機電系統(tǒng)組成原理答案

1、機電系統(tǒng)組成原理1 FMS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、D/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協(xié)同專家系統(tǒng)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-AB-B-BC-C-CA-A.6靈敏度答：傳感器在靜態(tài)標(biāo)注條件下，輸出變化對輸入變化的比值稱為靈敏度。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“浴盆”曲線答：

2、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 雙三拍工作方式答：是有兩相導(dǎo)通，兩相繞組處在相同電壓之下，以AB-BC-CA-AB或反之）方式通電。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 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 CIMS 系統(tǒng)答：它是英語 Computer 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

3、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 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 分，共 56分）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

4、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(fù)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 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）并行分布處理。 （2）非線性映射（ 3）通過訓(xùn)練進行學(xué)習(xí)的能力（ 4）適應(yīng)與集成 （5）硬件實現(xiàn)。由此可見，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有學(xué)習(xí)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 簡述容錯系統(tǒng)的基本

5、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)（ fault 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 CRC、漢明碼等。 時間冗余是通過

6、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(dāng)指令執(zhí)行的結(jié)果送到目的 地址中，如果這時有錯誤恢復(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FT（Fault 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。4按照專家系統(tǒng)所求

7、解的問題的性質(zhì)，可分為幾種類型？5影響直流測速發(fā)動機的測量結(jié)果的因素有哪些？6步進電動機常用的驅(qū)動電路有哪幾種類型8系統(tǒng)可靠性的特征量有哪些？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）等效轉(zhuǎn)動慣量最小原則（2）質(zhì)量最小原則（3）輸出軸轉(zhuǎn)角誤差最小 原則。選用原則：（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）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）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簡述機電一體化系統(tǒng)的相

8、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)；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）壓阻式：利用半導(dǎo)體材料的電阻率隨其所受壓力變化而變化的特性；（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）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

9、的壓電效應(yīng)來測量壓力。4簡述步進電動機的特性與特點。答：（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）步進電動機的 工作電流就是啟動電流。（3）步進電動機銘牌上的參考電流和電壓是可變的。 （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） 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斜齒輪傳動機構(gòu)中消除齒側(cè)隙的常用方法？2傳感器選擇的基本原則是什么？答：（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后才能確

10、定。 （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）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）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(dāng) 傳感器的種類確定以后首先要看其量程是否滿足要求。 （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)定性的因素除傳感器本

11、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(dāng)措施，減小環(huán)境影響。 （6）精度 精度是傳感器的一個重要的性 能指標(biāo)，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 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(fù)載角 加速度最大原則”設(shè)計總傳動比？答

12、：（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(xué)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(xué)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 機械機構(gòu)因素與整個伺服系統(tǒng)的性能參數(shù)

13、、電器參數(shù)的匹配，以獲得良好的伺服性能。(2)以四級齒輪減速傳動鏈為例。四級傳動比分別為i1、i2、i3、i4，齒輪1-8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(導(dǎo)條)

14、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(dāng)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 )簡稱模糊控制(Fuzzy Control ),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)?；窘Y(jié)構(gòu)：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)驗過渡到模糊控制器的中心環(huán)節(jié)?？刂坡赏ǔＳ梢唤Mif-the n 結(jié)構(gòu)的模糊條件語句構(gòu)成，例如： if e=N and

15、 c=N,the nu=PB等；或總結(jié)為模糊控制規(guī)則表。三 綜合分析(每題 14分，共 14 分)簡要分析并比較VM,RM,A啲主要技術(shù)關(guān)鍵。答：虛擬制造 VM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 Prototype )，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的硬樣品 (Hard 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

16、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?？焖僦圃旒夹g(shù) RM快速制造( RM-rapid manufacturing )是基于離散 - 堆積成型原理的先進制造及時總稱?？?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。RM之基本定義為：“由產(chǎn)品的三維CAD模型數(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(xué)技術(shù)?！?RM的主要特點有：產(chǎn)品的三維CAD設(shè)計時RM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RM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(function

17、al parts)； 所完成的功能零件之結(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RMM有非常光明的前景敏捷制造AM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

18、旨在不可預(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(dǎo)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(xué)，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 缺點：輸入電流脈動大，變壓器容量不能充分利用適用：負(fù)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(fù)載在兩個半波中都有電流通過，故屬全波整流。輸出電壓的脈動程度比半波時小。一個周期內(nèi)整流電壓電壓