机电一体化系统设计试卷1-有答案.doc

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1、一.简答题(20分,每题4分)1.为什么采用机电一体化技术可以提高系统的精度?机电一体化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所引起的误差大大减少,同时由于采用电子技术实现自动检测,控制,补偿和校正因各种干扰因素造成的误差,从而提高精度。2.刚度对传动系统有哪些影响?刚度会影响传动系统的精度和固有频率,随刚度的减小,传动链的变形增大,传动精度降低,系统的固有频率下降。3.机械技术的4个支柱学科是什么?机械学、制造工艺学、控制、力学。4.有几种常用的工业控制计算机?单片机、DCS、PLC、单回路调节器、微机测控系统和分散控制系统。5.机械本体的作用是什么?系统的支撑结构,

2、包括机身和框架。二.填空题(20分,每空2分)1.传感器一般由(敏感元件),(转换元件)和(基本转换电路)组成。2.对驱动装置的技术要求有(精度)、(稳定性)、(快速性)和(可靠性)。3.构思比较常用()、()和()等方法。(专家调查法、头脑风暴法、检查提问法、检索查表法、特性列举法、缺点列举法、希望列举法,之中的任意三个。)三.分析题(20分,每题10分)1.画图说明工业PC机与普通信息处理计算机的主要区别是什么?与普通信息处理机相比较,工业PC机有以下特点1)将普通信息处理机的大母板改为功能插板,具有丰富的过程输入输出功能2)良好的时实性3)抗干扰电源,密封机箱,具有良好的环境适应性。4

3、)丰富的应用软件。2.如图所示的伺服系统,试分析丝杠螺母机构的传动误差对工作台输出精度的影响。第2页丝杠螺母机构位于电机之后,系统是开环控制,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,会影响输出精度。四计算题(24分,每题12分)1.如图所示电机驱动系统,已知工作台的质量为m=50Kg,负载力为,最大加速度为5m/s2,丝杠直径为d=16mm,导程t=4mm,齿轮减速比为i=6,总效率为,忽略丝杠惯量的影响,试计算电机的驱动力矩?1.解:负载力包括以下几部分1)外负载力2)惯性负载力电机上的负载力矩为2如图所示的开环步进电机位置控制系统,工作台长L=800mm,往复精度为mm,齿

4、轮传动比,丝杠的直径20mm,步进电机的步距角为,试确定丝杠的导程。解:设丝杠的导程为t,每个脉冲对应工作台的位移为则第2页五.综合训练题(16分)已知五自由度教学机器人,采用步进电机控制,具有手动示教、再现功能,试确定其控制计算机及控制方案,并说明理由。解:五自由度机器人采用步进电机控制,没有使用位置元件,采用开环控制,控制功能比较简单,又考虑到用于教学,成本不应太高,使用环境良好,采用单片机控制就可以满足使用要求。手动示教盒是一个单片机系统,它由单片机、RAM、串行通信口、键盘、LED显示器等组成。它承担命令输入、状态显示、数据存储、通过与关节控制单片机通信给关节单片机发送控制命令等任务

5、。关节控制是开环控制,程序比较简单,由一个单片机实现集中控制,它由步进电机驱动接口和串行通信口等组成。控制系统原理图如下。第2页

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1、一.简答题(20分,每题4分)1.为什么采用机电一体化技术可以提高系统的精度?机电一体化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所引起的误差大大减少,同时由于采用电子技术实现自动检测,控制,补偿和校正因各种干扰因素造成的误差,从而提高精度。2.刚度对传动系统有哪些影响?刚度会影响传动系统的精度和固有频率,随刚度的减小,传动链的变形增大,传动精度降低,系统的固有频率下降。3.机械技术的4个支柱学科是什么?机械学、制造工艺学、控制、力学。4.有几种常用的工业控制计算机?单片机、DCS、PLC、单回路调节器、微机测控系统和分散控制系统。5.机械本体的作用是什么?系统的支撑结构,

2、包括机身和框架。二.填空题(20分,每空2分)1.传感器一般由(敏感元件),(转换元件)和(基本转换电路)组成。2.对驱动装置的技术要求有(精度)、(稳定性)、(快速性)和(可靠性)。3.构思比较常用()、()和()等方法。(专家调查法、头脑风暴法、检查提问法、检索查表法、特性列举法、缺点列举法、希望列举法,之中的任意三个。)三.分析题(20分,每题10分)1.画图说明工业PC机与普通信息处理计算机的主要区别是什么?与普通信息处理机相比较,工业PC机有以下特点1)将普通信息处理机的大母板改为功能插板,具有丰富的过程输入输出功能2)良好的时实性3)抗干扰电源,密封机箱,具有良好的环境适应性。4

3、)丰富的应用软件。2.如图所示的伺服系统,试分析丝杠螺母机构的传动误差对工作台输出精度的影响。第2页丝杠螺母机构位于电机之后,系统是开环控制,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,会影响输出精度。四计算题(24分,每题12分)1.如图所示电机驱动系统,已知工作台的质量为m=50Kg,负载力为,最大加速度为5m/s2,丝杠直径为d=16mm,导程t=4mm,齿轮减速比为i=6,总效率为,忽略丝杠惯量的影响,试计算电机的驱动力矩?1.解:负载力包括以下几部分1)外负载力2)惯性负载力电机上的负载力矩为2如图所示的开环步进电机位置控制系统,工作台长L=800mm,往复精度为mm,齿

4、轮传动比,丝杠的直径20mm,步进电机的步距角为,试确定丝杠的导程。解:设丝杠的导程为t,每个脉冲对应工作台的位移为则第2页五.综合训练题(16分)已知五自由度教学机器人,采用步进电机控制,具有手动示教、再现功能,试确定其控制计算机及控制方案,并说明理由。解:五自由度机器人采用步进电机控制,没有使用位置元件,采用开环控制,控制功能比较简单,又考虑到用于教学,成本不应太高,使用环境良好,采用单片机控制就可以满足使用要求。手动示教盒是一个单片机系统,它由单片机、RAM、串行通信口、键盘、LED显示器等组成。它承担命令输入、状态显示、数据存储、通过与关节控制单片机通信给关节单片机发送控制命令等任务

5、。关节控制是开环控制,程序比较简单,由一个单片机实现集中控制,它由步进电机驱动接口和串行通信口等组成。控制系统原理图如下。第2页

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