机电一体化系统设计
一、填空题（共21 分）
1、机电一体化产品中，接口部件的基本功有：变换、放大和传递三种类型。
2. 机电一体化相关技术包含六个方面，它们分别为：_机械技术、传感检测技术、信息处理技术、自动控制技术、伺服驱动技术和系统总体技术。
3、机电系统中，常见的控制电机有步进电机、直流伺服电动机和交流伺服电动机三种。
4、A/D转换器作用是将模拟信号转换为数字信号、采样保持器的作用是保证信号在A/D转换期间保持不变。
5、在负载的等效换算中，求等效转动惯量时用等效能量法，而求等效负载转矩是用等效功率法。
6、滚珠丝杆是由滚珠、丝杆和螺母三部分组成，它的主要参数有公称直径和基本导程。
二、简答题（每小题6 分，共24 分）
1、简述机电一体化的涵义。
答：在微电子技术向工业渗透的基础上，综合应用机械、电子、信息、自动控制等群体技术，从系统的观点出发，根据系统的功能目标和优化组织结构目标，以智能、动力等要素为基础，对各组成要素及其间信息、能量交互机理进行研究，并在有序信息流的控制下，形成物质、能量的有规则运动，实现多种技术功能复合的最佳功能价值系统工程技术。
2、何谓采样？怎样才能保证采样后的信号不丢失原信号中所包含的信息？
答：所谓采样：将模拟信号变成离散信号的过程。
采样过程中，只有满足采样定理（或者采样频率必须为信号最高频率的两倍）的采样过程才能保证在采样过程中不丢失原信号中所包含的信息。
3、PID 控制器中的P、I、D 各指什么？它们对控制系统分别有什么作用？
答：P---比例环节；I---积分环节；D----微分环节
对控制系统动态特性的影响：
4、简述机电一体化系统设计的步骤。
答：分为 6 个步骤：（1）根据目的功能确定产品的规格和性能指标；（2）划分
功能部件和要素；（3）进行接口设计；（4）整体评价；（5）可靠性复查；（6）
试制和调试
三、综合分析题（共55 分）
1. 试举出一个典型机电一体化产品的例子，并指出该系统由哪几个部分构成，它们各起什么作用。（12%）
（关键点：分清机电产品的各组成部分，即机械本体、执行器、控制与信息处理系统、检测反馈装置，并写出它们的名称和功能）
答：可举出有关的机电一体化产品的例子（自动吸尘器、洗衣机等）
机械本体（吸尘器机体）：指机架、机械传动、执行机构；支撑系统和执行动作；
执行器（电机）：将电能转化为机械能；
控制与信息处理系统（吸尘器的控制器）：完成信息转换、传输、处理、运算等功能；
检测反馈装置（接触传感器等）：负责检测系统工作情况，供系统处理。
2．某一质量、弹簧、阻尼系统其物理模型如右图所示（k为弹簧系数，c 为阻尼系数，m 为质量，不计摩擦）（13%）
(1)当输入为x (t)，输出为x (t)时，请列出系统的微分方程并求传递函数。
(2)试讨论若要使系统稳定，则K、m、c之间应满足什么关系？
3．试设计一恒温箱控制系统。系统要求：（1）采用89c51 为控制微机；（2 ）用电炉丝进行加热，功率可以由微机调节；（3）为使箱内温度均匀，采用风扇强制循环，风扇启停也由CPU 控制；（4 ）通过温度传感器（热敏电阻，输出与温度成线性关系的模拟信号）和ADC0809 采集箱内的温度；（5）采用扬声器进行超温报警。（30%）
本题要求完成：（1）绘制工作原理图（含89c51 最小系统、温度采集和风扇、电炉丝、扬声器驱动及与单片机接口系统等）；（10%）
（2 ）写出系统工作流程框图；（8%）
（3）给出三个关键子程序（A/D 转换、风扇控制、电炉丝控制）；（12%）
