中央电大《机电一体化》系统设计基础考试题库.pdf
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1、1 / 7 (一)填空题 机电一体化系统常用的能源有电源、气压源和液 压源。 市场预测的方法主要有定期预测和定量预测。 机电设计的质量管理主要体现在质量目标管理、 实行可行性设计和进行手机质量评审 控制及信息处理单元一般由控制计算机、控制软 件和硬件接口组成。 在多级传动中,为了减小传动误差,传动比的分 配应遵守先小后大原则。 机电系统中,机械传动要满足伺服控制在精度、 稳定性和快速响应性等方面的要求。 影响系统传动精度的误差可分为传动误差和回程 误差两种 对于线性控制系统,若要求在达到高精度的同时 减小定位时间,则必须提高系统的固有频率。提高 固有频率和阻尼可以提高闭环系统的稳定性。 液压系
2、统的伺服控制元件主要有电液伺服阀和电 液比例阀 典型开关量I/O 模板的 I/O 电气接口的主要功能有 滤波、电平变换、光电隔离和功率驱动。 计算机的指令进行D/A转换后,需经过信号调理 环节才能驱动执行机构。 传感器由敏感元件、转换元件和基本转换电路组 成。 传感器的静态特性参数主要有灵敏度、线性度、 迟滞和重复精度。 传感器输入特性的主要参数是输入阻抗或静态刚 度。 执行机构,选择较大传动比可使系统的相对阻尼 系数增大,有利系统稳定。 机电产品设计类型可分为开发性设计、适应性设 计、变参数设计三类。 当负载折算到电机轴上的惯量等于转子质量时, 系统能达到惯性负载和驱动力矩的最佳匹配。 步进
3、电机的最大动态转矩小于最大静转矩,并随 着脉冲频率的升高而降低。 (二)选择题 开放式体系结构中的VLSI是指(超大规模集成电 路) 以下移动电话不属于机电一体化产品。 数控机床需要进行抗干扰设计。 幅频特性和相频特性(或频率响应函数)是传感 器动态特性指标 丝杠螺母机构在闭环外,所以它回程误差和传动 误差都影响输出精度 闭环控制,齿轮减速器在前向通道,它回程误差 不影响输出精度,但传动误差影响 步进电机转动后,其输出转矩所工作频率增高而 下降 采用脉宽调制进行直流电动机调速驱动是,通过 改变脉冲宽度来改变电枢贿赂的平均电压而实现机 的平滑调速。 数控机床进给系统的伺服电机属于设备的驱动部 分
4、。 分离活塞式油缸属于系统中的驱动部分 在工业机器人的设计中传感器的选择及精度分析 是理论分析阶段要进行 为提高机话接卸传动系统的固有频率,应增大系 统刚度。 机械系统的刚度对系统的主要影响表现为固有频 率、精度、稳定性。 多齿轮传动中,各级传动比相等的分配原则适用 于按输出轴的转角误差最小原则设计的传动链 前大后小的分配原则适用于重量最轻原则(大功 率装置) 频矩特性表示步进电机最大动态转矩与脉冲频率 的关系 永磁式直流伺服电机又称为力矩电机 STD 总线的 A/D 转换接口模板中,出A/D转换器及 STD 总线接口逻辑外,还应有多路开关与采样保持 器 (三)简答题 机电相关技术有哪些机械技
5、术、计算机与信息处 理技术、系统技术、自动控制技术、传感器测试技 术和伺服驱动技术。 试述机电一体化产品的定义和分类方法。答:机 电一体化产品是新型机械与微电子器件,特别是与 微处理器、微型计算机相接合而开发的新一代电子 化机械产品。按用途可分为信息机电一体化产品、 产业机电一体化产品和家庭用机电一体化产品。 1 2 / 7 机电一体化系统的基础结构要素有哪些?喷漆机 器人的电液伺服系统和手臂手腕分别属于其中的那 个结构要素?数控系统、主传动系统 答:要素有机械本体,能源,测试传感部分,执行机 构,驱动部分,控制及信息处理单元等6项。电液伺 服系统属驱动部分,手臂腕、主传动系统属执行机构 的一
6、部分, 数控系统属控制及信息处理单元。 简述数控机床中计算机数控装置的组成和功能。 答:由专用计算机、输入输出接口以及机床控制器 等部分组成。功能:根据输入的数据和程序,完成 数据运算、逻辑判断、输入输出控制等功能 机电系统中,对控制及信息处理单元的基本要求 是? 信息处理速度和可靠性,增强抗干扰能力,完善系 统自诊断功能,实现信息处理智能化和小型化,轻 量,标准化等。 机电产品对机械传动系统有哪些要求精度、稳定 性、快速响应性、 还应满足小型、 轻量、高速、低冲 击振动、低噪声、高可靠性。 机电系统中,测试传感部分的作用是什么?答: 对系统运行中所需要的本身和外部环境的各种参数 及状态进行检
7、测,传输到信息处理单元,经分析处 理后产生控制信息。 影响机电一体化系统传动机构动力学特征的主要 因素有那些?答:主要因素有负载变化;传动系统 的惯性;传动 系统固有频率;传动系统中的摩擦与润滑。 why采用机电可提高系统精度?答机电技术使机械 传动部分减少, 因而使机械磨损,配合间隙及受力变 形等引起的误差大大减少,同时采用电子技术实现自 动检测,控制,补偿和校正因各种干烧因素造成的误 差,从而提高精度。 为减少机械系统的传动误差,可采用那些结构措 施?答:适当提高零部件本身的精度;合理设计传动 链,减少零部件制造、装配误差对传动精度的影 响;采用消隙机构,以减少或消除回程误差。 什么是步进
8、电机的步距角?他是由那些参数确定 的?答:步进电机在每输入一个电脉冲信号,转子 所转过的角度为步距角。由步进电机的相数、电机 转子的齿数和电机的通电方式决定。 步进电机是如何实现速度控制的。 答:步进电机的运动由输入的电脉冲信号控制,电 机绕组每接收一个脉冲,转子就转过一个响应的角 度,其角位移量与输入脉冲的个数严格成正比。在 时间上与输入脉冲同步。因而只需要控制输入脉冲 的数量、频率和电机绕组的相序,即可控制转动的 速度和方向。 简述开关量输入模板的基本组成。答:由外部开 关设备、输入信号调理电路、输入缓冲器、输入端 口译码、( STD 总线)。 简述开关量输出模板的基本组成。 答: STD
9、 总线信号、输出端口译码控制、输出数据 所存、输出信号调整电路、负载。 工业 PC 机和个人计算机的主要差别是什么?答: 大母版改为功能插板,具有丰富的过程输入输出功 能;具有良好的实时性,能够对生产过程工况变化 实时监控;抗干扰电源,密封机箱,具有良好的环 境适应性;具有丰富的应用软件。 齿轮传动中齿侧间隙对系统有何影响,如何消除 圆柱直齿轮的齿侧间隙?答:齿轮的啮合间隙会造 成传动死区,若死区在闭环系统中,则可能造成系 统不稳定,使系统内高以 15倍间隙角产生的低频振荡。为降低制造成本, 多采用各种调整齿侧间隙的方法来消除或减少啮合 间隙,常法有偏心套调整法、轴向垫片法、双片薄 齿轮错齿法
10、等。 机电系统仿真的模型主要有哪几种?分别应用于 系统设计的那个阶段。答:仿真模型有物理模型、 数学模型和描述模型。当仿真模型为物理模型时, 为全物理仿真,系统研制阶段;是数学模型时,称 为数学仿真,分析设计阶段。用已研制出来的系统 中的实际部件或子系统替代部分数学模型所构成的 为半物理仿真,部件及子系统研制阶段。 仿真再设计中起到的作用是什么?在工程的设计 和规划时需要对工程的合理性、经济型等品质加以 评价;在系统实际运行前,要对工程的实施结果加 以预测,一边选择正确、高效的运行策略或提前消 除设计中的缺陷,最大限度的提高实际系统的运行 水平。采用仿真技术可以省时省力省钱的达到上述 目的。
11、2 3 / 7 什么是 PID调节器?三部分在系统中起什么作用。 答: 按偏差的比例、 积分和微分进行控制的调节器,将 偏差的比例、积分、微分通过现行组合构成控制 量,简称为 P(比例) I(积分) D(微分)调节器, 是连续系统中技术成熟,应用最为广泛的一种调节 器。 aPID调节器中比例调节起纠正偏差的作用,其反应 迅速;b积分调节能消除静差,改善系统静态特性; c微分调节有利于减少超调,加快系统的过渡过程。 直流电机伺服系统中脉宽调制放大器的基本工作 原理。答:脉冲调制放大器是直流伺服电机常用的 晶体管驱动电路。利用大功率晶体管的开关作用, 将直流电源电压换成一定频率的方波电压,施加于
12、直流电机的电枢,通过对方波脉冲宽度的控制,改 变电枢的平均电压,是电机的转速得到调节。 永磁式直流伺服电机的主要特点:可以不经过减 速机构直接驱动负载,由输入的电压信号直接调节 负载的转速;在以位置控制方式的伺服系统中,电 机可工作于堵转状态。 交流伺服电机有哪些类型?交流伺服驱动的主要特 点?答:分为永磁式交流同步电机和笼型异步电机两 类。特点: 1调速范围大;2适合大、中功率伺服系 统; 3运行平稳, 转速不受负载变化的影响;4输出转矩交 大而转矩脉动小;5通过闭环实现速度控制或位置控 制, 其中永磁式同步电机也可作步进方式运行。 开放式体系结构的主要特点是什么?答:开放式 体系结构是今年
13、在电子工业和计算机工业中流行的 一种设计思想,其主要特点是向未来的 VLSI 开放; 向不同用户层次开放;向用户的特殊要求开放;采 用模块化结构。 简述 STD 总线微机控制系统的主要特点。答:采 用小版结构,高度模块化,功能模板结构灵活,可 靠性高,硬件冗余小,成本低;模块设计具有严格 的标准和广泛的兼容性;面向I/O 的设计,具有强 大的 I/O 扩展能力,使控制系统非常适合工业控制 的应用;高可靠性。 简述 STD 有哪些工作模式? 1独立工作模式即采用微机的基本系统与工业I/O 模板单独构成控制系统;2作为前端控制机STD 可作 为其他微机的前端控制机,完成实时在线控制,并 把采集的数
14、据和执行结果传送到上位机;3构成 分部式组合利用STD 控制机的组合方法, 可方便进行 各种分布式系统的组合。 转动惯量对传动系统有哪些影响?答:转动惯量 增大使机械负载增加,功率消耗大;使系统响应速 度变慢,降低灵敏度;是系统固有频率下降,容易 产生谐振。 光电隔离型DI/DO模板有哪些主要特点?输入信号 与输出信号在电器上完全隔离,抗干扰能力强;无触 点,耐冲击, 寿命长, 可靠性高; 响应速度快,易于 逻辑电路配合。 D/A,A/D 接口功能 A/D接口功能是将温度、压力等物理量经传感器变 成电压、电流等信号转换为数字量。D/A接口是将 二进制数字量转换成电压信号。 简述电位器式位移传感
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