机电控制技术参考答案.doc

一、填空题
1、 PC总线
内部总线（系统总线）
外部总线（通信总线）
按功能或信号类型分类
数据总线：外部设备和总线主控制设备之间进行数据传送的数据通道，采用双向三态逻辑
地址总线：外部设备与主控制设备之间传送地址信息的通道，采用单向三态逻辑
控制总线：专供多种控制信号传递的通道，单向或双向，分别传送控制、时序、状态信息
2、 常用总线原则（P212）
STD
ISA
PCI
VME
MULTIBUS
3、 分布式控制系统（DCS）（P208）
通过网络将分散的控制器连接起来，通过网络下达命令，实现预定的控制功能
分离性
透明性
4、 伺服控制中的非线性原因（P273）
饱和：输入信号超过一定范围后输出不再增长
Ø 使系统增益下降，稳态精度减少，对系统稳定性有利
Ø 限制了系统反应速度，但可保证安全运行
死区：相称于在系统中加入了变增益环节
Ø 导致稳态误差，减少定位精度；振荡下降，增长稳定性
Ø 滤除小干扰信号，增强抗干扰能力
Ø 导致输出信号滞后，影响系统实时性
间隙：最终一级传动间隙对总间隙影响最大
Ø 减少系统定位精度，增大系统静差
Ø 带来滞后效应，平衡性变坏，动态响应振荡加剧
消除或减小间隙影响的措施
系统设计方面
1）减小系统增益
2）引入相位超前网络
3）改善系统增益分布，提高间隙前面环节的增益，减少背面环节的增益
机械设计方面
1）中心距可调消除
2）弹簧加载双片齿轮消除
3）双传动链消除
摩擦：分为动摩擦和静摩擦
摩擦非线性是指执行轴的静摩擦转矩不小于动摩擦转矩导致的非线性特性
1）增长静差，减少精度
2）导致低速运动的不平滑性
改善措施
1） 尽量减少静、动摩擦转矩之间的差值
2） 合适增长系统惯量J
3） 合适增长系统黏滞摩擦系数f
4） 动力润滑
构造弹性变形：
伺服电动机带动机械负载运动时所有部件都要产生不一样程度的弹性变形，由此产生的振动成为构造谐振，其频率成为固有谐振频率
机械系统固有频率应远离伺服系统带宽。
弹性变形与构造、尺寸、材料性能、受力状况等原因有关。
减小或消除构造谐振的重要措施：
1）提高传动刚度
2）提高阻尼
3）采用校正网络
5、 位置检测传感器（P268）
常用位置传感器有角位移传感器（旋转变压器、感应同步器、码盘、光电脉冲编码器）、直线位移传感器（光栅尺、磁尺、直线感应同步器）等。
半闭环伺服系统重要采用角位移传感器，全闭环伺服系统重要采用直线位移传感器。
6、 （工业PC控制系统I/O电路）开关型属出原件的驱动方式（P218）
1） Source方式：当驱动输出为高电平时，驱动电流从驱动电路流向负载，产生驱动。
2） Sink方式：当驱动输出为低电平时，驱动电流从驱动电路流向负载，产生驱动。
Sink方式可以提供比Source方式大的驱动电流和驱动能力。
7、 PLC（数字量输出接口）输出方式（P69）
1） 晶体管输出型：合用于直流负载或TTL电路。
2） 双向晶闸管（可控硅）输出型：合用于交流负载。
3） 继电器输出型：既可用于直流负载，也可用于交流负载。
8、 常见降压启动方式（P36）
1） 星-三角形降压启动：这种控制方式称为准时间原则控制，仅合用于正常运行时绕组为三角形连接的三相异步电动机。
2） 定子串电阻降压启动：合用于运转时Y接法的电动机。
上述（1）（2）为限制起动电流和机械冲击。
3 自耦变压器降压启动：需要专门的三相自耦变压器。
9、固有频率推荐值（表6-5）
参数
系统开环增益

截止频率

速度环交界频率
最低机械固有频率
其他机械固有频率
推荐值
17
17
60~100
300
600
10、 传动比计算：
减速器传动比计算公式：
为步进电动机步距角（）；为丝杠导程（）；为工作台运动脉冲当量（）。
如计算出的传动比值较小，可采用同步齿形带或一级齿轮传动，否则采用多级齿轮传动。
11、 公式6-9：
电动机轴上的总当量负载转动惯量与电动机自身转动惯量的比值应控制在一定的范围内，既不能太大，也不能太小。

比值太大则伺服系统动态特性重要取决于负载特性，系统综合性能变差，或给控制系统设计导致困难。
比值太小阐明传动系统设计不合理，经济性较差。
二、简答题
1、 改善低速爬行的措施（P278）
1) 尽量减少静、动摩擦转矩之间的差值
2) 合适增长系统惯量J
3) 合适增长系统黏滞摩擦系数f
4) 动力润滑
2、 消除或减小间隙影响的措施（P277）
系统设计方面
1）减小系统增益
2）引入相位超前网络
3）改善系统增益分布，提高间隙前面环节的增益，减少背面环节的增益
机械设计方面
1）中心距可调消除
2）弹簧加载双片齿轮消除
3）双传动链消除
3、 消除构造谐振的措施（P282）
1）提高传动刚度：可以提高构造谐振频率，是构造谐振频率处在系统通频率之外。
2）提高阻尼：不变化机械构造固有频率，通过增大阻尼系数来克制谐振峰值。
3）采用校正网络：校正网络频率特性曲线凹陷处对准系统构造谐振频率，可抵消构造谐振峰值。
4、继电器与接触器的区别与使用范围

5、 简述PLC的工作原理

6、 与继电器接触器控制相比，PLC控制的特点
项目
继电器接触器
PLC
1）器件构成
硬件接线，触电数量有限，灵活性可扩展性受限。
机械磨损，寿命短，可靠性可维护性较差。
控制逻辑以程序的形式存储，易变化增长系统功能。
“软继电器”，触电数量无限，无“磨损”现象。
2）工作方式
并行工作方式，电源接通时所有继电器均处在受制约状态。
串行工作方式，顾客程序按次序循环执行。
3）控制速度
工作频率低，机械触电易抖动。
速度快，指令执行时间在微秒级，无触点抖动。
4）定期计数
采用时间继电器延时动作进行时间控制，易受环境影响，精度不高；
一般无计数功能。
采用半导体集成电路作定期器，精度高，定期范围宽，修改以便，不受环境影响；具有计数功能。

7、 固态继电器的构成，与电磁继电器相比的优缺陷
构成：输入电路：直流输入和交流输入。
隔离电路：光电耦合和变压器耦合。
输出电路直流输出、交流输出、交直流输出。
长处：
1) 无机械运动，不含运动零件，本质上功能相似。
2) 无触点开关元件，运用电磁光特性完毕输入输出的可靠隔离，无火花、无触点接通断开被控电路。
3) 使用寿命长，可靠性高。
4) 敏捷度高，电磁兼容性好，与大多数集成电路兼容无需驱动器。
5) 响应速度快。
6) 无输入线圈无触点电弧，减少了电磁干扰。
缺陷：
1) 关断后有漏电流、导通电阻、通态压降等的存在，易发热损坏。
2) 截止时存在漏电阻，不能使电路完全隔断。
三、设计题
1、设计电动机正反转控制电路，规定：保护功能，可点动、持续运动，双重互锁。

2、 两电机，启动后才可以启动，可以单独停。

3、 运料小车控制：
小车启动后，前进到A地。然后做如下往复运动：
到A地后停2分钟等待装料，然后自动走向B。
到B地后停2分钟等待卸料，然后自动走向A。
有过载和短路保护。
小车可停在任意位置。

4、 设计星-三角形启动电路，PLC连线及梯形图设计。

四、思索题