30453自考機(jī)電一體化技術(shù)及應(yīng)用小抄

1、1機(jī)電一體化：應(yīng)用機(jī)械技術(shù)、傳感檢 測技術(shù)、信息處理技術(shù)、自動(dòng)控制技 術(shù)、伺服傳動(dòng)技術(shù)和系統(tǒng)總體技術(shù)等 多學(xué)科技術(shù)領(lǐng)域綜合交叉的技術(shù)密集 型系統(tǒng)工程2滾珠花鍵：一種傳動(dòng)裝置又是直線運(yùn) 動(dòng)支撐3傳感器：借助于檢測元件接收一種形 式的信息，并按一定規(guī)律將它轉(zhuǎn)換成 另一種信息的裝置4電容傳感器：將被測非電量的變化轉(zhuǎn) 換為電容量變化的一種傳感器5電感式傳感器：把被測量變化轉(zhuǎn)換成 線圈自感或互感變化的裝置6同步感應(yīng)器：一種應(yīng)用電磁感應(yīng)原理 制造的高精度檢測原件7鑒相式：根據(jù)感應(yīng)電勢的相位來鑒別 位移量8直流測速機(jī)：一種測速元件，實(shí)際上 就是一臺(tái)微型的直流發(fā)電機(jī)9接觸式傳感器：獲取兩個(gè)物體是否已 接觸的信

2、息的傳感器10接近式傳感器：判別在某一范圍內(nèi) 是否有某一物體的傳感器11程控增益放大器：利用計(jì)算機(jī)采用 軟件控制的辦法來實(shí)現(xiàn)增益的自動(dòng)變 換12隔離放大器：具有防止電網(wǎng)電壓等 對(duì)測量回路損壞的功能的放大器13采樣/保持器：使輸入信號(hào)處于采樣 狀態(tài)的器件14軟件數(shù)字量非線性校正：利用計(jì)算 機(jī)軟件進(jìn)行非線性補(bǔ)償15數(shù)字濾波：通過一定的計(jì)算或判斷 來提高信噪比16中值濾波法：在三個(gè)采樣周期內(nèi)連 續(xù)采樣讀入三個(gè)檢測信號(hào)，從中選擇 一個(gè)居中的數(shù)據(jù)作為有效信號(hào)17伺服：在控制指令的指揮下，控制 驅(qū)動(dòng)原件，使機(jī)械系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)部件按 照指令要求進(jìn)行運(yùn)動(dòng)18直流伺服系統(tǒng)：采用直流伺服電動(dòng) 機(jī)作為執(zhí)行元件的伺服系統(tǒng)

3、19旋轉(zhuǎn)變壓器：一種輸出電壓隨轉(zhuǎn)角變化的角位移測量裝置20相敏放大器（鑒幅器）：將交流電壓 轉(zhuǎn)換為與之成正比的直流電壓，并使 它的極性與輸入的交流電壓的相位相 適應(yīng)的放大器21占空比：高電平在一個(gè)周期之內(nèi)所 占的時(shí)間比率22檢測誤差：由檢測元件引起的誤差23原理誤差：由系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和輸入信號(hào) 引起的誤差24擾動(dòng)誤差：負(fù)載擾動(dòng)引起的誤差25交流伺服系統(tǒng)：采用交流伺服電動(dòng) 機(jī)作為執(zhí)行元件的伺服系統(tǒng)26變頻調(diào)速：改變異步電動(dòng)機(jī)的供電 頻率，可以改變其同步轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)調(diào) 速運(yùn)行27恒磁通變頻調(diào)速：保持電動(dòng)勢與頻 率之比為常數(shù)進(jìn)行控制28恒功率變頻調(diào)速：保持電動(dòng)機(jī)的額 定功率不變，改變負(fù)載的速度29調(diào)制波和載

4、波：以所期望的波形作 為調(diào)制波，而受它調(diào)制的信號(hào)稱為載 波30載頻比：三角載波的頻率跟正弦調(diào) 制波的頻率之比31同步調(diào)制：改變正弦調(diào)制波頻率的 同時(shí)成正比的改變?nèi)禽d波的頻率， 是載頻比保持不變32異步調(diào)制：改變正弦調(diào)制波頻率的 同時(shí)，三角載波頻率保持不變，使載 頻比不斷變化33步距角：步進(jìn)電動(dòng)機(jī)每步轉(zhuǎn)過的角 度34最高起動(dòng)頻率：空載時(shí)，步進(jìn)電動(dòng) 機(jī)由靜止突然起動(dòng)，并不失步地進(jìn)入 穩(wěn)速運(yùn)行，所允許的起動(dòng)頻率的最高35最高工作頻率：步進(jìn)電動(dòng)機(jī)連續(xù)運(yùn) 行時(shí)所能接受的最局頻率36電液速度伺服控制系統(tǒng)：系統(tǒng)的輸 出量為速度，將此速度反饋到輸入端， 并與輸入量比較，實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的速度 控制的系統(tǒng)37電液力

5、伺服控制系統(tǒng)：以力或壓力 為被控制物理量的控制系統(tǒng)38D/A轉(zhuǎn)換器：將數(shù)字量轉(zhuǎn)換成模擬 量的電路39 A/D轉(zhuǎn)換器：將模擬電壓轉(zhuǎn)換成數(shù) 字量的器件40集散控制系統(tǒng)（DCS）:由計(jì)算機(jī)技 術(shù)、信號(hào)處理技術(shù)、檢測技術(shù)、控制 技術(shù)、通信技術(shù)和人機(jī)接口技術(shù)相互 發(fā)展、滲透而產(chǎn)生的新型工業(yè)計(jì)算機(jī) 控制系統(tǒng)。對(duì)生產(chǎn)過程進(jìn)行集中監(jiān)視、 操作、管理、和分散控制41 STD總線：一個(gè)通用工業(yè)控制的8 位微型機(jī)總線42單片微計(jì)算機(jī)：將CPU、RAM、 ROM、定時(shí)/計(jì)數(shù)、多功能I/O、通信 控制器，甚至圖形控制器、高級(jí)語言、 操作系統(tǒng)等都集成在一塊大規(guī)模集成 電路芯片上的計(jì)算機(jī)43模糊推理：從不精確的前提集合中

6、得出可能不精確結(jié)論的推理44工業(yè)機(jī)器人：一種機(jī)械裝置，具有 通用性；可以再編程；有自動(dòng)控制系 統(tǒng)，可在無人參與下自動(dòng)完成動(dòng)作。45柔性制造系統(tǒng)（FMS）:可變的、自 動(dòng)化程度較高的制造系統(tǒng)46計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（CIMS）:是 運(yùn)用系統(tǒng)工程的整體優(yōu)化觀點(diǎn)，在人 的核心作用下將現(xiàn)代信息技術(shù)與生產(chǎn) 技術(shù)結(jié)合起來，從信息技術(shù)和組織上 將全生產(chǎn)過程的各項(xiàng)工作系統(tǒng)和信息 系統(tǒng)連接起來的生產(chǎn)系統(tǒng)47 DDC:直接數(shù)字控制系統(tǒng)48 SCC:監(jiān)督控制系統(tǒng)49 DCS:分布式控制系統(tǒng)50 PWM :脈寬調(diào)制型1 .機(jī)電一體化的理論基礎(chǔ)和物質(zhì)基礎(chǔ) 系統(tǒng)工程、控制論和信息論是理論基 礎(chǔ)。微電子技術(shù)的發(fā)展，半導(dǎo)體大規(guī)

7、 模集成電路制造技術(shù)的進(jìn)步是物質(zhì)基 礎(chǔ)。2 .機(jī)電一體化系統(tǒng)的基本要素與各要 素的作用（1）機(jī)械本體（2）動(dòng)力部分（3）傳感檢測部分（4）執(zhí)行部分（5）驅(qū)動(dòng) 部分（6）控制與信息處理部分（7） 接口3 .機(jī)電一體化六個(gè)關(guān)鍵技術(shù)及作用（1）機(jī)械技術(shù)：是機(jī)電一體化的基礎(chǔ)（2）傳感檢測：是機(jī)電一體化系統(tǒng)的 感官（3）信息處理技術(shù)：信息的交換、 存取、運(yùn)算、判斷和決策（4）自動(dòng)控 制技術(shù)：實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化系統(tǒng)的目標(biāo) 最佳化（5）伺服傳動(dòng)技術(shù)：在控制指 令的指揮下，控制驅(qū)動(dòng)元件，使機(jī)械 的運(yùn)動(dòng)部件按照指令要求運(yùn)動(dòng)，并具 有良好的動(dòng)態(tài)性能（6）系統(tǒng)總體技術(shù)： 將各有關(guān)技術(shù)協(xié)調(diào)配合、綜合運(yùn)用而 達(dá)到整體系統(tǒng)的

8、最佳化4 .現(xiàn)代機(jī)械的機(jī)電一體化目標(biāo)（1）提高精度（2）增強(qiáng)功能（3）提 高生產(chǎn)效率，降低成本（4）節(jié)約能源， 降低能耗（5）提高安全性、可靠性（6） 改善操作性和實(shí)用性（7）減輕勞動(dòng)強(qiáng) 度，改善勞動(dòng)條件（8）簡化結(jié)構(gòu)，減 輕重量（9）降低價(jià)格（10）增強(qiáng)柔性 應(yīng)用功能5影響機(jī)電一體化系統(tǒng)中傳動(dòng)鏈的動(dòng) 力學(xué)性能的因素（1）負(fù)載的變化（2）傳動(dòng)鏈慣性（3） 傳動(dòng)鏈固有頻率（4）間隙、摩擦、潤 滑和溫開6主要間隙類型和消隙措施齒側(cè)間隙、傳動(dòng)間隙、軸向間隙、扭 轉(zhuǎn)間隙。齒側(cè)間隙：剛性消隙法、柔 性消隙法。軸向間隙：調(diào)整墊片的厚 度。7傳感器的選用原則（1）足夠的容量（2）與測量或控制 系統(tǒng)的匹配性好

9、，轉(zhuǎn)換靈敏度高（3） 精度適當(dāng)，穩(wěn)定性高（4）反應(yīng)速度快， 工作可靠性好（5）適用性和適應(yīng)性強(qiáng)（6）使用經(jīng)濟(jì)8光電式轉(zhuǎn)速傳感器的結(jié)構(gòu)和測速原 理由帶縫隙圓盤、光源、光電器件和指 示縫隙盤組成。光源發(fā)出的的光通過縫隙圓盤和指示縫隙照射到光電器件 上，圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，圓盤每轉(zhuǎn)一周，光 電器件輸出與圓盤縫隙數(shù)相等的電脈 沖，根據(jù)測量時(shí)間內(nèi)的脈沖數(shù)，可測 出轉(zhuǎn)速9接近式位置傳感器的分類（1）電磁式（2）光電式（3）靜電容 式（4）氣壓式（5）超聲波式10測量放大器的特點(diǎn)（1）具有很高的共模抑制比（2）高 增益（3）低噪聲（4）高輸入阻抗 11隔離放大器的特點(diǎn)（1）能保護(hù)系統(tǒng)元件不受高共模電壓 的損害，防止

10、高壓對(duì)低壓信號(hào)系統(tǒng)的 損壞（2）泄漏電流低，對(duì)于測量放大 器的輸入端無須提供偏流返回通路（3）共模抑制比高，能對(duì)直流和低頻 信號(hào)進(jìn)行準(zhǔn)確安全的測量12常用的集成采樣/保持器系列用于一般目的：AD582、AD583、 LF198。用于高速場合： HTS-0025、 HTS-0010、HTC-0300O用于高分辨率 場合：SHA114413數(shù)字濾波的優(yōu)點(diǎn)（1）由程序?qū)崿F(xiàn)，不需要增加任何硬 件設(shè)備，也不存在阻抗匹配問題，可 以多個(gè)通道共用，節(jié)約投資，提高可 靠性、穩(wěn)定性（2）可以對(duì)頻率很低的 信號(hào)實(shí)現(xiàn)過濾（3）靈活性好，可用不 痛的濾波程序?qū)崿F(xiàn)不痛的濾波方法， 或改變?yōu)V波器的參數(shù)14常用的數(shù)字濾波方

11、法（1）算術(shù)平均值法（2）中值濾波法（3）防脈沖干擾平均值法（4）程序 判斷濾波法15伺服系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成（1）控制器（2）功率放大器（3）執(zhí) 行機(jī)構(gòu)（4）檢測裝置16PWM控制電路的組成（1）脈沖調(diào)制器（2）邏輯延時(shí)環(huán)節(jié) （3）晶體管基極驅(qū)動(dòng)器17直流測速機(jī)的輸出特性 當(dāng)負(fù)載電阻趨于無窮大時(shí)，輸出電壓 與轉(zhuǎn)速成正比。隨著負(fù)載電阻變小，輸出電壓下降，而且輸出電壓與轉(zhuǎn)速 之間并不能嚴(yán)格保持線性關(guān)系。18永磁式測速機(jī)原理恒定磁通由定子產(chǎn)生，當(dāng)轉(zhuǎn)子在磁場 中旋轉(zhuǎn)時(shí)，電樞繞組中即產(chǎn)生交變的 電勢，經(jīng)換向器和電刷轉(zhuǎn)換成與轉(zhuǎn)子 速度成正比的直流電路19步進(jìn)電機(jī)功率放大器的功能 將環(huán)形分配器的輸出信號(hào)進(jìn)行功率

12、放 大，得到步進(jìn)電動(dòng)機(jī)控制繞組所需的 脈沖電流及所需的脈沖波形 20集成采樣/保持器的特點(diǎn) 采樣速度快、精度高、下降速度慢21 L398的特點(diǎn)采樣速度高、保持電壓下降慢、精度 高22常用非線性軟件處理方法及應(yīng)用場 合（1）計(jì)算法：當(dāng)輸出電信號(hào)與傳感器 的參數(shù)之間有確定的數(shù)字表達(dá)式時(shí)， 可采用計(jì)算法進(jìn)行。（2）查表法：用 匯編語言編寫程序運(yùn)算都比較復(fù)雜， 甚至無法建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型的參數(shù) 計(jì)算。（3）插值法：占用內(nèi)存單元多， 表格編制麻煩的運(yùn)算用插值法減少列 表點(diǎn)和測量次數(shù)。23插值法的計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)步驟（1）用實(shí)驗(yàn)法測出傳感器的變化曲線 （2）將上述曲線進(jìn)行分段，選取各插 值基點(diǎn)（3）確定并計(jì)算出

13、各差指點(diǎn)的 值，及兩相鄰插值點(diǎn)的擬合直線的斜 率，并存放在存儲(chǔ)器中（4）計(jì)算取出 X-Xi （5）找出X所在的區(qū)域，并取出 該段的余率（6）計(jì)算Ki （X-Xi） （7） 計(jì)算結(jié)果y24伺服電動(dòng)機(jī)的基本要求（1）寬廣而平滑的調(diào)速范圍（2）較 硬的機(jī)械特性和良好的調(diào)節(jié)特性（3） 快速響應(yīng)（4）空載始動(dòng)電壓小 25永磁直流伺服電動(dòng)機(jī)特點(diǎn)應(yīng)用范圍 體積小、轉(zhuǎn)矩大、力矩和電流成比例、 伺服性能好、反應(yīng)速度快、功率體積 比大、功率重量比大、穩(wěn)定性好。應(yīng)用于辦公自動(dòng)、化工廠自動(dòng)化、國防 工業(yè)、家用電器、儀表26無槽電樞直流伺服電動(dòng)機(jī)特點(diǎn)應(yīng)用 范圍轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小、機(jī)電時(shí)間常數(shù)小、換向 良好。用于需快速動(dòng)作、功率

14、較大的 伺服系統(tǒng)27空心杯電樞直流伺服電動(dòng)機(jī)特點(diǎn)應(yīng) 用范圍轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小、機(jī)電時(shí)間常數(shù)小、轉(zhuǎn)向 好、低速運(yùn)轉(zhuǎn)平滑、快速響應(yīng)、壽命 長、效率高。用于快速動(dòng)作的伺服系 統(tǒng)。如機(jī)器人的腕、臂關(guān)節(jié)28印刷繞組直流伺服電動(dòng)機(jī)特點(diǎn)應(yīng)用 轉(zhuǎn)向好、旋轉(zhuǎn)平穩(wěn)、機(jī)電時(shí)間常數(shù)小、 快速響應(yīng)、低速運(yùn)轉(zhuǎn)性能好、能承受 頻繁的可逆運(yùn)轉(zhuǎn)。試用于低速和起動(dòng)、 反轉(zhuǎn)頻繁的伺服系統(tǒng)29反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)特點(diǎn)（1）氣隙?。?）步距角?。?）勵(lì)磁 電流較大（4）電動(dòng)機(jī)內(nèi)部阻尼較?。?） 斷電時(shí)沒有定位轉(zhuǎn)矩30永磁式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)特點(diǎn)（1）步距角大（2）控制功率較小， 效率高（3）電動(dòng)機(jī)內(nèi)部阻尼較大，單 步運(yùn)行振蕩時(shí)間短（4）斷電時(shí)有一定 的定

15、位轉(zhuǎn)矩31永磁感應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)（混合式步 進(jìn)電動(dòng)機(jī)）特點(diǎn)（1）步距角?。?）響應(yīng)頻率高（3） 勵(lì)磁功率?。?）效率高32晶閘管SCR特性（1）具有正反向阻斷能力（2）陽極 和控制極同時(shí)加正向電壓時(shí)晶閘管導(dǎo) 通33功率晶體管GTR工作的三種狀態(tài) 截至、有源、放大飽和狀態(tài)34絕緣柵雙極晶體管IGBT特性（1）高電流密度（2）低飽和電壓（3） 高輸入阻抗（4）高速特性35 SPWM變頻調(diào)速系統(tǒng)的組成及各 部分的作用（1）絕對(duì)值運(yùn)算器：根據(jù)電動(dòng)機(jī)的要 求給定電位器輸出電壓（2）函數(shù)發(fā)生 器：實(shí)現(xiàn)調(diào)速過程中電壓和頻率的協(xié) 調(diào)關(guān)系（3）邏輯控制器：根據(jù)定電位 器送來的電壓，經(jīng)邏輯開關(guān)，使控制 系統(tǒng)的SPW

16、M波輸出相應(yīng)的相序送到 逆變器，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)及停止。 還要完成各種保護(hù)控制36電液伺服系統(tǒng)的特點(diǎn)響應(yīng)速度快、輸出功率大、結(jié)構(gòu)緊湊37計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的硬件組成主機(jī)、外圍設(shè)備、過程輸入輸出設(shè)備、 人機(jī)聯(lián)系設(shè)備和通信設(shè)備等38計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的軟件組成（1）系統(tǒng)軟件：匯編語言、局級(jí)語言、 控制語言、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、操作系統(tǒng)、數(shù) 據(jù)庫系統(tǒng)、通彳S網(wǎng)絡(luò)軟件（2）應(yīng)用軟 件：輸入程序、輸出程序、控制程序、 人機(jī)接口程序、打印顯示程序、各種 公共子程序39計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的類型（1）操作指導(dǎo)控制系統(tǒng)（2）直接數(shù) 字控制系統(tǒng)（3）監(jiān)督控制系統(tǒng)（4） 分布式控制系統(tǒng)40計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展方向可靠性不斷提高，成本不

17、斷降低，功 能模塊化，控制智能化。41接口方式的種類（1）人機(jī)通道及接口技術(shù)（2）檢測 通道及接口技術(shù)（3）控制通道及接口 技術(shù)（4）系統(tǒng)間通道及接口技術(shù) 42并行接口傳輸數(shù)據(jù)類型和傳輸方法 數(shù)字量、開關(guān)量。無條件傳送、查詢 式傳送、中斷傳送43可編程序控制器PLC的特點(diǎn)（1）工作可靠（2）可與工業(yè)現(xiàn)場信 號(hào)直接連接（3）積術(shù)式組合（4）編 程操作容易（5）易于安裝及維修 44單回路調(diào)節(jié)器特點(diǎn)（1）實(shí)現(xiàn)了儀表和微機(jī)一體化（2） 具有豐富的運(yùn)算和控制功能（3）有專 用的系統(tǒng)組態(tài)器（4）人機(jī)接口靈活（5） 便與級(jí)間通信（6）有繼電保護(hù)和自珍 斷功能458255芯片的端口及功能（1）數(shù)據(jù)總線驅(qū)動(dòng)器：與系統(tǒng)總線相 連，實(shí)現(xiàn)CPU與接口之間的信息傳遞（2）并行I/O端口：功能由程序決定（3）讀/寫控制邏輯：用于管理所有的 數(shù)據(jù)或狀態(tài)字的傳送（4） A組和B組 控制：接收來自讀/寫控制邏輯的命令 和內(nèi)部數(shù)據(jù)總線的控制字，并向?qū)?yīng) 端口發(fā)出適當(dāng)?shù)拿?/p>