機電一體化系統(tǒng)設計考試大綱

1、機電一體化系統(tǒng)設計（2245）自學考試大綱一、課程的性質、設置目的以及基本要求（一）課程的性質與設置目的 1、課程性質機電一體化系統(tǒng)設計是從系統(tǒng)的觀點出發(fā)，利用機械技術和電子技術，通過機電有機結合構造最佳的機電系統(tǒng)。隨著計算機和信息技術的不斷發(fā)展，作為一種集成系統(tǒng)的機電一體化產(chǎn)品與日俱增，在國民經(jīng)濟各行業(yè)、日常生活中扮演著越來越重要的角色，因此這門課的開設是非常必要的。機電一體化系統(tǒng)設計是一門多學科集成的科目，核心是機械工程、電子工程、信息工程以及控制工程。所以這門學科具有綜合性強、實踐性強、應用性強的特點。2、課程設置目的本課程的開課目的在于使考生在已學過多門課程的基礎上，能針對機電一體化系

2、統(tǒng)，將有關知識結合起來，拓展系統(tǒng)設計的知識，并全面了解傳統(tǒng)機電產(chǎn)品更新?lián)Q代和新機電一體化產(chǎn)品研制開發(fā)的主要技術內(nèi)容和方向，掌握必要的基本設計知識與技能。（二）課程基本要求本課程強調知識結構系統(tǒng)性和教學體系完整性的統(tǒng)一，使學生對機電一體化技術有較全面的認識，比較系統(tǒng)地掌握機電一體化系統(tǒng)各元部件的選擇計算和總體設計的基本理論和方法，初步具備機電一體化系統(tǒng)的設計能力。教學的基本要求包括：1、了解機電一體化系統(tǒng)的基本概念以及相關的名詞術語。理解機電一體化系統(tǒng)中各結構要素在系統(tǒng)中的作用和相互關系，初步建立機電產(chǎn)品的系統(tǒng)化設計思想。2、了解機電一體化系統(tǒng)中各個主要部件的工作原理，理解各種部件的性能與功能，

3、掌握它們設計選型原則和方法。3、了解步進電動機運動控制系統(tǒng)的組成。理解步進電動機的工作原理和分類、矩角特性。理解步進電動機的運動控制方法，其中包括脈沖功率放大器。脈沖分配器、運動控制指令生成原理和方法。4、了解閉環(huán)伺服系統(tǒng)的工作原理和方案。掌握閉環(huán)伺服系統(tǒng)的電流環(huán)，速度環(huán)及位置環(huán)等三個環(huán)路的組成。理解閉環(huán)伺服系統(tǒng)的主要性能指標及分析方法。了解控制器中比例、積分及微分等三個增益系數(shù)對系統(tǒng)性能的影響。5、了解機器運動控制指令生成的基本原理和方案。了解數(shù)字微分分析儀器生成直線和圓周運動控制指令的方法。理解直線運動控制指令插補原理。6、了解基于可編程序邏輯控制器的順序控制系統(tǒng)的工作原理。理解不同類型順

4、序控制系統(tǒng)邏輯表示方法。初步掌握邏輯編輯器基礎知識和順序控制邏輯設計技術（三）本課程與相關課程的聯(lián)系本課程是一門集合多學科的課程，包含了許多方面的技術基礎知識，其中主要的有機械、電子、計算機、檢測及控制等。先修課程應包括機械設計技術基礎、模擬、數(shù)字及電力電子技術基礎、傳感器與檢測技術、工業(yè)用微型計算機、計算機軟件技術基礎以及機械控制工程基礎。為保證課程學習及教學的完整性，本課程應進行相應的試驗與參觀。以便了解本課程所學內(nèi)容在機電一體化產(chǎn)品中的實際應用。本課程的重點是機電一體化系統(tǒng)方案的選擇、各種主要部件的選型、系統(tǒng)性能指標分析以及系統(tǒng)硬件與軟件設計。本課程難點是機械工程、電子工程及信息與控制技

5、術的綜合集成方法和技術，特別是有關動態(tài)系統(tǒng)建模、性能指標分析、控制器設計，以及系統(tǒng)硬件與軟件實現(xiàn)問題。二、課程內(nèi)容與考核要求第一章 概論一、學習目的與要求通過本章的學習，了解機電一體化系統(tǒng)的發(fā)展過程以及系統(tǒng)的基本概念，相關名詞及術語。通過典型機電一體化系統(tǒng)的實例理解機電一體化系統(tǒng)模塊式的結構，掌握各個模塊的定義、功能及性能要求。理解機電一體化系統(tǒng)設計指標和評價準則，對系統(tǒng)功能、性能指標、使用條件及經(jīng)濟效益等諸多方面的要求有全面的認識。掌握機電一體化系統(tǒng)設計思想和方法，始終貫徹機械與電子緊密結合的原則。了解機電一體化設計的全過程，理解由需求分析到詳細設計的各個階段的工作內(nèi)容和要求，樹立“設計制造

6、試驗”需要反復進行才能得到滿意最終產(chǎn)品的思想。二、本章知識點第一節(jié) 機電一體化系統(tǒng)的發(fā)展及其基本概念1、機電一體化系統(tǒng)的發(fā)展過程2、機電一體化系統(tǒng)的基本概念：系統(tǒng)、機電一體化、機電一體化系統(tǒng)和系統(tǒng)的數(shù)學模型第二節(jié) 典型機電一體化系統(tǒng)1、典型機電一體化系統(tǒng)的幾種形式：機械關節(jié)伺服系統(tǒng)、數(shù)控機床、工業(yè)機器人、自動引導車、順序控制系統(tǒng)、柔性制造系統(tǒng)、計算機集成制造系統(tǒng)、微機電系統(tǒng)第三節(jié) 系統(tǒng)結構與模塊1、典型機電一體化系統(tǒng)功能模塊的構成：機械受控模塊、測量模塊、驅動模塊、通信模塊、微計算機模塊、軟件模塊、接口模塊2、典型機電一體化系統(tǒng)組成模塊的作用第四節(jié) 設計依據(jù)與評價標準1、設計指標和評價標準的矛

7、盾統(tǒng)一性2、機電一體化系統(tǒng)設計依據(jù)與評價標準主要包括：系統(tǒng)功能、性能指標、使用條件、社會經(jīng)濟效益第五節(jié) 設計思想與方法1、系統(tǒng)的設計思想方法的原理和主要包括的內(nèi)容2、機電融合的設計思想貫穿“機”與“電”的關系3、機電一體化系統(tǒng)中注重創(chuàng)新的設計思想第六節(jié) 設計過程1、進行市場調研、需求分析和技術預測2、概念設計的思想及主要特性3、可行性分析4、設計任務書的編制及在總體技術指標中必須強調指出的15項基本信息5、方案設計的內(nèi)容6、方案設計評估與優(yōu)化指標7、詳細設計和參數(shù)核算8、完成全部文件三、重點難點重點：機電一體化的涵義；機電一體化系統(tǒng)的分類；機電一體化系統(tǒng)中各主要模塊的技術要求；機電一體化的設計

8、思想；機電一體化系統(tǒng)設計過程各個階段的主要工作內(nèi)容難點：機電一體化系統(tǒng)設計思想中要始終貫徹機電融合的思想；機電一體化系統(tǒng)設計過程的各階段的意義四、應用給出典型機電一體化產(chǎn)品的一個自由度（如機器人一個運動關節(jié)、數(shù)控機床一個伺服軸等），能夠繪制出系統(tǒng)模塊式框架結構圖；夠結合典型機電一體化產(chǎn)品寫出設計任務書中的主要技術性能指標；夠結合典型機電一體化產(chǎn)品寫出設計過程的各個階段，并標注每一階段應得到的設計結果。第二章 機械受控模塊一、學習目的與要求通過本章的學習使考生理解常用機械傳動裝置的結構和工作原理；從系統(tǒng)的高度理解機械傳動裝置與支撐導向部件在機電一體化系統(tǒng)中的重要作用；理解機械結構模塊化在機電一體

9、化系統(tǒng)中應用；了解各種滾動和滑動摩擦支承軸系與導軌的機構和工作原理；了解支撐件的作用與功能；了解為了滿足系統(tǒng)級的性能指標，對機械傳動裝置和支撐導向部件提出基本要求，并能正確選擇器主要性能指標和結構參數(shù)；了解機械結構模塊的動力學模型；掌握機電一體化系統(tǒng)對機械結構模塊的主要性能指標要求。二、本章知識點第一節(jié) 齒輪系及蝸桿副1、齒輪的分類以及根據(jù)各種齒輪的特點進行選用2、齒輪系傳動比最佳分配條件及最小等效轉動慣量原則3、齒輪副間隙的消除方法第二節(jié) 滾珠絲杠螺母副1、 結構類型的兩種分類2、 傳動剛度的計算3、 間隙的消除及預緊方法4、 四種結構的支撐形式第三節(jié) 諧波齒輪減速器1、 工作原理及結構2、

10、 諧波齒輪的傳動特點以及與其他齒輪傳動的性能比較3、 實驗法估算傳動剛度4、 諧波齒輪傳動速比及柔輪直徑的計算5、 諧波齒輪減速器的選用第四節(jié) 軸系1、 滾動摩擦支撐軸系：標準滾動軸承主軸單元和密集滾珠軸承的數(shù)字式光柵分度主軸系統(tǒng)的結構和負載原理2、 滑動摩擦支撐軸系：液體動壓支撐、氣體動壓支撐、液體靜壓支撐及氣體靜壓支撐的原理第五節(jié) 導軌及支撐件1、 導軌的分類2、 滾動導軌的結構、工作原理及非循環(huán)式滾動導軌的設計計算3、 阻尼對導軌的影響4、 支撐件的組成及功能第六節(jié) 并聯(lián)機構1、 并聯(lián)機構的概念及相對于串聯(lián)機構的優(yōu)缺點第七節(jié) 數(shù)學模型和設計要求1、 數(shù)學模型：廣義執(zhí)行機構的運動方程式和廣

11、義執(zhí)行機構的動力學方程式2、 參數(shù)設計的要求三、重點難點重點：齒輪系的選用；傳遞動力和運動，變換運動形式；齒輪副的間隙消除和預緊方法；齒輪傳動的最佳速比條件；滾珠絲杠螺母副的間隙消除和預緊方法；液壓軸承和氣動軸承工作原理；導軌阻尼的作用；支撐件的功能和設計要求；并聯(lián)機構的特點；機械傳動裝置的動力學模型需要考慮的參數(shù)；機械結構模塊的主要性能要求；使轉動慣量成為最小的最佳速比分配條件；主動軸和從動軸之間轉動慣量、阻尼、彈性剛度的折算關系難點：諧波齒輪出動速比及柔輪直徑計算；非循環(huán)式滾動導軌的設計計算；主動軸和從動軸之間轉動慣量、阻尼、彈性剛度的折算關系四、應用齒輪系傳動技術和每級速比的選擇第三章

12、測量模塊一、學習目的與要求通過本章的學習使考生了解傳感器在機電一體化系統(tǒng)中的“感官”作用；掌握機電一體化系統(tǒng)對傳感器的基本性能要求，其中包括靜特性和動特性。理解機電一體化系統(tǒng)中常用的位移傳感器、速度傳感器、加速度傳感器、霍爾式電流傳感器基本工作原理與選用。掌握幾種基本信號調理電路，如前置放大器、濾波電路、交流載波測量電路。掌握增量式光電編碼傳感器常用的辨向和細分電路。了解計算機數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的組成和工作原理。二、本章知識點第一節(jié) 機械量傳感器分類1、 傳感器的分類2、 傳感器的發(fā)展特點第二節(jié) 性能指標1、 傳感器的工作特性2、 傳感器的靜態(tài)特性3、 傳感器的動態(tài)特性4、 傳感器的性能要求和改善措

13、施第三節(jié) 位移傳感器1、 旋轉變壓器的結構和工作原理2、 感應同步器的工作原理和分類3、 增量式光電編碼器的原理和波形分析4、 光柵的組成和工作原理第四節(jié) 速度傳感器1、 直流測速發(fā)電機的原理、特點2、 碼盤式轉速傳感器第五節(jié) 加速度傳感器1、 加速度傳感器的數(shù)學模型2、 加速度傳感器的分類3、 微加速度傳感器的結構第六節(jié) 力、轉矩和壓力傳感器1、 電阻應變式傳感器的應用2、 壓阻式傳感器的工作原理3、 壓電式傳感器的工作原理4、 電容式傳感器的工作原理5、 電感式傳感器的工作原理第七節(jié) 霍爾式電流傳感器1、 工作原理和特性2、 霍爾電流傳感器的檢測方式及檢測方法第八節(jié) 信號調理電路1、 前置

14、放大器：電壓跟隨器、電荷放大器和儀表放大器的原理與特點2、 濾波電路3、 交流載波測量電路第九節(jié) 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)1、 調理后信號的分類和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的主要組成部分2、 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)對多路開關的要求及幾種多路開關3、 模數(shù)轉換器（A/D）的工作原理、主要指標和主要技術性能4、 采樣保持器的工作原理5、 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)三、重點難點重點：傳感器在機電一體化系統(tǒng)中的作用；機械測量傳感器以及霍爾式電流傳感器的工作原理；辨向、細分電路在增量式編碼傳感器中的應用；改善傳感器性能的一般措施，動態(tài)時域指標和頻域指標關系；交流載波測量電路原理；轉速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)工作原理；轉角數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)工作原理難點：機械測量傳感器以及

15、霍爾式電流傳感器的工作原理及相應的公式計算；分析濾波電路四、應用針對某一機電系統(tǒng)，提出對傳感器的基本性能要求；根據(jù)給定傳感器選用前置放大電路；能分析由運算放大器組成的低通濾波、帶通濾波器；根據(jù)某一機電一體化系統(tǒng)設計要求，能正確選擇位移傳感器類型及相應的信號調理電路；正確選擇速度傳感器類型及相應的信號調理電路；正確選擇所用A/D轉換器及工業(yè)用微型計算機類型第四章 電機及其驅動電路一、學習目的與要求通過本章的學習使考生了解電動機的分類；掌握機電一體化系統(tǒng)中最常用的幾種電動機的工作原理、結構、特性及控制方法。了解這些電動機的驅動電路原理和組成；掌握直流伺服電動機的工作原理、特性方程及驅動電路；了解交

16、流異步電動機的變頻調速原理與特性；正確選用電動機的類型、參數(shù)和驅動電路二、本章知識點第一節(jié) 電動機基本知識1、 電動機的驅動及分類2、 各類電動機的特點第二節(jié) 直流電動機1、 直流電動機的工作原理與結構2、 直流電動機的靜態(tài)和動態(tài)特性3、 直流電動機的驅動電路：線性直流功率放大器和PWM功率放大器的工作原理第三節(jié) 永磁同步（直流無刷）電動機1、 結構原理2、 驅動方式的工作原理3、 數(shù)學模型的建立4、 永磁同步電動機的矢量控制第四節(jié) 交流感應電動機1、 原理結構2、 等效電路3、 電磁轉矩公式4、 機械特性5、 交流變頻調速：恒壓頻比調速和轉差頻率控制的原理第五節(jié) 超聲波電動機1、 超聲波電動

17、機的工作原理2、 超聲波電動機的分類方法3、 超聲波電動機的特點和應用第六節(jié) 電動機的選擇1、 電動機選擇的古典原則2、 電動機選擇的通用準則3、 電動機選擇應用實例三、重點難點重點：直流電動機傳遞函數(shù)方框圖；直流伺服電動機的機械特性和控制特性；永磁同步電動機的工作原理；交流感應電動機的機械特性；變頻調速的基本思路；超聲波電動機的工作原理、分類和應用場合；電動機選擇的古典準則和通用準則難點：PWM功率放大器的工作原理和過程分析；永磁同步電動機數(shù)學模型的建立；電動機選擇個古典準則和通用準則四、應用線性功率放大器的電路原理，PWM功率放大器電路原理；晶閘管電路原理，三種電路的選用；交流感應電動機變

18、頻調速原理分析與應用；給定電動機的應用條件后會選擇電動機的類型、功率及驅動電路類型第五章 步進電動機運動控制系統(tǒng)一、學習目的與要求通過本章的學習使考生了解步進電動機控制系統(tǒng)的組成和工作原理；理解步進電動機的結構、原理及特點；理解步進電動機的靜特性和動特性；了解步進電動機的各種驅動電路；理解硬件脈沖分配器和軟件脈沖分配器的工作原理；了解利用DDA法生成步進電動機速度與轉角控制指令的原理二、本章知識點第一節(jié) 步進電動機運動控制系統(tǒng)的組成第二節(jié) 步進電動機原理與特性1、 步進電動機的分類及各自的工作原理2、 步進電動機的特性及主要技術指標第三節(jié) 步進電動機驅動電路1、 單極性驅動電路的原理2、 雙極

19、性驅動電路的原理3、 斬波恒流驅動電路的原理4、 細分驅動原理和細分驅動電路5、 各種驅動電路的性能比較第四節(jié) 脈沖分配器1、 硬件脈沖分配器的原理2、 軟件脈沖分配器3、 實用步進電動機驅動舉例第五節(jié) DDA法運動控制1、DDA法運動控制原理2常速度分布情況下DDA法的應用3常加速度分布情況下DDA法的應用第六節(jié) 步進電動機驅動的運動控制系統(tǒng)設計舉例1、 設計要求2、 設計過程3、 采用DDA法控制X，Y工作臺運動三、重點難點重點：步進電動機運動控制系統(tǒng)的組成；反應式、永磁式和混合式步進電動機的工作原理；混合式步進電動機的優(yōu)點；步進電動機的通電方式；步進電動機的矩角特性；步矩角和轉速公式；單

20、脈沖運行特性；單極性驅動電路中續(xù)流二極管的作用；雙極性驅動電路；斬波恒流驅動電路以及細分驅動電路的原理；硬件和軟件脈沖分配器的原理；DDA法生成運動控制指令的計算公式；用DDA法生成勻速轉動的控制指令原理；用DDA法生成常加速度轉動的控制指令；計算機控制步進電動機的接口；計算機控制實現(xiàn)電動機的正反轉；XY運動控制原理難點：細分驅動電路的原理；脈沖分配器真值表；DDA法的運算控制四、應用步進電動機單脈沖運行時出現(xiàn)震蕩現(xiàn)象分析；連續(xù)運行頻率大于啟動頻率的分析；從啟動頻率、運行頻率、運行平穩(wěn)性、效率，來進行單極性電路、雙極性電路、斬波恒流驅動電路、細分驅動電路的比較；推導出三相六拍控制三相電機的正反

21、轉的真值表；設計實用的步進電動機驅動電路與計算機接口電路；根據(jù)要求計算常速度、常加速度轉動的控制指令方案；注釋說明驅動步進電動機走一步或幾步的匯編語言程序第六章 閉環(huán)伺服控制系統(tǒng)一、學習目的與要求通過本章的學習使考生了解閉環(huán)伺服系統(tǒng)的基本方案；了解系統(tǒng)的數(shù)學模型；掌握閉環(huán)伺服系統(tǒng)的基本原理、分析及設計技術；理解PID(比例積分微分)控制器的各個參數(shù)的校正作用和設計計算方法；了解計算機控制的位置伺服系統(tǒng)的組成及其實現(xiàn)方法二、本章知識點第一節(jié) 閉環(huán)伺服系統(tǒng)組成方案1、 閉環(huán)伺服系統(tǒng)的介紹2、 閉環(huán)伺服系統(tǒng)的組成方案第二節(jié) 閉環(huán)伺服系統(tǒng)的數(shù)學模型1、 電流環(huán)傳遞函數(shù)的推導2、 速度環(huán)傳遞函數(shù)的推導3

22、、 位置環(huán)傳遞函數(shù)的推導第三節(jié) 性能分析1、 靜態(tài)性能分析2、 動態(tài)性能分析3、 改進性能的措施第四節(jié) 模擬伺服系統(tǒng)設計1、 系統(tǒng)設計過程2、 主要技術指標3、 主要元部件的選擇4、 建立數(shù)學模型5、 設計控制器6、 試驗結果第五節(jié) 數(shù)字控制器設計與實時控制算法1、 數(shù)字PID控制算法的過程2、 采樣周期的選擇原則3、 量化誤差4、 實時控制算法第六節(jié) 計算機控制的位置伺服系統(tǒng)1、 系統(tǒng)的組成2、 系統(tǒng)的建模3、 計算機控制系統(tǒng)程序三、重點難點重點：半閉環(huán)與全閉環(huán)優(yōu)缺點的比較；模擬伺服系統(tǒng)的組成方框圖；參考脈沖伺服系統(tǒng)的組成方框圖；采樣數(shù)據(jù)系統(tǒng)（計算機閉環(huán)控制系統(tǒng)）色組成方框圖；電流環(huán)、速度環(huán)

23、和位置環(huán)傳遞函數(shù)的含義，影響傳遞函數(shù)的主要參數(shù)；位置環(huán)的靜態(tài)特性；考慮負載力矩的位置環(huán)方框圖；系統(tǒng)設計的動態(tài)指標；系統(tǒng)設計的步驟；實現(xiàn)數(shù)字PID控制器的算法；采樣周期選擇的原則；量化誤差；脈沖當量的含義，與那些量有關；直流伺服電動機的系統(tǒng)難點：電流環(huán)、速度環(huán)和位置環(huán)傳遞函數(shù)的計算；位置環(huán)動態(tài)性能的分析；模擬伺服系統(tǒng)中控制器的設計；計算機控制的位置伺服系統(tǒng)的模型建立四、應用根據(jù)要求選擇一種伺服系統(tǒng)，畫出方框圖，并能選擇執(zhí)行電動機、位置傳感器等主要部件；對給定的系統(tǒng)，計算系統(tǒng)的輸出與輸入的穩(wěn)態(tài)關系（靜態(tài)特性）；在分析位置環(huán)的基礎上，計算位置輸出與輸入的傳遞函數(shù)；在給定位置環(huán)參數(shù)的條件下，計算系統(tǒng)的

24、自然頻率和阻尼比；計算位置環(huán)的伺服剛度，它與系統(tǒng)增益的關系；給定方框圖和參數(shù)，分析比例控制器的性能（kv和wc），分析比例積分控制器對位置環(huán)的作用；數(shù)字控制PID常規(guī)算法和增量算法；分析具有光電編碼器反饋伺服系統(tǒng)的靜態(tài)剛度；理解D/A轉換接口，光電編碼器脈沖接口電路的作用；采樣周期對穩(wěn)定性的影響第七章 數(shù)控機器運動控制指令生成一、學習目的與要求通過本章的學習使考生了解機器運動控制的系統(tǒng)方案、分類；掌握點位控制和連續(xù)控制的計算機指令生成方法，以及各軸伺服系統(tǒng)接收這些指令、實現(xiàn)預定運動控制的方法；初步掌握數(shù)字微分分析法原理及其在運動控制中的作用二、本章知識點第一節(jié) 運動控制分類1、 點位控制2、

25、連續(xù)控制第二節(jié) 運動控制與插補原理1、 運動控制的發(fā)展過程2、 插補的概念3、 DDA法插補原理和DDA法插補4、 數(shù)據(jù)采樣法插補原理第三節(jié) 直線與圓弧軌跡插補的實現(xiàn)1、 激光雕刻機軌跡控制原理2、 8253芯片組成的運動控制卡硬件介紹3、 簡單軌跡控制程序的編制4、 DDA法圓弧插補第四節(jié) 樣條函數(shù)軌跡規(guī)劃器1、 三次多項式樣條函數(shù)生成點位控制指令的設計方法2、 三次多項式樣條函數(shù)生成連續(xù)控制指令的設計方法三、重點難點重點：運功控制的原理和應用；運動控制的分類；數(shù)控機床的信息流圖；插補的概念；DDA法插補原理和優(yōu)點；激光雕刻機的原理；計算機通過8253控制卡實現(xiàn)速度控制的原理和應用程序；DD

26、A法實現(xiàn)圓弧插的方法；在單軸運動時，通過路徑表達式和速度表達式得出三次多項式樣條函數(shù)的點位控制指令；連續(xù)控制分段后利用三次多項式樣條函數(shù)實現(xiàn)連續(xù)路徑的控制難點：DDA法實現(xiàn)直線、圓弧插補及插補器遞推算法；計算機通過8253控制卡實現(xiàn)速度控制的原理和應用程序；三次多項式樣條函數(shù)生成點位控制和連續(xù)控制指令的設計方法四、應用DDA法實現(xiàn)常速度直線插補的算法；DDA法圓弧插補的算法；直線、圓弧插補器的遞推算法；會用DDA法分析和計算直線插補和圓弧插補問題；計算單軸運動時最大速度和最大加速度第八章 順序控制系統(tǒng)一、學習目的與要求通過本章的學習使考生了解順序控制系統(tǒng)的組成、工作原理；了解PLC的定義，基于

27、PLC的順序控制系統(tǒng)組成、工作原理及常用的PLC；了解事件驅動和時間驅動這兩種順序控制系統(tǒng)的區(qū)別；理解順序控制邏輯的布爾代數(shù)方程和梯形邏輯圖表示方法，以及二者之間的轉換關系。了解各種基本邏輯函數(shù)、定時器及計數(shù)器編程指令。掌握順序控制邏輯的設計步驟和方法，并能根據(jù)要求設計梯形邏輯圖。二、本章知識點第一節(jié) PLC基本工作原理1、 PLC的定義和順序控制原理2、 PLC控制和通用計算機控制的區(qū)別第二節(jié) 常用PLC介紹1、 西門子S7系列PLC2、 歐姆龍C系列PLC第三節(jié) 順序邏輯表示法1、 布爾代數(shù)方程2、 梯形邏輯圖3、 布爾代數(shù)方程與梯形邏輯圖之間的轉換4、 常用編程指令第四節(jié) CXProgr

28、ammer編程軟件介紹1、 計算機配置和軟件安裝2、 主要功能3、 進行新的PLC設計第五節(jié) 簡單應用實例1、 電動機正反轉實例2、 溫度控制實例3、 多路循環(huán)檢測實例第六節(jié) 綜合應用實例1、 搬運機器人2、 小零件自動計數(shù)和裝盒設備三、重點難點重點：PLC控制與普通計算機控制的區(qū)別；按時間驅動和按事件驅動的不同；描寫順序控制的方法；歐姆龍PLC型號為COM2A的組成；PLC梯形邏輯圖；電機正反轉實例、溫度控制實例、多路循環(huán)檢測實例中的順序控制的原理，設計梯形圖順序控制系統(tǒng)過程難點：布爾代數(shù)方程與梯形圖之間的轉換；多路循環(huán)檢測實例分析；搬運機器人實例分析；小零件自動計數(shù)和裝盒設備四、應用布爾代

29、數(shù)方程的化簡；會用常用的編程指令編寫簡單的梯形圖；能構根據(jù)電機正反轉實例、溫度控制實例、多路循環(huán)檢測實例的控制要求，設計出梯形圖，并分析這些事例的工作過程；根據(jù)搬運機器人的動作要求寫出布爾代數(shù)方程，畫出梯形圖；根據(jù)比較簡單的順序控制動作要求，設計順序邏輯控制，列寫布爾代數(shù)方程、繪制梯形邏輯圖三、學習過程評價（一）類型：課程實驗（二）目的和要求目的：通過實驗，理解機電一體化系統(tǒng)設計的基本知識；掌握元部件的正確選擇方法和特性參數(shù)試驗方法；通過步進電動機運動控制系統(tǒng)試驗，了解該系統(tǒng)的工作原理和運動控制方法；通過伺服系統(tǒng)實驗，掌握反饋伺服系統(tǒng)的工作原理和各項性能指標；通過雙軸伺服工作臺的實驗，了解多軸

30、計算機數(shù)控設備的點位控制和連續(xù)控制路徑的控制原理和協(xié)調運動設計方法要求：實驗前，必須熟讀試驗指導書，了解試驗裝置的原理和操作步驟；實驗時，必須按照指導書的內(nèi)容和指導教師的指示進行；實驗通過后，必須寫實驗報告。報告內(nèi)容包括實驗裝置描述、試驗方法、操作步驟、測量儀器、實驗結果、實驗現(xiàn)象觀察和分析等（三）內(nèi)容1.直流伺服電動機（任選其中兩個）（1）電樞電阻測量；（2）電樞電壓、電流、轉數(shù)測量（求出反電勢系數(shù)）；（3）電樞電壓、電流、力矩測量（求出電磁力矩系數(shù)）；（4）轉子轉動慣量。2.反饋伺服系統(tǒng)（任選其中三個）（1）測量和計算反饋控制器的傳遞函數(shù)；（2）測量和計算速度環(huán)的傳遞函數(shù)；（3）測量和分析

31、位置環(huán)的穩(wěn)態(tài)誤差；（4）測量和分析位置環(huán)的頻率特性；（5）測量和分析位置環(huán)的單位階躍響應。3.雙軸伺服工作臺（任選其中兩個）（1）編制單軸的上位機控制指令，包括點位控制指令和連續(xù)路徑控制指令；（2）編制雙軸協(xié)調運動點位控制指令，如直線、任意折線、封閉多邊形等；（3）編制雙軸協(xié)調運動連續(xù)路徑控制指令，如直線、圓弧等；（四）學習過程評價標準：學習過程評價的評分標準也采用分數(shù)制度，滿分100分?？梢园凑諏W生的評價結果分為以下幾等：一、完成所要求的實驗內(nèi)容，實驗過程合理，結果準確，完成實驗報告，實驗過程錯誤不超過1處，評分90以上；二、完成所要求的實驗內(nèi)容，實驗過程基本合理，實驗結果基本正確，完成實驗

32、報告，實驗過程錯誤不超過3處，評分80-90；三、完成所要求的實驗內(nèi)容，實驗過程基本合理，至少得出三個準確的實驗結果，完成實驗報告，評分70-80；四、能正確完成二個實驗，實驗過程合理，結果準確，完成實驗報告，評分60-70；五、不能完成以上要求，評分60以下。（四）與課程考試關系（1）建議與課程自學過程同步進行（2）實驗內(nèi)容應在考試試題中得到反映四、有關說明及實施要求為了使本大綱的規(guī)定在個人自學、社會助學和考試命題中得到貫徹落實，現(xiàn)對有關問題作如下說明，并提出具體實施要求。一、自學考試大綱的目的和作用課程自學考試大綱是根據(jù)專業(yè)自學考試計劃要求，結合自學考試的特點而制定的。課程自學考試大綱規(guī)定

33、了該課程要求學什么，怎么學；考什么和怎么考。同時，大綱還明確了課程學習的內(nèi)容以及自學考試的范圍和標準。因此，它是編寫自學考試教材和輔導書的依據(jù)，是社會助學組織進行自學輔導的依據(jù)，是自學者學習教材、掌握課程內(nèi)容知識范圍和程度的依據(jù)，是自學考試進行命題的依據(jù)，也是出現(xiàn)爭議、進行訴訟的依據(jù)?？梢哉f，課程自學考試大綱是涉及以上諸方面的靈魂、核心所在。二、自學考試大綱與教材的關系自學考試大綱和教材建設是實施高等教育自學考試制度的基礎性工作。自學考試大綱是進行學習和考核的依據(jù)，教材是學習掌握課程知識的基本內(nèi)容與范圍，教材內(nèi)容是大綱所規(guī)定的課程知識和內(nèi)容的擴展和發(fā)揮。自學考試大綱與教材所體現(xiàn)的課程內(nèi)容、體例

34、以及章節(jié)基本保持一致；大綱里規(guī)定的課程內(nèi)容和知識點，教材里就必須要有所闡述、有所反映。反過來教材里有的內(nèi)容，大綱里就不一定體現(xiàn)。若教材中的內(nèi)容與大綱要求不一致，以大綱為準。綜上所述，課程自學考試大綱中規(guī)定了學習的知識和掌握的要求，這些課程知識內(nèi)容又都在相應的教材里得到了充分的體現(xiàn)。因此，自學考試大綱與教材的關系是既有聯(lián)系又有區(qū)別，既有相關性，其作用又有所不同。開始先通讀教材是必要的，然后在大綱的統(tǒng)領、引導下再認真的去理解、把握知識點，才能學好和掌握這門課程的知識。三、關于自學教材與主要參考書機電一體化系統(tǒng)設計，全國高等教育自學考試指導委員會組編，董景新、趙長德主編，機械工業(yè)出版社，2007年出

35、版。四、關于自學要求與自學方法的指導本大綱的課程基本要求是依據(jù)專業(yè)考試計劃和專業(yè)培養(yǎng)目標而確定的。課程基本要求還明確了課程的基本內(nèi)容，以及對基本內(nèi)容掌握的程度?；疽笾械闹R點構成了課程內(nèi)容的主體部分。因此，課程基本內(nèi)容掌握程度、課程考核知識點是高等教育自學考試考核的主要內(nèi)容。五、關于考核內(nèi)容和目標的說明本課程要求考生學習和掌握的知識點內(nèi)容都是考核內(nèi)容。課程中各章的內(nèi)容均由若干知識點組成，在自學考試中成為考核知識點。因此，課程自學考試大綱中所規(guī)定的考試內(nèi)容是以分解為考核知識點的方式給出的。由于各知識點在課程中的地位、作用以及知識自身內(nèi)容的特點不同，自學考試將對各知識點分別按照認知層次確定其考核要求。層次分別是：了解