机电一体化试卷及答案.doc

1、机电一体化系统中的计算机接口电路通常使用光电耦合器，光电耦合器的作用有哪些？
1。（1）能保护系统元件不受高共模电压的损害，防止高压对低压信号系统的损坏.
（2）泄漏电流低，对于测量放大器的输入端无须提供偏流返回通路。
（3)共模抑制比高，能对直流和低频信号（电压或电流)进行准确、安全的测量.
2、什么是三相六拍通电方式？
2. 如果步进电动机通电循环的各拍中交替出现单、双相通电状态，这种通电方式称为单双相轮流通电方式。如A→ AB→ B→ BC→C → CA→…
3、简述PWM脉宽调速原理。
3.在一个周期T内闭合的时间为τ，则一个外加的固定直流电压U被按一定的频率开闭的开关S加到电动机的电枢上，电枢上的电压波形将是一列方波信号,其高度为U、宽度为，如右图所示。电枢两端的平均电压为：
式中 =/T=Ud/U，(0〈〈1) 为导通率（或称占空比)。
当T不变时，只要改变导通时间，就可以改变电枢两端的平均电压Ud。当从0～T改变时，Ud由零连续增大到U。
5．传感器是一种以一定的精确度把被测量转换为与之有确定对应关系的，便于应用的某种物理量 的测量装置。敏感元件、转换元件、基本电路.
2、滚珠丝杠副的轴向间隙对系统有何影响？如何处理？
答。如果滚珠螺旋副中有轴向间隙或在载荷作用下滚珠与滚道接触处有弹性变形，则当螺杆反向转动时，将产生空回误差。为了消除空回误差，在螺杆上装配两个螺母1和2，调整两个螺母的轴向位置,使两个螺母中的滚珠在承受载荷之前就以一定的压力分别压向螺杆螺纹滚道相反的侧面,使其产生一定的变形,从而消除了轴向间隙，也提高了轴向刚度.常用的调整预紧方法有下列三种。垫片调隙式 螺纹调隙式 齿差调隙式
答.1机电一体化-—从系统的观点出发,将机械技术 、微电子技术、信息技术、控制技术等在系统工程基础上有机地加以综合，以实现整个系统最佳化的一门新科学技术。
2、柔性制造系统：柔性制造系统(Flexible Manufacturing System）是由两台或两台以上加工中心或数控机床组成，并在加工自动化的基础上实现物料流和信息流的自动化
5、感应同步器： 感应同步器是一种应用电磁感应原理制造的高精度检测元件，有直线和圆盘式两种,分别用作检测直线位移和转角.
２、伺服电动机是一种能够跟踪输入的指令信号进行动作,从而获得精确的位置、速度及动力输出电动机
1．试分析图示传动系统中，齿轮减速器的传动误差对工作台输出精度的影响？
解答：
齿轮传动链位于电机之后，前向通道的闭环之外，其传动误差的低频分量和高频分量都不
能通过闭环控制来消除，都会影响输出精度。
2．  如图所示的系统，试分析传感器的误差对输出精度的影响.（8分）
 解答:传感器位于闭环之内的反馈通道上，其误差的高频分量（噪声信号）因系统的低通作用得到校正,不影响输出精度;
传感器误差的低频分量，如静态精度(分辨率等）直接影响输出精度，它决定了系统精度的上限。
3。已知电机驱动的三自由度位置控制系统,单个自由度的驱动系统如图所示，试确定单自由度驱动系统的测量方案。
 解:依题意有两种测量方案
（1）高速端测量方案：传感器安装在电机的尾部,通过测量电机的转角实现对工作台位移的间接测量.可选用光电编码器式传感器或者磁电式编码器.
（2）低速端测量方案：传感器安装在工作台上,直接测量工作台的位移。可选用光栅式位移器、感应同步器或者电位计式位移传感器。
4．已知某工作台采用直流电机丝杠螺母机构驱动，已知工作台的行程L=250mm，丝杠
导程t＝4mm,齿轮减速比为i=5，要求工作台位移的测量精度为o．005mm（忽略齿轮和丝杠
的传动误差）.
（1）试采用高速端测量方法，确定旋转编码器的每转脉冲数‘
(2)若将传感器与丝杠的端部直接相连，n.=500脉冲／转的旋转编码器是否合用。
解答
（1）高速端测量
设传感器的每转脉冲数为,n，每个脉冲对应工作台的位移为
满足题目要求。
（2)低速端测量
传感器直接与丝杠连接,与减速比无关
可知"。＝500脉冲／转的编码器不合用。
5．如图所示的开环步进电机位置控制系统，已知负载为F＝1000N,工作台长L=500mm，往复精度为±0．0lmm，丝杠导程ts=8mm，直径d＝20mm，步进电机的步距角为a=1．8。，试确定齿轮减速比i。
. （1） 梯形图：（２）助记符指令程序:
STR           X1
OR            Y1
AND  NOT      X2
OUT           Y1
STR           X3
OR            Y2
AND NOT       X4
AND           Y1
OUT           Y2
（1）工业PC机集中控制方案：
用一台工业PC机对三个自由度实现集中控制，包括任务管理和三个自由度的伺服控制
系统原理图如下。
(2）工业PC机、单片机分级控制方案：用一台工业PC机与三个单片机通信，对三个单片
机实现管理,每个单片机负责一个自由度的伺服控制,控制系统原理图如下。
（3)单片机、单片机分级控制方案：用一个单片机作为主单片机与三个从单片机通信，对三
个从单片机实现管理，每个从单片机负责一个自由度的伺服控制，控制系统原理图如下。
解：依题意有两种测量方案
(1)高速端测量方案:（8分)
传感器安装在电机的尾部，通过测量电机的转角实现对工作台位移的间接测量.可选用光电编码器式传感器或者磁电式编码器。
(2)低速端测量方案：(8分）
传感器安装在工作台上，直接测量工作台的位移。可选用光栅式位移器、感应同步器或者电位计式位移传感器。
1．（14分）解：
等效惯量可以分为以下几个部分来计算
（1）电机轴上的元件（齿轮1）