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1、機電一體化系統(tǒng) 姓 名： 學(xué) 員： 得 分： 教師簽字： 機電一體化系統(tǒng) 作 業(yè)1 一、填空題 1．機電一體化包括六大共性關(guān)鍵技術(shù)：精密機械技術(shù)、 、 、信息處理技術(shù)、自動控制技術(shù)和 。 2．機電一體化的產(chǎn)生與迅速發(fā)展的根本原因在于社會的發(fā)展和科技的進步。系統(tǒng)工程、控制論和信息論是機電一體化的 基礎(chǔ)，也是機電一體化技術(shù)

2、的 。微電子技術(shù)的發(fā)展，半導(dǎo)體大規(guī)模集成電路制造技術(shù)的進步，則為機電一體化技術(shù)奠定了 基礎(chǔ)。機電一體化技術(shù)的發(fā)展有一個從 狀況向 方向發(fā)展的過程。 3．一個較完善的機電一體化系統(tǒng)應(yīng)包括以下幾個基本要素：機械本體、 、 、執(zhí)行部分、控制及信息處理部分和接口。 4．機電一體化系統(tǒng)對動力部分的要求是用盡可能 的動力輸入獲得盡可能 的功能輸出。 5．根據(jù)機電一體化系統(tǒng)匹配性要求，要求執(zhí)行部分的剛性 、重量 、實現(xiàn)組件化、標(biāo)準(zhǔn)化和系列化，提高系統(tǒng)整體

3、。 6．機電一體化系統(tǒng)一方面要求驅(qū)動的高 和快速 ，同時要求對水、油、溫度、塵埃等外部環(huán)境的 和 。 7．自動控制技術(shù)的目的在于實現(xiàn)機電一體化系統(tǒng)的目標(biāo) 。 8．伺服傳動技術(shù)就是在 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 。 9．?dāng)M定機電一體化系統(tǒng)設(shè)計方案的方法可歸結(jié)為 、 和 。 10．機電一體化系統(tǒng)對機械傳動部件的摩擦特性的要求為：靜摩擦力盡可能 ，

4、動摩擦力應(yīng)盡為可能小的 斜率，若為 斜率則易產(chǎn)生爬行，降低精度，減少壽命。 11．運動中的機械部件易產(chǎn)生振動，其振幅取決于系統(tǒng)的阻尼和固有頻率，系統(tǒng)的阻尼越 ，最大振幅越 ，其衰減越快。 12．在系統(tǒng)設(shè)計時考慮阻尼對伺服系統(tǒng)的影響，一般取阻尼比ξ在 到 之間的欠阻尼系統(tǒng)，這樣既能保證振蕩在一定的范圍內(nèi)，過渡過程較平穩(wěn)，過渡時間較短，又具有較高的靈敏度。 13．間隙將使機械傳動系統(tǒng)產(chǎn)生 ，影響伺服系統(tǒng)中位置環(huán)的 。 14．在伺服系統(tǒng)中，通常采用 原則選擇總傳動比

5、，以提高伺服系統(tǒng)的 。 二、選擇題 1．機電一體化系統(tǒng)的基本功能要素之一：接口的基本功能是（ ） A．交換 　B．放大　　C．傳遞　　D．以上三者 2．機電一體化系統(tǒng)的核心是（ ） A．動力部分　B．執(zhí)行機構(gòu)　C．控制器　　D．接口 3．機電一體化系統(tǒng)中，根據(jù)控制信息和指令完成所要求的動作這一功能的是（ ）。 A．機械本體 B．動力部分 C．控制器 D．執(zhí)行機構(gòu) 4．在設(shè)計齒輪傳動裝置時，對于轉(zhuǎn)動精度要求高的降速齒輪傳動鏈，可按什么原則進行設(shè)計（ ）。 A．輸出軸轉(zhuǎn)角誤差最小　　

6、B．等效轉(zhuǎn)動慣量最小　　C．質(zhì)量最小　　D．質(zhì)量最大 5．對于要求質(zhì)量盡可能小的降速傳動鏈，可按什么原則進行設(shè)計（ ） A．輸出軸轉(zhuǎn)角誤差最小 B．等效轉(zhuǎn)動慣量最小 C．重量最輕 D．重量最大 三、名詞解釋 系統(tǒng)總體技術(shù)—— 四、簡述題 1．簡述機電一體化技術(shù)方向。 2．機械系統(tǒng)是機電一體化系統(tǒng)的最基本要素，請你說說它的作用及設(shè)計要求。 3．機電一體化系統(tǒng)中影響傳動鏈的動力學(xué)性能的因素有哪些？ 五、計算題 某齒輪系中，設(shè)i = 65，傳動級數(shù)n

7、 = 3的小功率傳動，試按等效轉(zhuǎn)動慣量最小原則分配傳動比。并驗算之。 姓 名： 學(xué) 員： 得 分： 教師簽字： 機電一體化系統(tǒng) 作 業(yè)2 一、填空題 1．常用的直線位移測量傳感器有 、 、 、 、 等 （只要說出其中的三種）。 2．光柵是一種

8、位置檢測元件，它的特點是測量精度 ，響應(yīng)速度 和量程范圍 。 3．感應(yīng)同步器根據(jù)勵磁繞組供電電壓形式不同，分為 測量方式和 測量方式。 4．?dāng)?shù)字濾波的方法有很多種，可以根據(jù)不同的測量參數(shù)進行選擇，成用的數(shù)字濾波方法有 法、中 、 和 。 二、選擇題 1．將被測非電量的變化轉(zhuǎn)換為電容量的變化的是（ ）傳感器。 A．應(yīng)變式 B．電容式 C．壓電式 D．熱電式 2．（ ）是指

9、傳感器的實際特性曲線與擬合直線之間的偏差。 A．靈敏度 B．遲滯性 C．線性度 D．重復(fù)性 3．只能進行角位移測量的傳感器是（ ） A．電容傳感器 B．電感式傳感器 C．光柵 D．光電編碼盤 三、名詞解釋 1．傳感器—— 2．傳感器的靜態(tài)特性—— 3．傳感器的線性度—— 4．電容式傳感器—— 5．隔離放大器—— 四、簡述題 1．在機電一體化測控系統(tǒng)中，對被測參量用軟件進行“線性化”處理的方法有哪些？各適用于什么場合？ 2．?dāng)?shù)字濾波與硬件

10、RC濾波器相比有哪些優(yōu)點？ 答： 姓 名： 學(xué) 員： 得 分： 教師簽字： 機電一體化系統(tǒng) 作 業(yè)3 一、填空題 1．一般說來，伺服系統(tǒng)的基本組成可包含 、 、執(zhí)行機構(gòu)和檢測裝置。 2．伺服中的控制器通常由 組成，常用的控制算法有 和 等。 3．執(zhí)行機構(gòu)主要由伺服電動機或液壓伺

11、服機構(gòu)和機械傳動裝置等組成。目前，采用 作為驅(qū)動元件的執(zhí)行機構(gòu)占據(jù)較大的比例。 4．伺服電動機是電氣伺服系統(tǒng)的執(zhí)行元件，其作用是把 轉(zhuǎn)換為 。 5．PWM功率放大器的基本原理是：利用大功率器件的 作用，將直流電壓轉(zhuǎn)換成一定 的方波電壓，通過對方波脈沖的控制，改變輸出電壓的平均值。 6．經(jīng)典控制理論校正系統(tǒng)的方法，通常有 和 兩種。 7．目前常將交流伺服系統(tǒng)按其選用不同的電動機分為兩大類： 和異步型交流伺服電動機。異步型交流伺服電動機的伺服系統(tǒng)，

12、多用于 。 8．步進電動機驅(qū)動電路的種類很多，按其主電路結(jié)構(gòu)分：有 驅(qū)動和 驅(qū)動兩種。 9．計算機控制系統(tǒng)的類型有： 、 、 和 等。 10．計算機的控制理論分為經(jīng)典控制理論和現(xiàn)代控制理論。經(jīng)典控制理論是 的系統(tǒng)，現(xiàn)代控制理論可以分析 的系統(tǒng)，可實現(xiàn)最優(yōu)控制、自適應(yīng)控制等復(fù)雜控制。 11．工業(yè)控制計算機由 和

13、 兩大部分組成。 12．從設(shè)計思路看，設(shè)計數(shù)字調(diào)節(jié)器可歸納為 設(shè)計法和 設(shè)計法。 二、選擇題 1．將脈沖信號轉(zhuǎn)換成角位移的執(zhí)行元件是（ ） A．旋轉(zhuǎn)變壓器 B交流伺服電動機 C．步進電動機 D．光電編碼盤 2．如果三相步進電動機繞組為U、V、W，其通電順序為UVWU，則這種分配方式為（ ） A．三相三拍　B．三相四拍　C．三相六拍　D．雙三拍 3．由電信號處理部分和液壓功率輸出部分組成的控制系統(tǒng)是（ ） A．交流伺服系統(tǒng) B．直流伺

14、服系統(tǒng) C．電液伺服系統(tǒng) D．步進電動機控制系統(tǒng) 4．?dāng)?shù)字PID調(diào)節(jié)器中，哪部分的調(diào)節(jié)作用并不很明顯，甚至沒什么作用（ ） A．積分部分 B．微分部分 C．比例部分 D．都不明顯 5．不完全微分PID調(diào)節(jié)器是在一般PID調(diào)節(jié)器加上什么環(huán)節(jié)而構(gòu)成的（ ） A．并入一個一階慣性環(huán)節(jié)　　B．串入一個一階慣性環(huán)節(jié) C．并入一個二階慣性環(huán)節(jié)　　D．串入一個二階慣性環(huán)節(jié) 三、名詞解釋 1．伺服—— 2．步進電動機—— 3．整流器—— 4．?dāng)夭ㄆ鳌? 5．直流伺服系統(tǒng)—— 6．旋轉(zhuǎn)變壓器—— 7．

15、交流伺服系統(tǒng)—— 8．電液伺服系統(tǒng)—— 9．直接數(shù)字控制系統(tǒng)—— 四、簡述題 1．伺服電動機應(yīng)復(fù)合哪些基本要求？ 2．什么是環(huán)行分配器？實現(xiàn)環(huán)行分配有哪些方法？如果三相步進電動機繞組為U、V、W，寫出則三相六拍的通電順序。 3．請你說說分布式控制系統(tǒng)的特點？。 一、填空題 1．工業(yè)機器人的發(fā)展通?？蓜澐譃槿?，第一代是指可編程工業(yè)機器人（示教再現(xiàn)機器人）；第二代是指 ；第三代是指

16、 。 2．工業(yè)機器人控制系統(tǒng)可以從不同角度進行分類，按軌跡控制方式的不同，可分為 和連 。 3．柔性制造系統(tǒng)按機床臺數(shù)和工序數(shù)可分為： 、 、 線和柔性制造工廠（FMF）四種類型。 4．制造企業(yè)的CIMS功能模型通常包括： 、 、 系和計算機輔助質(zhì)量分系統(tǒng)（CAQ）四個應(yīng)用（功能）分系統(tǒng)。 二、選擇題 1．工業(yè)機器人的自由度數(shù)取決于什么所要求的動作（ ） A．作業(yè)

17、目標(biāo)　B．靈活程度　C．控制方式　　D．驅(qū)動方式 2．對進行二維平面作業(yè)的工業(yè)機器人需要幾個自由度（ ） A．一個　B．二個　C．三個　　D．四個 3．目前，大部分工業(yè)機器人多采用多少級計算機控制（ ） A．一級 B．二級 C．三級 D．四級 4．對于只進行二維平面作業(yè)的工業(yè)機器人只需要三自由度，若要使操作具有隨意的位姿，則工業(yè)機器人至少需要幾個自由度（ ）。 A．四個 B．五個 C．六個 D．八個 5．FMS適用于下述何種生產(chǎn)類型（ ）。 A．單件、小批 B．

18、大批量、多品種 C．A和B 6．由能量自動分配及輸送子系統(tǒng)和能量自動轉(zhuǎn)換系統(tǒng)所組成的系統(tǒng)稱為（ ） A．加工系統(tǒng) B．物料系統(tǒng) C．能量系統(tǒng) D．信息系統(tǒng) 7．由過程控制子系統(tǒng)和過程監(jiān)視子系統(tǒng)所組成的系統(tǒng)屬于柔性制造系統(tǒng)中的（ ） A．加工系統(tǒng)　B．物料系統(tǒng)　C．能量系統(tǒng)　D．信息系統(tǒng) 8．支持生產(chǎn)計劃和控制、銷售、采購、倉庫、財會等功能，用以處理生產(chǎn)任務(wù)的信息的系統(tǒng)屬于CIMS功能模型中哪一應(yīng)用分系統(tǒng)（ ）。 A．管理信息分系統(tǒng)（MIS） B．技術(shù)信息分系統(tǒng)（TIS） C．制造自動化分系統(tǒng)（MAS） D．計算機輔助質(zhì)

19、量保證系統(tǒng)（CAQ） 9．包括CAD、CAPP和NCP（數(shù)控程序編制）等子系統(tǒng)，用以支持產(chǎn)品的設(shè)計個工藝準(zhǔn)備等功能，處理有關(guān)結(jié)構(gòu)方面的信息的系統(tǒng)屬于CIMS功能模型中哪一應(yīng)用分系統(tǒng)（ ）。 A．管理信息分系統(tǒng)（MIS） B．技術(shù)信息分系統(tǒng)（TIS） C．制造自動化分系統(tǒng)（MAS） D．計算機輔助質(zhì)量保證系統(tǒng)（CAQ） 三、名詞解釋 1．機器人—— 2．柔性制造系統(tǒng)（FMS）—— 四、簡述題 1．簡述工業(yè)機器人的三個重要特性。 2．何為柔性制造系統(tǒng)？應(yīng)具備的功能有哪些？ 3．何為柔性制造系統(tǒng)？按機床臺

20、數(shù)和工序，柔性制造系統(tǒng)可分為哪幾種類型？ 《機電一體化系統(tǒng)》形成性考核作業(yè)（一）答案 一、填空題 1．機電一體化包括六大共性關(guān)鍵技術(shù)：精密機械技術(shù)、伺服傳動技術(shù)、傳感檢測技術(shù)、信息處理技術(shù)、自動控制技術(shù)和系統(tǒng)總體技術(shù) 。 2．機電一體化的產(chǎn)生與迅速發(fā)展的根本原因在于社會的發(fā)展和科技的進步。系統(tǒng)工程、控制論和信息論是機電一體化的理論基礎(chǔ)，也是機電一體化技術(shù)的方法論。微電子技術(shù)的發(fā)展，半導(dǎo)體大規(guī)模集成電路制造技術(shù)的進步，則為機電一體化技術(shù)奠定了物質(zhì)基礎(chǔ)。機電一體化技術(shù)的發(fā)展有一個從自發(fā)狀

21、況向自為方向發(fā)展的過程。 3．一個較完善的機電一體化系統(tǒng)應(yīng)包括以下幾個基本要素：機械本體、動力部分、傳感檢測部分、執(zhí)行部分、控制及信息處理部分和接口。 4．機電一體化系統(tǒng)對動力部分的要求是用盡可能小的動力輸入獲得盡可能大的功能輸出。 5．根據(jù)機電一體化系統(tǒng)匹配性要求，要求執(zhí)行部分的剛性提高、重量減輕、實現(xiàn)組件化、標(biāo)準(zhǔn)化和系列化，提高系統(tǒng)整體可靠性。 6．機電一體化系統(tǒng)一方面要求驅(qū)動的高效率和快速響應(yīng)特性，同時要求對水、油、溫度、塵埃等外部環(huán)境的適應(yīng)性和可靠性。 7．自動控制技術(shù)的目的在于實現(xiàn)機電一體化系統(tǒng)的目標(biāo)最佳化。 8．伺服傳動技術(shù)就是在控制指令的指揮下，控制驅(qū)動元件，使機械的

22、運動部件按照指令要求運動，并具有良好的動態(tài)性能。 9．?dāng)M定機電一體化系統(tǒng)設(shè)計方案的方法可歸結(jié)為替代法、整體設(shè)計法和組合法。 10．機電一體化系統(tǒng)對機械傳動部件的摩擦特性的要求為：靜摩擦力盡可能小，動摩擦力應(yīng)盡為可能小的正斜率，若為副斜率則易產(chǎn)生爬行，降低精度，減少壽命。 11．運動中的機械部件易產(chǎn)生振動，其振幅取決于系統(tǒng)的阻尼和固有頻率，系統(tǒng)的阻尼越大，最大振幅越小，其衰減越快。 12．在系統(tǒng)設(shè)計時考慮阻尼對伺服系統(tǒng)的影響，一般取阻尼比ξ在0.4到0.8之間的欠阻尼系統(tǒng)，這樣既能保證振蕩在一定的范圍內(nèi)，過渡過程較平穩(wěn)，過渡時間較短，又具有較高的靈敏度。 13．間隙將使機械傳動系統(tǒng)產(chǎn)生

23、回程誤差，影響伺服系統(tǒng)中位置環(huán)的穩(wěn)定性。 14．在伺服系統(tǒng)中，通常采用負(fù)載角加速度最大原則選擇總傳動比，以提高伺服系統(tǒng)的響應(yīng)速度。 二、選擇題 1．機電一體化系統(tǒng)的基本功能要素之一：接口的基本功能是（ D ） A．交換 　B．放大　　C．傳遞　　D．以上三者 2．機電一體化系統(tǒng)的核心是（ C ） A．動力部分　B．執(zhí)行機構(gòu)　C．控制器　　D．接口 3．機電一體化系統(tǒng)中，根據(jù)控制信息和指令完成所要求的動作這一功能的是（D ）。 A．機械本體 B．動力部分 C．控制器 D．執(zhí)行機構(gòu) 4．在設(shè)計齒輪傳動裝置時，對于轉(zhuǎn)動精度要求高的降速齒輪傳

24、動鏈，可按什么原則進行設(shè)計（ A ） A．輸出軸轉(zhuǎn)角誤差最小　　B．等效轉(zhuǎn)動慣量最小　　C．質(zhì)量最小　　D．質(zhì)量最大 5．對于要求質(zhì)量盡可能小的降速傳動鏈，可按什么原則進行設(shè)計（C ） A．輸出軸轉(zhuǎn)角誤差最小 B．等效轉(zhuǎn)動慣量最小 C．重量最輕 D．重量最大 三、名詞解釋 系統(tǒng)總體技術(shù)——是以整體的概念組織應(yīng)用各種相關(guān)技術(shù)的應(yīng)用技術(shù)。 四、簡述題 1．簡述機電一體化技術(shù)方向。 答：按照微電子技術(shù)的發(fā)展，機電結(jié)合的深度以及機械產(chǎn)品發(fā)展的要求，機械系統(tǒng)的機電一體化技術(shù)方向可分為以下幾類： （1）在原有機械系統(tǒng)的基礎(chǔ)上采用微型計算機控制裝置，使系統(tǒng)的性能

25、提高，功能增強； （2）用電子裝置局部替代機械傳動裝置和機械控制裝置，以簡化結(jié)構(gòu)，增強控制靈活性； （3）用電子裝置完全替代原來執(zhí)行信息處理功能的機構(gòu)，簡化了結(jié)構(gòu)，豐富了信息傳輸?shù)膬?nèi)容，提高了速度。 （4）用電子裝置完全替代機械的主功能，形成特殊的加工能力； （5）機電技術(shù)完全融合形成新型機電一體化產(chǎn)品。 2．機械系統(tǒng)是機電一體化系統(tǒng)的最基本要素，請你說說它的作用及設(shè)計要求。 答：機械系統(tǒng)是機電一體化系統(tǒng)的最基本要素，主要用于執(zhí)行機構(gòu)、傳動機構(gòu)和支承部件，以完成規(guī)定的動作；傳遞功率、運動和信息；支承聯(lián)接相關(guān)部件等。 機械系統(tǒng)通常是微型計算機控制伺服系統(tǒng)的有機組成部分，因此，在機械

26、系統(tǒng)設(shè)計時，除考慮一般機械設(shè)計要求外，還必須考慮機械結(jié)構(gòu)因素與整個伺服系統(tǒng)的性能參數(shù)、電氣參數(shù)的匹配，以獲得良好的伺服性能。 3．機電一體化系統(tǒng)中影響傳動鏈的動力學(xué)性能的因素有哪些？ 答：機電一體化系統(tǒng)中影響傳動鏈的動力學(xué)性能的因素一般有以下幾方面： （1）負(fù)載的變化 負(fù)載包括工作負(fù)載、摩擦負(fù)載等，要合理選擇驅(qū)動電動機和傳動鏈，使之與負(fù)載變化相匹配。 （2）傳動鏈慣性 慣性既影響傳動鏈的起停特性，又影響控制的快速性、定位精度和速度偏差的大小。 （3）傳動鏈固有頻率 影響系統(tǒng)諧振和傳動精度。 （4）間隙、摩擦、潤滑和溫升 影響傳動精度和運動平穩(wěn)性。 五、計算題 1

27、．某齒輪系中，設(shè)i = 65，傳動級數(shù)n = 3的小功率傳動，試按等效轉(zhuǎn)動慣量最小原則分配傳動比。并驗算之。 解：由式 驗算：i=i1i2i3i4=65 《機電一體化系統(tǒng)》形成性考核作業(yè)（二）答案 一、填空題 1．常用的直線位移測量傳感器有電感式傳感器、電容式傳感器、差動傳感器、感應(yīng)同步器、光柵傳感器等（只要說出其中的三種）。 2．光柵是一種位置檢測元件，它的特點是測量精度高，響應(yīng)速度快和量程范圍大。 3．感應(yīng)同步器根據(jù)勵磁繞組供電電壓形式不同，分為鑒相測量方式和鑒幅測量方式。 4．?dāng)?shù)字濾波的方法有很多種，可以根據(jù)不同的測量參數(shù)進行選擇，成用的數(shù)字濾波方

28、法有算數(shù)平均值法、中值濾波法、防脈沖干擾平均值法和程序判斷濾波法。 二、選擇題 1．將被測非電量的變化轉(zhuǎn)換為電容量的變化的是（B ）傳感器。 A．應(yīng)變式 B．電容式 C．壓電式 D．熱電式 2．（C ）是指傳感器的實際特性曲線與擬合直線之間的偏差。 A．靈敏度 B．遲滯性 C．線性度 D．重復(fù)性 3．只能進行角位移測量的傳感器是（D ） A．電容傳感器 B．電感式傳感器 C．光柵 D．光電編碼盤 三、名詞解釋 1．傳感器——是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

29、置。 2．傳感器的靜態(tài)特性——傳感器在靜態(tài)信號作用下，其輸入-輸出的關(guān)系。 3．傳感器的線性度——指傳感器的實際特性曲線與擬合直線之間的偏差。 4．電容式傳感器——是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．隔離放大器——指對輸入、輸出和電源在電流電阻彼此隔離使之沒有直接耦合的測量放大器。 四、簡述題 1．在機電一體化測控系統(tǒng)中，對被測參量用軟件進行“線性化”處理的方法有哪些？各適用于什么場合？ 答：用軟件進行“線性化”處理的方法有三種：計算法、查表發(fā)和插值法。 當(dāng)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，就可采用計算法進行非線性補償。 在機電一體化測控系

30、統(tǒng)中，有些非線性參數(shù)的計算是非常復(fù)雜的，它們不是用一般算數(shù)運算就可以計算出來的，而需要涉及到指數(shù)、對數(shù)、三角函數(shù)以及積分、微分等運算，所有這些運算用匯編語言編寫程序都比較復(fù)雜，有些甚至無法建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型。為了解決這些問題，可以采用查表法。 查表法占用的內(nèi)存單元較多，表格的編制比較麻煩，在機電一體化測控系統(tǒng)中也常利用微機的運算能力，使用插值法來減少列表點和測量次數(shù)。 2．?dāng)?shù)字濾波與硬件RC濾波器相比有哪些優(yōu)點？ 答：數(shù)字濾波就是通過一定的計算或判斷來提高信噪比，它與硬件RC濾波器相比具有以下優(yōu)點： （1）數(shù)字濾波是用程序?qū)崿F(xiàn)的，不需要任何硬件設(shè)備，也不存在阻抗匹配問題，可以多個通

31、道公用，不但節(jié)約投資，還可提高可靠性和穩(wěn)定性。 （2）可以對頻率很低的信號實現(xiàn)濾波，而模擬RC濾波器由于受電容容量的限制，頻率不可能太低。 （3）靈活性好，可以用不同的濾波程序?qū)崿F(xiàn)不同的濾波方法，或改變?yōu)V波器的參數(shù)。 《機電一體化系統(tǒng)》形成性考核作業(yè)（三）答案 一、填空題 1．一般說來，伺服系統(tǒng)的基本組成可包含控制器 、功率放大器、執(zhí)行機構(gòu)和檢測裝置。 2．伺服中的控制器通常由電子線路或計算機組成，常用的控制算法有PID控制和最優(yōu)控制等。 3．執(zhí)行機構(gòu)主要由伺服電動機或液壓伺服機構(gòu)和機械傳動裝置等組成。目前，采用電動機作為驅(qū)動元件的執(zhí)行機構(gòu)占據(jù)較大的比例。 4．伺服

32、電動機是電氣伺服系統(tǒng)的執(zhí)行元件，其作用是把電信號轉(zhuǎn)換為機械運動。 5．PWM功率放大器的基本原理是：利用大功率器件的開關(guān)作用，將直流電壓轉(zhuǎn)換成一定頻率的方波電壓，通過對方波脈沖的控制，改變輸出電壓的平均值。 6．經(jīng)典控制理論校正系統(tǒng)的方法，通常有綜合法（預(yù)期特性法）和分析法（試探法）兩種。 7．目前常將交流伺服系統(tǒng)按其選用不同的電動機分為兩大類：同步型交流伺服電動機和異步型交流伺服電動機。異步型交流伺服電動機的伺服系統(tǒng)，多用于機床主軸轉(zhuǎn)速和其他調(diào)速系統(tǒng)。 8．步進電動機驅(qū)動電路的種類很多，按其主電路結(jié)構(gòu)分：有單電壓驅(qū)動和高、低電壓驅(qū)動兩種。 9．計算機控制系統(tǒng)的類型有：操作指導(dǎo)控制系

33、統(tǒng)、直接數(shù)字控制系統(tǒng)、監(jiān)督控制系統(tǒng)和分布式控制系統(tǒng)等。 10．計算機的控制理論分為經(jīng)典控制理論和現(xiàn)代控制理論。經(jīng)典控制理論是單輸入—單輸出的系統(tǒng)，現(xiàn)代控制理論可以分析多輸入—多輸出的系統(tǒng)，可實現(xiàn)最優(yōu)控制、自適應(yīng)控制等復(fù)雜控制。 11．工業(yè)控制計算機由計算機基本系統(tǒng)和過程輸入/輸出系統(tǒng)兩大部分組成。 12．從設(shè)計思路看，設(shè)計數(shù)字調(diào)節(jié)器可歸納為連續(xù)化 設(shè)計法和離散化設(shè)計法。 二、選擇題 1．將脈沖信號轉(zhuǎn)換成角位移的執(zhí)行元件是（ C ） A．旋轉(zhuǎn)變壓器 B交流伺服電動機 C．步進電動機 D．光電編碼盤 2．如果三相步進電動機繞組為U、V、W，其通電順序為UVW

34、U，則這種分配方式為（ A ） A．三相三拍　B．三相四拍　C．三相六拍　D．雙三拍 3．由電信號處理部分和液壓功率輸出部分組成的控制系統(tǒng)是（ C ） A．交流伺服系統(tǒng) B．直流伺服系統(tǒng) C．電液伺服系統(tǒng) D．步進電動機控制系統(tǒng) 4．?dāng)?shù)字PID調(diào)節(jié)器中，哪部分的調(diào)節(jié)作用并不很明顯，甚至沒什么作用（ B ） A．積分部分 B．微分部分 C．比例部分 D．都不明顯 5．不完全微分PID調(diào)節(jié)器是在一般PID調(diào)節(jié)器加上什么環(huán)節(jié)而構(gòu)成的（ B ） A．并入一個一階慣性環(huán)節(jié)　　B．串入一個一階慣性環(huán)節(jié) C．并入一個二階慣性環(huán)節(jié)　　D．串

35、入一個二階慣性環(huán)節(jié) 三、名詞解釋 1．伺服——在控制指令的指揮下，控制驅(qū)動元件，使機械系統(tǒng)的運動部件按照指令要求進行運動。 2．步進電動機——是一種將脈沖信號轉(zhuǎn)換成角位移的執(zhí)行元件。 3．整流器——把交流電變換成固定的或可調(diào)的直流電的功率放大器。 4．?dāng)夭ㄆ鳌压潭ǖ闹绷麟娮兂煽烧{(diào)的直流電的功率放大器。 5．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)。 6．旋轉(zhuǎn)變壓器——是一種輸出電壓隨轉(zhuǎn)角變化的角位移測量裝置。 7．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)。 8．電液伺服系統(tǒng)——由電信號處理部分和液壓功率輸出部分組成的控制系統(tǒng)。 9．直接數(shù)

36、字控制系統(tǒng)——計算機的運算和處理結(jié)果直接輸出作用于被控對象的控制系統(tǒng)。 四、簡述題 1．伺服電動機應(yīng)復(fù)合哪些基本要求？ 答：通常伺服電動機應(yīng)符合以下基本要求： （1）具有寬廣而平滑的調(diào)速范圍； （2）具有較硬的機械特性和良好的調(diào)節(jié)特性； （3）具有快速響應(yīng)特性； （4）空載始動電壓小。 2．什么是環(huán)行分配器？實現(xiàn)環(huán)行分配有哪些方法？如果三相步進電動機繞組為U、V、W，寫出則三相六拍的通電順序。 答：使步進電動機繞組的通電順序按輸入脈沖的控制而循環(huán)變化的裝置稱為環(huán)行分配器。 實現(xiàn)環(huán)行分配的方法有：1軟件環(huán)行分配；2硬件環(huán)行分配；3專用環(huán)行分配器。 三相六

37、拍的通電順序為：UUVVVWWWUU 或UUVVVWWWUU 3．請你說說分布式控制系統(tǒng)的特點？。 答：分布式控制系統(tǒng)綜合了計算機技術(shù)、通信技術(shù)和控制技術(shù)，采用多層分級的結(jié)構(gòu)形成，從上而下分為控制級、控制管理級、生產(chǎn)管理級和經(jīng)營管理級。每級用一臺或多臺計算機，級間連接通過數(shù)據(jù)通信總線。 分布式控制系統(tǒng)采用分散控制、集中操作、分級管理和分而自治的原則。其安全可靠性、通用靈活性、具有最優(yōu)控制性能和綜合管理能力，為計算機控制開創(chuàng)了新方法。 《機電一體化系統(tǒng)》形成性考核作業(yè)（四）答案 一、填空題 1．工業(yè)機器人的發(fā)展通?？蓜澐譃槿?，第一代是指可編程工業(yè)機器人（示教再現(xiàn)機器人）；第二

38、代是指智能機器人；第三代是指自治式工業(yè)機器人。 2．工業(yè)機器人控制系統(tǒng)可以從不同角度進行分類，按軌跡控制方式的不同，可分為點位控制和連續(xù)軌跡控制。 3．柔性制造系統(tǒng)按機床臺數(shù)和工序數(shù)可分為：柔性制造單元（FMC）、柔性制造系統(tǒng)（FMS）、柔性制造生產(chǎn)線（FML）和柔性制造工廠（FMF）四種類型。 4．制造企業(yè)的CIMS功能模型通常包括：管理信息系統(tǒng)（MIS） 、技術(shù)信息系統(tǒng)（TIS）、制造自動化分系統(tǒng)（MAS）和計算機輔助質(zhì)量分系統(tǒng)（CAQ）四個應(yīng)用（功能）分系統(tǒng)。 二、選擇題 1．工業(yè)機器人的自由度數(shù)取決于什么所要求的動作（ A ） A．作業(yè)目標(biāo)　B．靈活程度　C．控制方式

39、　　D．驅(qū)動方式 2．對進行二維平面作業(yè)的工業(yè)機器人需要幾個自由度（ C ） A．一個　B．二個　C．三個　　D．四個 3．目前，大部分工業(yè)機器人多采用多少級計算機控制（ B ） A．一級 B．二級 C．三級 D．四級 4．對于只進行二維平面作業(yè)的工業(yè)機器人只需要三自由度，若要使操作具有隨意的位姿，則工業(yè)機器人至少需要幾個自由度（ C ）。 A．四個 B．五個 C．六個 D．八個 5．FMS適用于下述何種生產(chǎn)類型（ C ）。 A．單件、小批 B．大批量、多品種 C．A和B 6．由能量自

40、動分配及輸送子系統(tǒng)和能量自動轉(zhuǎn)換系統(tǒng)所組成的系統(tǒng)稱為（ C ） A．加工系統(tǒng) B．物料系統(tǒng) C．能量系統(tǒng) D．信息系統(tǒng) 7．由過程控制子系統(tǒng)和過程監(jiān)視子系統(tǒng)所組成的系統(tǒng)屬于柔性制造系統(tǒng)中的（ D ） A．加工系統(tǒng)　B．物料系統(tǒng)　C．能量系統(tǒng)　D．信息系統(tǒng) 8．支持生產(chǎn)計劃和控制、銷售、采購、倉庫、財會等功能，用以處理生產(chǎn)任務(wù)的信息的系統(tǒng)屬于CIMS功能模型中哪一應(yīng)用分系統(tǒng)（ A ）。 A．管理信息分系統(tǒng)（MIS） B．技術(shù)信息分系統(tǒng)（TIS） C．制造自動化分系統(tǒng)（MAS） D．計算機輔助質(zhì)量保證系統(tǒng)（CAQ） 9．包括CAD、CAPP

41、和NCP（數(shù)控程序編制）等子系統(tǒng)，用以支持產(chǎn)品的設(shè)計個工藝準(zhǔn)備等功能，處理有關(guān)結(jié)構(gòu)方面的信息的系統(tǒng)屬于CIMS功能模型中哪一應(yīng)用分系統(tǒng)（ B ）。 A．管理信息分系統(tǒng)（MIS） B．技術(shù)信息分系統(tǒng)（TIS） C．制造自動化分系統(tǒng)（MAS） D．計算機輔助質(zhì)量保證系統(tǒng)（CAQ） 三、名詞解釋 1．機器人——一種可重復(fù)編程的多功能操作手，用以搬運材料、零件、工具或者是一種為了完成不同操作任務(wù)，可以有多種程序流程的專門系統(tǒng)。 2．柔性制造系統(tǒng)（FMS）——FMS是指可變的、自動化程度較高的制造系統(tǒng)。 四、簡述題 1．簡述工業(yè)機器人的三個重要特性。 答：（1）是一種機械裝置，可

42、以搬運材料、零件、工具或者完成多種操作和動作功能，也即具有通用性。 （2）是可以再編程的，具有多種多樣程序流程地，這為人機聯(lián)系提供了可能，也使之具有獨立的柔軟性。 （3）有一個自動控制系統(tǒng)，可以在無人參與下，自動地完成操作作業(yè)和動作功能。 2．何為柔性制造系統(tǒng)？應(yīng)具備的功能有哪些？ 答：FMS是指可變的、自動化程度較高的制造系統(tǒng)。 FMS應(yīng)具備的功能有： （1）自動完成多品種多工序零件的加工； （2）自動輸送和儲料； （3）自動診斷； （4）信息處理。 3．何為柔性制造系統(tǒng)？按機床臺數(shù)和工序，柔性制造系統(tǒng)可分為哪幾種類型？ 答：FMS是指可變的、自動化程度

43、較高的制造系統(tǒng)。 按機床臺數(shù)和工序，柔性制造系統(tǒng)可分為： （1）柔性制造單元（FMC）； （2）柔性制造系統(tǒng)（FMS）； （3）柔性制造生產(chǎn)線（FML）； （4）柔性制造工廠（FMF）。 中央廣播電視大學(xué)開放教育數(shù)控技術(shù)專業(yè)（機電方向） 《機電一體化系統(tǒng)》作業(yè)答題輔導(dǎo) 說明：本作業(yè)講評將對《機電一體化系統(tǒng)》形成性考核作業(yè)中的各類題型解答要點作輔導(dǎo)。 一、名詞解釋 1、適應(yīng)性設(shè)計——是在原理方案基本保持不變的情況下，對現(xiàn)有系統(tǒng)功能及結(jié)構(gòu)進行重新設(shè)計，提高系統(tǒng)的性能和質(zhì)量。 2、開發(fā)性設(shè)計——是在沒有參考樣板的情況下，根據(jù)抽象的設(shè)計原理和要求所進行的設(shè)計，設(shè)計出

44、質(zhì)量和性能方面滿足目的要求的系統(tǒng)。 3、變參數(shù)設(shè)計——在設(shè)計方案和結(jié)構(gòu)不變的情況下，僅改變部分結(jié)構(gòu)尺寸，使之適應(yīng)于量的方面有所變更的要求的一種設(shè)計方法。 學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中應(yīng)注意運用比較的方法，機電一體化設(shè)計方法有三種，注意他們之間的區(qū)別和聯(lián)系。 1、步進電動機——是一種將脈沖信號轉(zhuǎn)換成角位移的執(zhí)行元件。 2、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、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)。 掌握概念時可以采用比較方法，比較這組概念的異同。本門課程是概述性質(zhì)的課程，概念很多，同組的概念特別要注意用比較法進行學(xué)習(xí)。 二、選擇題 1．在反

45、映產(chǎn)品失效的失效率和時間的關(guān)系曲線中，某一時期失效期的特點是失效率高，且隨時間的增加而迅速下降，這一時期稱為（ A ）。 A．早期失效 B．偶然失效 C．損耗失效 2．在可維修系統(tǒng)中，在規(guī)定的工作條件和維修條件下，在某一特定的瞬時，系統(tǒng)正常工作的概率，稱為（D ） A．可靠度　 B．失效率　 C．平均壽命　 D．有效度 3．產(chǎn)品在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時間內(nèi)，完成規(guī)定功能的概率稱為（ A ） A．可靠度　 B．失效率　 C．平均壽命 　D．有效度 4．電路各部分公共導(dǎo)線阻抗、地阻抗和電源內(nèi)阻

46、壓降相互耦合形成的干擾，稱為（ C ） A．靜電干擾 B．磁場耦合干擾 C．共阻抗感應(yīng)干擾 D．電磁輻射干擾 5．工業(yè)用電，高頻及微波設(shè)備等引起的干擾屬于（ C ） A．自然干擾 B．有意干擾 C．無意干擾 D．固有干擾 6．電場通過電容耦合的干擾。稱為（A ） A．靜電干擾 B．磁場耦合干擾 C．共阻抗感應(yīng)干擾

47、 D．電磁輻射干擾 可靠性的概念以及評價系統(tǒng)可靠性的指標(biāo)中有許多概念容易產(chǎn)生混淆，學(xué)習(xí)時應(yīng)注意比較異同之處?？垢蓴_技術(shù)應(yīng)重點掌握如何在機電一體化產(chǎn)品中應(yīng)用的。 三、填空題 1．機電一體化的相關(guān)技術(shù)主要可歸納為：機械技術(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)和系統(tǒng)總體技術(shù) 。 2．機電一體化的發(fā)展趨勢可概況為以下三個方面：性能上，向高精度、高效率、高性能、智能化的方向發(fā)展；功能上，向小型化、輕型化、多功能方向發(fā)展；層次上，向系統(tǒng)化、復(fù)合集成化的方向發(fā)展。 3．機電一體化系統(tǒng)（產(chǎn)品）設(shè)計大致可分為開發(fā)性設(shè)計、適應(yīng)性設(shè)計和變參數(shù)設(shè)計。 4．在擬定機電一體化系統(tǒng)設(shè)計

48、方案的方法中，取代法是改造舊產(chǎn)品開發(fā)新產(chǎn)品或?qū)υ到y(tǒng)進行技術(shù)改造的常用方法。 5．轉(zhuǎn)動慣量對伺服系統(tǒng)的精度、穩(wěn)定性、動態(tài)相應(yīng)都有影響，機械設(shè)計時，在不影響系統(tǒng)剛度的條件下，應(yīng)盡量減小慣量。 6．同步帶傳動的主要失效形式有：承載繩疲勞拉斷 、打滑和跳齒和磨損。 填空題主要考核的都是一些基本概念及應(yīng)用。 四、簡答題 1．?dāng)M定機電一體化系統(tǒng)設(shè)計方案的方法通常有哪些？并解釋各種方法的含義。 答：擬定機電一體化系統(tǒng)設(shè)計方案的方法通常有取代法、整體設(shè)計法和組合法。 取代法是用電器控制系統(tǒng)取代原系統(tǒng)中機械控制機構(gòu)。這種方法是改造舊產(chǎn)品開發(fā)新產(chǎn)品或?qū)υ到y(tǒng)進行技術(shù)改造常用的方法。 整體設(shè)計

49、法是在設(shè)計時完全從系統(tǒng)的整體目標(biāo)考慮各子系統(tǒng)的設(shè)計。這種方法主要用于新系統(tǒng)（或產(chǎn)品）的設(shè)計。 組合法是選用各種標(biāo)準(zhǔn)功能模塊，通過接口將各單元有機地組合設(shè)計成機電一體化系 統(tǒng)。 2．機電一體化系統(tǒng)的基本功能要素有哪些？其主要功能是什么？ 答：機電一體化系統(tǒng)應(yīng)包括以下幾個基本要素：機械本體、動力部分、檢測部分、執(zhí)行機構(gòu)、控制器和接口。 機械子系統(tǒng)的主要功能是使構(gòu)造系統(tǒng)的各子系統(tǒng)、零部件按照一定的空間和時間關(guān)系安置在一定的位置上，并保持特定的關(guān)系。 動力部分的功能應(yīng)是按照機電一體化系統(tǒng)的要求為系統(tǒng)提供能量和動力使系統(tǒng)能夠正常運行。 檢測部分的功能是把系統(tǒng)運行過程中所需要的本身和外界環(huán)

50、境的各種參數(shù)及狀態(tài)進行檢測，變成可識別信號，送往控制裝置，經(jīng)過信息處理后產(chǎn)生相應(yīng)的控制信息。 執(zhí)行機構(gòu)的功能是根據(jù)控制信息和指令完成所要求的動作。 控制器的功能是根據(jù)系統(tǒng)的狀態(tài)信息和系統(tǒng)的目標(biāo)，進行信息處理，按照一定的程序發(fā)出相應(yīng)的控制信號，通過輸出接口送往執(zhí)行機構(gòu)，控制整個系統(tǒng)有目的地運行并達到預(yù)期的性能。 3．什么是環(huán)行分配器？實現(xiàn)環(huán)行分配有哪些方法？如果三相步進電動機繞組為U、V、W，寫出則三相六拍的通電順序。 答：使步進電動機繞組的通電順序按輸入脈沖的控制而循環(huán)變化的裝置稱為環(huán)行分配器。 實現(xiàn)環(huán)行分配的方法有：1軟件環(huán)行分配；2硬件環(huán)行分配；3專用環(huán)行分配器。 三相六拍

51、的通電順序為：UUVVVWWWUU 或UUVVVWWWUU 簡答題在回答時要做到答清要點，對知識掌握透徹，并能做到舉一反三。以第三題為例，不但掌握三相六拍的通電順序，還應(yīng)掌握三相三拍或雙三拍的通電順序。 五、計算題 1．某數(shù)控機床位置控制系統(tǒng)的參數(shù)如下：K=40 Nm/rad；fm= 12sNm；f = 15sNm；J=25Kgm2；Ts-Tc=1.6 Nm，求其臨界轉(zhuǎn)速Ωc。 φc—ξ關(guān)系曲線 根據(jù)φc—ξ關(guān)系曲線查表,得出現(xiàn)爬行時系統(tǒng)的臨界初始相位φc=80 2．某齒輪系中，設(shè)i = 80，傳動級數(shù)n = 4的小功率傳動，試按等效轉(zhuǎn)動慣量最小原則分配傳動比。并驗算之。 解：由式 驗算：i=i1i2i3i4=79.9958 ≈80 以上兩個計算題是本門課程的典型例題，學(xué)員應(yīng)認(rèn)真理解并掌握，做到解題思路清晰，解題步驟清楚。答題時有解題步驟并要寫出公式代入數(shù)據(jù)進行運算。 21