机电液一体化技术-09-b卷答案

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1、长安大学2008—2009学年第１学期《机电液一体化技术》试题（B卷）答案一、简答题（40分）１、(4分）机电一体化组成结构要素。　　答：机电一体化产品由以下五个基本要素构成：　　（１）机械本体；　　（２）动力源；　　（３）检测与传感装置；　　（４）控制与信息处理装置；　　（５）执行机构.2、（4分）机电一体化机械系统传动机构的性能要求。答：传动机构要满足以下几个要求：（1）转动惯量小；（2）刚度大；（3）阻尼合适；此外还要求摩擦小，抗振性好，间隙小。3、（4分）机电一体化总体设计的主要内容。答：机电一体化总体设计包括以下几个内容：（1）技术资料

2、准备；（2）性能指标确定；（3）总体方案拟定。4、（6分）直流伺服电动机的主要技术参数。答：直流伺服电动机的主要参数有以下几个方面：（1）额定功率；（2)额定电压；（3）额定电流；（4）额定转速；（5）额定转矩；（6）最大转矩；（7）机电时间常数和电磁时间常数；（8)热时间常数；（9）阻尼系数。5、（6分）步进电动机的主要参数及特性．　　答：主要有以下一些参数和特性：　　（１）步距误差；（２）最大静转矩；（３）启动距频特性；　　（４）启动惯频特性；　　（５）运动距频特性；　　（６）步进运行和低频振荡；　　（７）最大相电压和最大相电流．76、（6分

3、）闭环伺服系统结构原理图。答：7、（6分）半闭环伺服系统机构原理图。答：8、（4分）PID控制器常用的控制规律。答：常用的控制规律如下：（1）比例控制；（2）比例积分控制；（3）比例微分控制；（4）PID控制。二、问答题（60分）1、（15分）用示意图表示包括人机接口和机电接口的机电一体化系统的基本组成，并回答下列问题：（1）分别简要说明人机接口和机电接口的功能；（2)分别列出人机接口和机电接口中常用接口；（3）谈谈你对机电一体化系统接口设计的认识。答：机电一体化系统的基本组成：7（1）人机接口的功能包括：操作者通过输出接口对系统的运行状态、各种

4、参数进行监测，通过输入接口向系统输入各种命令及控制参数对系统进行控制；机电接口的功能包括：控制微机通过信息采集接口接受传感器输出信号，检测机械系统运行参数，经过运算处理后发出有关控制信号，经过控制输出接口的匹配、转换、功率放大，驱动执行元件来调节机械系统的运行状态，按其要求动作；（2）人机接口中常用的接口分为输入接口和输出接口，输入接口中常用的接口有开关输入接口、拨盘输入接口、键盘输入接口；输出接口中常用的接口有二极管显示器接口、打印机接口、CRT显示器接口、扬声器接口；机电接口中常用的接口分为信息采集接口和控制量输出接口，信号采集接口中常用的接

5、口有A/D转换接口，控制量输出接口中常用的接口有D/A转换接口；（3）人机接口作为“人”与“机”之间进行信息传递的通道，有其自身的一些特点，需要在进行设计时予以考虑：专用性每一种机电一体化产品都有其自身特定的功能，对人机接口有着不同的要求，所以人机接口的设计方案要根据产品的要求而定；低速性与控制微机的工作速度相比，大多数人机接口设备的工作速度是很低的，所以在进行人机接口设计时，要考虑控制微机与设备间的匹配，提高控制的工作效率;高性能价格比由于机电的组合，大大强化了机械系统功能，使整个机电系统具有高的性价比；由于机械系统与微电子系统在性质上有很大差

6、别，二者之间的联系必须通过机电接口进行调整、匹配、缓冲，因此机电接口有着重要的作用。机电接口通过的信号具有多样性，针对不同性质的信号，机电接口要对其进行不同的处理另外在机电一体化产品中，传感器要根据机械系统来布置，往往环境比较恶劣，易受干扰；再者，传感器与控制微机之间常要用长线传输，加之传感器输出信号一般比较弱，所以抗干扰设计也是机电接口设计的一个重要内容。（15分）用示意图表示机电一体化系统中数字信号检测系统的组成，并回答下列问题：（1）简要说明数字信号检测系统的工作原理；（2）说明细分与变辨向电路的类型及其应用场合；（3）画出光栅信号的四细分

7、与辨向电路，并说明其工作原理。答：7（1）传感器输出正弦波信号，经放大、整形后变成数字脉冲信号。在精度要求不高和无需辨向时，脉冲信号可直接送入计算器和计算机，但在多数情况下，为提高分辨率，常采用细分电路使传感器信号每变化1/n个周期计一个数。辨向电路用于辨别被测量的变化方向。当脉冲信号所对应的被测量不便于读出和处理时，需要进行脉冲当量变换。计算机可对信号进行复杂的运算处理，并将结果直接送去显示或打印输出，或求取控制量去控制执行机构。（2）细分与辨向电路的类型有以下几种：多路信号采集细分与辨向；电阻链移相细分与辨向；锁向倍频细分与辨向；脉冲填充细分

8、与辨向；它们的适用场合如下：多路信号采集细分与辨向：四细分；电阻链移相细分与辨向：细分数为8～60；锁向倍频细分与辨向：n细分，速度基本