机电一体化技术试题答案1
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机电一体化技术试题
一、填空(每空2分,共20分)
1.机电一体化产品按用途可以划分为和
2.控制及信息处理单元一般由控制计算机、和组成。
3.在小功率传动链中,为使总的折算惯量最小,各级传动比分配应遵守原则。
4.典型的可编程控制器由编程器、微处理器、贮存器、和等部分构成。
5.传感器的静态特性能数主要有、、迟滞和重复精度。
二、简答题(每题4分,共20分)
1.为什么采用机电一体化技术可以提高系统的精度?
2.机电一体化相关技术有哪些? 3.转动惯量对传动系统有哪些影响?
4.简述机电一体化产品设计中,详细设计的主要内容。 5.简述A/D、D/A 接口的功能。
三、分析题(20分)
1.已知数控机床控制系统如图所示,试说明图中的各个部分属于机电一体化系统巾的哪一个基本要素?
2.试分析图示传动系统中,齿轮减速器的传动误差对工作台输出精度的影响?
四、计算题(24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F1=1000N,最大加速度为10m/s2’,丝杠直径为d=20mm,导程t=4mm,齿轮减速比为i=5,总效率为ŋ=30%,忽略丝杠惯量的影响,试计算电机的驱动力矩。
2.已知某工作台采用直流电机丝杠螺母机构驱动,已知工作台的行程L=250mm,丝杠
导程t=4mm,齿轮减速比为i=5,要求工作台位移的测量精度为o.005mm(忽略齿轮和丝杠
的传动误差)。
(1)试采用高速端测量方法,确定旋转编码器的每转脉冲数‘
(2)若将传感器与丝杠的端部直接相连,n。=500脉冲/转的旋转编码器是否合用。
五、综合题(16分)
已知电机驱动的三自由度位置控制系统,单个自由度的驱动系统如图所示,确定整系统
的控制方案、画出控制系统原理图。(至少提出两个方案)
答案及评分标准
(供参考)
一、填空[每空2分,共20分)
1.办公机电一体化产品产业机电一体化产品民用机电一体化产品
2.控制软件硬件接口
3.前小后大
4.电源输入/输出接口
5.灵敏度线性度
二、简答题(每题4分,共20分)
1.答: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.答:机电一体化相关技术有:机械技术,计算机与信息处理技术,系统技术,白动控制技
术,传感器测试技术和伺服驱动技术。
3.答:转动惯量增大使机械负载增加,功率消耗大;使系统相应速度变慢,降低灵敏度;使
系统固有频率下降,容易产生谐振。
4.答:详细设计主要包括:系统总体设计;业务的分组;机械本体及工具设计;控制系统设
计:程序设计;后备系统设计;完成详细设计书及制造图样;产品出厂及使用文件的设计。
5.答:A/D接口的功能是将温度、压力等物理量经传感器变成的电压、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。
三、分析题(20分)
1.(10分)解答:图中各部可分为:
(1)控制及信息处理单元:键盘、计算机、显示;(2)测试传感部分:光电编
码器、信号处理;(3)能源:电源;(4)驱动部分:功放、电机;(5)执行机构:联轴器、齿轮减速器、丝杠螺母机构、工作台
2.(10分)解答:
齿轮传动链位于电机之后,前向通道的闭环之外,其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,都会影响输出精度。
四、计算题(24分)
1.(12分)解: (1)计算负载力 (4分)
负载力由外负载力、惯性负载力两部分构成
(1)高速端测量
设传感器的每转脉冲数为,n,每个脉冲对应工作台的位移为
满足题目要求。
(2)低速端测量
传感器直接与丝杠连接,与减速比无关
可知”。=500脉冲/转的编码器不合用。
五、综合题(16分)
解:可以使用工业PC机或者单片机完成系统的控制。具体可以有下三种方案:
(1)工业PC机集中控制方案:用一台工业PC机对三个自由度实现集中控制,包括任务管理和三个自由度的伺服控制,系统原理图如下。
(2)工业PC机、单片机分级控制方案:用一台工业PC机与三个单片机通信,对三个单片
机实现管理,每个单片机负责一个自由度的伺服控制,控制系统原理图如下。
(3)单片机、单片机分级控制方案:用一个单片机作为主单片机与三个从单片机通信,对三
个从单片机实现管理,每个从单片机负责一个自由度的伺服控制,控制系统原理图如下。
评分标准:正确回答出三种方案之中的任意两个即可得满分。
《机电一体化技术》试卷(一)
一、名词解释(每小题2分,共10分)
1. 测量
2.灵敏度
3. 压电效应
4. 动态误差
5. 传感器
二、填空题(每小题2分,共20分)
1. 滚珠丝杆中滚珠的循环方式:__________,________________。
2. 机电一体化系统,设计指标和评价标准应包括__________,__________,__________ ,__________。
3. 顺序控制系统是按照预先规定的次序完成一系列操作的系统,顺序控制器通常用___________________________________。
4. 某光栅的条纹密度是50条/mm,光栅条纹间的夹角θ=0.001孤度,则莫尔条纹的宽度是_______________________。
5. 连续路径控制类中为了控制工具沿任意直线或曲线运动,必须同时控制每一个轴的______________________,使它们同步协调到达目标点。
6. 某4极交流感应电机,电源频率为50Hz,转速为1470r/min,则转差率为_____________。
7. 齿轮传动的总等效惯量与传动级数
__________________________________________。
8. 累计式定时器工作时有
_____________________________________________________。