机电系统计算机控制复习资料

第一章1、机电一体化系统的构成要素与功能特征五大功能构成要素：机械系统（机构）、信息处理系统（计算机）、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)五个子系统组成。

·2、机电一体化系统（产品）设计的考虑方法：1) 机电互补法机电互补法又称取代法。

该方法的特点是利用通用或专用电子部件取代传统机械产品（系统)中的复杂机械功能部件或功能子系统，以弥补其不足。

例如：用PLC或计算机取代机械式的变速器、凸轮机构、离合器等。

可简化机械结构、提高性能。

2) 结合(融合)法它是将各组成要素有机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。

例如：将电机的转子轴作为扫描镜的转轴。

3) 组合法它是将结合法制成的功能部件(子系统)、功能模块，像积木那样组合成各种机电一体化系统（产品），故称组合法。

3、机电一体化系统的设计类型1）开发性设计它是没有参照产品的设计，仅仅是根据抽象的设计原理和要求，设计出在质量和性能方面满足目的要求的产品或系统。

2)适应性设计它是在总的方案原理基本保持不变的情况下，对现有产品进行局部更改，或用微电子技术代替原有的机械结构或为了进行微电子控制对机械结构进行局部适应性设计，以使产品的性能和质量增加某些附加价值。

3)变异性设计它是在设计方案和功能结构不变的情况下，仅改变现有产品的规格尺寸使之适应于量的方面有所变更的要求。

第二章1.机电一体化的机械系统与一般机械系统相比，具有一定的特殊要求：（1）较高的定位精度。

（2）良好的动态响应特性。

——响应快、稳定性好。

（3）无间隙、低摩擦、低惯量、大刚度。

（4）高的谐振频率、合理的阻尼比。

2.滚珠丝杠副特点具有传动阻力小；传动效率高（92%~98%）；轴向刚度高；传动平稳；传动精度高；不易磨损、使用寿命长等优点；缺点:但不能自锁；因而用于高精度传动和升降传动时，需制动定位装置。

3.消除和减小丝杠轴向间隙的主要方法：双螺母螺纹预紧调整特点：结构简单，刚性好，预紧可靠，使用中调整方便; 但不能精确定量调整。

第一章概论，讲述计算机控制系统的发展过程；计算机控制系统在日常生活和科学研究中的意义；计算机控制系统的组成及工作原理；计算机控制的特点、优点和问题；与模拟控制系统的不同之处；计算机控制系统的设计与实现问题以及计算机控制系统的性能指标。

1.计算机控制系统与连续模拟系统类似，主要的差别是用计算机系统取代了模拟控制器。

2.计算机系统主要包括：．A／D转换器，将连续模拟信号转换为断续的数字二进制信号，送入计算机；．D／A转换器，将计算机产生的数字指令信号转换为连续模拟信号(直流电压)并送给直流电机的放大部件；．数字计算机(包括硬件及相应软件)，实现信号的转换处理以及工作状态的逻辑管理，按给定的算法程序产生相应的控制指令。

3.计算机控制系统的控制过程可以归结为：．实时数据采集，即A/D变换器对反馈信号及指令信号的瞬时值进行检测和输入；．实时决策，即计算机按给定算法，依采集的信息进行控制行为的决策，生成控制指令；．实时控制，即D/A变换器根据决策结果，适时地向被控对象输出控制信号。

4.计算机控制系统就是利用计算机来实现生产过程自动控制的系统。

5.自动控制，是在没有人直接参与的情况下，通过控制器使生产过程自动地按照预定的规律运行。

6.计算机控制系统的特性系统规模有大有小系统类型多种多样系统造价有高有低计算机控制系统不断推陈出新7.按功能分类1)数据处理系统2)直接数字控制（DDC）3)监督控制（SCC）4)分散型控制5)现场总线控制系统按控制规律分类1)程序和顺序控制2)比例积分微分控制（PID）3)有限拍控制4)复杂控制5)智能控制按控制方式分类1)开环控制2)闭环控制9.计算机控制系统的结构和组成控制算法软件网络硬件11.硬件平台运算处理与存储部分：CPU，存储器（RAM，ROM，EPROM，FLASH-ROM，EEPROM以及磁盘等），时钟，中断，译码，总线驱动等。

输入输出接口部分：各种信号（模拟量，开关量，脉冲量等）的锁存、转换、滤波，调理和接线，以及串行通讯等。

机电一体化复习资料第一篇：机电一体化复习资料一.概论1.机电一体化乃是在机械的主功能、动力功能、信息功能和控制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系统的总称。

其包含的技术：（1）检测传感技术（2）信息处理技术（3）自动控制技术（4）伺服驱动技术（5）精密机械技术（6）系统总体技术2.机电一体化系统由机械系统（机构）信息处理技术（计算机）动力系统（动力源）传感检测系统（传感器）执行元件系统（如动力机）五个子系统组成。

3.伺服系统：全闭环（通过传感器直接检测目标运动进行反馈控制的系统）、半闭环、开环。

4.广义的接口功能有两种：一是变换调整；另一种是输入/输出。

5.（1）机电一体化系统设计的考虑方法通常有：机电互补法、融合法、组合法。

其目的是综合运用机械技术和微电子技术各自的特长设计出最佳的机电一体化系统（产品）。

（2）机电一体化系统的设计类型：开发性设计、适应性设计、变异性设计。

复习题：一.机电一体化系统有哪些基本要素组成？分别实现哪些功能？1.控制器【控制（信息存储、处理、传送）】2.检测传感器【计测（信息收集与交换）】3.执行元件【驱动（操作）】4动力源【提供动力（能量）】5.机构【构造】二.工业三要素指的是什么？P7物质、能量和信息。

三.机电一体化必须具有以下三大目的功能1.变换（加工、处理）功能2.传递（移动、输送）功能3.存储（保持、和蓄、记录）功能。

第二章1.机电一体化系统的机械系统除要求其具有较高的精度外还应具有良好的动态响应特性。

就是说响应要快，稳定性要好。

2.机械系统一般由减速系统、丝杠螺母副、涡轮蜗杆副等各种线性传动部件以及连杆机构、凸轮机构等非线性传动部件、导向支撑部件、旋转支撑部件、轴系及机架或箱体等组成。

3.传动机构不断适应新的技术要求（1）精密化（2）高速化（3）小型轻量化。

4.根据丝杠和螺母相对运动的组合情况，基本传动形式有四种类型：（1）螺母固定、丝杠转动并移动（2）丝杠转动，螺母移动（应用最多）（3）螺母转动，丝杠移动（4）丝杠固定，螺母转动并移动。

计算机控制系统复习要点计算机控制系统复习要点第一章自动控制系统：被控对象检测传感装置控制器控制器：模拟控制器数字控制器（计算机实现）计算机控制系统：采用了数字控制器的自动控制系统包括计算机（硬件软件和网络）和生产过程（被控对象检测传感器执行机构）文档收集自网络，仅用于个人学习计算机控制系统执行控制程序过程：实时数据采集实时计算实时控制实时管理计算机控制系统存在两种信号：模拟信号和数字信号需要用离散控制理论对计算机控制系统进行分析和设计计算机控制系统硬件：主机外部设备过程通道生产过程。

1操作指导控制系统（odc）2直接数字控制系统（ddc）：为闭环控制3计算机监督系统（scc）：被控对象给定值可变4集散控制系统(dcs):草果管理功能的集中和控制功能的分散。

5现场总线控制系统（fcs）：1,系统内各设备的信号传输实现了全数字化，提高了信号传输的速度，精度和距离，是系统的可靠性提高；2.实现了控制功能的彻底分散，把控制功能分散到各现场设备和仪表中，使现场设备和仪表成为具有综合功能的只能设备和仪表。

文档收集自网络，仅用于个人学习6工业过程计算机集成制造系统1.2.计算机控制系统性能系统稳定性，能空性，能观性，动态特性及稳态特性。

G（s）：控制通道Km：放大系数Tm：惯性时间常数T:滞后时间常数Gn（s）：扰动通道Kn:放大系数Tn 惯性时间常数T：滞后时间常数控制系统性能采用超调量阿尔法（a%）调节时间ts 稳态误差ess来表示Kn越小，ess越小，控制精度越高Km对性能无影响Tn加大超调量减小Tm越小系统反应越灵敏性能越好Tn对性能无影响。

T使超调量增大ts延长T越大控制性能越差第二章2.1输入输出过程通道概述过程通道起到了cpu和被控对象之间的信息传送和变换的桥梁作用。

过程通道包括：模拟量输入通道模拟量输出通道数字量输入通道数字量输出通道2.2模拟量输入通道（将模拟信号转换为数字信号）普遍采用共用程控放大器和A/D转换器的结构形式主要由：传感器信号调理单元多路转换开关程控放大器采样保持器A/D转换器和I/O 接口电路。

机电控制与可编程序控制器试题与答案一、填空1、接触器的触点分为和，用来通断大电流的主电路，用于通断小电流的控制电路。

（主触点辅助触点主触点辅助触点）2、速度继电路主要由、和三部分组成。

（定子转子触头）3、要求几个条件同时具备时，才使继电器线圈得电动作，可用几个＿与线圈＿的方法实现。

（常开触点串联）4、时间继电器按延时方式可分为＿，＿和＿三类。

（通电延时型断电延时型通断电延时型）5、在电气控制线路中，通常采用＿或＿作短路保护。

（熔断器自动空气开关）6、可编程序控制器按硬件的结构形式可分为＿、＿。

（整体式组合式）7、为识别各个按钮的作用，以避免误操作，通常在按钮帽上涂以不同的颜色，以示区别。

常以表示起动按钮，而表示停止按钮。

（绿色红色）8、热继电器主要由、和三部分组成。

（热元件双金属片触头系统）9、熔断器主要由和组成。

（熔体熔管）10、电磁铁由、和组成。

（励磁线圈铁心衔铁） 11、异步电动机的正反转控制可通过改变电动机的实现。

（定子相序）12、电压继电器可分为、和继电器三种。

（过电压欠电压零电压）13、接触器的触点分为＿＿和＿＿．＿＿用来通断大电流的主电路．＿＿用来通断小电流的控制电路．（主触点辅助触点主触点辅助触点）14、熔断器的安秒特征为＿＿，即短路电流越大，熔断时间越＿＿，这就能满足短路保护的要求．（反时限特性短）15、线圈未通电时处于断开状态的触点称为＿＿，而处于闭合状态的触点称为＿＿．常开触点（或动断触点）常闭触点（或动会触点）16、空气阻尼式时间继电器是利用＿＿来达到延时目的的．它由＿＿和＿＿、＿＿三部分组成。

空气阻尼原理电磁机构延时系统触头系统17、电器控制线路系统图的包括_、_、和_。

(电气原理图电气设备安装图电气设备接线图)18、速度继电器主要由＿、＿和＿三部分组成。

（定子转子触头）19、电动机具有过载保护的电路中，热继电器的热元件应在中，常闭触点应_在_中。

（串联主电路串联控制电路）20、电压继电器可分为＿、＿和继电器三种。

说明：填空题第8题，不知道老师的考点在哪，具体考哪个空自己斟酌。

题目序号是随机排序的，不知道试卷的考试顺序.填空题仅供参考。

第二题名词解释，第三题简答题，第四题论述题是老师给的。

机电控制及自动化复习资料一、填空题1.执行元件可以分为机械式、电气式、和流体式三大类别。

2.电液控制系统按液压控制元件分阀控系统、泵控系统。

3.液压伺服控制系统中，常用的典型液压控制阀有滑阀、喷嘴挡板阀、和射流阀。

4．将上式和零开口四边滑阀的阀系数进行比较，可以看出，K q0相同，K p0理论值亦相同，但实际值为四边阀的一半。

5．当负载压力p L.>2/3Ps时，负载刚度很差。

6.选择伺服阀的准则主要应考虑阀的工作压力、额定流量、和动态性能是否满足控制系统的要求。

7电液比例控制阀是指比例电磁铁控制的阀，比例换向阀既能控制液流的方向，还能控制输出的流量。

8.同相放大器的输入电流为零；反向放大器中，输入电流等于反抗电阻流过的电流。

当同相放大器中输出电压等于输入电流时，输入电阻大，输出电阻小，这种放大器称为跟随器。

9.基本差动放大电路的特点是对差模信号进行放大而抑制共模的干扰。

10.软环形分配器的设计方法有多种，如查表法、比较法、和移位寄存器法。

11.PWM晶体管功率放大电路系统主要由脉宽调制器、晶体管开关放大器两大部分组成。

12.电磁干扰的三个要素：干扰源、干扰途径、受干扰的对象。

13.计算机控制系统主要由软件和硬件两大部分组成。

14.按照控制方式的不同，计算机控制系统可分为开环控制系统、闭环控制系统。

二、名词解释1．滑阀的流量特性：指负载压力等于常数时，负载流量与阀位移之间的关系。

2．PID调节电路：PID调节电路又称为PID调节器，是一种常用的控制电路和补偿校正装置，由比例(P)环节、微分(D)环节及积分(I)环节构成。

这三种环节的不同组合又可构成比例积分(PI)、比例微分(PD)及比例积分微分(PID)三种调节电路。

计算机过程控制系统一、 概念题（每小题 5 分，共 20 分）1、单位阶跃序列的z 变换：Y(z)= 1-z z2、最少拍系统：使系统的调节时间最短（使用最少几个采样周期就能完成过渡过程）的控制系统。

3、有限拍无纹波设计与有限拍有纹波设计唯一不同之处：有限拍无纹波要求G c （z ）的零点包含HG(z)的全部零点(有纹波：只要求包含HG(z)单位圆上/圆外零点)4、振铃现象：（虽然闭环系统输出较快地趋向于稳态值）数字调节器输出u(kT)以2T 为周期上下摆动。

二、计算题（每小题10 分，共30分）1. 1. 试求下列函数的z 变换:eatt f 5)(=2. 试求下列函数的z 反变换:(若用长除法,取前5项)F(z)=)5.0)(1(5.0--z z z1、 3．已知线性离散系统的状态方程:u(kT)0.81.2x(kT)6.017.02.1T)x(kT +⎥⎦⎤⎢⎣⎡+⎥⎦⎤⎢⎣⎡=+ 判断其稳定性.由zI-F=(z-1.2)(z-0.6)-0.702.08.12=+-=z z得：Z=0.9+1.78 ∵|z|>1∴系统不稳定。

…………三、分析题。

（每小题 10分，共30分）1、 如何采用扩充临界比例度法整定PID 参数？ 步骤：⑴ 选合适的采样周期，调节器只用比例K p⑵ K p 由小到大直到出现等幅振荡，记下临界振荡周期T s 和此时临界振荡增益K s ⑶ 选择控制度模拟仪表数字调节器（计算机）控制度][min ][min 022⎰⎰∞∞=dt e dt e控制度=1.05 两者相等控制度=2.0 数字调节器要差一些⑷ 按 “扩充临界比例度法PID 参数计算公式”(P165表5.2)，选择T, K p , T i , T d 。

⑸ 投运并微调一下。

2、 采样周期过大、过小分别有什么不利影响？采样周期过大：信号的保真性下降，系统稳定性会变糟，快速性也自然会变坏。

采样周期过小：调节过程非线性加大。