机电一体化系统形考实训作业
国开大学《机电一体化系统综合实训》作业4及答案
国家开放大学《机电一体化系统综合实训》作业4答案一、名词解释（每题2分共10分）1、机电一体化——机电一体化技术综合应用了机械技术、微电子技术、信息处理技术、自动控制技术、检测技术、电力电子技术、接口技术及系统总体技术等群体技术，实现多种技术功能复合的最佳功能价值的系统工程技术。
2、柔性制造系统——柔性制造系统(Flexible Manufacturing System)是由两台或两台以上加工中心或数控机床组成，并在加工自动化的基础上实现物料流和信息流的自动化。
3、静态设计——是指依据系统的功能要求，通过研究制定出机械系统的初步设计方案。
4、系统软件——系统软件是由计算机的制造厂商提供的，用来管理计算机本身的资源和方便用户使用计算机的软件。
5、感应同步器——感应同步器是一种应用电磁感应原理制造的高精度检测元件，有直线和圆盘式两种，分别用作检测直线位移和转角。
二、填空题（每空１分，共3０分）1、对伺服系统的技术要求是（系统精度）、（稳定性）、（响应特性）、（工作频率）。
2、机电一体化的机械系统设计主要包括两个环节：（静态设计）、（动态设计）。
3、计算机控制系统的类型包括（分级计算机控制系统）、（直接数字控制系统）、监督控制系统、（操作指导控制系统）。
4、拟定机电一体化系统（产品）设计方案的方法通常有（取代法）、（整体设计法）、（组合法）。
5、接口的基本功能主要有（数据格式转换）、放大、（通信联络）。
6、对直线导轨副的基本要求是（导向精度高）、（耐磨性好）、（足够的刚度）、（对温度变化的不敏感性）和平稳。
7．机电一体化机械系统应具有良好的侍服性能，要求机械传动部件转动惯量小、阻力合理（刚度大）、（抗振性好）、（间隙小）、并满足小型、轻量等要求。
8、伺服系统的基本组成包括（控制器）、（执行环节）、（比较环节）、检测装置、（被控对象）。
9、工作接地分为（一点接地）、（多点接地）。
10、STD总线的技术特点（模块化设计）、（系统组成）、（修改和扩展方便）、高可靠性。
国开大学《机电一体化系统综合实训》作业1及答案
国家开放大学《机电一体化系统综合实训》作业1 答案一、名词解释(每小题2分，共10分)1. 测量——是人们借助于专门的设备，通过一定的方法对被测对象收集信息，取得数据概念的过程。
2.灵敏度——指在稳态下，输出的变化量ΔY与输入的变化量ΔX的比值。
即为传感器灵敏度。
S=dy/dx=ΔY/ΔX3. 压电效应——某些电介质，当沿着一定的方向对它施加力而使它产生变形时，内部就会产生极化现象，同时在它的两个表面上将产生符号相反的电荷。
当外力去掉后，它又重新恢复到不带电的状态，这种现象被称为压电效应。
4. 动态误差——在被测量随时间变化过程中进行测量时所产生的附加误差称为动态误差。
5. 传感器——是一种以一定的精确度把被测量转换为与之有确定对应关系的，便于应用的某种物理量的测量装置。
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：（内循环）和（外循环）。
2. 机电一体化系统，设计指标和评价标准应包括（性能指标），（系统功能），（使用条件）。
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（PLC）。
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（20mm）。
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（位置和速度），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（0.02）。
7. 齿轮传动的总等效惯量与传动级数（增加而减小）。
8. 累计式定时器工作时有（2）。
9. 复合控制器必定具有（前馈控制器）。
10. 钻孔、点焊通常选用（简单的直线运动控制）类型。
三、选择题（每小题2分，共10分）1. 一般说来，如果增大幅值穿越频率ωc的数值，则动态性能指标中的调整时间ts（B）A. 产大B. 减小C. 不变D. 不定2. 加速度传感器的基本力学模型是（A）A. 阻尼—质量系统B. 弹簧—质量系统C. 弹簧—阻尼系统D. 弹簧系统3. 齿轮传动的总等效惯量与传动级数（C）A. 有关B. 无关C. 在一定级数内有关D. 在一定级数内无关4. 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（C）A. 单片机B. 2051C. PLCD. DSP5、伺服控制系统一般包括控制器、被控对象、执行环节、比较环节和检测环节等个五部分。
国开作业《机电一体化系统》实训作业参考（含答案）050
《机电一体化系统》仿真实验报告一、实验目的及要求1、根据典型的机械结构按照给出的零件列表和装配示意图，完成机械结构的装配和传感器的安装。
2、完成滑块传动机构和间隙物料传送机构的组合装配，分别模拟实际生产中机械运动形式转化过程和物料传送过程。
3、实现对组合模块的控制，理解构建一个完整的机电一体化系统的基本原理和方法，体会机、电、信息结合的实际意义。
二、实验设备（环境）及要求1、变速箱2、丝杠驱动机构3、直线滑动机构:4、传送带:5、磁性压块;6、驱动单元7、传感器（光电传感器、U型光电开关、接近开关）三、实验内容与步骤1、按照滑块传动机构需实现的基本功能，利用磁性压块和提供的驱动单元、螺旋驱动机构，直线滑动机构和连杆构建机械机构。
2、用导线连接，将四个传感器分别连接到店控制箱的传感器输入3、用电机连接驱动单元和电控箱的电机驱动输出端口并拧紧。
4、参照设计接线图，连接电控箱线路。
5、连接PLC和编程机通讯电缆。
6、开电源，出PLC编程下载PLC控制程序到PLC控制器。
7、利用点控制箱主面板上的变频器调速面板，将变频器的频率设置位20~35Hz。
8、系统调试、运行。
四、实验结果与数据处理完成机械结构的装配和传感器的安装，完成滑块传动机构和间隙物料传送机构的组合装配，实现对组合模块的控制.五、分析与结论现代科技的进步，推动了机电一体化的发展，在机械制造行业中发挥了非常重要的作用。
机电一体化是将计算机技术、信息技术、电子技术等充分结合在一起，使机电产品具有较强的科学性、系统性与完整性。
目前，机电产品向着体积小、重量轻、精度高的方向发展，并且可靠性也不断提高，这些都是基于机电一体化基础上实现的。
因此，本文针对机电一体化技术在机械制造行业中的应用进行探讨，对机电行业的发展具有一定的借鉴意义。
六、思考题机电一体化系统由哪些基本要素组成分别实现哪些功能答：①.机电一体化系统由计算机、动力源、传感件、机构、执行元件系统五大要素组成。
《机电一体化系统》形成性作业(三
《机电一体化系统》形成性作业(三《机电一体化系统》形成性考核作业(三)答案一、填空题1.一般说来,伺服系统的基本组成可包含控制器、功率放大器、执行机构与检测装置。
2.伺服中的控制器通常由电子线路或计算机组成,常用的控制算法有PID控制与最优控制等。
3.执行机构主要由伺服电动机或液压伺服机构与机械传动装置等组成。
目前,采用电动机作为驱动元件的执行机构占据较大的比例。
4.伺服电动机就是电气伺服系统的执行元件,其作用就是把电信号转换为机械运动。
5.PWM功率放大器的基本原理就是:利用大功率器件的开关作用,将直流电压转换成一定频率的方波电压,通过对方波脉冲的控制,改变输出电压的平均值。
6.经典控制理论校正系统的方法,通常有综合法(预期特性法)与分析法(试探法)两种。
7.目前常将交流伺服系统按其选用不同的电动机分为两大类:同步型交流伺服电动机与异步型交流伺服电动机。
异步型交流伺服电动机的伺服系统,多用于机床主轴转速与其她调速系统。
8.步进电动机驱动电路的种类很多,按其主电路结构分:有单电压驱动与高、低电压驱动两种。
9.计算机控制系统的类型有:操作指导控制系统、直接数字控制系统、监督控制系统与分布式控制系统等。
10.计算机的控制理论分为经典控制理论与现代控制理论。
经典控制理论就是单输入—单输出的系统,现代控制理论可以分析多输入—多输出的系统,可实现最优控制、自适应控制等复杂控制。
11.工业控制计算机由计算机基本系统与过程输入/输出系统两大部分组成。
12.从设计思路瞧,设计数字调节器可归纳为连续化设计法与离散化设计法。
二、选择题1.将脉冲信号转换成角位移的执行元件就是( C)A.旋转变压器B交流伺服电动机C.步进电动机D.光电编码盘2.如果三相步进电动机绕组为U、V、W,其通电顺序为U→V→W→U,则这种分配方式为( A )A.三相三拍B.三相四拍C.三相六拍D.双三拍3.由电信号处理部分与液压功率输出部分组成的控制系统就是( C )A.交流伺服系统B.直流伺服系统《机电一体化系统》形成性作业(三C.电液伺服系统D.步进电动机控制系统4.数字PID调节器中,哪部分的调节作用并不很明显,甚至没什么作用( B)A.积分部分B.微分部分C.比例部分D.都不明显5.不完全微分PID调节器就是在一般PID调节器加上什么环节而构成的( B )A.并入一个一阶惯性环节B.串入一个一阶惯性环节C.并入一个二阶惯性环节D.串入一个二阶惯性环节三、名词解释1.伺服——在控制指令的指挥下,控制驱动元件,使机械系统的运动部件按照指令要求进行运动。
2024最新国开机电一体化《机电一体化系统》形考任务4答案(西安)
一、判断题（每个10分，共60分）
1.3D打印机是通过用去除材料制造法来达到零件形状的机电一体化设备。
判断题 (10 分)
A.对
B.错
2.三维扫描仪不可以扫描二维图像。
判断题 (10 分)
A.对
B.错
3.3D打印机可以使用不同颜色的打印材料，来实现彩色模型或零件的打印。
判断题 (10 分)
A.对
B.错
4.3D打印是快速成型技术的一种。
判断题 (10 分)
A.对
B.错
5.3D打印不能打印生物细胞，构成器官。
判断题 (10 分)
A.对
B.错
6.三维扫描仪应用了光学技术，使得扫描质量大大提高。
判断题 (10 分)
A.对
B.错
二、选择题（每个10分，共40分）
7.FMS适用于下述何种生产类型（）。
单选题 (10 分)
A.单件、小批
B.大批量、多品种
C.A和B
D.不确定
8.由过程控制子系统和过程监视子系统所组成的系统属于柔性制造系统中的（）。
单选题 (10 分)
A.加工系统
B.物料系统
C.能量系统
D.信息系统
9.由能量自动分配及输送子系统和能量自动转换系统所组成的系统称为（）。
单选题 (10 分)
A.加工系统
B.物料系统
C.能量系统
10.FMC是表示（）。
单选题 (10 分)
A.柔性制造单元
B.柔性制造系统
C.柔性制造生产线
D.柔性制造工厂。
XXX《机电一体化系统综合实训》作业1-4参考答案
XXX《机电一体化系统综合实训》作业1-4参考答案作业1一、名词解释(每小题2分，共10分)1.测量——是人们借助于专门的设备，通过一定的方法对被测对象收集信息，取得数据概念的过程。
2.灵敏度——指在稳态下，输出的变化量ΔY与输入的变化量ΔX的比值。
即为传感器灵敏度。
S=dy/dx=ΔY/ΔX3.压电效应——某些电介质，当沿着一定的方向对它施加力而使它产生变形时，内部就会产生极化现象，同时在它的两个表面上将产生符号相反的电荷。
当外力去掉后，它又重新恢复到不带电的状态，这种现象被称为压电效应。
4.动态误差——在被测量随时间变化过程中进行测量时所产生的附加误差称为动态误差。
5.传感器——是一种以一定的精确度把被测量转换为与之有确定对应关系的，便于应用的某种物理量的测量装置。
二、填空题（每小题2分，共20分)1.滚珠丝杆中滚珠的轮回方式：（内轮回）和（外轮回）。
2.机电一体化系统，设计指标和评价标准应包括（性能指标），（系统功能），（使用条件）。
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（PLC）。
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（20mm）。
5.连续途径掌握类中为了掌握工具沿任意直线或曲线运动，必须同时掌握每一个轴的（位置和速度），使它们同步和谐到达目标点。
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（0.02）。
7.齿轮传动的总等效惯量与传动级数（增加而减小）。
8.累计式定时器工作时有（2）。
9.复合控制器必定具有（前馈控制器）。
三、选择题（每小题2分，共10分）1.一般说来，如果增大幅值穿越频率ωc的数值，则动态性能指标中的调整时间ts（）A.产大B.减小C.不变D.不定2.加快度传感器的基本力学模型是（）A.阻尼—质量系统B.弹簧—质量系统C.弹簧—阻尼系统D.弹簧系统3.齿轮传动的总等效惯量与传动级数（）A.有关B.无关C.在一定级数内有关D.在一定级数内无关4.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（）A.单片机B. 2051C. PLCD. DSP5、伺服掌握系统一般包括掌握器、被控对象、执行环节、比较环节和检测环节等个五部分。
秋机电一体化系统设计基础形成性考核作业答案
机电一体化系统设计基础形成性考核作业参考答案形成性考核作业1参考答案一、判断题正确的打√,错误的打×1．× 2．√ 3．√ 4．× 5．× 6．×7．× 8．× 9．× 10．√ 11．× 12．×二、单选题1．C 2．A 3．B 4．A,A 5．D 6．B 7．A 8．D三、简答题1．完善的机电一体化系统主要包括哪几部分答：机械本体、动力系统、检测传感系统、执行部件和信息处理及控制系统五部分相互协调,共同完成所规定的目的功能;通过接口及相应软件有机结合在一起,构成内部匹配合理、外部效能最佳的完整产品;2．简述机电一体化系统中的接口的作用;机电一体系统是机械、电子和信息等性能各异的技术融为一体的综合系统,其构成要素和子系统之间的接口极其重要;从系统外部看,输入/输出是系统与人、环境或其他系统之间的接口；从系统内部看,机电一体化系统是通过许多接口将各组成要素的输入/输出联系成一体的系统;3．机械运动中的摩擦和阻尼会降低效率,但是设计中要适当选择其参数,而不是越小越好;为什么阻尼比公式:02mK B =ξ,由公式可知阻比除了与机械系统的粘性阻尼系数B 有关外,还与系统刚度K 0和质量m 有关;因此,在机械结构设计时,应当通过对刚度、质量和摩擦系数等参数的合理匹配,得到机械系统阻尼比ξ的适当取值,以保证系统的良好动态特性;4．简述机械系统的刚度对系统动态特性的影响;机械系统的刚度对系统的主要影响表现为以下几方面：1失动量 系统刚度越大,因静摩擦力的作用所产生的传动部件的弹性变形越小,系统的失动量也越小；2固有频率 机械系统刚度越大,固有频率越高,可远离控制系统或驱动系统的频带宽度,从而避免产生共振；3稳定性 刚度对开环伺服系统的稳定性没有影响,而对闭环伺服系统的稳定性有很大影响,提高刚度可增加闭环系统的稳定性;四、计算题1．解：2．解：该系统的最大转角误差： Δφmax Δφmax =∑=∆Φn k kn k i 1)/(=△φ1/i 1 i 2 i 3 i 4+△φ2+△φ3/ i 2 i 3 i 4+ △φ4+△φ5/i 3 i 4+△φ6+△φ7/i 4+△φ8=3×3×3×3++/3×3×3+ +/3×3+ +/3+ =五、综合题1．答：图中所示的双螺母螺纹预紧调整齿侧间隙,双螺母中的一个外端有凸缘,一个外端无凸缘,但制有螺纹,它伸出套筒外用两个螺母固定锁紧,并用键来防止两螺母相对转动;旋转圆螺母可调整消除间隙并产生预紧力,之后再用锁紧螺母锁紧;2．答：当传动负载大时,可采用双齿轮调整法;消除齿侧间隙的原理：小齿轮1,6分别与齿条7啮合,与小齿轮1,6同轴的大齿轮2,5分别与齿轮3啮合,通过预载装置4向齿轮3上预加负载,使大齿轮2,5同时向两个相反方向转动,从而带动小齿轮1,6转动,其齿面便分别紧贴在齿条7上齿槽的左、右侧,从而消除了齿侧间隙;形成性考核作业2参考答案一、判断题正确的打√,错误的打×1．× 2．√ 3．× 4．× 5．√ 6．×7．√ 8．√ 9．× 10．√ 11．× 12．×二、单选题1．B 2．C 3．B 4．B 5．D 6．B 7．D 8．B三、简答题1．什么是传感器的静态特性和动态特性传感器的静态特性是指传感器的输入信号不随时间变化或变化非常缓慢时,所表现出来的输出响应特性;需要了解的主要参数有：线性范围、线性度、灵敏度、精确度、分辨力、迟滞、稳定性;传感器的动态特性是指其输出对随时间变化的输入量的响应特性;需要了解的主要参数有：幅频特性和相频特性;2．什么是伺服系统伺服系统的一般组成有哪几个部分伺服系统是指以机械位置、速度和加速度为控制对象,在控制命令的指挥下,控制执行元件工作,使机械运动部件按控制命令的要求进行运动,并具有良好的动态性能;1控制器：伺服系统中控制器的主要任务是根据输入信号和反馈信号决定控制252t m 3.16610kg m 2G J π-⎛⎫==⨯⋅ ⎪⎝⎭策略,控制器通常由电子线路或计算机组成;2功率放大器：伺服系统中功率放大器的作用是将信号进行放大,并用来驱动执行机构完成某种操作,功率放大装置主要由各种电力电子器件组成;3执行机构：执行机构主要由伺服电动机或液压伺服机构和机械传动装置等组成;4检测装置：检测装置的任务是测量被控制量,实现反馈控制;无论采用何种控制方案,系统的控制精度总是低于检测装置的精度,因此要求检测装置精度高、线性度好、可靠性高、响应快;3．简述直流伺服电动机脉宽调制的工作原理;直流伺服电动机脉宽调制PWM 的工作原理：假设输入直流电压U ,可以调节导通时间得到一定宽度的与U 成比例的脉冲方波,给伺服电动机电枢回路供电,通过改变脉冲宽度来改变电枢回路的平均电压,从而输出不同大小的电压a U ,使直流电动机平滑调速;4．比较直流伺服电动机和交流伺服电动机的适用环境差别;直流伺服电动机有较高的响应速度和精度以及优良的控制特性,但由于使用电刷和换向器,故寿命较低,需定期维护;适用于数控机床、工业机器人等机电一体化产品中;交流伺服电动机具有调速范围宽、转子惯性小、控制功率小、过载能力强、可靠性好的特点;适用于数控机床进给传动控制、工业机器人关节传动,及运动和位置控制场合;四、计算题1．解：307200÷1024=30转∵ 每转丝杠走2mm,∴刀架位移量为30×2=60mmN=30转/10秒=3转/秒2．解：1步进电机的步距角︒=⨯⨯︒=⋅⋅︒=5.132********N K z α 2减速齿轮的传动比55.1360005.063600=︒︒=︒=αδl i 五、综合题1．答：该传感器为一种角位移式的光电传感器,用于测量角位移,将传感器的输入轴接测量元件;当测量元件转动时,带动输入轴上的开空圆盘;每个开空圆盘对应一个角度;可将圆盘均分最小单位为测量的最小角度;圆盘旋转时,开空与缝隙板对准时,光源将光直射到光敏元件上,将得到一个光电信号脉冲,将脉冲信号输入计数器可记录圆盘转过的角度,也就是测量元件转过角度;2．答：方案a :结构简单、易实现;绳的位移可以很大,但绳在滚筒方向会产生横向位移;需要采用制动器或者止逆型减速器才能防止绳对电机的反向驱动;方案b：结构较简单,成本与方案a相当;绳的位移要受到丝杠长度的限制;普通丝杠具有止逆功能,无需增加制动器即可防止绳对电机的反向驱动;无横向位移;2．方案的测量方法1电机轴安装编码器直接测量绳的位移2滚筒轴安装编码器间接测量绳的位移;形成性考核作业3参考答案一、判断题正确的打√,错误的打×1．√ 2．√ 3．√ 4．√ 5．× 6．×7．× 8．√ 9．× 10．√ 11．× 12．√二、单选题1．D 2．B 3．C 4．D 5．D 6．D三、简答题1．机电一体化系统仿真在系统设计过程中所起的作用是什么在系统实际运行前,也希望对项目的实施结果加以预测,以便选择正确、高效的运行策略或提前消除设计中的缺陷,最大限度地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地达到上述目的;计算机仿真包括三个基本要素,即实际系统、数学模型与计算机,联系这三个要素则有三个基本活动：模型建立、仿真实验与结果分析;2．机电一体化系统仿真的模型主要有哪几种分别应用于系统设计的哪个阶段机电一体化系统仿真的模型主要有：物理模型、数学模型和描述模型;当仿真模型是物理模型时,为全物理仿真；是数学模型时,称之为数学计算机仿真;用已研制出来的系统中的实际部件或子系统代替部分数学模型所构成的仿真称为半物理模型;计算机仿真、半物理仿真、全物理仿真分别应用于分析设计阶段软件级、部件及子系统研制阶段软件—硬件级实时仿真、系统研制阶段硬件级实时仿真阶段;3．PID控制算法中比例、积分、微分部分各起何作用答：P 比例I 积分D 微分调节器是将偏差的比例、积分、微分通过线性组合构成控制量;其中比例调节起纠正偏差的作用,其反应迅速；积分调节能消除静差,改善系统静态特性；微分调节有利于减少超调,加快系统的过渡过程;此三部分作用配合得当,可使调节过程快速、平稳、准确,收到较好的效果;4．系统采样周期的选择时,主要考虑的影响因素主要有哪些应主要考虑以下几方面：从对调节品质的要求来看,应将采样周期取得小些,这样,在按连续系统PID 调节选择整定参数时,可得到较好的控制效果；从执行元件的要求来看,有时需要输出信号保持一定的宽度;如：当通过数模转换带动步进电动机时,输出信号通过保持器达到所要求的控制幅度需要一定的时间,在这段时间内,要求计算机的输出值不应变化,因此,采样周期必须大于这一时间；从控制系统随动和抗干扰的性能要求来看,要求采样周期短些；从计算机的工作量和每个调节回路的计算成本来看,一般要求采样周期大些；从计算机的精度来看,过短的采样周期不合适;因此,各方面因素对采样周期的要求各不相同,有时互相矛盾,所以,确定采样周期时须根据具体情况和主要要求作出折中选择;5．简述下图所示梯形图的工作过程及逻辑关系,图中接线为：开关1,开关2,开关3,红灯,绿灯;答：、：两个常开触点开关； ：常闭触点开关； 、、：常开触点继电器； T0：通电延时闭合继电器；工作过程：当、、均闭合时,继电器带电使红灯亮,当闭合后启动定时器T0继电器延时3s 后,闭合;当仍然闭合,T0继电器线圈带电,当它闭合绿灯亮;当断开时,小灯全灭;四、计算题1．解：方案1：高速端转角测量传感器与电机连接,通过对电机转角的测量对工作台位移进行间接测量,测量原理如下图所示; 图 梯形图 T03s T0设传感器的每转脉冲数为,则传感器的每个脉冲对应工作台的位移为方案2:低速端转角测量测量原理如图所示,传感与丝杠的端部相连,传感器直接测量丝杠的转角,与减速比无关;应选用n=1000的增量式编码器;选用n s =500脉冲/转 编码器不合用;2．解：由题可得：1当激磁磁场不变时,电机输出转矩T 正比于电枢电流： T =K T i ；2当电枢转动时,电枢中会感应反电势e b ,其值正比于转动的角速度：e b =K E ω 3电枢回路的微分方程为：u e Ri dt di L b =++ 4电机轴上的转矩平衡方程为：T =J M ω, 5求拉氏变换及联立求解得：Ls+RI s+K E Ωs=U s输出转速与输入电压之间的传递函数：五、综合题1．答：信息变换电路位于输入通道,误差的低频分量会影响输出精度,因此对静态有较高要求；而误差的高频分量对输出精度几乎没有影响,允许存在一定程度的高频噪声;传感器位于反馈通道上的环节,其对输出精度的影响与位于输入通道的信号160005.054=⨯=∆⋅=∴⋅=∆i s s i i t n n it变换电路相同;丝杠螺母机构位于闭环之后,其误差的低频分量和高频分量都会影响输出精度,因此要尽量消除传动间隙和传动误差;2．解：设启动按钮为X 1,停止按钮为X 2,正转输出为Y 1,反转输出为Y 21I/O 分配表2选择西门子S7-200型PLC 也可选择其它品牌和型号的PLC,梯形图如下： 形成性考核作业4参考答案一、判断题正确的打√,错误的打× 1．√ 2．× 3．√ 4．× 5．√ 6．√ 7．× 8．× 9．× 10．√ 11．√ 12．× 二、单选题 1．C 2．B 3．A 4．D 5．D 6．D 7．B ． 8．C三、简答题1．何谓概念设计简述概念设计的设计过程; 概念设计：在确定任务之后,通过抽象化,拟定功能结构,寻求适当的作用原理及其组合等,确定出基本求解途径,得出求解方案;概念设计的过程如下图所示;1首先是将设计任务抽象化,确定出系统的总功能；K =3sT0 T0 R T1 S K =3s T1 正转反转2根据系统的总功能要求和构成系统的功能要素进行总功能分解,划分出各功能模块,将总功能分解为子功能,直到分解到不能再分解的功能元,形成功能树；确定它们之间的逻辑关系；3对各功能模块输入/输出关系进行分析,确定功能模块的技术参数和控制策略、系统的外观造型和总体结构；4寻找子功能功能元的解,并将原理解进行组合,形成多种原理解设计方案, 5以技术文件的形式交付设计组讨论、审定;由于体现同一功能的产品可以有多种多样的工作原理,6方案进行整体评价：对不同的方案进行整体评价,选择综合指标最优的设计方案;最终选定最佳方案形成概念产品2．如何进行机电一体化系统的可靠性设计可靠性是指系统在规定的条件下和规定的时间内,完成规定功能的能力;通常用“概率”表示“能力”来实现可靠性指标的量化;可靠性评价的指标体系主要包括五个方面：可靠性、维修性、有效性、耐久性和安全性;1机电一体化系统的可靠性设计:现代机械系统可靠性设计包括缩短传动链,减少元件数；必要时增设备用元件或系统；简化结构；增加过载保护装置、自动停机装置；设置监控系统；合理规定维修期;2控制系统可靠性设计包括：●采用自动控制使产品具有自适应、自调整、自诊断甚至自修复的功能；●通过元器件的合理选择提高可靠性；●对功率接口采用降额设计提高可靠性；●采用监视定时器提高可靠性；●采取抗干扰措施提高可靠性;3．简述HRGP－1A喷漆机器人的示教再现过程;示教：操作人员用手操纵操作机构的关节和手腕,根据喷漆工件的型面进行示教;此时,中央处理器通过旋转变压器将示教过程中检测到的参数存入存储器,即把示教喷漆的空间轨迹记录下来；再现：由计算机控制机器人运动,中央处理器将示教时记录的空间轨迹信息取出,经过插补运算与采样得到的位置数据进行比较,然后将其差值调节后输出,控制操作机按示教的轨迹运动;4．简述数控设备中计算机数控装置的组成和功能;在数控设备中,计算机数控装置是设备的核心部分,一般由专用计算机或通用计算机输入输出接口以及机床控制器等部分组成;计算机数控装置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；机床控制器主要用于机床的辅助功能,主轴转速的选择和换刀功能的控制;五、综合题1．解：系统设计的详细工程路线：1确定目标及技术规范：机械手的用途:物料搬运;工作方式：手动、自动方式;主要技术参数：3自由度;使用环境要求：生产线;2可行性分析：收集资料、市场分析、可行性分析、技术经济性分析;3总体方案设计：机械手总体结构方案设计,制定研制计划；开发经费概算；开发风险分析;4总体方案的评审、评价5理论分析阶段机构运动学模型、作业空间分析；机构的力学计算；驱动元件的选择、动力计算；传感器选择、精度分析；建立控制模型、仿真分析;2．答：1首先是将设计任务抽象化,确定出系统的总功能；2根据系统的总功能要求和构成系统的功能要素进行总功能分解,划分出各功能模块,将总功能分解为子功能,直到分解到不能再分解的功能元,形成功能树；确定它们之间的逻辑关系；3对各功能模块输入/输出关系进行分析,确定功能模块的技术参数和控制策略、系统的外观造型和总体结构；图1 概念设计步骤4寻找子功能功能元的解,并将原理解进行组合,形成多种原理解设计方案,5以技术文件的形式交付设计组讨论、审定;由于体现同一功能的产品可以有多种多样的工作原理,6方案进行整体评价：对不同的方案进行整体评价,选择综合指标最优的设计方案;最终选定最佳方案形成概念产品;。
国家开放大学《机电一体化系统综合实训》作业1-4参考答案
国家开放大学《机电一体化系统综合实训》作业1-4参考答案作业1一、名词解释(每小题2分，共10分)1. 测量——是人们借助于专门的设备，通过一定的方法对被测对象收集信息，取得数据概念的过程。
2.灵敏度——指在稳态下，输出的变化量ΔY与输入的变化量ΔX的比值。
即为传感器灵敏度。
S=dy/dx=ΔY/ΔX3. 压电效应——某些电介质，当沿着一定的方向对它施加力而使它产生变形时，内部就会产生极化现象，同时在它的两个表面上将产生符号相反的电荷。
当外力去掉后，它又重新恢复到不带电的状态，这种现象被称为压电效应。
4. 动态误差——在被测量随时间变化过程中进行测量时所产生的附加误差称为动态误差。
5. 传感器——是一种以一定的精确度把被测量转换为与之有确定对应关系的，便于应用的某种物理量的测量装置。
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：（内循环）和（外循环）。
2. 机电一体化系统，设计指标和评价标准应包括（性能指标），（系统功能），（使用条件）。
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（PLC）。
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（20mm）。
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（位置和速度），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（0.02）。
7. 齿轮传动的总等效惯量与传动级数（增加而减小）。
8. 累计式定时器工作时有（2）。
9. 复合控制器必定具有（前馈控制器）。
10. 钻孔、点焊通常选用（简单的直线运动控制）类型。
三、选择题（每小题2分，共10分）1. 一般说来，如果增大幅值穿越频率ωc的数值，则动态性能指标中的调整时间ts（）A. 产大B. 减小C. 不变D. 不定2. 加速度传感器的基本力学模型是（）A. 阻尼—质量系统B. 弹簧—质量系统C. 弹簧—阻尼系统D. 弹簧系统3. 齿轮传动的总等效惯量与传动级数（）A. 有关B. 无关C. 在一定级数内有关D. 在一定级数内无关4. 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（）A. 单片机B. 2051C. PLCD. DSP5、伺服控制系统一般包括控制器、被控对象、执行环节、比较环节和检测环节等个五部分。
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机电一体化系统形考实训作业
机电一体化系统形考实训作业
一、介绍
机电一体化系统是指将机械和电气控制技术结合在一起，实现机械设备的自动化和智能化。
本次实训作业旨在通过设计和搭建一个机电一体化系统，加深学生对于机电一体化技术的理解和应用。
二、实训内容
1. 系统设计：根据题目要求，设计一个机电一体化系统，并完成系统的结构和功能设计。
2. 硬件搭建：按照设计要求，选购所需硬件设备和元件，并进行组装和连接。
3. 电气控制：设计和搭建电气控制系统，包括传感器、电机驱动和控制电路等。
4. 程序编写：根据系统功能需求，编写相应的控制程序，实现对机械设备的自动控制和操作。
5. 系统调试：对整个机电一体化系统进行调试和优化，确保系统能够正常运行和达到设计目标。
三、实训要求
1. 系统设计要合理、创新且符合题目要求。
2. 硬件搭建要规范、可靠，各部件之间连接正确。
3. 电气控制要准确、稳定，各传感器和电机驱动能够正常工作。
4. 程序编写要规范、清晰，具备良好的界面和用户操作体验。
5. 系统调试要彻底，排除故障，确保系统能够稳定运行并满足设计要求。
四、作业提交
1. 实物提交：将完成的机电一体化系统实物提交给实训老师进行评价和检查。
2. 报告提交：通过电子邮件方式，提交一份详细的实训报告，包括系
统设计、硬件搭建、电气控制、程序编写、系统调试等内容的介绍和
分析。
五、评分标准
1. 系统设计（20分）：设计合理，创新性，符合题目要求。
2. 硬件搭建（20分）：规范、可靠，各部件连接正确。
3. 电气控制（20分）：准确、稳定，传感器和电机驱动正常工作。
4. 程序编写（20分）：规范、清晰，具备良好的界面和用户操作体验。
5. 系统调试（20分）：彻底、稳定，系统能够正常运行并满足设计要求。
六、注意事项
1. 本实训作业要求学生严格按照学校的学术诚信规范完成，不得抄袭
或剽窃他人作品。
2. 完成本实训作业需要时间和耐心，学生应提前规划实训进度，合理
安排时间。
3. 在实训过程中，学生需注意安全，遵守实验室规章制度，正确使用
实验设备和工具。
以上为机电一体化系统形考实训作业要求，希望同学们能够认真
完成，提升自己的实践能力。
完成本次形考实训作业后，相信大家对
于机电一体化系统的设计和应用会有更深入的理解和掌握。
祝愿大家
顺利完成实训！。