機械電子工程原理

1、CHD 250508031機械電子工程的本質(zhì)是：機械與電子技術的規(guī)劃應用和有效的結合，以構成一個最優(yōu)的產(chǎn)品和系統(tǒng)。2現(xiàn)代的驅(qū)動技術可以分為電磁驅(qū)動和非電磁驅(qū)動兩大技術類別。3驅(qū)動器輸出的運動形式一般有旋轉(zhuǎn)式和直線式兩種。4選擇直線運動能量轉(zhuǎn)換裝置的大體原則是根據(jù)力和距離。5選擇旋轉(zhuǎn)運動能量轉(zhuǎn)換裝置的大體原則是根據(jù)轉(zhuǎn)矩和業(yè)。6機器的特點：由兩個以上實體組合而成。實體之間以一定幾何形狀的表面互相接觸，形成可動聯(lián)接， 且各實體之間有相對運動規(guī)律。能夠?qū)崿F(xiàn)能量轉(zhuǎn)換并輸出機械功。7什么是構件：構件在運動時視為一個整體，是運動的最小單元實體。凡是能傳遞運動和力并在運動時可視 為一個整體的物理介質(zhì)都可稱為構

2、件，它是構成機構的實體。8機構中的構件分為原動構件和被動構件。9廣義的傳動有機械傳動、電氣傳動、流體傳動三類。10摩擦型帶輪機構的特點：摩擦型帶輪的傳動比精度低，傳動效率低。摩擦型帶輪機構具有緩沖和吸振作用，過載能力 較強，傳動平穩(wěn)，噪聲低，能夠在較大的軸距上傳送力矩。常用于功率不大且線速度中等的 場合。11嚙合型帶輪也稱為同步齒形帶輪的特點：嚙合型帶輪傳動比精度高，有較高的傳動效率，且傳動平穩(wěn)，振動小，噪聲低。嚙合帶執(zhí)行 機構可用于執(zhí)行精度較高但功率不大的精密機械中。12按照用途可將螺旋機構分為傳力螺旋、傳導螺旋、調(diào)整螺旋。13按照摩擦形式可將螺旋機構分為：滑動摩擦螺旋機構、滾動摩擦螺旋機構

3、、靜壓滑動摩 擦螺旋機構。14按軌面摩擦性質(zhì)可將導軌分為滑動導軌、滾動導軌、液體靜壓導軌、氣浮導軌、磁浮導軌。15機架的作用：給出靜態(tài)部件的定位基準和運動部件運動軌跡的基準。16連桿機構的特點是：原動件的運動總要經(jīng)過一個不直接與機架相連的剛性中間件才能將運動傳遞到輸出構件。17直流無刷電動機與交流伺服電動機相比：直流無刷電動機的比功率高。18直流電動機的優(yōu)點：直流電動機能提供起動所需的高起動轉(zhuǎn)矩，也易于實現(xiàn)寬范圍的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)，并且調(diào)節(jié)平滑， 動態(tài)響應快，效率比較高，控制方法靈活簡便，比交流電動機過載能力強。19為什么直流電動機不宜用于易燃場合：直流電動機工作時會產(chǎn)生火花。20直流電動機的調(diào)諫方法

4、有：電樞回路串接電陽.、改變電樞電壓、減弱磁誦。21直流電動機的穩(wěn)態(tài)特性有：機械特性、調(diào)節(jié)特性。22什么是交流電機變頻調(diào)速技術：改變定子電源的頻率，可以實現(xiàn)異步電動機的大范圍連續(xù)調(diào)速。變頻技術是先從電網(wǎng)輸入 50Hz的交流電源，經(jīng)可控或不可控的整流器變成直流電壓，再由逆變器在控制下變換成所 需的電壓和頻率，驅(qū)動交流異步電動機。23步進電動機輸出轉(zhuǎn)矩的選用原則：應根據(jù)步進電機技術數(shù)據(jù)中所給出的最大靜轉(zhuǎn)矩Tjmax、矩角特性和矩頻特性等數(shù)據(jù)，結合 起來綜合分析，合理選擇。在選擇輸出轉(zhuǎn)矩時，根據(jù)技術數(shù)據(jù)及實際所需電動機工作頻率的 范圍，再留有一定的裕度，大致可選擇電動機的輸出轉(zhuǎn)矩最大靜轉(zhuǎn)矩Tjmax

5、的20%30%。24按機械特性直線電動機可分為：推力型電動機、沖量型電動機和功率型電動機。25什么是電力電子器件？電力電子電路中能夠?qū)崿F(xiàn)電能的變換和控制的半導體器件。26液壓與氣動執(zhí)行裝置的組成：能源裝置、執(zhí)行元件、控制元件和輔助元件。27典型氣動執(zhí)行裝置的能源裝置叫：空氣壓縮機。28典型液壓執(zhí)行元件有：液壓馬達和液壓缸。29典型氣動控制元件有：方向控制閥、壓力控制閥、流量控制閥。30液壓油箱的主要作用：主要功能是儲存油液，還起著散發(fā)油液中的熱量，逸出混在油液中的氣體，沉淀油中的污物。31三相交流感應電動機，電源頻率50Hz，空載轉(zhuǎn)速為1450r/min。（1）該電動機為幾級，空載轉(zhuǎn)差率是多少

6、？（2）堵轉(zhuǎn)是定子、轉(zhuǎn)子繞組電勢頻率各為多少？（3）空載時，定子、轉(zhuǎn)子繞組電勢頻率各為多少？解：（1）由 n=60f1/p n0=1450r/min f1=50Hz得p=2S=1-n/n0=1-1450/1500=0.033 空載 S=0（2）堵轉(zhuǎn)時，定子、轉(zhuǎn)子繞組電勢頻率均為為50Hz。（3）空載時，定子、繞組電勢頻率為50Hz，轉(zhuǎn)子繞組電勢頻率f=f0 S=0.033*50=1.65Hz1測量系統(tǒng)的精度可以用三個指標來說明：準確性、重復性和精度。2測量系統(tǒng)的靜態(tài)特性有：量程和測量范圍、靈敏度、線性度、滯環(huán)誤差和過載能力。3測量方法有哪些分類形式？按測量手段分類，有直接法，間接法；按測量方式

7、分類，有偏差式，零位式和微差式等； 按測量系統(tǒng)是否向被測對象施加能量分類，有主動式和被動式；按敏感元器件與被測物 體是否有機械接觸分類，有接觸式和非接觸式；按被測量是否隨時間變化，分為靜態(tài)測量 和動態(tài)測量。4與接觸式測量相比，非接觸式測量有以下優(yōu)點？減少了接觸爆炸性、放射性、毒性、腐蝕性或易燃物質(zhì)的危險性；避免了對藥物或食物 等被測物的接觸污染；簡化了對傳感器和轉(zhuǎn)換器的維護。5數(shù)字線性化技術有：計算法、杳表法、插值法。6電壓跟隨器的輸出電壓等于輸入電壓。7為了節(jié)省能源，需要根據(jù)自然光的亮度來開、關路燈，即只有在夜間或天氣很暗的時候才 打開路燈，應該用何種器件來控制路燈的開、關？光電傳感器8為什

8、么大多數(shù)情況下，從傳感器輸出的信號不能直接加以利用？最基本的原因是傳感器輸入信號的幅度不適應，需要引入增益或者衰減使之與系統(tǒng)下一級匹 配。9理想運算放大器有兩個最重要的性質(zhì)：輸入電阻無窮大和開環(huán)放大倍數(shù)無窮大。10實際使用中，運算放大器會有誤差。誤差的起因一般有哪些？輸入失調(diào)電壓和偏置電流的變化；增益隨時間發(fā)生變化；帶寬和轉(zhuǎn)換速率（響應速度） 的限制等。11使多個信號源能共用一個信號通道的技術有哪幾種？多路復用（時分復用，頻分復用）12數(shù)字濾波器的特性有哪些？數(shù)字濾波器能夠?qū)崿F(xiàn)模擬濾波器的全部特性，還能達到模擬技術所不能達到的性能。主要特 性指標有3dB帶寬，有效噪聲帶寬，選擇性，響應時間。數(shù)

9、字濾波器的頻率響應特性近乎 理想，無零漂，很容易用于低頻信號，無插入損失，能實現(xiàn)線性相頻特性，而且能做成自適 應濾波器。13數(shù)字濾波器要滿足Shannon采樣定理的約束，何為采樣定理？為了完全重現(xiàn)被采樣的連續(xù)信號，采樣頻率必須至少高于原信號中最高頻率分量頻率的兩倍，即 fs2fmax。14什么是有源濾波器？利用可關斷電力電子器件，產(chǎn)生與負荷電流中諧波分量大小相等、相位相反的電流來抵消諧 波的濾波裝置。15常用的模擬濾波器：巴特沃茲濾波器、契比雪濾波器，橢圓函數(shù)濾波器。15常用的濾波器：模擬濾波器、數(shù)字濾波器、預處理濾波器和后整理濾波器。16按電磁干擾的來源分類：自然干擾和人為干擾。17干擾的傳

10、輸途徑有兩種：傳導傳播、輻射傳播。18干擾電流在導線上傳輸時有兩種方式：共模方式和差模方式。19什么是差模電流及差模信號？一對導線上的電流如果大小相等，方向相反，稱為差模電流，造成差模電流的信號稱為差模 信號。20什么是共模信號？一對導線上的電流如果方向相同，稱為共模電流。21按電磁干擾的發(fā)生機理分類，電磁干擾和噪聲可分為：放電噪聲，接觸噪聲、過渡現(xiàn)象 的噪聲、反射現(xiàn)象的噪聲，非功能性噪聲，無用信號。22改善共模抑制比的措施有：把兩個輸入信號分別對地隔離；把放大器輸入端調(diào)平衡：增 加防護電路和屏蔽。23什么是設備的敏感度門限？設備的敏感度門限是衡量設備干擾能力的指標，它是使設備產(chǎn)生不希望的響應

11、或造成其性能 降低的最小干擾電平。24用來描述數(shù)字電路的敏感度門限常用的三種噪聲容限：直.流噪聲容限、交流噪聲容限、 噪聲能量容限。25切斷電感負載時如何防止開關觸點產(chǎn)生火花放電？Q在電感性負載兩端并聯(lián)能量釋放通路。Q在開關觸點加保護電路。26如何設置軟件陷阱？將所有的非程序區(qū)地址都設置為跳轉(zhuǎn)指令，一旦程序指針指向這類區(qū)域，立刻跳轉(zhuǎn)到起始單 元，系統(tǒng)即復位。27可編程控制器的工作方式采用循環(huán)掃描工作方式。28可編程控制器輸出單元有繼電器觸點輸出，晶體管輸出，可控硅輸出三種輸出形式。29.樓房內(nèi)一層和二層均有一盞照明燈，請使用可編程控制器設計一控制系統(tǒng)，使得樓上樓 下均可以自如控制這兩盞燈。00

12、00LDX0010000LDX0010001ANDNOTX0020002ORX0020003ANDNOTX0010004OUTY0010005LDX0030006ANDNOTX0040007ORX0040008ANDNOTX0030009 OUT Y0021簡述嵌入式系統(tǒng)的“實時”概念：通常用來描述那些在規(guī)定時間內(nèi)對外部信息作出響應并實現(xiàn)某種功能的系統(tǒng)。2微型計算機系統(tǒng)設計者常采用下述幾種方法設計嵌入式系統(tǒng)：基于模板的設計方法，基于 模塊的設計方法，基于芯片的設計方法。3基于模塊的設計的優(yōu)點是什么？不需很高的投資即可獲得較高的器件密度；降低開發(fā)費用；增多產(chǎn)品檔次，便于升級 換代。4微處理器編址

13、的方式有獨立編址和統(tǒng)一編址兩種。5、CPU地址與芯片片選端的連接方法通常有三種：線性選址法，譯碼選址法，復合選址法。6逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器有哪些優(yōu)點？精度較高、轉(zhuǎn)換速度較快7逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器有哪些缺點？抗干擾能力不夠強，而且當信號變化率較高時會產(chǎn)生較大線性誤差。8雙極性模擬量輸出的實現(xiàn)方法：用偏移二進制編碼方法，切換基準電源，輸出反相的方法。9何為器件的負載能力？代表器件的輸出電流的大小10什么是順序控制？所謂順序控制是指以預先規(guī)定好的時間和條件為依據(jù)，是機械電子系統(tǒng)按正確的順序自動地 “運動”或“停止”。11什么是數(shù)值控制？所謂數(shù)值控制是利用計算機輸入的數(shù)字值按一定的程序處理后，轉(zhuǎn)換

14、為控制信號去控制一個 或者幾個被控對象12對于設定值的階躍變化，微分控制能減小超調(diào)，抑制振蕩，改進系統(tǒng)的穩(wěn)定性。13什么是分離式的PID控制方法？當偏差很大時，減小積分與微分的加權系數(shù)14、PID得到廣泛應用的根本原因是什么？因為PID解決了自動控制理論所要解決的最基本問題，既系統(tǒng)的穩(wěn)定性、快速性和準確性。 調(diào)節(jié)PID的參數(shù)，可實現(xiàn)在系統(tǒng)穩(wěn)定的前提下，兼顧系統(tǒng)的帶載能力和抗擾能力，同時， 在PID調(diào)節(jié)器中引入積分項，系統(tǒng)增加了一個零積點，使之成為一階或一階以上的系統(tǒng)，這樣系統(tǒng)階躍響應的穩(wěn)態(tài)誤差就為零。（來自網(wǎng)絡，不一定正確）15分布式系統(tǒng)的優(yōu)點有哪些？每個局部控制器的工作量要比單處理器方案中控

15、制的工作量少得多，因而硬件可以采用低 費用的微處理器；在每個局部控制器的軟件很容易寫入并保存；任何一個局部控制器的 失效，只對它所控制的那部會產(chǎn)生影響。16什么是信道容量？信道能傳輸?shù)淖罡咚俾省?7根據(jù)信號在信道上傳輸方向，可以把數(shù)據(jù)通信方式分為單工通信，半雙工通信和全雙工 通信。18什么是通訊中的同步？接收端要按照發(fā)送端所發(fā)送的每個碼元的重復頻率以及起止時間來接收數(shù)據(jù)，也就是要在時 間基準上取得一致。19什么是通信協(xié)議？兩個實體要能夠通信，它們必須擁有共同語言，還要遵從互相都能接受的規(guī)則，這些規(guī)則的 集合稱為協(xié)議。20局域網(wǎng)絡的傳輸介質(zhì)一般采用雙絞線、同軸線、光導纖維。21積分控制的作用是什

16、么？消除靜差22微分控制的作用是什么？能夠預見未來的偏差，并決定控制信號的符號和大小。23現(xiàn)場總線的優(yōu)點有哪些？大大降低了系統(tǒng)的費用；可以傳送多個過程變量，并在傳輸過程變量的同時，將儀表的 標識符和簡單的診斷信息也一并傳送；提高了檢測精度；減少了1/0裝置；增強了系 統(tǒng)的自治性；采用國際性現(xiàn)場總線之后，可與不同廠家生產(chǎn)的儀表兼容。24數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡硬件包括哪些？服務器或計算機系統(tǒng)及各種終端設備；通信控制裝置，如調(diào)制解調(diào)器，網(wǎng)橋，網(wǎng)關，路由器 等；網(wǎng)絡存儲設備，如磁盤陣列，通信介質(zhì)，如電纜，光纖等。25數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡軟件包括哪些？網(wǎng)絡協(xié)議軟件，網(wǎng)絡通信軟件，網(wǎng)絡操作系統(tǒng)軟件，網(wǎng)絡應用軟件等。26國際標準化組織（ISO）提出一個7層的協(xié)議模型，為異種計算機和處理器之間連接通信 提供了基礎。這個模型稱為