机电一体化考试复习.doc

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1、1、机电一体化的五大要素：机械本体、动力系统、传感与检测装置、信号处理与控制系统、执行装置。2、执行元件——是将控制信号转换成机械运动和机械能量的转换元件。3、执行元件的种类及性能：4、机电一体化系统对执行元件的基本要求：（1）惯量小，动力大。（2）体积小，重量轻。（3）安装方便、便于维修维护。（4）易于实现自动化控制。5、步进电机分类（1）根据励磁相数（2）根据转子结构反应式（可变磁阻式）：由定子绕组产生的反应电磁力吸引用软磁钢组成的转子作步进驱动。永磁式：由定子绕组产生的反应电磁力吸引或排斥由永磁材料组成的转子作步进驱动。混合式：定子上镶有永磁

2、体，定子和转子的导磁体和反应式步进电机相似，由二者混合效应驱动。使机械结构运动的装置5、步进电机的性能参数：1、齿距角αz：转子相邻两齿的夹角2、步距角α：步进电机每接受一个脉冲，转子转过一个固定的角度3、最大静转矩Tmax：在规定的通电相数下，转矩的最大值4、最高运行频率fmax：5、最高启动频率fqmax：步进电机由静止状态不失步达到稳速所允许的最高输入脉冲频率（可以是空载下或有负载下）6、失调角θ：单相定子通电时，该相定子齿与转子齿的中心线不重合所夹角6、控制系统由控制器和控制对象组成设计目标：快速性、稳定性、准确性。7、步进电机的驱动系统构

3、成8、步进电机驱动参数设计与选用：1、脉冲当量δ：步进电机每接受一个脉冲时，工作台走过的位移（单位为mm/pulse）角脉冲当量δα：就是步距角α(°/pulse)设计时，先根据运动精度选定δ，再根据负载确定步进电机的参数α，并选定丝杠的导程p,计算出传动比i后，最后设计传动齿轮的各参数等。2、最大静转矩Tmax与相数、拍数最大静转矩Tmax与相数、拍数3、最高运行频率与速度关系：根据工作台的最高速度vmax选择步进电机最高运行频率fmax4、转动惯量与加减速性能5、电机负载转矩9、步进电机的驱动电路：主要由脉冲分配器和功率放大器两部份组成。变频控

4、制信号：主要有脉冲频率信号和方向控制信号。10、PID调节器优点：1）原理简单，使用方便2）适应性强3）鲁棒性强比例调节器功能：比例调节器对于偏差是即时反应的,偏差一旦产生,调节器立即产生控制作用使被控量朝着减小偏差的方向变化,控制作用的强弱取决于比例系数K比例调节简单快速,但对具有自平衡性的控制对象存在静差加大比例系数可以减小静差,但K过大会使动态特性变坏,引起被控量振荡甚至导致闭环系统不稳定比例积分调节器功能：PI调节器对于偏差的阶跃响应除按比例变换的成分外，还带有累积的成分．只要偏差不为零，它将通过累积作用影响控制量u，并将减小偏差，直至偏差

5、为零,控制作用不再变化，系统才能达到稳态．因此积分环节有助于消除系统静差积分时间常数Ti大，则积分作用弱，反之则强增大Ti将减慢消除静差的过程，但可减小超调，提高系统稳定性Ti须根据对象特性来选定，对于管道压力、流量等滞后不大的对象，Ti可选的小一些，对温度等滞后较大的对象，Ti可选的大一些比例积分微分调节器：积分作用的加入,虽然可以消除静差,但却降低了系统的响应速度.为了加快控制过程,有必要在偏差出现或变化的瞬间,不但对偏差量作出即时反映(比例调节),而且对偏差量的变化作出反映,或者说按偏差量的变化趋向进行控制,使偏差消除在萌芽当中,故在PI基础

6、上引入微分调节器11、（参考）PID控制的原理和特点　　在工程实际中，应用最为广泛的调节器控制规律为比例、积分、微分控制，简称PID控制，又称PID调节。PID控制器问世至今已有近70年历史，它以其结构简单、稳定性好、工作可靠、调整方便而成为工业控制的主要技术之一。当被控对象的结构和参数不能完全掌握，或得不到精确的数学模型时，控制理论的其它技术难以采用时，系统控制器的结构和参数必须依靠经验和现场调试来确定，这时应用PID控制技术最为方便。即当我们不完全了解一个系统和被控对象，或不能通过有效的测量手段来获得系统参数时，最适合用PID控制技术。PID控

7、制，实际中也有PI和PD控制。PID控制器就是根据系统的误差，利用比例、积分、微分计算出控制量进行控制的。比例（P）控制：　　比例控制是一种最简单的控制方式。其控制器的输出与输入误差信号成比例关系。当仅有比例控制时系统输出存在稳态误差（Steady-stateerror）。　　积分（I）控制：　　在积分控制中，控制器的输出与输入误差信号的积分成正比关系。对一个自动控制系统，如果在进入稳态后存在稳态误差，则称这个控制系统是有稳态误差的或简称有差系统（SystemwithSteady-stateError）。为了消除稳态误差，在控制器中必须引入“积分项

8、”。积分项对误差取决于时间的积分，随着时间的增加，积分项会增大。这样，即便误差很小，积分项也会随着时间的增加而加大，它推动