2022年机电一体化课程复习资料.docx

精选学习资料 - - - - - - - - - 读书之法 ,在循序而渐进 ,熟读而精思1. 机电一体化技术的内涵是微电子技术和 机械技术渗透过程中形成的一个新概念；2. 机电一体化系统（产品）是机械 技术和 微电子 技术的有机结合；3. 工业三大要素是 物质、能源、信息；机电一体化工程讨论所追求的三大目标是：省能源、省资源、 智能化 ；4. 机电一体化讨论的核心技术是 接口 问题；5. 机电一体化系统（产品）构成的五大部分（或子系统）是：机械系统、 电子信息处理系统 、 能源系统、 传感信息系统、 执行掌握系统；6. 机电一体化接口按输入 /输出功能分类 机械接口、 物理接口、 信息接口、 环境接口 ；7.机电一体化系统（产品）按设计类型分为：开放性设计、适应性设计、变异性设计；8. 机电一体化系统（产品）按机电融合程度分为：机电互补法、机电结合（融合）法、机电组合法；9. 机电一体化技术是在机械的 主功能、 动力功能、 信息功能、 掌握功能 基础上引入 微电子技术,并将机械装置与电子装置用相关软件有机地结合所构成系统的总称；10.机电一体化系统实现三大功能（变换、传递、储备）应具有的两大重要特点（转换作用方式）：以能源转换为主 和 以信息转换为主；11. 丝杠螺母机构的基本传动形式有：螺母固定丝杆转动并移动、丝杆转动螺母移动、螺母转动丝杆移动、丝杆固定螺母转动并移动 四种形式；12. 滚珠丝杠副按螺纹滚道截面外形分为 单圆弧 和 双圆弧 两类；按滚珠的循环方式分为 外循环 和 内循环 两类；13. 滚珠丝杠副轴向间隙调整与预紧的基本方法有：双螺母螺纹预紧调整、双螺母齿差预紧调整、双螺母垫片调整预紧、弹簧自动调整预紧 四种方式；14. 滚珠丝杠副常挑选的支承方式有：单推单推式、 双推双推式、 双推简支式 、 双推自由式；15. 机电一体化系统 （产品） 常用齿轮传动形式有 定轴轮系、行星轮系 和 谐波轮系 三种形式；16. 在机电一体化系统机械传动中,常用的传动比安排原就有：重量最轻原就、转动惯量最小原就、传动精度最优原就 等；17. 常用导轨副的截面形式有：三角形导轨、 矩形导轨、 燕尾形导轨、 圆形导轨 四种形式；名师归纳总结 18. 导轨刚度主要指：结构刚度、接触刚度和局部刚度；19. 机电一体化系统第 1 页,共 10 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 读书之法 ,在循序而渐进 ,熟读而精思（产品）中,常可挑选的执行元件：电磁式、液压式、气压式和其他形式的执行元件；20. 电动机的工作特性分为 恒转矩工作 和 恒功率工作 两个阶段,其转折点的转速和功率分别称为：额定转速 和 额定功率 ；伺服电动机用于调速掌握时,应当工作在 恒转矩工作 阶段；21. 步进电机按转子结构形式可分为：反应式步进电机、永磁式步进电机、混合式步进电机 三种；22. 步进电机的工作方式有：单拍工作方式 和 倍拍工作方式；23. 步进电机的开环掌握精度主要由步进电机的 结构形式 和 工作方式 打算的；为了进一步提高步进电机的掌握精度,可以采纳 细分电路 来提高掌握精度；24. 依据步进电机的工作原理,步进电机的驱动掌握电路主要由：方向掌握电路、 环形安排电路、 驱动放大电路 等组成；25. 机电一体化系统中,常用的微型运算机类型有：单片机掌握系统、单板机掌握系统、工业微型运算机掌握系统 三种；26. 提高机电一体化掌握系统工作牢靠性的措施主要有：隔离技术、 屏蔽技术 和 滤波技术 ；27. 常用传感器主要分为模拟信号检测传感器、 数字信号检测传感器、 开关信号检测传感器 三种形式；28. 机电有机结合分析设计方法主要有 稳态设计方法 和 动态设计方法 两种；29. 在机电一体化系统稳态设计的负载分析中,常见的典型负载形式有：惯性负载、 外力负载 、内力负载、 弹性负载、 摩擦负载 等；30. 在进行机械系统负载和转动惯量的等效中,遵循的基本原就是 能量守恒定律；1. 机电一体化技术（或产品）的定义；（P1）答：“ 机电一体化” 是微电子技术向机械工业渗透过程中逐步形成的一个新概念,机电一体化技术是精密机械技术、微电子技术和信息技术等各相关技术有机结合的一种新形式,是在机械的主功能、动力功能、信息功能和掌握功能上引进微电子技术,并将机械装置与电子装置用相关软件有机结合而构成的系统的总称；2. 机电一体化系统或产品设计的目的是什么？答：机电一体化的目的是使系统（产品）高附加价值化,即多功能化、高效率化、高牢靠化、省材料省能源化,并使产品结构向轻、薄、短、小巧化方向进展,不断满意人们生活的多样化需求和生产的省力化、自动化需求；3. 机电一体化系统（产品）的主要构成单元或组成部分有哪些？答：机电一体化系统（产品）由机械系统（机构） 、电子信息处理系统（运算机）、动力系统（动力源） 、传感检测系统（传感器）、执行元件系统（如电动机）等五个子系统组成；4、简述机电一体化系统或产品的机电结合（融合）设计方法；答：机电结合法是将各组成要素有机名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 10 页精选学习资料 - - - - - - - - - 读书之法 ,在循序而渐进 ,熟读而精思地结合为一体构成专用或通用的功能部件（子系统）,其要素之间机电参数的有机匹配比较充分；5、简述机电一体化系统（产品）的机电组合设计方法,特点是什么？答：机电一体化系统（产品）的机电组合设计方法是将机电结合法制成的功能部件（子系统）、功能模块,组合成各种机电一体化系统（产品） ,故称为组合法；特点：在新产品（系统）系列及设备的机电一体化改造中应用这种方法,可以缩短设计及研制周期、节省工装设备费用,且有利于生产治理、使用和修理；6. 机械传动系统在机电一体化系统（产品）中的基本功能和作用是什么？答：基本功能：是传递力 /转矩和速度 /转速,实质上是一种转矩,转速变换器；作用：是使执行元件与负载之间在转矩与转速方面得到正确匹配；7. 简答机电一体化机械传动的主要功能,目的,基本要求；答：主要功能：传递力 /转矩和速度 /转速,位移 /转角；目的：是使执行元件和负载之间在转矩和转速方面得到正确匹配；基本要求：传动间隙小、精度高、体积小、重量轻、运动平稳、传递转矩大；8. 机电一体化系统（产品）的机械部分与一般机械系统相比,应具备哪些特别要求？答：（1）较高的定位精度； （2）良好的动态响应特性,就是说响应要快、稳固性要好、收敛时间合理；（3）为确保机械系统的传动精度和工作稳固性,在设计中,要满意无间隙、低摩擦、低惯量、高刚度的要求；（4）满意高谐振频率、适当的阻尼比的要求；9. 简述滚珠丝杠传动装置的组成,结构和应用特点；答：（1）组成：滚珠丝杠传动装置由带螺旋槽的丝杆、螺母、滚动元件和回珠装置四部分组成；（2）结构：当丝杆转动时,带动滚珠沿螺纹滚道滚动,为防止滚珠从滚道端面掉出,在螺母的螺旋槽两端设有滚珠回程引导装置构成滚珠的循环返回通道,从而形成滚珠流淌的闭合通道；滚珠丝杠副的结构类型从螺纹滚道的截面外形可分为单圆弧形和双圆弧形螺纹滚道；按滚珠的循环方式可分为内循环和外循环方式；按排除轴向间隙的调整方式分为双螺母螺纹预紧调整式、双螺纹齿差预紧调整式、双螺纹垫片预紧调整式和弹簧式自动调整预紧式；（3）特点：阻尼小,传动效率高,合理的结构设计,可以实现无间隙工作；轴向刚度高（即通过适当预紧可排除丝杠与螺母之间的轴向间隙）、运动平稳、传动精度高、不易磨损、使用寿命长等；不能自锁,具有传动的可逆性；10. 试分析齿轮传动中,定轴传动、行星传动、谐波传动的组成与传动特点；答：（1）定轴传动、 组成：定轴传动由圆柱齿轮传动,圆锥齿轮传动,蜗轮蜗杆传动；特点：结构简洁,传递可靠,用几何特性来实现传动；（2）行星传动 、组成 : 行星传动主要是由传动齿轮,定位齿轮,行星轮和行星架组成；特点: 结构紧凑,可实现传动比很大,由几何特性和机构传动原理来实现传动； （3）谐波传动、组成：谐波齿轮传动由钢轮、柔轮和波形发生器组成；特点：结构紧凑、体积小、质量轻、传动比大（几十几百）、传动精度高、回程误差小、噪声低、传动平稳、承载才能强、效率高,可以向密封空间传递运动和动力、由几何特性和材料弹性变化特性实现传动；11. 滚动导轨副应达到的基本要求；答：导向精度高、耐磨性高、足够的刚度、良好的工艺性、严格 的导向运动规律、摩擦小、充分润滑、自润性和自溶性好；12. 导轨的刚度所包含的主要内容有哪些？以及各部分对导轨副的导向精度影响如何？答：抗击恒定 载荷的才能为静刚度、抗击变载荷的才能为动刚度；载荷引起的导轨变形一般有自身、局部和接触三种 变形,导轨刚度也包含导轨自身刚度、局部刚度和接触刚度；自身刚度影响导轨副本身结构上等高、等 距的要求,从而影响导向精度；局部刚度影响导轨副载荷集中部位的表面质量,从而影响导向精度；接 触刚度影响平面的微观不平度,即导轨副本身的平面度,从而影响导向精度；影响整体导向支撑精度、名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 10 页精选学习资料 - - - - - - - - - 读书之法 ,在循序而渐进 ,熟读而精思影响导向面精度、造成导轨在使用中存在局部缺陷造成某部分的误差的突变 P56 13. 机电一体化系统（产品）对执行元件的基本要求是什么？答：（1）惯量小、转矩大（2）体积小、重量轻（ 3）便于修理、安装（4）宜于实现自动化掌握14. 机电一体化系统对伺服掌握电动机的基本要求；答：（1）性能密度大,即功率密度和比功率大；（2）快速性好,即加速转矩大,频响特性好；（ 3）位置掌握精度高、调速范畴宽、低速运行平稳无爬行现象、辨论力高、振动噪声小；（4）易于与运算机对接,实现运算机掌握（5）能适应频繁启动、可靠性高、寿命长；15. 常用伺服电动机有哪些工作特点？答：两个工作区；恒转矩工作区和恒功率工作区、在肯定条件下可牺牲肯定功率提高转矩使其在恒转矩工作区工作；（1）DC 伺服电机的主要特点： 高响应特性； 高功率密度（体积小、质量轻）； 可实现高精度数字掌握； 接触换向部件（电刷和整流子）需要爱护；（2）晶体管式无刷直流伺服电机和永磁同步型 AC 伺服电机的主要特点： 无接触换向部件； 需要磁极位置检测器（犹如轴编码器等）； 具有 DC 伺服电机的全部优点（高响应特性、高功率密度（体积小、质量轻）、可实现高度数字掌握） ；（3）感应型（矢量掌握）AC 伺服电机的主要特点： 对定子电流的鼓励重量和转矩重量分别掌握；具有 DC 伺服电机的全部优点（高响应特性、高功率密度（体积小、质量轻）、可实现高精度数字掌握）；（ 4）步进电机的主要特点 转角与掌握脉冲数成比例,可构成直接数字掌握； 有定位转矩； 可构成廉价的开环掌握系统；补充：伺服电动机又称执行电动机,在自动掌握系统中,用作执行元件,把所收到的电信号转换成电动机轴上的角位移或角速度输出；分为直流和沟通伺服电动机两大类；工作特点：当信号电压为零时无自转现象,转速随着转矩的增加而匀速下降；16. 对于伺服电动机半闭环掌握系统而言,掌握系统的主要构成有哪些？答：主要指令掌握器、反馈调剂器、功率放大与整形电路、执行元件、工作台、运算处理电路、驱动电路、伺服电机、速度传感器、位置检测传感器；17. 步进电机驱动掌握电路设计的基本要求是什么？答：掌握输入电脉冲的数量及频率,以精确掌握步进电动机的转角和转速；18. 简述机电一体化系统（产品）对检测传感器的基本要求；答：（1）体积小、重量轻、对整机的适应性好；（ 2）精度和灵敏性高、响应快、稳固性好、信噪比高；（3）安全牢靠性高、寿命长；（ 4）便于与运算机连接；（5）不易受被检测对象的影响,也不影响外部环境；（6）对环境条件适应才能强；（7）现场安装处理简洁、操作性能好；（8）价格廉价；19. 简答通用微机掌握系统核心部件,通用微机掌握系统的构成与特点；答：（1）通用微机掌握系统的核心部件：主掌握微机和可编程掌握器（2）通用微机掌握系统的构成：主掌握微机、执行元件、检测传感器、接口、应用软件等组成具有较好通用才能的掌握器；软件采纳通用平台软件系统；（3）通用微机掌握系统的特点：具有牢靠性高,适应性强,但成本高,应实行肯定的抗干扰措施等特点；适用于多品种,中小批量生产的机电一体化产品；20. 简答专用微机掌握系统核心部件,专用微机掌握系统的构成与特点；答：（1）专用微机掌握系统的核心部件：通用 IC 芯片或重新设计制作的专用集成电路、单片机、单板机；（2）专用微机掌握系统的构成：通用 IC 芯片或重新设计制作的专用集成电路组成的掌握系统、执行元件、检测传感器等；（ 3）专用微机掌握系统的特点：软件采纳专用机器代码或语言, 牢靠性强,成本低,但适应才能差,用于大批量生产的机电一体化产品；21. 光电隔离电路的组成有哪些？主要作用是什么？答：（1）光电隔离电路的组成主要是光电耦合器名师归纳总结 的光电信号转换元件输入电路、光源、光敏元件、输出放大电路组成；（2）主要作用：可将输入与第 4 页,共 10 页输出端两部分电路的地线分开,各自使用一套电源供电,防止不同电源之间信号干扰；可以进行电- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 读书之法 ,在循序而渐进 ,熟读而精思平转换、实现要求的电平输出、从而具有初级功率放大作用； 提高对负载的驱动才能；22. 机电一体化系统设计中,驱动电路设计的目的和基本要求是什么？答：（ 1）目的：实现指令信号和执行驱动信号之间的有效匹配；（2）基本要求：信号类型转换,能量放大,质量的保证；实现执行元件连续稳固运行,有效掌握,尽可能阻断干扰；23. 讨论机电一体化系统稳态设计方法的主要目的是什么？答：主要目的是使掌握和被掌握对象能完成所需要的机械运动即进行机械系统的运动学,动力学分析以及运算,保证整个机电一体化系统的整体性能；1、系统收敛2、合理的收敛特性3、合理的响应时间4、满意用户的稳态误差 5、尽可能削减过度阶段误差6、为动态设计制造条件；24. 机电一体化系统的动态设计的目的是什么？答： 机电一体化动态设计的目的；在稳态设计的基础上,保证系统的动态稳固性,过渡过程的品质,动态稳固精度,动态响应特性指标 参数；25. 机电一体化系统的动态设计讨论的主要性能指标参数有哪些？答：主要有：响应时间,超调量,稳态误差,收敛时间；振荡次数,过渡时间的位置误差；（动态误差和稳态误差等）26. 步进电机驱动设计主要组成部分？开环掌握精度由什么打算？进一步提高精度的措施答：由脉冲信号、环形安排电路、功效电路、方向掌握信号与电路组成；由驱动元件和步进电机打算；细分电路进行细分驱动；27. 滑动导轨副磨损主要包括那几个阶段？每个阶段的磨损特点是什么？答：初期磨损：工作表面粗 糙度的存在、协作初期接触面积小、压力高、磨损量大、而随磨损增加、协作相应改善、磨损量增长；正常磨损： 经初期磨损、 导轨工作表面质量、协作特性均达到正确状态、润滑条件充分、 因而磨损量小、且增长缓慢；急剧磨损：长期工作经频繁冲压产生疲惫磨损、表面显现剥落、协作间隙超限、润滑条件恶化、该段时间内磨损量急剧增大；三、分析论述题1. 简述如图 2 所示丝杠螺母传动机构的特点；答：A：螺母本身起着支承作用,排除了丝杆轴承可能产生的附加轴向蹿动,结构较简洁,可获得较高的传动精度但其轴向a 螺母固定、丝杆转动并移动b 丝杆转动,螺母移动尺寸不宜太长,刚性较差；B,需要限制螺母转动,故需c 螺母转动、丝杆移动d 丝杆固定,螺母转动并移动导向装置,结构紧凑,丝杆刚性较好；C：需要限制螺母移动和丝杆转动,结构较复杂,占用轴向空间较大；D：结构简洁、紧凑,但使用极不便利,故很少使用；图 1 丝杠螺母传动机构的基本传动形式2. 试分析单圆弧轨道和双圆弧轨道的结构特点（设计、制造、使用与爱护）答：单圆弧形的螺纹滚道 的接触角随轴向载荷大小的变化而变化,主要由轴向载荷所引起的接触变形的大小而定；接触角增大,传动效率、轴向刚度以及承载才能也随之增- 大；由于单圆弧形滚道加工用砂轮成型较简洁,故简洁得到较高的加工精度；单圆弧形面的滚道圆弧半径 R稍大于滚珠半径；双圆弧形的螺纹滚道的接触角在工作过程中基本保持不变；两圆弧相交处有一小间隙,可使滚道底部与滚珠不接触,并能储备肯定的润滑油以削减摩擦磨损；由于加工其型面的砂轮修整和加工、检验均较困难,故加工成本较高；名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 10 页精选学习资料 - - - - - - - - - 读书之法 ,在循序而渐进 ,熟读而精思3. 试分析图示排除滚珠丝杠轴向间隙调整与预紧的工作原理与结构 特点；答： 工作原理： 采纳双螺母垫片调整预紧, 调整垫片的厚 度,可使左右两螺母产生相对位移,以达到排除间隙、产生预 紧拉力之目的；结构特点：结构简洁刚度高、预紧牢靠,但使 用中调整不便利；4. 试分析图示排除滚珠丝杠副轴向间隙调整与预紧的工作原 理与结构特点答：工作原理：采纳双螺母螺纹预紧调整,右螺 母的外端有凸缘,而左螺母的外端虽无凸缘,但制有螺纹,并 通过两个圆螺母固定；调整时旋转右边圆螺母排除轴向间隙并 产生肯定预紧力,然后用锁紧螺母（左边圆螺母）锁紧；预紧 后两个螺母中的滚珠相向受力,从而排除轴向间隙；结构特点：结构简洁、刚度好、预紧牢靠,使用中 调整便利,但不能精确定量的进行调整；5. 简述燕尾形导轨组合的特点和间隙调整答：（1）特点：采纳 整体式燕尾形导轨,磨损后不能自动补偿间隙,需设调整间隙装 置；高度小,结构紧凑,可以承担倾覆力矩,但刚度较差,摩擦 力较大,制造、检验和修理都不便利；用于运动速度不高,受力 不大,高度尺寸受到限制的场合；间隙调整：两燕尾面起压板面 作用,用一根斜镶条就可以调剂水平与垂直方向的间隙；斜镶条两侧面与导轨面全部接触,故刚性好,斜镶条必需加工成斜形,因此制造困难,但使用牢靠,调整便利；6、简述双三角形组合导轨组合的特点和间隙调整答：（ 1）三角形导轨压板V 形导轨特点：两条三角形导轨同时起支承和导向作用,结构对称,驱动元件可以对称地放在两导轨中间；但由于过定位, 对加工要求较高, 故工艺性差, 对导轨的四个表面刮削或磨削也难以完全接触, 假如床身和运动部件热变形不同,也很难保双三角形导轨组合结构及特点证四个面同时接触； 因此,多用于精度要求较高的机床设备；（2）间隙调整：由于结构对称,两条导轨磨损匀称,磨损 后相对位置不变,能自动补偿垂直和水平方向的磨损,故导向性和精度保持性都高,接触刚度好,无需 间隙调整装置；名师归纳总结 7. 简述步进电机的工作原理,并推导出步进当量的运算公C2A4BC21A34BC12A43B第 6 页,共 10 页1式；答：（1）工作原理：图示三相反应式步进电动机,定子有3CACACBBBA- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 读书之法 ,在循序而渐进 ,熟读而精思六个匀称分布的磁极,每两个相对磁极组成一相,即有A-A 、B-B 、C-C 三相,磁极上绕有励磁绕组；转子具有匀称分布的四个齿,当A、B、C 三对磁极的绕组依次通电时,就A、B、C 三对磁极依次产生磁场吸引转子转动；由环形安排器送来的信号脉冲电流,经功率放大器放大后,对定子绕组轮番通以单极性励磁电流；通电磁极产生磁通,磁通具有力图沿磁阻最小路径通过的特点,使转子齿在磁力作用下转动；电脉冲加到 A相励磁绕组,定子 A 相磁极就产生磁通,并对转子产生磁拉力,使转子 1、3 两个齿与定子的 A 相磁极对齐；而后将电脉冲通入 B 相励磁绕组, B 相磁极便产生磁通,转子 2、4 两个齿与 B 相磁极靠得最近,于是转子便沿着逆时针方向转过 30° 角,使转子 2、4 两个齿与定子 B 相磁极对齐；假如按 A BCA 的次序通电,转子就沿逆时针方向一步步的转动,每步转过30° ,这个角就叫做步距角；（2）步距当量的运算公式定子內圆和转子外圆均有齿和槽,而且定子和转子的齿宽和齿距相等；定子上有三对磁极, 分别绕有三相绕组,定子极面小齿和转子上的小齿位置要符合以下规律：当 A 相的定子齿和转子齿对齐时,B 相的定子齿应相对于转子齿逆时针方向错开 1/3 齿距,而 C 相的定子齿又应相对于转子齿逆时针方向错开 2/3 齿距；也就是说,当某一相磁极下定子与转子的齿对齐时,下一相磁极下定子与转子齿的位置刚好错开 /m；其中, 为齿距, m 为相数；再下一相磁极定子与转子齿就错开 2 /m；依次类推,当定子绕组按AB CA 次序轮番通电时,转子就沿着逆时针方向一步步地转动,各相绕组轮番通电一次,转子就转过一个齿距；设转子齿数为 Z,就齿距为步距当量,即步距角 的大小与通电方式和转子齿数有关,其大小可用下式运算：式中： K状态系数（三拍时 k=1；六拍时 k=2 ）；m电动机的绕组相数；Z转子齿数；8. 试分析如下列图步进电机驱动功率放大器的基本工作原理；答：图中A 、B、C 分别为步进电动机的三相,每相由一www组放大器驱动； 放大器输入端与环形脉冲安排器相连；在没有脉冲输入时, 3DK4 和 3DD15 功率放大器均截止,绕组中无电流通过,电动机不转；当 A 相得电,电动机转动一步,当脉冲依次加到 A、B、C 三个输入端时,三组放大器分别驱动 单电压功率放大电路不同的绕组,使电动机一步步地转动；电路中与绕组并联的二极管VD 分别起续流作用,即在功放截止时,使储存在绕组中的能量通过二极管形成续流回路泄放,从而爱护功放管；与绕组W 串联的电阻R为限流电阻,限制通过绕组的电流不致超过其额定值,以免电动机发热厉害被烧坏；名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 10 页精选学习资料 - - - - - - - - - 读书之法 ,在循序而渐进 ,熟读而精思9. 试述如下列图步进电机用功率开关细分驱动电路的基本工作原理（ P107）答：（1）细分驱动、为了让步进电动机有更小i wwiwt的步距角或者为减小电动机振动、噪声等缘由,可以在每次输U入脉冲切换时,不是将绕组电流全部通入或切除,而是只转变相应绕组中额定电流的一部分,就电动机每步转过的角度也只有步距角的一部分；绕组电流不是一个方波,而是阶梯波,额t定电流是台阶式地投入或切除,电流分成多少个台阶,就转子多路功率开关细分驱动电路就以同样的个数转过一个步距角；这样将一个步距角细分成如干步的驱动方法被称为细分驱动；细分驱 动的特点是：在不转变电动机结构参数的情形下,能使步距角减小,能使步进电动机运行平稳、提高匀 速性,并能减弱或排除振荡；但细分后的步距角精度不高,功率放大驱动电路也相应复杂；（ 2）采纳多 路功率开关器件的细分驱动电路的基本工作原理图为五阶梯细分电路,它利用五只功率晶体管VTd1VTd5作为开关器件,其基极开关电压U1U5的波形等幅宽度较小；在绕组电流上升过程中,VTd1VTd5按次序导通,每导通一个,高压管都要跟着导通一次,使绕组电流能快速上升；在绕组电流 下降过程中, VTd1VTd5 按次序关断,了使每关断一个晶体管,电流都能快速下降一个台阶,在关断任一低压管前,可将剩下的全部关断一段时间,使绕组通过泄放回路放电,然后再重新开通；功率晶体管工作在开关状态,功耗很低,但器件多,体积大；10. 试分析如下列图光电隔离电路的基本工作原理和特点,在本电路中Vc+5vVc+12vVc+5vR各元器件的作用是什么？（P165） 答：（1）基本工作原理微机输出的控R1R2去微机制信号经 74LS04 非门反相后,加到光电耦合器G 的发光二极管正端；当74LS04掌握信号为高电平常,经反相后,加到发光二极管正端的电平为低电平,输入信号G输出信号（来自微机）（去执行系统）因此,发光二极管不导通,没有光发出；这时间敏三极管截止,输出信号几乎等于加在光敏三极管集电极上的电源电压；当掌握信号为低电平常,于a发光二极管导通并发光,光敏三极管接收发光二极管发出的光而导通,是输出端的电平几乎等于零；同样的道理,可以将光电耦合器用于信息的输入；（2）特点：完成信号转换的同时,能隔离干扰；（ 3）各元器件的作用74LS04：将微机输出的掌握信号经非门反相,加到光电耦合器 G 的发光二极管正端；发光二极管：将电信号转换成光信号；光敏三极管：将光信号转换成电信号；11. 如下列图机电传动掌握系统,在无外界干扰的假设条件下,试分析各组成部分的作用是什么？并名师归纳总结 写出该系统的传递函数数学模型；（P223）iVsKaKAKm1i第 8 页,共 10 页答：（1）各组成部分的作用：S（1+T S）i 1G1前置放大；G2功率放大,驱动G 1G 2G3G 4K S伺服电动机运转；KrG 7G 51 i 2G3伺服电动机,作为系统的执行元件,G6- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 读书之法 ,在循序而渐进 ,熟读而精思带动工作台运动；G4齿轮传动装置,将电动机转子的运动以传动比i1 传递给丝杠； G5齿轮传动装置,将丝杆的运动以传动比 i2 传递给位置传感器的检测轴；G6位置传感器,检测滚珠丝杠的角位移量,并反馈 回系统输入端；G7测速发电机,检测伺服电动机转子的转速,并反馈回功放输入端；（2）系统的传递函数数学模型 G（ s）= i（s）/V i（ s）=G 1G2G3G4/1+G 2G3G7+G1G2G3G4G5G6= 12. 试分析论述机电一体化系统稳态设计、动态设计的目的；重点讨论哪些重要指标参数？答：（1）稳态设计的目的及重点讨论指标参数 目的是保证系统达到功能要求,包括使系统的输出参数、执 行元件（如电动机）的参数、功率（或）转矩的匹配、过载才能 等达到技术要求；重点讨论的指标参数有负载的综合定量数值（如质量、转动 惯量、力、转矩等） ；执行元件的等效负载转矩、等效惯性负责转 矩、电动机轴上的总负载转矩等；各级减速比；伺服系统放大器 输出级的输出阻抗、效率、时间常数,放大器的放大倍数等；系统各部分的传递函数；工作台进给系统 的阻尼比、主谐振频率等；（2）动态设计的目的及重点讨论指标参数 目的是设计校正补偿装置,使系统满意动态技术指标要求；可以依据系统传递函数分析系统的稳固性、系统的过渡过程品质（响应的快速性和振荡）及系统的 稳态精度,从而讨论系统的动态特性；详细表征系统动态特性好坏的定量指标就是系统过渡过程的品质 指标,在时域内,这种品质指标一般用单位阶跃响应曲线中的参数来表示,即：Ts上升时间； Ty延滞时间； Tt调整时间； %最大超调量；13. 在机电一体化系统动态设计中,表达所增加PID 调剂器内各环节的调剂特点,试分析掌握系统中增加 PID 调剂器的主要作用是什么？（P231）答：（1）PID 调剂器各环节的调剂特点比例（ P）环节使一阶滞后的时间常数减小,加快系统响应速度,比例调剂作用的大小主要取决于比例系数,比例系数愈大调剂作用愈强,动态特性也愈好,但存在调剂误差,而且比例系数太大,会引起系统不稳固；积分（ I）环节可以削减或排除系统的稳态误差,由于只要存在偏差,它的积分所产生的掌握量总名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页,共 10 页精选学习资料 - - - - - - - - - 读书之法 ,在循序而渐进 ,熟读而精思是用来排除稳态误差的,直到积分的值为零,掌握作用才停止；但它将使系统的动态过程变慢,而且过 强的积分作用使系统的超调量增大,从而使系统的稳固性变坏；微分（ D）环节有微分作用,微分的掌握作用跟偏差的变化速度有关,微分掌握能够猜测偏差,产 生超前的校正作用,它有助于削减超调,克服振荡,使系统趋于稳固,并能加快系统的响应速度,削减 调整时间,从而改善了系统的动态性能；微分作用的不足之处是放大了噪声信号；（2）掌握系统中增加 PID 调剂器的主要作用作为系统的校正环节,主要起到改善系统的稳态性能和动态性能的作用；名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页,共 10 页