能指標，它是關(guān)系到整個測量系統(tǒng)測量精度的一個 重要環(huán)節(jié)。傳感器精度越高，其價格越昂貴，因此，傳感器的精度只要 滿足整個測量系統(tǒng)的精度要求就可以，不必選的過高。這樣就可以滿足 同一測量目的諸多傳感器中選擇比較便宜和簡單的傳感器。 3 3 機電一體化系統(tǒng)中， 機械傳動的功能是什么？為什么在機械傳動設(shè)計 往往采用 負載角加速度

13、最大原則”設(shè)計總傳動比? 答：（1 1）機電一體化機械系統(tǒng)是由計算機信息網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)與控制的，用于 完成包括機械力、運動和能量流等動力學任務(wù)的機械及機電不見相互聯(lián) 系的系統(tǒng)。其核心是由計算機控制的，包括機械、電力、電子、液壓、 光學等技術(shù)的伺服系統(tǒng)。它的主要功能是完成一系列機械運動，每一個 機械運動可單獨由控制電動機、傳動機構(gòu)和執(zhí)行機構(gòu)組成的子系統(tǒng)來完 成，而這些子系統(tǒng)要由計算機協(xié)調(diào)和控制，以完成其系統(tǒng)功能要求。機 電一體化機械系統(tǒng)的設(shè)計要從系統(tǒng)的角度進行合理化和最優(yōu)化設(shè)計。機 電一體化系統(tǒng)的機械機構(gòu)主要包括執(zhí)行機構(gòu)、傳動機構(gòu)和支承部件。在 機械系統(tǒng)設(shè)計時，除考慮一般機械設(shè)計要求外，還必須考慮機械

14、機構(gòu)因 素與整個伺服系統(tǒng)的性能參數(shù)、電器參數(shù)的匹配，以獲得良好的伺服性 能。 i4i4 , 齒輪 1 1- -8 8 的轉(zhuǎn)角誤差依次為。該傳動鏈輸出軸的總轉(zhuǎn)角誤差為：由上式 可以看出，如果從輸入端到輸出端的各級傳動比按“前小后大”的原則 排列則總轉(zhuǎn)角誤差較小。而且低速級的誤差在總誤差中戰(zhàn)的比重很大。 因此，要提高傳動精度，就應(yīng)減少傳動級數(shù)。并使末級齒輪的傳動比盡 可能大，制造精度盡量高。 4 4 永磁同步電動機的優(yōu)勢以及存在的問題。 答：永磁同步電機啟動時，因轉(zhuǎn)子靜止，定、轉(zhuǎn)子磁場不能保持相對靜 止，因而不能產(chǎn)生定向的穩(wěn)定轉(zhuǎn)矩。故從理論上說，永磁同步電動機無 自啟動轉(zhuǎn)矩，需在轉(zhuǎn)子上附加籠式繞組

15、(導條)或磁滯環(huán)來產(chǎn)生啟動轉(zhuǎn) 矩。為防止永磁體漏磁過大，籠式繞組不裝在一個整體圓環(huán)上，而是裝 在極靴上；磁滯環(huán)則裝于磁極外圈。 優(yōu)點：同步，可當發(fā)動機用。 缺點：電刷容易壞，電機結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價高 5 5 簡述模糊控制的基本原理(即基本結(jié)構(gòu)，控制規(guī)則和模糊運算) 答：模糊邏輯控制(Fuzzy Logic Control Fuzzy Logic Control )簡稱模糊控制(Fuzzy CFuzzy Controlontrol), , 是以模糊集合論、模糊語言變量和模糊邏輯推理為基礎(chǔ)的一種計算機數(shù) 字控制技術(shù)。 基本結(jié)構(gòu)：I I 控制規(guī)則：規(guī)則的歸納和規(guī)則庫的建立，是從實際控制經(jīng)驗過渡到模糊 控

16、制器的中心環(huán)節(jié)?？刂坡赏ǔＳ梢唤M ifif- -thenthen 結(jié)構(gòu)的模糊條件語句構(gòu) 成，例如：if e=N and c=N,then u=PBif e=N and c=N,then u=PB . 等；或總結(jié)為模糊控制規(guī) 則表。 模糊運算：用模糊語言表述一組規(guī)則(模糊語句)。 三綜合分析(每題 1414 分，共 1414 分) 簡要分析并比較 VM,RM,AVM,RM,A 啲主要技術(shù)關(guān)鍵。 答：虛擬制造 VMVM (2(2)以四級齒輪減速傳動鏈為例。四級傳動比分別為 i1i1、i2i2、i3i3、 虛擬制造主要就是利用計算機技術(shù)和裝備產(chǎn)生一個虛擬環(huán)境，應(yīng)用人類 知識、技術(shù)和感知能力，與虛擬對

17、象進行交互作用，對產(chǎn)品設(shè)計和制造 活動進行全面的建模和仿真。虛擬制造技術(shù)從根本上改變了設(shè)計、試制、 修改設(shè)計和規(guī)模生產(chǎn)的傳統(tǒng)制造模式。在產(chǎn)品真正制造以前，首先在虛 擬制造環(huán)境中生產(chǎn)軟產(chǎn)品原型(Soft Soft P rotot ype P rotot ype )，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的硬樣品 (Hard PrototypeHard Prototype), ,預(yù)測產(chǎn)品的設(shè)計和制造的合理性、產(chǎn)品性能和制 造周期等，從而使產(chǎn)品的開發(fā)周期最短、成本最低、質(zhì)量最優(yōu)，最終提 高快速響應(yīng)市場多變的能力。 快速制造技術(shù) RMRM 快速制造(RMRM- -rapid manufacturing rapid manufact

18、uring )是基于離散- -堆積成型原理的先 進制造及時總稱。快速原型技術(shù)是快速制造大家族中最先產(chǎn)生的制造技 術(shù)，在此基礎(chǔ)上，又出現(xiàn)了快速工具、快速模具和快速生物支架制造等 等。RMRM 之基本定義為：“由產(chǎn)品的三維 CADCAD 莫型數(shù)據(jù)直接驅(qū)動，組裝( (堆 積) )材料單元而完成任意復(fù)雜具有使用功能的零件和科學技術(shù)。” ” RMRM 的主 要特點有：產(chǎn)品的三維 CADCADS計時 RMRM 的前提；無需任何專業(yè)工具， 產(chǎn)品的設(shè)計數(shù)據(jù)直接驅(qū)動 RMRM 設(shè)備堆積材料而進行成型制成過程；所 完成的是功能零件(functfunctional parts ional parts );所完成的功

19、能零件之結(jié)構(gòu) 與形狀無限制， 可以是具有材料梯度、 結(jié)構(gòu)梯度和特殊孔隙的復(fù)雜形狀。 快速制造的內(nèi)涵主要體現(xiàn)為：制造過程中信息過程與物理過程相同統(tǒng) 一；材料裝備與材料成型相統(tǒng)一；結(jié)構(gòu)梯度與材料梯度相統(tǒng)一。由于這 些統(tǒng)一，使得 RMRMM有非常光明的前景。 敏捷制造 AMAM 制造制動化系統(tǒng)的生存能力和競爭能力在很大程度上取決于它是否能 在很短的開發(fā)周期內(nèi)產(chǎn)出低成本、高質(zhì)量的不同品種產(chǎn)品的能力，從而 去面對市場的挑夠。敏捷制造是將柔韌生產(chǎn)技術(shù)、熟練掌握生產(chǎn)技能的 勞動力，與促進企業(yè)內(nèi)部和企業(yè)之間相互合作的靈活管理集成在一起通 過所建立的共同基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，對迅速改變和無法預(yù)見的市場做出快速反 應(yīng)。它旨在

20、不可預(yù)測的持續(xù)變化的環(huán)境中使企業(yè)具有卓越的自適應(yīng)能 力,從而占據(jù)主導地位的總體策略。同時也是對市場需求做出快速響應(yīng)、 快速重組的生產(chǎn)模式； 敏捷制造是一種哲理或管理哲學， 是企業(yè)管理的 戰(zhàn)略性變革。其特征是：制造柔性和成員合作，制造柔性是敏捷制造的 組成部分，包括人員、設(shè)計和軟件三方面的柔性。提高從產(chǎn)品設(shè)計、制 造和銷售全過程的整體柔性，進而保證敏捷制造系統(tǒng)快速響應(yīng)、快速重 組的能力。目前，敏捷制造在西方國家已初見成效。 簡要分析直流電動機驅(qū)動電源的單相半波整流電路與單相橋式全控整 流電路的電路特性和優(yōu)缺點。 答：單相半波可控整流電路特點 線路簡單，只用一個晶閘管，調(diào)整方便 11 缺點：輸入電流脈動大，變壓器容量不能充分利用 適用：負載小，對電流平穩(wěn)性要求不高的裝置 單相橋式全控整流電路特點 由于負載在兩個半波中都有電流