机电一体化复习题
机电一体化复习题
1.简述机电一体化技术的基本概念和涵义。
答：机电一体化技术是从系统的观点出发，将机械技术、微电子技术、信息技术、控制技术等在系统工程的基础上有机地加以综合，实现整个机械系统最佳化而建立起来的一门新的科学技术。
2.机电一体化技术的发展趋势可概括为哪三个方面?
答：机电一体化技术的发展趋势可概括为以下三个方面：
(1)性能上，向高精度、高效率、高性能、智能化的方向发展；
(2)功能上，向小型化、轻型化、多功能方向发展；
(3)层次上，向系统化、复合集成化的方向发展。
3.机电一体化的优势是什么?
答：机电一体化的优势，在于它吸收了各相关学科之长，且综合利用各学科并加以整体优化。因此，在机电一体化技术的研究与生产应用过程中，特别强调技术融合、学科交叉的作用。机电一体化技术依赖于相关技术的发展，机电一体化技术的发展也促进了相关技术的发展。
4.机电一体化技术主要的相关技术可以归纳为哪六个方面?
答：机电一体化技术主要的相关技术可以归纳为以下六个方面：(1)机械技术，(2)检测传感技术，(3)信息处理技术，(4)自动控制技术，(5)伺服传动技术，(6)系统总体技术。
5.机电一体化系统应具有哪六个基本功能要素?
答：机电一体化系统应具有以下六个基本功能要素(即六个子系统)：(1)机械本体，(2)动力部分，(3)检测部分，(4)执行机构，(5)控制器，(6)接口。
6.何谓机电一体化系统中的接口?接口的作用和基本功能是什么?
答：机电一体化系统中的接口，是机电一体化系统中各子系统之间进行物质、能量和信息传递与交换的联系部件。接口的作用使各要素或子系统联接成为一个整体，使各个功能环节有目的地协调一致运动，从而形成机电一体化的系统工程。接口的基本功能有三个：一是交换，通过接口完成使各要素或子系统之间信号模式或能量的统一；二是放大，
在两个信号强度相差悬殊的环节间，经接口放大，达到能量的匹配；三是传递，接口遵循协调一致的时序、信号格式和逻辑规范将变换和放大后的信号可靠、快速、精确地交换传递。
7.简述执行机构的功能和分类。
答：执行机构的功能是根据控制信息和指令完成所要求的动作。执行机构是运动部件，它将输入的各种形式的能量转换为机械能。常用的执行机构可分为两类：一是电气式执行部件，按运动方式的不同又可分为旋转运动零件(如电动机)和直线运动零件(如电磁铁等)；二是液压式执行部件，主要包括液压缸和液压马达等执行元件。
8.从控制的角度简述典型机电一体化控制系统以及它们各自的特点。
答：从控制的角度，机电一体化系统可分为开环控制系统和闭环控制系统。开环控制系统是没有输出反馈的控制系统，开环控制系统的主要优点是简单、经济、容易维修，它的主要缺点是精度低、对环境变化和干扰十分敏感，常用于低档电器，如家用电器等。闭环控制系统输出信号的全部或部分以负反馈的形式被反馈到输入端，输入信号与反馈信号比较后的偏差信号送给控制器，控制器对信号进行处理后产生控制信号，再控制形被控对象的输出，从而形成闭环回路。闭环控制系统与开环控制系统相比较，具有精度高、动态性能好、抗干扰能力强等优点；它的缺点是结构比较复杂、价格比较昂贵、不容易维修等。
9.何谓连续控制系统?
答：信号在时间上是连续变化的系统。
10.何谓计算机控制系统?
答：采用计算机作为控制器的控制系统即为计算机控制系统，又被称为离散控制系统。计算机控制系统(离散控制系统)，即系统中某处或多处的信号为脉冲序列或数码形式，信号在时间上是离散的系统。
11.在机械工程领域中，大量的机电一体化系统以机械装置或机器为控制对象，以电子装置或计算机为控制器，这些系统从控制的角度出发可大致分为哪四类?
答：从控制的角度出发，这些系统可大致分为以下四类：(1)伺服传动系统，(2)数字控制系统，(3)顺序控制系统，(4)过程控制系统
12.简述机电一体化系统中机械结构的作用以及设计时的注意事项。
答：在机电一体化系统中，机械结构主要用于执行机构、传动机构和支承部件，用以完成规定的动作；传递功率、运动和信息；起支承连接作用等。通常，它们是微机控制伺服传动系统的有机组成部分。因此，在机械系统设计时，除考虑一般的机械设计要求外，还必须考虑机械结构因素与整个伺服传动系统的性能、电气参数的匹配，以获得良好的伺服性能。
13.简述机电一体化系统中的机械传动系统建模的方法。
答：建模一般分两步进行，首先把机械系统中各基本物理量折算到传动链中的某个元件上，然后，再根据输入量和输出量的关系建立它的数学模型。
14.简述两运动物体间的三种摩擦力的特点以及摩擦对伺服系统的影响。
答：摩擦力可分为粘性摩擦力Fv、库仑摩擦力(即动摩擦力)Fc和静摩擦力Fs三种，方向均与运动方向相反。当负载处于静止状态时，摩擦力为静摩擦力Fs，其最大值发生在运动开始前的一瞬间；当运动一开始，静摩擦力即消失，此时摩擦力立即下降为动摩擦力(库仑摩擦
力)Fc，库仑摩擦力是接触面对运动物体的阻力，大小为一常数；随着运动速度的增加，摩擦力呈线性增加，此时摩擦力为粘性摩擦力Fv，由此可见，只有物体运动后的粘性摩擦力才是线性的，而当物体静止时或刚开始运动时，其摩擦是非线性的。
摩擦对伺服系统的影响主要有：引起动态滞后，降低系统的响应速度，导致系统误差和低速爬行。
15.摩擦如何影响物体的运动状态?
答：摩擦对物体运动状态的影响主要体现在以下两个方面：
(1)摩擦引起动态滞后和系统误差静摩擦引起传动死区，在传动死区内，系统将在一段时间内对输入信号无响应，从而造成动态滞后，和形成运动误差。
(2)摩擦引起低速爬行由于非线性摩擦的存在，机械系统在低速运行时，常常出现爬行现象，导致系统运行不稳定。爬行一般出现在某个临界转速以下，高速运行时并不出现。
16.右图为一旋转工作台伺服系统框图。其中齿轮在系统中的位置不同，其间隙的影响不同。根据右图试述齿轮间隙对系统的影响。
答：右图所示的工作台伺服系统中，因齿轮在系统中所处的位置不同，将对系统的伺服精度和系统稳定性产生不同的影响，主要体现在以下三个环节：
(1)闭环之外的数据传递的齿轮(G1、G4)齿隙对系统稳定性无影响，但影响伺服精度。由于齿隙的存在，在传动装置逆运行时造成回程误差，使输出轴与输入轴之间呈非线性关系，输出滞后于输入，影响系统的精度。
(2)闭环之内传递动力的齿轮(G2)齿隙对系统静态精度无影响，这是因为控制系统有自动校正作用。又由于齿轮副的啮合间隙会造成传动死区，若闭环系统的稳定裕度较小，则会使系统产生自激振荡，因此闭环之内动力传递齿轮的齿隙对系统稳定性有影响。
(3)反馈回路上数据传递齿轮(G3)的齿隙既影响稳定性，又影响精度。
17.计算与分析系统出现爬行时的临界转速Ωc，由此得出的在设计机械系统时减少摩擦影响的措施是什么?
某数控机床位置控制系统的参数如下：K=35Nm/rad；fm=8sNm；
f=12sNm；J=21kgm2；Ts-Tc=1.5Nm。求其临界转速Ωc。(提示：K-系统的刚度系数；fm-电动机电磁粘滞摩擦系数；f-机械系统粘滞摩擦系数；J-系统的转动惯量；Ts-静摩擦力矩；Tc-动摩擦力矩；已知，出现爬行时系统的临界初始相位φc≈79)
解根据求得
已知φc≈79
则
由以上分析可以看出，设计机械系统时，应尽量减少静摩擦和降低动、静摩擦之差值，以提高系统的精度、稳定性和快速响应性。因此，机电一体化系统中，常常采用摩擦性能良好的塑料-金属滑动导轨、滚动
导轨、滚珠丝杠、静动压导轨；静动压轴承、磁轴承等新型传动件和支承件，并进行良好的润滑。
此外，适当的增加系统惯量J和粘性摩擦系数f也有利于改善低速爬行现象，但惯量J增加将引起伺服系统响应性能的降低；增加f也会增加系统的稳态误差，故设计时必须权衡利弊，妥善处理。
18.谐振将会对机械系统工作产生什么影响?如何避免谐振的发生?
答：当机械系统的固有频率接近或落入伺服系统的带宽之中时，系统将产生谐振而无法工作。为了避免机械系统由于弹性变形而使整个伺服系统发生结构谐振，该机械系统的锁定转子固有频率ωt应大于伺服系统带宽ωb的5倍，即ωt 5ωb。
19.防止和抑制因结构弹性变形造成的谐振发生的措施是什么?
答：通常采用提高系统刚度、增加阻尼、调整机械构件质量和自振频率等方法来提高系统的抗振性，防止谐振发生。
采用弹性模量高的材料，合理选择零件的截面尺寸，对支承件施加预加载荷等方法均可以提高零件的刚度。在多级齿轮传动中，增大末级减速比可以有效地提高末级输出轴的折算刚度。
在不改变机械结构固有频率ωt的情况下，通过增大阻尼也可以有效地抑制谐振。
20.适当增大惯量在什么情况下对伺服系统有利?机械设计时应如何把握惯量的大小?
答：惯量的适当增大只有在改善低速爬行时有利。因此，机械设计时，在不影响系统刚度的条件下，应尽量减小惯量。
21.机电一体化系统对机械传动的要求是什么?
答：在机电一体化系统中，普遍采用计算机控制和具有动力传递、变速与执行等多重功能的伺服电动机。伺服电动机的伺服变速功能在很大程度上代替了机械传动中的变速机构，大大简化了传动链。因此机电一体化系统中的机械传动装置也不再仅仅是转矩和转速的变换器，已成为伺服系统的组成部分，必需根据伺服控制的要求进行选择和设计。
22.在伺服系统中，如何选择系统的总传动比?传动链的级数和各级传动比的分配原则是什么?
答：在伺服系统中，通常采用负载角加速度最大原则选择总传动比，以提高整个系统的响应速度。
传动链的级数和各级传动比的分配原则是：
(1)等效转动惯量最小原则
1)小功率传动装置各级传动比分配的结果应遵循"前小后大"的原则。
2)大功率传动装置各级传动比分配的结果仍应遵循"前小后大"的原则。
(2)质量最小原则
1)小功率传动装置按"质量最小"原则来确定传动比时，其各级传动比相等。
2)大功率传动装置按"质量最小原则"确定的各级传动比是逐级递减的，即"前大后小"。
(3)输出轴转角误差最小原则
要使总转角误差最小，从输入端到输出端的各级传动比按"前小后大"原则排列。
(4)三种原则的选择
1)对于传动精度要求高的降速齿轮传动链，可按输出轴转角误差最小的原则设计。若为增速传动，则应在开始几级就增速。
2)对于要求运转平稳、启停频繁和动态性能好的降速传动链，可按等效转动惯量最小原则和输出轴转角误差最小的原则设计。对于负载变化的齿轮传动装置，各级传动比最好采用不可约的比数，避免同时啮合，使磨损均衡。
3)对于要求质量尽可能小的降速传动链，可按质量最小原则设计。
23.同步带传动设计准则是什么?
答：同步带传动设计准则是在同步带不打滑的情况下，具有较高的抗拉强度，即保证承载绳不被拉断。此外，在灰尘、杂质较多的工作条件下还应对带齿进行耐磨性计算。
24.根据右图简述谐波齿轮传动的结构特征。
答：谐波齿轮传动主要由波形发生器H、柔轮1和刚轮2组成。柔轮具有外齿，刚轮具有内齿，它们的齿形为三角形或渐开线型。其齿距相等，但齿数不同。刚轮的齿数zg比柔轮的齿数zr多。柔轮的轮缘极薄，刚度很小，在未装配前，柔轮是圆形的。由于波形发生器的直径比柔轮内圆的直径略大，所以当波形发生器装入柔轮的内圆时，就迫使柔轮变形，呈椭圆形。在椭圆长轴的两端，刚轮与柔轮的轮齿完全啮合；而在椭圆短轴的两端，两轮的轮齿完全分离；长短轴之间的齿，则处于半啮合状态，即一部分正在啮入，一部分正在脱出。发生器有两个触头，称双波发生器，其刚轮与柔轮的齿数相差为2，周长相差2个齿距的弧长。
25.根据右图简述滚珠花键传动结构特征。
答：滚珠花键传动装置由花键轴、花键套、循环装置及滚珠等组成。在花键轴的外圆上，配置有等分的三条凸缘。凸缘的两侧就是花键轴的滚道。同样，花键套上也有相对应的六条滚道。滚珠就位于花键轴和花键套的滚道之间。于是滚动花键副内就形成了六列负荷滚珠，每三列传递一个方向的力矩。当花键轴与花键套作相对转动或相对直线运动时，滚珠就在滚道和保持架内的通道中循环运动。因此，花键轴与花键套之间，既可作灵敏、轻便的相对直线运动，也可以轴带套或以套带轴作回转运动。所以，滚动花键副既是一种传动装置，又是一种新颖的直线运动支承。
26.机电一体化系统对支承部件的要求是什么?
答：机电一体化系统中的支承部件不仅要支承、固定和联接系统中的其它零部件，还要保证这些零部件之间的相互位置要求和相对运动的精度要求，而且还是伺服系统的组成部分。因此，应按伺服系统的具体要求来设计和选择支承部件。
机电一体化系统对支承部件的要求是：精度高、刚度大、热变形小、抗振性好、可靠性高，并且具有良好的摩擦特性和结构工艺性。
27.空心圆锥滚子轴承中滚子的结构特点是什么?
答：滚子是中空的，工作时润滑油的大部分将被迫通过滚子中间的小孔，以便冷却最不易散热的滚子，润滑油的另一部分则在滚子与滚道之间通过，起润滑作用。此外，中空的滚子还具有一定的弹性变形能力，可吸收一部分振动。
28.滚动导轨的结构特点及其作用是什么?
答：滚动导轨是在作相对运动的两导轨面之间加入滚动体，变滑动摩擦为滚动摩擦的一种直线运动支承。
29.根据右图简述滚动导轨块(又称滚子导轨块)的结构和应用特点。
答：滚子在导轨块内作周而复始的循环滚动。工作时，回路滚子低于安装平面"A"，承载滚子高于安装平面"B"，承载滚子与机床导轨面作滚动接触，呈下部支承和上部空回形式，单面受力。这种结构的导轨块承载能力大，刚度高，行程不受限制，但滚子容易侧向偏移，装配比较困难。
30.何谓伺服?
答：伺服就是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。
31.伺服系统由哪四大部分构成其基本组成?
答：一般来说，伺服系统的基本组成可包括控制器、功率放大器、执行机构和检测装置等四大部分。
32.简述开环控制伺服系统和闭环控制伺服系统的特征。
答：(1)开环伺服系统，结构上较为简单，技术容易掌握，调试、维护方便，工作可靠，成本低。缺点是精度低、抗干扰能力差。一般用于精度、速度要求不高，成本要求低的机电一体化系统。
(2)闭环伺服系统，采用反馈控制原理组成系统，具有精度高、调速范围宽、动态性能好等优点，缺点是系统结构复杂、成本高等。一般用于要求高精度高速度的机电一体化系统。
33.常用的伺服电动机有哪三大类?
答：常用的伺服电动机有直流伺服电动机、交流伺服电动机、步进电动机三大类。
34.何谓直流伺服系统?
答：采用直流伺服电动机作为执行元件的伺服系统，称为直流伺服系统。
35.何谓交流伺服系统?
答：采用交流伺服电动机作为执行元件的伺服系统，称为交流伺服系统。
36.什么是步进电动机?步进电动机是如何工作的?常用的有哪三种步进电动机?
答：步进电动机是一种将脉冲信号转换成角位移的执行元件。
对这种电动机施加一个电脉冲后，其转轴就转过一个角度，称为一步；脉冲数增加，角位移随之增加；脉冲频率高，则电动机旋转速度就高，反之则慢；分配脉冲的相序改变后，电动机便反转。这种电动机的运动状态与通常均匀旋转的电动机有一定的差别，是步进形式运动的。
目前在工业中广泛应用的有三种：反应式步进电动机、永磁式步进电动机和永磁感应式步进电动机。
37.功率放大器由什么组成?
答：功率放大器是由开关器件、电感、电容以及保护电路和驱动电路组成。
38.相敏放大器的功能和输出特点是什么?
答：相敏放大器也称为鉴幅器。它的功能是将交流电压转换为与之成正比的直流电压，并使它的极性与输入的交流电压的相位相适应。由于相敏放大器输出的是脉动的直流电压，必须采用滤波器，将其变成平滑的直流电压。
39.脉宽调制型(PWM)功率放大器的基本原理是什么?
答：PWM功率放大器的基本原理是：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，通过对方波脉冲宽度的控制，改变输出电压的平均值。
40.PWM的控制电路由哪些器件组成?
答：PWM的控制电路主要包括脉冲调制器，逻辑延时环节和晶体管基极驱动器等。其中最关键的部件是脉冲调制器。
41.影响伺服系统稳态精度，导致系统产生稳态误差的主要因素有哪3个方面?
答：影响伺服系统稳态精度，导致系统产生稳态误差的主要因素有3个方面：(1)由检测元件引起的检测误差；(2)由系统的结构和输入信号引起的原理误差；(3)负载扰动引起的扰动误差。
42.常用的交流伺服电动机有哪两大类?
答：目前常用的交流伺服电动机分为同步型交流伺服电动机和异步型交流伺服电动机两大类。
43.何谓交流调速过程中的同步调制?
答：在改变正弦调制波的频率f的同时成正比的改变三角载波的频率fc，使载频比N保持不变，则称为同步调制。
44.何谓异步调制?
答：在改变正弦调制波的频率f的同时，三角载波的频率fc的值保持不变,使载频波比N值不断变化，则称为异步调制。
45.何谓环形分配器?
答；步进电动机的各绕组必须按一定的顺序通电才能正确工作。这种使电动机绕组的通电顺序按输入脉冲的控制而循环变化的装置称为脉冲分配器，又称为环形分配器。
46.简述以步进电动机为驱动装置的伺服系统的组成及其作用。
答：以步进电动机为驱动装置的伺服系统，包括驱动控制系统和步进电动机两大部分。驱动控制系统的作用是把脉冲源发出的进给脉冲进行重新分配，并把此信号转换为控制步进电动机各定子绕组依次通、断电的驱动信号，使步进电动机运转。步进电动机的转子通过传动机构(如丝杠)与执行部件连接在一起，将转子的转动转换成执行部件的移动。
47.按控制元件的种类和驱动方式分类，有哪两类电液位置控制系统?广泛应用的是哪一类控制系统?其中包括哪两种控制方式?
答：电液位置控制系统中，按控制元件的种类和驱动方式分为：节流式控制(阀控式)和容积式控制(泵控式)系统两类。广泛应用的是阀控系统，它包括阀控液压缸和阀控液压马达系统两种方式。
48.何谓电液速度伺服控制系统?
答：若系统的输出量为速度，将此速度反馈到输入端，并与输入量比较，就可以实现对系统的速度控制，这种控制系统称为速度伺服控制系统。
49.计算机控制系统由哪两部分组成?
答；计算机控制系统由硬件和软件两部分组成。
(1)硬件组成，计算机控制系统的硬件主要是由主机、外围设备、过程输入与输出设备、人机联系设备和通信设备等组成。
(2)软件组成，软件是各种程序的统称，软件分为系统软件和应用软件两大类。
50.何谓监督控制系统(SCC)?其任务的重点是什么?
答：监督控制(Supervisory Computer Control)就是根据原始的生产工艺信息及现场检测信息按照描述生产过程的数字模型，计算出生产过程的最优设定值。输入给直接数字控制系统(DDC系统)或连续控制系统。SCC系统的输出值不直接控制执行机构，而是给出下一级的最佳给定值。因此是较高一级的控制。它的任务是着重于控制规律的修正与实现，如最优控制、自适应控制等，实际上它是操作指导系统与DDC系统的综合与发展。
51.何谓分布式控制系统(DCS)?
答：分布式控制系统DCS(Distributed Control Systems)是以多台微型机为基础的控制系统。DCS综合了计算机技术、通信技术和控制技术，采用多层分级结构，分为控制级、控制管理级、生产管理级和经营管理级。每级用一台或多台计算机，级间连接通过数据通信总线。DCS 采用分散控制、集中操作、分级管理和分而自治的原则。其安全可靠性、通用灵活性、最优控制性能和综合管理能力，开创了计算机控制新方法。
52.何谓接口技术?
答：接口技术是研究主机与外围设备交换的技术。
53.常用的接口方式有哪几种?
答：对于多台计算机同时工作的计算机控制系统，为了便于整体控制及资源共享，各个系统间应当有系统间通道接口，接口有通用和专用之分，外部信息的不同，采用的接口方式也不同。一般可分为如下几
种：(1)人机通道及接口，(2)检测通道及接口，(3)控制通道及接口，(4)系统间通道及接口。
54.接口电路的最重要的功能是什么?常用什么方式传送数据?
答：接口电路处于运行速度快的微处理器与运行速度比较慢的外设之间，它的一个重要功能就是能使它们在速率上匹配，正确地传送数据。通常使用的方法有：无条件传送、查询式传送和中断传送。
55.何谓D/A转换器?
答：D/A转换器是指将数字量转换成模拟量的电路。
56.何谓A/D转换器?
答；A/D转换器是将模拟量转换成数字量的器件。
57.何谓总线式工业控制机?
答：总线式工业控制机即是依赖于某种标准总线，按工业化标准设计，包括主机在内的各种I/O接口功能模板而组成的计算机。
58.单片微计算机由什么集组成?
答：单片微计算机是将CPU、RAM、ROM、定时/计数、多功能
I/O(并行、串行、A/D)、通信控制器，甚至图形控制器、高级语言、操作系统等都集成在一块大规模集成电路芯片上。
59.STD总线工业控制计算机由什么组成?
答：STD总线工业控制计算机就是由某种型号CPU芯片构成的主机板和按要求配置的I/O功能模板共同插在带有总线板的机箱内，再配上相应的电源而组成。
60.可靠性的定义是什么?
答：可靠性的定义是：产品在规定的条件下和规定的时间内完成规定功能的能力。
61.何谓失效?何谓故障?
答：如果产品不能完成规定的功能，就称为失效。对于可修复的产品，也称为故障。
62.产品(或系统)的可靠性指标的意义是什么?衡量可靠性高低的数量指标有哪两类?产品的可靠性由什么决定?又用什么来保证?
答："可靠性指标"是可靠性量化分析的尺度。衡量可靠性高低的数量指标有两类，一类是概率指标；另一类是寿命指标。它们一般都是时间的函数。产品的可靠性是由设计决定的，由制造和管理来保证的。
63.提高系统可靠性，应从哪几个方面考虑?
答：提高系统可靠性主要从以下3个方面考虑：
(1)提高系统各组成元、器件的设计、制造质量及系统的装配质量；(2)采用容错法设计；(3)采用故障诊断术，提高系统的可维护性。
64.何谓抗干扰技术?
答：抗干扰技术就是研究电子设备及系统抵抗外部和内部电磁干扰，保证其正常工作的具体措施。
65.工业机器人的定义是什么?
答：工业机器人定义为："一种能自动定位控制、可重复编程的、多功能的、多自由度的操作机。能搬运材料、零件或操作工具，用以完成各种作业。"
66.工业机器人操作机的定义是什么?
答：工业机器人操作机定义为："具有和人手臂相似的动作功能，可在空间抓放物体或进行其它操作的机械装置。"
67.工业机器人有哪三个重要特性?
答：工业机器人应具备以下三个重要特性：(1)是一种机械装置，可以搬运材料、零件、工具、或者完成多种操作和动作功能，也即具有通用性；(2)是可以再编程的，具有多种多样程序流程的，这为人一机联系提供了可能，也使之具有独立的柔软性；(3)有一个自动控制系统，可以在无人参与下，自动地完成操作作业和动作功能。
68.试论工业机器人所需的自由度。
答：确定一个工业机器人操作位置时所需要的独立运动参数的数目称为工业机器人的运动自由度，它是表示工业机器人动作灵活程度的参数。工业机器人的自由度数取决于作业目标所要求的动作。对于只进行二维平面作业的工业机器人只需三个自由度，若要使操作具有随意的位姿，则工业机器人至少需要六个自由度。而对于回避障碍作业的工业机器人则需要有比六个自由度更多的冗余自由度。
69.工业机器人操作机常采用什么样的关节形式来实现其自由度?
答：工业机器人操作机常采用低副式(回转副或移动副)主动关节来实现各个自由度。
70.研究工业机器人机构运动学的目的是什么?
答：研究工业机器人机构运动学的目的是建立工业机器人各运动构件与手部在空间的位置之间的关系，建立工业机器人手臂运动的数学模型，为控制工业机器人的运动提供分析的方法和手段，为仿真研究手臂的运动特性和设计控制器实现预定的功能提供依据。
71.工业机器人力学分析包括什么内容?
答：工业机器人力学分析主要包括静力学分析和动力学分析。静力学分析是研究操作机在静态工作条件下，手臂的受力情况；动力学分析是研究操作机各主动关节驱动力与手臂运动的关系，从而得出工业机器人动力学方程。静力学分析和动力学分析是工业机器人操作机设计、控制器设计和动态仿真的基础。
72.简述工业机器人控制系统的功能及其结构组成。
答：目前大部分工业机器人都采用二级计算机控制，第一级为主控制级，第二级为伺服控制级，控制系统中主控制级和伺服控制级的结构组成和功能如下：
(1)主控制级，主控制级的主要功能是建立操作和工业机器人之间
的信息通道，传递作业指令和参数，反馈工作状态，完成作业所需的各种计算，建立与伺服控制级之间的接口。它由以下几个主要部分组成：1)主控制计算机，2)主控制软件，3)外围设备。
(2)伺服控制级，伺服控制级由一组伺服控制系统组成，每一个伺
服控制系统分别驱动操作机的一个关节。关节运动参数来自主控制级的输出。伺服控制级的主要组成部分有：1)伺服驱动器，2)伺服控制器。
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：_内旋换和外循环 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_____________________________________________________。 9. 复合控制器必定具有__________________________________。 10. 钻孔、点焊通常选用_______________________________________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. 2051 C. PLC 5、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。 A 换向结构 B 转换电路 C 存储电路D检测环节 四、判断题（每小题2分，共10分) 1、伺服控制系统的比较环节是将输入的指令信号与系统的反馈信号进行比较，以获得输出与输入间的偏差信号。（? ） 2、电气式执行元件能将电能转化成机械力，并用机械力驱动执行机构运动。如交流电机、直流电机、 力矩电机、步进电机等。（） 3、对直流伺服电动机来说，其机械特性越硬越好。（? ） 4、步进电机的步距角决定了系统的最小位移，步距角越小，位移的控制精度越低。（） 5、伺服电机的驱动电路就是将控制信号转换为功率信号，为电机提供电能的控制装置，也称其为变流 器，它包括电压、电流、频率、波形和相数的变换。（? ） 五、问答题（每小题10分，共30分) 1. 步进电动机常用的驱动电路有哪几种类型? 2. 什么是步进电机的使用特性? 3. 机电一体化系统设计指标大体上应包括哪些方面? 一、名词解释(每小题2分，共10分) 1. 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. 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。
填空题 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、能量、信息；机电一体化工程研究所追求的三大目标是：省能源、省资源、智能化。 4. 机电一体化研究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、执行控制系统。 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、控制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应具有的两大重要特征（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种形式。 12. 滚珠丝杠副按螺纹滚道截面形状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. 滚珠丝杠副常选择的支承方式有：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三种形式。 16. 在机电一体化系统机械传动中，常用的传动比分配原则有：重量最轻原则、转动惯量最小原则、传动精度最优原则等。 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。 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（产品）中，常可选择的执行元件：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控制时，应该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（变磁阻式）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。
------单选 滚珠丝杠螺母副结构类型有外循环插管式和_________等类型. 收藏 A. 内循环反向器式 B. 外循环反向器式 C. 内、外双循环 D. 内循环插管式 回答错误!正确答案： B PWM指的是________. 收藏 A. 计算机集成系统 B. 可编程控制器 C. 机器人 D. 脉宽调制 回答错误!正确答案： D 检测环节能够对输出进行测量,并转换成比较环节所需要的量纲,一般包括传感器和_______. 收藏 A. 转换电路 B. 调制电路 C. 控制电路 D. 逆变电路 回答错误!正确答案： A 下列关于机电一体化的说法中正确的是________. 收藏 A. 机电一体化设计主要是指产品的设计,不需要系统论方面的知识 B. 机电一体化技术是由传统机械技术及电子技术两方面技术构成 C. 机电一体化是指机电一体化技术,而不包含机电一体化产品 D. 机电一体化技术是以机械为主体 回答错误!正确答案： D 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_________等个五部分.
收藏 A. 换向结构 B. 检测环节 C. 存储电路 D. 转换电路 回答错误!正确答案： B 电压跟随器的输出电压________输入电压. 收藏 A. 大于等于 B. 大于 C. 小于 D. 等于 回答错误!正确答案： D 滚珠丝杠螺母副结构类型有两类:外循环插管式和________. 收藏 A. 内循环反向 B. 内循环插管式 C. 外循环反向器式 D. 内、外双循环 回答错误!正确答案： A 受控变量是机械运动的一种反馈控制系统称________. 收藏 A. 伺服系统 B. 工业机器人 C. 顺序控制系统 D. 数控机床 回答错误!正确答案： A 下列关于机电一体化系统的伺服系统稳定性说法中错误的是________. 收藏 A.
机电一体化工程自考本 科考试科目 Company number：【WTUT-WT88Y-W8BBGB-BWYTT-19998】
机电一体化工程自考本科考试科目 说明：“机械制图（一）（实践）”、“机械制造（实践）”、“电工技术基础（实践）”、“电子技术基础（一）（实践）”、“微型计算机原理与接口技术（实践）”、“数控技术及应用（实践）”、“综合作业（实践）”为实践性环节考核课程。应考者依据培训与考核基本要求，在主考学校或主考学校认可的单位参加考核。
综合作业：要求运用所学知道和技能，获得解决常用机电一体化设备运行和维护的基本能力。 080307机电一体化工程专业（独立本科段）课程设置 主考学校：河南科技大学 开考形式：委托考试（省机械行业管理办公室） 说明：
1、国家承认学历的专科及以上毕业生均可报考本专业。 2、不考“英语（二）”者，须加考“数据库在企业中的应用”、“数据库在企业中的应用（实践）”、“计算机原理”三门课程。 3、“物理(工)(实践)”、“现代设计方法(实践)”、“传感器与检测技术(实践)”、“模拟、数字及电力电子技术(实践)”、“工业用微型计算机(实践)”、“计算机软件基础(一)(实践)”、“机电一体化系统设计(实践)”、“机电一体化系统设计（设计）”、“数据库在企业中的应用(实践)”、“毕业论文”为实践性环节考核课程，应考者依据培训与考核基本要求在主考学校或主考学校认可的单位进行考核。 毕业论文的题目由主考学校确定，也可结合应考者的工作实践自选，但必须经主考学校审批同意。主考学校可为考生指派指导教师。毕业论文完成后由主考学校组织评阅并答辩。 河南省2012年自学考试常见问题解答 编者按：目前我省自学考试报名工作正在进行，很多考生，特别是第一次报考的新生，对如何网上报名、如何网上支付、如何购买书籍、如何选报专业及相关自考政策等细节方面尚有许多疑问。鉴于自学考试的长期性和规律性，为使广大考生更好的了解我省自学考试政策和工作安排，我们将日常工作中经常遇到的问题进行归纳、解析，希望能对自考生有所帮助。 分自学考试政策 1、自学考试报名及考试时间 我省自学考试目前每年考试两次。上半年考试网上报名时间一般是2月21日—3月7日，下半年考试报名时间一般是8月21日—9月7日，具体网上报名时间以省自考办向社会公布的时间为准。自学考试每年考试时间分别在4月的倒数第一个周六、周日和10月的倒数第二个周六、周日。 考生在进行报名前登录河南省招生办公室网站或河南招生考试信息网查询当次开考专业，是否有自己需要报考的专业，并了解所考专业的课程设置情况，做到心里有数。 2、我省自学考试的学历层次和课程设置
《机电一体化概论》期末模拟试题 一、单项选择题 1.“机电一体化”与英文单词（ C ）一致。 A. Mechanics B. Electronics C. Mechatronics D. Electric-Machine 2.下列哪个不是传感器的动特性（ D ） A.临界速度 B.临界频率 C.稳定时间 D.分辨率 3.感应同步器定尺绕组中感应的总电动势是滑尺上正弦绕组和余弦绕组所产生的感应电动势的( C ) A.代数和 B.代数差 C.矢量和 D.矢量差 4.光栅莫尔条纹宽度的计算公式是（B 表示莫尔条纹的宽度，W 表示栅距，θ表示两光栅线纹夹角） ( A ) A.W B θ = B. cos W B θ = C. sin W B θ= D. tan W B θ = 5.直流测速发电机输出的是与转速( C ) A.成正比的交流电压 B.成反比的交流电压 C.成正比的直流电压 D.成反比的直流电压 6.下列哪项不是齿轮传动的优点（ D ） A.传动效率高 B.传动比准确 C.结构紧凑 D.制造成本低 7.右图称( B ) A.直流伺服电动机调节特性 B.直流伺服电动机机械特性 C.直流伺服电动机动态特性 D.直流伺服电动机调速特性 8. 不变)属于（ C ）调速 A.恒功率 B.变功率 C.恒转矩 D. 变转矩 9.步进电机一般用于（ A ）控制系统中。 A.开环 B.闭环 C.半闭环 D.前馈 10.计算步进电动机步距角的公式为( A ) A. 360KmZ ? B. 180cos sm T Km ? C. 60f KmZ D. 360180Km ? ?- 11.步进电动机三相六拍通电方式为（ B ） A.A-B-C-A B.A-AB-B-BC-C-CA-A C.AB-BC-CA-AB D.AC-CB-BA-AC 12.对于交流感应电动机，其转差率s 的范围为（ B ） A.1 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: _内旋换与外循环 2、机电一体化系统,设计指标与评价标准应包括___ _______, __________, __________ , __________。 3、顺序控制系统就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、某光栅的条纹密度就是50条/mm,光栅条纹间的夹角θ=0、001孤度, 则莫尔条纹的宽度就是_______________________。 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_____________________________________________________。 9、复合控制器必定具有__________________________________。 10、钻孔、点焊通常选用_______________________________________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就是( ) 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、顺序控制系统就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、2051 C、PLC D、DSP 5、伺服控制系统一般包括控制器、被控对象、执行环节、比较环节与检测环节等个五部分。 A 换向结构 B 转换电路 C 存储电路D检测环节 四、判断题(每小题2分,共10分) 1、伺服控制系统的比较环节就是将输入的指令信号与系统的反馈信号进行比较,以获得输出与输入间的偏差信号。( ) 2、电气式执行元件能将电能转化成机械力,并用机械力驱动执行机构运动。如交流电机、直流电机、力矩电机、步进电 机等。( ) 3、对直流伺服电动机来说,其机械特性越硬越好。( ) 4、步进电机的步距角决定了系统的最小位移,步距角越小,位移的控制精度越低。( ) 5、伺服电机的驱动电路就就是将控制信号转换为功率信号,为电机提供电能的控制装置,也称其为变流器,它包括电压、 电流、频率、波形与相数的变换。( ) 五、问答题(每小题10分,共30分) 1、步进电动机常用的驱动电路有哪几种类型? 2、什么就是步进电机的使用特性? 3、机电一体化系统设计指标大体上应包括哪些方面? 一、名词解释(每小题2分,共10分) 1、就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、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/ΔX 3、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。 机电一体化复习题(附答案) 机电一体化复习题 一、名词解释 1机电一体化 2伺服控制 3闭环控制系统 4逆变器 5 SPWM 6单片机 7 I/O接口 8 I/O通道 9 串行通信 10直接存储器存取（DMA） 二、判断题： 1 在计算机接口技术中I/O通道就是I/O接口。 （×） 2 滚珠丝杆不能自锁。（√） 3 无论采用何种控制方案，系统的控制精度总是高于检测装置的精度。（×） 4 异步通信是以字符为传输信息单位。（√） 5 同步通信常用于并行通信。（×） 6 无条件I/O方式常用于中断控制中。（×）7从影响螺旋传动的因素看，判断下述观点的正确或错误 （1）影响传动精度的主要是螺距误差、中径误差、牙型半角误差（√） （2）螺杆轴向窜动误差是影响传动精度的因素（√） （3）螺杆轴线方向与移动件的运动方向不平行而形成的误差是影响传动精度的因素（√）（4）温度误差是影响传动精度的因素（√） 三、单项选择题 1. 步进电动机，又称电脉冲马达，是通过（ B ）决定转角位移的一种伺服电动机。 A 脉冲的宽度 B 脉冲的数量 C 脉冲的相位 D 脉冲的占空比 2. 对于交流感应电动机，其转差率s的范围为（B）。 A.1 《机电系统设计》复习题 一、填空 1、机电一体化系统由机械系统（机构）、信息处理系统（计算机）、传感检测系统（传感器）、动力系统、执行元件系统等五个子系统组成。 2、机电一体化系统（产品）的设计类型大致有开发型设计、适应性设计和变异性设计等三种。 3、常用的机械传动部件有螺旋传动、齿轮传动、同步带传动、高速带传动、各种非线性传动部件等。 4、导向支承部件的作用是支撑和限制运动部件按给定的运动要求和规定的运动方向运动。 5、执行元件根据使用能量的不同，可以分为电动势、液压式和气压式等类型。 6、步进电动机是将电脉冲信号转换成机械角位移的执行元件。从励磁相数来分有三相、四相、五相、六相等步进电动机。 7、单片机应用系统中，常使用LED(发光二级管) 、CRT 和LCD(液晶显示器)作为显示器件。 8、工业机器人一般应由机械系统、驱动系统、控制系统、检测传感系统和人工智能系统等组成。 9、CNC机床按工艺用途分类可分为普通数控机床、机械加工中心、多坐标数控机床。 10、机电一体化系统设计的一般方法包括机电互补法、融合（结合）法、组合法。 11、机座或机架既起支承作用，承受其它零部件的重量及在其上保持相对的运动，又起基准作用，确保部件间的相对位置。 12、对伺服系统的基本要求有精度要求更高、可靠性更好、响应速度更快。 13、交流伺服电机消除“自转”现象的解决办法是。 14、两相交流伺服电动机的控制方法有三种：①幅值控制；②相位控制；⑧幅值—相位控制。机电一体化系统中应用较多的控制方法是。 15、步进电机步距角是指在一个脉冲作用下（即一拍）电动机转子转过的角位移，失调角是指转子轴上袈加一负载转矩时转子齿中心线与定子齿中心线所错过的电度角，最大静转矩是指失调角=正负90度。 16、按照校正装置在系统中的联接方法，可把校正分为有源校正和无源校正。 17、常用的执行元件是电气执行元件，其输入是电能，输出为机械能。 18、按刀具相对工件移动的轨迹分类，数控机床可分为点位控制数控机床、点位直线控 1、机电一体化系统中的计算机接口电路通常使用光电耦合器，光电耦合器的作用有哪些 1. （1）能保护系统元件不受高共模电压的损害，防止高压对低压信号系统的损坏。 （2）泄漏电流低，对于测量放大器的输入端无须提供偏流返回通路。 （3）共模抑制比高，能对直流和低频信号(电压或电流)进行准确、安全的测量。 2、什么是三相六拍通电方式 2. 如果步进电动机通电循环的各拍中交替出现单、双相通电状态，这种通电方式称为单双相轮流通电方式。如A → AB → B → BC →C → CA →… 3、简述PWM 脉宽调速原理。 3. 在一个周期T 内闭合的时间为τ，则一个外加的固定直流电压U 被按一定的频率开闭的开关S 加到电动机的电枢上，电枢上的电压波形将是一列方波信号，其高度为U 、宽度为τ，如右图所示。电枢两端的平均电压为： U U Udt U T T T d ρτ=== ?01 式中 ρ=τ/T=U d /U ，(0<ρ<1) ρ为导通率（或称占空比） 。 当T 不变时，只要改变导通时间τ，就可以改变电枢两端的平均电压Ud 。当τ从0~T 改变时，Ud 由零连续增大到U 。 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。敏感元件、转换元件、基本电路。 2、滚珠丝杠副的轴向间隙对系统有何影响如何处理 答。如果滚珠螺旋副中有轴向间隙或在载荷作用下滚珠与滚道接触处有弹性变形，则当螺杆反向转动时，将产生空回误差。为了消除空回误差，在螺杆上装配两个螺母1和2，调整两个螺母的轴向位置，使两个螺母中的滚珠在承受载荷之前就以一定的压力分别压向螺杆螺纹滚道相反的侧面，使其产生一定的变形，从而消除了轴向间隙，也提高了轴向刚度。常用的调整预紧方法有下列三种。垫片调隙式 螺纹调隙式 齿差调隙式 答。1机电一体化--从系统的观点出发，将机械技术 、微电子技术、信息技术、控制技术等在系统工程基础上有机地加以综合，以实现整个系统最佳化的一门新科学技术。 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 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。 ２、伺服电动机是一种能够跟踪输入的指令信号进行动作，从而获得精确的位置、速度及动 力输出电动机 1．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 解答： 关于自考的机电一体化专业的独立本科，我参加自考也有不到二年了，差不多已经考完了，最近的成绩还没出来呢，也算马上就毕业了，我自我感觉自考这个专业其实一点都不难，有我为例，大概考着十四门科目，我算了一下时间，真正用在学习上的时间就半年，每次考试前二月开始准备，每次准备四门，都是一次性通过的，平均分75左右，掌握方法很重要，下面我谈谈各科目的学习方法，以我个人为例，找准重点很重，每门科目的复习方法不同。 马克思主义，近代史纲要，这些文科类的，都好通过，这类科目把握住选择题，是选择题正确率达到95%左右，后面的问答随便答一答，60一点问题也没有，考前一二周好好背，这不需要花多长时间，没事翻翻课本，把握住选择题，没问题。复变函数与积分变换，这也好复习，把高等数学一，二，学好了，考这个一点问题也没有，题都很简单，好好研究几套历年真题，把每个考点好好领悟一下，不需要做太多的题，需要精做题，把考点把握好，有时也不理解，照着形式套进去，做出来就行了，物理，选择和填空占了50分，把握住这五十分，大题就那几个类型的题，光学，力学，电磁学，热学，做相应的练习就好了，一般都没问题，英语（二），考试之前当时我也没复习，完全裸考，我感觉英语对我来说没问题，不过分出来只考了62分，所以还是得复习，做一些真题，跟高考英语水平差不多，挺简单，不过还得复习，以我为例。我们主要是专业课都挺头疼的，微型工业计算机，这科目说实话，没看每年真题之前，我真的无从下手怎么去复习，内容太多了，而且很难理解，前面章节还可以看懂，后面真的太难理解了，我开始把07.08.09.真题好好看了一下，看真题就一个感觉大题都是那个类型的，大题根本看不懂，但照着模式去做，能把大题做对，但是一点也不理解，这就是他的形式，所以考起来也不难，选择和填空，就是平时把一些知识点记下来，考这科也不难，我大概复习了不到三周，考下来71分。机械工程控制基础，这个不难，没啥说的，考下来90分左右。工程经济，现代设计方法，这类题，选择题和填空题，把握住这些题，把这类题拿个45分左右，大题即使不会做，考60分也没问题，工程经济，主要是记得多一点，几乎都需要背，知识太繁琐，太碎，需要好好背，公式特别多，建议把公式整理出来，每天看看，到考试遇到计算题，写下公式，题就迎刃而解，好好复习，一般没问题。现代设计方法，光简答题就占了30分，而且背的也特别多，计算题就那个几个类型的题，都是公式，这就需要好好背，把握选择和计算题填空，简单题太多，整个课本都能覆盖到，背起来太困难了，所以适当背一点题，把握选择和计算题填空，考及格问题不大，计算机软件基础，这个也不好考，我考过计算机C语言二级，但是考这个我踏踏实实复习了一月左右，考下来不到七十，后面有一道还是二道编程题，我记不清楚了，我直接就放弃了，太难编程了，把握选择题和填空题，就好考了，内容也太多了，真题好好研究下，考下来没问题。模电，二本厚厚的书，内容多呀，这些内容完全没必要全看，把近几年的真题好好看看，就一个题型，也好考，而且好多题都是往年原题，带着考点去看书，没必要一页一页看书，那样太难，带着考点去看书，轻松通过考试，我就复习了半月，考了80.传感器与检测，说实话，我也没怎么看，估计是运气好，考过了，机电一体化系统设计，这个太综合了，把所学的传感器，机械工程控制基础，里面都设计到了，所以就是先前的课程学好了，考这个一点问题都没哟，一定在看书之前把所有的考试真题好好看几套，找准方向很重要，别偏了，模拟题适当看几套，做几套，沉下心来，列下来计划，看着计划就好复习了，整个内容重点和次重点做到心中有数，看好侧重点，就好做了。关于实践课，这个就是走个过场，理论课考过了，主考院校不会卡你的，一般都能过，写好实验报告，就能过。加油。坚持，坚持，就考完了，不难，一定要对自己有信心，争取一次性过，要不然会没信心的，信心是战胜一切的根本。我马上就要写毕业论文答辩，接下来就该考研了。让暴风雨来的更猛烈些吧，加油，坚持到底，自己选的路跪着也要走完。 第1章绪论 1.1 机电一体化技术的产生与发展 机电一体化技术的产生： 机械化技术的发展：工业革命开始…… 控制技术发展：20世纪30年代，开始快速发展，以军工技术为载体…… 信息处理技术的发展：20世纪60年代，开始快速发展，以大规模集成电路为载体… 机电一体化技术的产生：自从控制技术快速发展，就…… 20世纪70年代，60年代提出，70开始快速发展 机电一体化技术的发展： 自动化技术发展的必然产物：各个学科综合结果，尤其自动化技术+计算机技术。 （日本：机械制造领域：为提高生产效率，自动化生产、生产过程信息化控制； 美国：主动将自动化技术（正像乔布什说的“人们并不清楚自己需要什么，需要你来告诉他们”）、信息化技术推广到工程技术的各个领域； 英国学者：各个领域发展过程中的自然渗透，涉及大量学科。 中国：国家9.5开始大力支持；各个高校对机电一体化的理解） 1.2 机电一体化的相关技术 图1控制系统的基本组成 图2 机电一体化技术体系 传感器技术、自动控制技术、精密机械技术、伺服传动技术、系统总成技术 1.2.1 传感器技 传感器：能检测各种物理量，将测得的各种参量转换为电信号，并输送到信息处理部分的功能器件。 完成对各种信息的检测、收集，这些信息包括： 位移、位置、速度、加速度、力； 压力、流量、温度； 电压、电流 因此传感器首先需要有敏感元件部分。 输出量通常为 模拟电流、电压、数字量，因此传感器通常配有专用的信号处理电路。 1.2.2 信息处理技术 完成对信息的输入、输出、计算、分析、存储。通常为专用控制装置，以及计算机、单片机、A/D、D/A 完成上位机的信息交换功能。 1.2.3 自动控制技术 各种控制单元，以自动化过程为控制目的的各种逻辑控制；以某些参数值为控制目的的各种参数控制；以某些综合指标为控制目标的最优化控制。等等。 高精度定位控制、速度控制、自适应控制、自诊断、校正、补偿、示教再现、检索等技术。 各种控制理论、特殊控制策略、专用算法 1.2.4 伺服传动技术 电机拖动技术 液压传动及伺服控制技术 气压传动技术 1.2.5 精密机械技术 为更好地与控制技术结合，精密机械技术较一般的同类机械精度要求更高，要有更好的可靠性及维护性，同时要有更新颖的结构。 机电一体化系统设计试题 课程代码：02245 一、单项选择题(本大题共14小题，每小题1分，共14分)在每小题列出的四个选项中只有一个选项是符合题目要求的，请将正确选项前的字母填在题后的括号内。 1.受控变量是机械运动的一种反馈控制系统称( ) A.顺序控制系统 B.伺服系统 C.数控机床 D.工业机器人 2.齿轮传动的总等效惯量随传动级数( ) A.增加而减小 B.增加而增加 C.减小而减小 D.变化而不变 3.滚珠丝杠螺母副结构类型有两类：外循环插管式和( ) A.内循环插管式 B.外循环反向器式 C.内、外双循环 D.内循环反向器式 4.某光栅的条纹密度是100条/mm，光栅条纹间的夹角θ=0.001孤度，则莫尔条纹的宽度是( ) A.100mm B.20mm C.10mm D.0.1mm 5.直流测速发电机输出的是与转速( ) A.成正比的交流电压 B.成反比的交流电压 C.成正比的直流电压 D.成反比的直流电压 6.电压跟随器的输出电压( )输入电压。 A.大于 B.大于等于 C.等于 D.小于 7.某4极交流感应电动机，电源频率为50Hz，当转差率为0.02时，其转速为( ) A.1450［r/min］ B.1470［r/min］ C.735［r/min］ D.2940［r/min］ 8.右图称( ) A.直流伺服电动机调节特性 B.直流伺服电动机机械特性 C.直流伺服电动机动态特性 D.直流伺服电动机调速特性 9.计算步进电动机转速的公式为( ) A. B.T sm cos C. D. 180°- 10.一般说来，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t s( ) A.增大 B.减小 C.不变 D.不定 11.已知f(t)=a+bt，则它的拉氏变换式为( ) A.+b B. C. D. 12.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( )使得它们同步协调到达目标点。 A.位置和加速度 B.速度和加速度 C.位置和速度 D.位置和方向 13.图示利用继电器触点实现的逻辑函数为( ) A.(A+)2(+B) B.A2+2B C.(A+B)2(+) D.A2B+2 14.累计式定时器工作时有( ) A.1个条件 B.2个条件 C.3个条件 D.4个条件 二、名词解释题(本大题共5小题，每小题2分，共10分) 1.什么是“机电一体化”？以打夯机为例，内含机械与电器，问这是不是机电 一体化产品？ 答：机电一体化又称机械电子工程，是机械工程与自动化的一种，英语称为Mechatronics，它是由英文机械学Mechanics的前半部分与电子学Electronics 的后半部分组合而成。 打夯机不属于机电一体化产品。因为打夯机只是普通的机械加电器，它属于硬连接或者称为机械连接只能应用在就地或者小范围场合使用，不能满足大面积和远程控制。而机电一体化就不一样了，它不光有硬连接、机械连接还有软连接。机电一体化属于同时运用机械、电子、仪表、计算机和自动控制等多种技术为一体的一种复合技术。它不光可以就地操作，小范围应用，还可以大面积使用操作，远程监测、控制。 2.机电一体化的技术构成是什么？ 答：机械技术、微电子技术、信息技术 3.产品实现机电一体化后，可以取得那些成效？ 答：产品实现机电一体化后可以取得的成效：产品性能提高、功能增强、结构简化、可靠性提高、节约能源、改善操作、提高灵活性等。 4.数字量传感具有哪三种类型？他们有什么区别？ 数字传感器按结构可分成三种类型： 1.直接式数字量传感器——其分辨率决定于数字量传感器的位数。 被测物理量→数字编码器→信息提取装置→数字量输出 2.周期计数式数字传感器 它的结构示意图如下图1所示。此种结构的位移分辨率对低精度的周期计数式数字传感器而言，仅由周期信号发生器的性质决定。例如，光栅当长1mm有100条刻线时，其分辨率即为0.01mm;对高精度的周期计数式数字传感器而言，还要考虑到电子细分数。如在100倍电子细分数下，此光栅的分辨率就是0.1μm。此种结构属于增量式结构，结构的特点(位移方向的要求)决定它不但备有辨向电路，而且周期计数器还具有可逆性质。 图1 周期计数式数字量传感器的结构方框图 3.频率式数字传感器 其结构示意图如下图2所示。按振荡器的形式，可将此种数字传感器分成带有晶体谐振器的和不带晶体谐振器的两种。前者，按被测量的作甩点，又分作用在石 宜宾职业技术学院 《典型机电一体化控制系统分析与设计》 试题库 课程代码：1311303S 课程性质：专业必修课 适用专业：机电一体化技术 学分：4 负责人：温洪昌 参与人：杨阳熊平 二0一五年三月 典型机电一体化控制系统分析与设计知识点 课程试题库规划（B类） 专业：机电一体化课程：典型机电一体化控制系统分析与设计负责人：温洪昌课程类别：B类 主要知识点1：一个机电一体化系统组成结构划分(103) 一、选择题 1、一个典型的机电一体化系统，应包含以下几个基本要素：（）。 A 机械本体 B 动力与驱动部分 C 执行机构 D. 控制及信息处理部分 【代码】10341018 【答案】A、B、C、D 2、机电一体化系统（产品）开发的类型（）。 A 开发性设计 B 适应性设计 C 变参数设计 D 其它 【代码】10331028 【答案】A、B、C 3、机电一体化系统（产品）设计方案的常用方法（）。 A 取代法 B 整体设计法 C组合法 D其它 【代码】10331038 【答案】A、B、C 4、机电一体化的高性能化一般包含（）。 A高速化 B高精度 C高效率 D高可靠性。 【代码】10341048 【答案】A、B、C、D 5、抑制干扰的措施很多，主要包括（）。 A屏蔽 B隔离 C滤波 D接地和软件处理等方法【代码】10341058 【答案】A、B、C、D 6、柔性制造系统的英文缩写是（）。 A FMS B CIMS C CAPP D MEMS 【代码】10311068 【答案】A 7、微电子机械系统的英文缩写是（）。 A FMS B CIMS C CAPP D MEMS 【代码】10311078 机器人学的进步与应用是二十世纪自动控制最有说服力的成就，是当代最高意义的自动化，尤其在当今的工业制造中，机器人学已取得了最伟大的成功[1]。进入二十一世纪，人们已经愈来愈亲身地感受到机器人深入生产、生活和社会的坚实步伐。一方面随着各个国家老龄化越来越严重，更多的老人需要照顾，社会保障和服务的需求也更加紧迫，老龄化的家庭结构必然使更多的年青家庭压力增大，而且生活节奏的加快和工作的压力，也使得年轻人没有更多时间陪伴自己的孩子，随之酝酿而生的将是广大的家庭服务机器人市场。另一方面服务机器人将更加广泛地代替人从事各种生产作业, 使人类从繁重的、重复单调的、有害健康和危险的生产作业中解放出来 服务机器人是机器人家族中的一个年轻成员，到目前为止尚没有一个严格的定义，不同国家对服务机器人的认识不同。国际机器人联合会经过几年的搜集整理，给了服务机器人一个初步的定义：服务机器人是一种半自主或全自主工作的机器人，它能完成有益于人类健康的服务工作[3]，即除了手术机器人、诊断机器人、护理机器人、康复机器人等医用机器人外，也包括各种家用机器人、娱乐机器人、体育机器人、玩具机器人、导游机器人、保安机器人、排险机器人、清洁机器人、秘书机器人、建筑机器人、邮拾和送信机器人以及加油机器人等。随着开发研究的进一步开展和价格的大幅度下降，服务机器人将广泛进入医院、家庭、工地、办公室和体育娱乐场馆，直接与人类共处，为人类排忧解难 中国机器人专家、工程院院士徐扬生教授说：“只要10年时间，机器人将在世界范围内，普及到每个人的日常生活之中。这将是一个巨大的市场，预计将比现在的汽车市场还要大。”②韩国科学家预测：到2015年至2020年，每个韩国家庭将拥有一个机器人。③日本专家估计：到2020年日本将有25%的人口年龄超过65岁，护理型机器人将供不应求。④德国科学家预计：将在未来的几十年间，家庭生活中将出现的最大变化就是机器人的普及，家庭服务机器人将在日常家庭生活中扮演越来越重要的角色，承担越来越多的工作从二十世纪八十年代中期开始，机器人已从工厂的结构化环境进入人的日常生活环境—医院、办公室、家庭和其它杂乱及不可控环境，成为不仅能自主完成工作，而且能与人共同协作完成任务或在人的指导下完成任务的智能服务机器人，特别是最近几年，对会清洁地面、割草或充当导游、保姆和警卫等自主移动机器人技术上的进步，大家都有目共睹日本将机器人作为一个战略产业，给予了大力支持，而且日本根据目前机器人产业面临的问题，提出了加强机器人研究和推动机器人产业化的具体措施，日本机器人工业之所以领先世界，一方面和他们的机器人文化也有关，在日本，有一种“让机器人成为人”的氛围，在日本，由于人口不多，而且老龄化趋势严重，他们需要机器人来承担劳力的工作，因此培养起浓厚的机器人文化；另一方面，日本政府也希望机器人研发成为本国的支柱产业，所以投入大量资金，为了攻克更关键的服务机器人技术，日本在2006 年至2010 年间，每年投入1000 万美元用于研发服务机器人。 韩国将服务机器人技术列为未来国家发展的10大“发动机”产业，他们已经把服务型机器人作为国家的一个新的经济增长点进行着重发展，对机器人技术给予了重点扶持，通过不断地努力，韩国近几年来也逐渐跻身研究机器人的世界潮流。韩国信息通信部官员表示，虽然韩国的机器人技术起步比美国、日本和欧洲的竞争者要晚，但是有望在未来5～10年内迎头赶上 美国是机器人的发源地，尽管美国在机器人发展史上走过一条重视理论研究，忽视应用开发研究的曲折道路，但是美国的机器人技术在国际上仍一直处于领先地位，其技术全面、先进，适应性也很强。例如：专治中风的机器人医生将在密歇根州圣约瑟夫默西奥克兰医院率先上岗，这种机器人头部是一个显示屏，能显示网络另一端医生的形象和声音，显示屏上方安装了一个摄像头，可以把医院现场的图像和声音传回给医生，有了这种机器人，医生在 目录 机电一体化复习题 (2) 机电一体化复习题参考答案 (6) 机电一体化技术试题 (11) 答案及评分标准 (14) 机电一体化复习题 (18) 一、名词解释 (18) 二、填空题 (19) 三、简答题 (20) 四、选择题。（无答案） (23) 五、应用题 (24) 《机电一体化技术》试卷（一） (27) 《机电一体化技术》试卷(一)答案 (29) 《机电一体化技术》试卷(二) (31) 《机电一体化技术》试卷(二) 答案 (34) 《机电一体化技术》试卷(三) (37) 《机电一体化技术》试卷(三)答案 (39) 《机电一体化技术》试卷(四) (42) 《机电一体化技术》试卷(四) 答案 (44) 《机电一体化技术》试卷(五) (47) 《机电一体化技术》试卷(五) 答案 (48) 机电一体化系统设计试题 (52) 一、填空题（每空1分，共20分） (53) 二、简答题（每题5分，共30分） (53) 三、计算题（共20分）（将本题答案写在答题纸上） (53) 四、综合分析题（共30分） (54) 机电一体化系统设计试题答案 (54) 一、填空题（每空1分，共20分） (54) 二、简答（每题5分，共30分） (55) 三、计算题（共20分） (55) 四、综合分析题（30分） (55) 机电一体化复习题 一、名词解释 1机电一体化 2伺服控制 3闭环控制系统 4逆变器 5 SPWM 6单片机 7 I/O接口 8 I/O通道 9 串行通信 10直接存储器存取（DMA） 二、判断题： 1 在计算机接口技术中I/O通道就是I/O接口。（3） 2 滚珠丝杆不能自锁。（√） 3 无论采用何种控制方案，系统的控制精度总是高于检测装置的精度。（3） 4 异步通信是以字符为传输信息单位。（√） 5 同步通信常用于并行通信。（3） 6 无条件I/O方式常用于中断控制中。（3） 7从影响螺旋传动的因素看，判断下述观点的正确或错误 （1）影响传动精度的主要是螺距误差、中径误差、牙型半角误差（√） （2）螺杆轴向窜动误差是影响传动精度的因素（√） （3）螺杆轴线方向与移动件的运动方向不平行而形成的误差是影响传动精度的因素（√） （4）温度误差是影响传动精度的因素（√） 三、单项选择题 1. 步进电动机，又称电脉冲马达，是通过（ B ）决定转角位移的一种伺服电动机。 A 脉冲的宽度 B 脉冲的数量 C 脉冲的相位 D 脉冲的占空比 2. 对于交流感应电动机，其转差率s的范围为（B）。 A.1 专科毕业论文 题目：机电一体化技术在我国的发展应用 学生姓名 学号 20130429 指导教师张进年 院系西北大学继续教育学院 专业机电一体化 年级 诚信声明 本人郑重声明：本人所呈交的毕业论文（设计），是在导师的指导下独立进行研究所取得的成果。毕业论文（设计）中凡引用他人已经发表或未发表的成果、数据、观点等，均已明确注明出处。除文中已经注明引用的内容外，不包含任何其他个人或集体已经发表或在网上发表的论文。 特此声明。 论文作者签名：杨健 日期：2015年10月12 日 目录 摘要.............................................................................................I 目录.............................................................................................II 1 绪论 (1) 1.1 现实背景和理论背景 (1) 1.1.1现实背景 (1) 1.2 研究的目的和意义 (1) 2 机电一体化概述 (2) 2.1 机电一体化的基本概念 (2) 2.2机电一体化产品的优越性 (3) 2.3机电一体化产品的分类 (4) 3 机电一体化技术在我国的应用与发展 (5) 3.1国内外机电一体化技术发展状况： (5) 3.1.1国外机电一体化发展现状 (5) 3.1.2国内机电一体化发展现状 (7) 3.2机电一体化技术在我国的应用 (8) 3.2.1在现代机械制造业中的应用 (8) 3.2.2在饮料行业中的应用 (9) 3.2.3在钢铁企业中的应用 (9) 3.2.4在煤矿中的应用 (10) 3.3我国机电一体化技术发展存在的一些问题及解决对策 (12) 3.3.1缺乏核心技术是我国机电一体化产品出口的软肋 (12) 3.3.2技术壁垒是我国机电一体化产品出口的新拦路虎 (13) 3.4 机电一体化技术的发展趋势 (15) 总结 (18) 参考文献 (19) 致谢 (20)机电一体化系统设计试题及答案
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