機(jī)電一體化技術(shù)習(xí)題參考答案

1、目錄TOC o 1-5 h z機(jī)電一體化技術(shù)第1章習(xí)題-參考答案11試說(shuō)明較為人們接受的機(jī)電一體化的含義。114何謂機(jī)電一體化技術(shù)革命？17.機(jī)電一體化系統(tǒng)有哪些基本要素組成？分別實(shí)現(xiàn)哪些功能？18.工業(yè)三大要素指的是什么？112.機(jī)電一體化系統(tǒng)的接口功能有哪兩種？116.什么是機(jī)電互補(bǔ)法、融合法、組合法？1機(jī)電一體化技術(shù)第2章習(xí)題-參考答案21設(shè)計(jì)機(jī)械傳動(dòng)部件時(shí)，為確保機(jī)械系統(tǒng)的傳動(dòng)精度和工作穩(wěn)定性，常常提出哪些要求？22機(jī)電一體化系統(tǒng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的作用是什么？23機(jī)電一體化系統(tǒng)（產(chǎn)品）對(duì)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的基本要求是什么？210現(xiàn)有一雙螺母齒差調(diào)整預(yù)緊式滾珠絲杠，其基本導(dǎo)程X0=6nuiK一端的齒輪齒數(shù)

2、為100、另一端的齒輪齒數(shù)為98,當(dāng)其一端的外齒輪相對(duì)另一端的外齒輪轉(zhuǎn)過(guò)2個(gè)齒時(shí)，試問(wèn)：兩個(gè)螺母之間相對(duì)移動(dòng)了多大距離？216各級(jí)傳動(dòng)比的分配原則是什么？輸出軸轉(zhuǎn)角誤差最小原則是什么？22-17已知：4級(jí)齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)，各齒輪的轉(zhuǎn)角誤差為厶l=At）2=A4）3=-=O.OO5rad.各級(jí)減速比相同，即il=（2=-=i4=1.5o求：該傳動(dòng)系統(tǒng)的最人轉(zhuǎn)角誤差A(yù)emax;為縮小At）max,應(yīng)采取何種措施？22-18諧波齒輪傳動(dòng)有何特點(diǎn)？傳動(dòng)比的計(jì)算方法是什么？319.設(shè)有一諧波齒輪減速器，其減速比為100,柔輪齒數(shù)為100.當(dāng)剛輪固定時(shí)，試求該諧波減速器的剛輪齒數(shù)及輸岀軸的轉(zhuǎn)動(dòng)方向（與輸入軸的

3、轉(zhuǎn)向相比較）320.齒輪傳動(dòng)的齒側(cè)間隙的調(diào)整方法有哪些？325.軸系部件設(shè)計(jì)的基本要求有哪些？4機(jī)電一體化技術(shù)第3章參考答案51簡(jiǎn)述機(jī)電一體化系統(tǒng)執(zhí)行元件的分類(lèi)及特點(diǎn)。5II2機(jī)電一體化系統(tǒng)對(duì)執(zhí)行元件的基本要求是什么？53簡(jiǎn)述控制用電動(dòng)機(jī)的功率密度及比功率的定義。55直流伺服電機(jī)控制方式的基本形式是什么？56簡(jiǎn)述PWM直流驅(qū)動(dòng)調(diào)速，換向的工作原理。6步進(jìn)電機(jī)具有哪些特點(diǎn)？6簡(jiǎn)述步進(jìn)電機(jī)三相單三拍的工作原理？63-11簡(jiǎn)述步進(jìn)電機(jī)步距角大小的計(jì)算方法？712簡(jiǎn)述三相步進(jìn)電機(jī)的壞形分配方式？7簡(jiǎn)述步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電源的功率放大電路原理7機(jī)電一體化技術(shù)第4章參考答案9試說(shuō)明CPU、MC和MCS之關(guān)系。9

4、3、在設(shè)計(jì)微機(jī)控制系統(tǒng)中首先會(huì)遇到的問(wèn)題是什么？917試說(shuō)明光電耦合器的光電隔離原理。920試說(shuō)明檢測(cè)傳感器的微機(jī)接口基本方式。9機(jī)電一體化技術(shù)第5章參考答案112簡(jiǎn)述采樣定理？113簡(jiǎn)述數(shù)字控制系統(tǒng)AD轉(zhuǎn)換過(guò)程。115簡(jiǎn)述多輸入多輸出系統(tǒng)的靜力學(xué)方程。115-6簡(jiǎn)述兩自由度機(jī)器人逆動(dòng)力學(xué)方程。12機(jī)電一體化技術(shù)第7章參考答案137-3機(jī)電一體化系統(tǒng)中的典型負(fù)載有哪些？說(shuō)明以下公式的含義：137-4設(shè)有一工作臺(tái)x軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，已知參數(shù)為下表中所列，已知mA=400kg,Ph=5mm,Fl水平=800N,Fl垂直=600N,工作臺(tái)與導(dǎo)軌間為滑動(dòng)摩擦，其摩擦系數(shù)為0.2,試求轉(zhuǎn)換到電動(dòng)機(jī)軸上的等效轉(zhuǎn)

5、動(dòng)慣量和等效轉(zhuǎn)矩。137-5.簡(jiǎn)述機(jī)電一體化系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型建立過(guò)程。比例環(huán)節(jié)（P）、枳分環(huán)節(jié)（I）、比例-積分環(huán)節(jié)（PI）和比例-積分-微分調(diào)節(jié)（PID）各有何優(yōu)缺點(diǎn)？147-8何謂機(jī)電一體化系統(tǒng)的“可靠性”?171機(jī)電一體化技術(shù)第1章習(xí)題-參考答案1試說(shuō)明較為人們接受的機(jī)電一體化的含義。答：機(jī)電一體化乃是在機(jī)械的主功能、動(dòng)力功能、信息功能和控制功能上引進(jìn)微電子技術(shù)，并將機(jī)械裝置與電子裝置用相關(guān)軟件有機(jī)結(jié)合而構(gòu)成系統(tǒng)的總稱。4何謂機(jī)電一體化技術(shù)革命？答：將微型計(jì)算機(jī)等微電子技術(shù)用于機(jī)械并給機(jī)械以“智能”的技術(shù)革新潮流可稱“機(jī)電一體化技術(shù)革命”。7.機(jī)電一體化系統(tǒng)有哪些基本要素組成？分別實(shí)現(xiàn)哪些

6、功能？答：機(jī)電一體化系統(tǒng)（產(chǎn)品）要素功能控制器（計(jì)算機(jī)等）控制（信息存儲(chǔ)、處理、傳送）檢測(cè)傳感器計(jì)測(cè)（信息收集與變換）執(zhí)行元件驅(qū)動(dòng)（操作）動(dòng)力源提供動(dòng)力（能量）機(jī)構(gòu)構(gòu)造8.工業(yè)三大要素指的是什么？答：物質(zhì)、能量、信息。1-12.機(jī)電一體化系統(tǒng)的接II功能有哪兩種？答：一種是變換、調(diào)整；另一種是輸入/輸出。16.什么是機(jī)電互補(bǔ)法、融合法、組合法？答：機(jī)電互補(bǔ)法又稱取代法。該方法的特點(diǎn)是利用通用或?qū)Ｓ秒娮硬考〈鷤鹘y(tǒng)機(jī)械產(chǎn)品（系統(tǒng)）中的復(fù)雜機(jī)械功能部件或功能子系統(tǒng)，以彌補(bǔ)其不足。融合法它是將各組成要素有機(jī)結(jié)合為一體構(gòu)成專用或通用的功能部件（子系統(tǒng)），其要素之間機(jī)電參數(shù)的有機(jī)匹配比較充分。組合法它是

7、將結(jié)合法制成的專用或通用功能部件（子系統(tǒng)）、功能模塊，像積木那樣組合成各種機(jī)電一體化系統(tǒng)（產(chǎn)品），故稱組合法。2機(jī)電一體化技術(shù)第2章習(xí)題-參考答案1設(shè)計(jì)機(jī)械傳動(dòng)部件時(shí)，為確保機(jī)械系統(tǒng)的傳動(dòng)精度和工作穩(wěn)定性，常常提出哪些要求？答：常提出低摩擦、無(wú)間隙、低慣量、高剛度、高諧振頻率、適當(dāng)?shù)淖枘岜鹊取?機(jī)電一體化系統(tǒng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的作用是什么？答：傳遞轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速。3機(jī)電一體化系統(tǒng)（產(chǎn)品）對(duì)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的基本要求是什么？答：精密化，高速化，小型、輕量化。10現(xiàn)有一雙螺母齒差調(diào)整預(yù)緊式滾珠絲杠，其基本導(dǎo)程X0=6nuiK一端的齒輪齒數(shù)為100、另一端的齒輪齒數(shù)為98,當(dāng)其一端的外齒輪相對(duì)另一端的外齒輪轉(zhuǎn)過(guò)2個(gè)齒時(shí)，

8、試問(wèn)：兩個(gè)螺母之間相對(duì)移動(dòng)了多大距離？答：Z1=100,Z2=98,AS=（2/Z1）*入0=0.02*6mm=0.12mm。2-16各級(jí)傳動(dòng)比的分配原則是什么？輸出軸轉(zhuǎn)角誤差最小原則是什么？答：（1）各級(jí)傳動(dòng)比的分配原則是：重量最輕原則輸岀軸轉(zhuǎn)角誤差最小原則等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量最小原則（2）輸出軸轉(zhuǎn)角誤差最小原則是：為提高機(jī)電一體化系統(tǒng)齒輪傳動(dòng)的精度，各級(jí)傳動(dòng)比應(yīng)按先小后人的原則分配，以便降低齒輪的加工誤差、安裝誤差以及回轉(zhuǎn)誤差對(duì)輸出轉(zhuǎn)角精度的影響。總轉(zhuǎn)角誤差主要取決于最未一級(jí)齒輪的轉(zhuǎn)角誤差和轉(zhuǎn)動(dòng)比的人小，在設(shè)計(jì)中最未兩級(jí)傳動(dòng)比應(yīng)取人一些，并盡量提高最未一級(jí)齒輪的加工精度。2-17已知：4級(jí)齒輪傳動(dòng)

9、系統(tǒng)，各齒輪的轉(zhuǎn)角誤差為厶=0.005rad,各級(jí)減速比相同，即il=（2=-=i4=1.5o求：該傳動(dòng)系統(tǒng)的最人轉(zhuǎn)角誤差max;為縮小max,應(yīng)采取何種措施？解：（1）Amax=i1+23423+3445+8=0.005/1.54+0.01/1.53+0.01/1.52+0.01/1.5+0.005=0.00099+0.00296+0.00444+0.00667+0.005=0.02006rad3=1.1499o(1)總轉(zhuǎn)角誤差主要取決于最未一級(jí)齒輪的轉(zhuǎn)角誤差和傳動(dòng)比的人小，所以，為縮小bmax,在設(shè)計(jì)中最未兩級(jí)的傳動(dòng)比應(yīng)取大一些，盡量提高最未一級(jí)輪副的加工精度。2-18諧波齒輪傳動(dòng)有何特點(diǎn)

10、？傳動(dòng)比的計(jì)算方法是什么？答：(1)諧波齒輪傳動(dòng)特點(diǎn)有：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、傳動(dòng)比大、傳動(dòng)精度高、回程誤差小、噪聲低、傳動(dòng)平穩(wěn)、承載能力強(qiáng)、效率高等特點(diǎn)。諧波齒輪傳動(dòng)的波發(fā)生器相當(dāng)于行星輪系的轉(zhuǎn)臂，柔輪相當(dāng)于行星輪，剛輪則相當(dāng)于中心輪。故諧波齒輪傳動(dòng)裝置的傳動(dòng)比可以應(yīng)用行星輪系求傳動(dòng)比的方式來(lái)計(jì)算。設(shè)giH、分別為剛輪、柔輪和波形發(fā)生器的角速度，則HrHg鳥(niǎo)gHrZiZ當(dāng)柔性輪固定時(shí)，HHgglrgiHgrgHggHrHggggrZZZZZiiZZZZZ當(dāng)剛性輪固定時(shí)，10iHgrgHrHrHrHrgrgZZZiZZZZ2-19.設(shè)有一諧波齒輪減速器，其減速比為100,柔輪齒數(shù)為99當(dāng)剛輪固定時(shí)，試求該

11、諧波減速器的剛輪齒數(shù)及輸出軸的轉(zhuǎn)動(dòng)方向（與輸入軸的轉(zhuǎn)向相比較）答：根據(jù)公式:iHi=Zr/（zi-zg）可知：當(dāng)1H1-100時(shí),Zg=99,（但一般剛輪齒數(shù)比柔輪齒數(shù)多，所以舍去）當(dāng)1H1-100時(shí),Zg=101;故該諧波減速器的剛輪齒數(shù)為101,（柔輪）輸出軸方向與（波發(fā)生器）輸入軸轉(zhuǎn)向相反。（提示：一般來(lái)說(shuō)，剛輪僅比柔輪多幾個(gè)齒；剛輪固定時(shí)，柔輪與輸出軸固聯(lián)：柔輪固定時(shí)，剛輪與輸出軸固聯(lián)，兩種情況下，波發(fā)生器均與輸入軸固聯(lián)）2-20.齒輪傳動(dòng)的齒側(cè)間隙的調(diào)整方法有哪些？答（1）圓柱齒輪傳動(dòng)：1偏心套（軸）調(diào)整法;2軸向墊片調(diào)整法;3雙片薄齒輪錯(cuò)齒調(diào)整法。（2）斜齒輪傳動(dòng):錯(cuò)齒調(diào)整法,用兩

12、個(gè)薄片齒輪與一個(gè)寬齒輪嚙合，只是在兩個(gè)薄片斜齒輪的中間隔開(kāi)了一小段距離,這樣它的螺旋線便錯(cuò)開(kāi)了。（3）錐齒輪采用彈簧調(diào)整方式。425.軸系部件設(shè)計(jì)的基本要求有哪些？答：旋轉(zhuǎn)精度剛度抗震性熱變形軸上零件的布置5機(jī)電一體化技術(shù)第3章參考答案1簡(jiǎn)述機(jī)電一體化系統(tǒng)執(zhí)行元件的分類(lèi)及特點(diǎn)。答：種類(lèi)特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)電動(dòng)式可使用商用電源；信號(hào)與動(dòng)力的傳動(dòng)方向相同；有交流和直流之別，應(yīng)注意電壓大小操作簡(jiǎn)便：編程容易；能實(shí)現(xiàn)定位伺服；響應(yīng)快、能與CPU相接：體枳小、動(dòng)力較大；無(wú)污染瞬時(shí)輸出功率人；過(guò)載能力差，特別是由于某種原因而卡住是，會(huì)引起燒毀事故，易受外部噪聲影響氣動(dòng)式空氣壓力源的壓力為（5-7）X105Pa；要

13、求操作人員技術(shù)熟練氣源方便、成本低；無(wú)泄漏污染速度快、操作比較簡(jiǎn)單功率小，體積大，動(dòng)作不夠平穩(wěn)，不易小型化，遠(yuǎn)距離傳輸困難，工作噪聲大，難于伺服液動(dòng)式要求操作人員技術(shù)熟練；液壓源壓力（20-80）X105Pa輸出功率人，速度快，動(dòng)作平穩(wěn)，可實(shí)現(xiàn)定位伺服；易于CPU相接；響應(yīng)快設(shè)備難于小型化，液壓源或液壓油要求（雜質(zhì)、溫度、油量、質(zhì)量）嚴(yán)格；易泄露且有污染2機(jī)電一體化系統(tǒng)對(duì)執(zhí)行元件的基本要求是什么？答：1慣量小、動(dòng)力大2體積小、重量輕3便于維修、安裝4易于微機(jī)控制3簡(jiǎn)述控制用電動(dòng)機(jī)的功率密度及比功率的定義。答:電動(dòng)機(jī)的功率密度PG=P/G.電動(dòng)機(jī)的比功率dp/dt=d（Tw）/dt=Ts/dt|

14、t=tn=Tn2/Jm其中Tn電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩，N*MJm一一電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量,kg*m25直流伺服電機(jī)控制方式的基本形式是什么？答：直流伺服電機(jī)為直流供電，為調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和方向，需要對(duì)其直流電壓的大小和方向進(jìn)行控制。目前常用晶體管脈寬調(diào)理驅(qū)動(dòng)和晶閘管直流調(diào)速驅(qū)動(dòng)兩種方式。晶閘管直流驅(qū)動(dòng)方式，主要通過(guò)調(diào)節(jié)觸發(fā)裝置控制晶閘管的觸發(fā)延遲角（控制電壓的人?。﹣?lái)移動(dòng)觸發(fā)脈沖的相位，從而改變整流電壓的人小，使直流電動(dòng)機(jī)電樞電壓的變化易于平滑調(diào)速。脈寬調(diào)制（PWM）直流調(diào)速驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)當(dāng)輸入一個(gè)直流控制電壓U時(shí)，就可得到一定寬度與U成比例的脈沖方波給伺服電機(jī)電樞回路供電，通過(guò)改變脈沖寬度來(lái)改變電樞回路

15、的平均電壓，從而得到不同電壓的電壓值Ua,使直流電動(dòng)機(jī)平滑調(diào)速。66簡(jiǎn)述PWM直流驅(qū)動(dòng)調(diào)速，換向的工作原理。答：通過(guò)電源的通斷來(lái)獲得電壓脈沖信號(hào)，控制通斷的時(shí)間比來(lái)獲得不同的電壓脈沖，通的時(shí)間越長(zhǎng)，獲得的平均電壓越人，電機(jī)轉(zhuǎn)的就快，反之，電機(jī)轉(zhuǎn)的就慢。電機(jī)的換向是通過(guò)橋式電路來(lái)實(shí)現(xiàn)的，它是由四個(gè)人功率的晶體管組成，通過(guò)在不同晶體管的基極加正負(fù)脈沖從而實(shí)現(xiàn)電機(jī)的轉(zhuǎn)向控制。為使其實(shí)現(xiàn)雙向調(diào)速，多采用橋式電路，其工作原理與線性放大橋式電路相似。電橋由四個(gè)大功率的晶體管組成。分別記作123.4.如果在1和3的基極上加以正脈沖的同時(shí)，在2和4的基級(jí)上加以負(fù)脈沖，這時(shí)1和3導(dǎo)通，2和4導(dǎo)通。設(shè)此時(shí)的電動(dòng)機(jī)

16、轉(zhuǎn)向?yàn)檎?；反之，則為負(fù)。電流的方向與前一,I青況相反，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)向，顯然，如果改變加到1和3,2和4這兩組管子基極上控制脈沖的正負(fù)和導(dǎo)通率就可以改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向和轉(zhuǎn)速。步進(jìn)電機(jī)具有哪些特點(diǎn)？答：1步進(jìn)電機(jī)的工作狀態(tài)不易受各種干擾因素（如電源電壓的波動(dòng)、電流的人小與波形的變化、溫度等）的影響，只要在他們的人小引起步進(jìn)電機(jī)產(chǎn)生“丟步”的現(xiàn)彖之前，就不影響其正常工作；2步進(jìn)電機(jī)的步距角有誤差，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過(guò)一定步數(shù)以后也會(huì)出現(xiàn)累計(jì)誤差，但轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過(guò)一轉(zhuǎn)以后，其累計(jì)誤差變?yōu)椤傲恪?，因此不?huì)長(zhǎng)期累積；3控制性能好，在起動(dòng)、停止、反轉(zhuǎn)時(shí)不易“丟步”因此，步進(jìn)電機(jī)廣泛應(yīng)用于開(kāi)環(huán)控制的機(jī)電一體化系統(tǒng)，使系統(tǒng)簡(jiǎn)化，并可靠

17、地獲得較高的位置精度。簡(jiǎn)述步進(jìn)電機(jī)三相單三拍的工作原理？答：如教材圖例所示：如果先將電脈沖加到A相勵(lì)磁繞組，定子A相磁極就產(chǎn)生磁通，并對(duì)轉(zhuǎn)子產(chǎn)生磁拉力，使轉(zhuǎn)子的13兩個(gè)齒與定子的A相磁極對(duì)齊，而后再將電脈沖通入B相磁繞組，B相磁極便產(chǎn)生磁通，這時(shí)轉(zhuǎn)子24兩個(gè)齒與E相磁極靠的最近，于是轉(zhuǎn)子便沿著逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)過(guò)30度角，使轉(zhuǎn)子24兩個(gè)齒與定子E相磁極對(duì)齊。如果按照ACfB-A的順序通電，步進(jìn)電機(jī)講沿順時(shí)針?lè)较蛞徊讲降剞D(zhuǎn)動(dòng)。711簡(jiǎn)述步進(jìn)電機(jī)步距角人小的計(jì)算方法？答：a=360/（K*M）式中：Z=轉(zhuǎn)子齒數(shù)。M=運(yùn)行拍數(shù)。通常等于相數(shù)或相數(shù)整數(shù)倍，即21=牡1（N為電動(dòng)機(jī)的相數(shù)，單拍是K=l,雙拍時(shí)

18、K=2）o12簡(jiǎn)述三相步進(jìn)電機(jī)的壞形分配方式？答：1.采用計(jì)算機(jī)軟件，利用查表式計(jì)算方法來(lái)進(jìn)行脈沖的環(huán)形分配，簡(jiǎn)稱軟環(huán)分。2.采用小規(guī)模集成電路搭接而成的脈沖分配器。3.采用專用環(huán)形分配器件。簡(jiǎn)述步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電源的功率放大電路原理.答：?jiǎn)坞妷汗β史糯箅娐啡鐖D所示AEC分別為步進(jìn)電機(jī)的三相，每一項(xiàng)由一組放大器驅(qū)動(dòng)。沒(méi)有脈沖輸入時(shí)3DK4和3DD15功率晶體管截止，繞組中無(wú)電流通過(guò)，電機(jī)不轉(zhuǎn)。當(dāng)A相得電時(shí)，步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)一步，當(dāng)脈沖依次加到AEC三個(gè)輸入端時(shí)，三組放人器分別驅(qū)動(dòng)不同的繞組，是電機(jī)一步一步的轉(zhuǎn)動(dòng)。電路終于繞組并聯(lián)的二極管VD其續(xù)流作用記在功率截至?xí)r，是儲(chǔ)存在繞組中的能量通過(guò)二級(jí)管形成續(xù)

19、流回路泄放，從而保護(hù)功放管。高低壓功串放大電路（一）無(wú)脈沖輸入時(shí)，VT1、VT2、VT3、VT4均截止，電動(dòng)機(jī)繞組W無(wú)電流通過(guò)，電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)。有脈沖通過(guò)時(shí)，VT1、VT2、VT3、VT4飽和導(dǎo)通，在vt2有截止到飽和期間，其集電極電流,迅速上升。當(dāng)譏2進(jìn)入穩(wěn)態(tài)后tl一次測(cè)電流暫時(shí)恒定，無(wú)磁通變化二次側(cè)的感應(yīng)電壓為零，vt3截止。12v低電壓經(jīng)vdl加到電動(dòng)機(jī)繞組我w上并維持繞組中的電流。輸入結(jié)束后vtl、vt2、vt3、vt4又都截止，儲(chǔ)存在中的能量通過(guò)18歐姆的電阻和vd2放電，電阻的作用時(shí)間小放電回路的時(shí)間常數(shù)，改善電流波形的后沿。89機(jī)電一體化技術(shù)第4章參考答案試說(shuō)明CPU、MC和MCS之

20、關(guān)系。答：微處理機(jī)簡(jiǎn)稱CPU,它是一個(gè)大規(guī)模集成電路器件或超大規(guī)模集成電路器件，器件中有數(shù)據(jù)有數(shù)據(jù)通道、多個(gè)寄存器、控制邏輯和運(yùn)算邏輯部件，有的器件還含有時(shí)鐘電路，為器件工作提供定時(shí)信號(hào)。微型計(jì)算機(jī)簡(jiǎn)稱MC。它是以微處理機(jī)為中心，加上只讀存儲(chǔ)器，隨機(jī)存取存儲(chǔ)器，輸入|輸出接口電路、系統(tǒng)總線及其他支持邏輯電路組成的計(jì)算機(jī)。上述微處理機(jī)、微型計(jì)算機(jī)都是從硬件角度定義的，而計(jì)算機(jī)的使用離不開(kāi)軟件支持。一般將配有系統(tǒng)軟件、外圍設(shè)備、系統(tǒng)總線接II的微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，簡(jiǎn)稱MCS。3、在設(shè)計(jì)微機(jī)控制系統(tǒng)中首先會(huì)遇到的問(wèn)題是什么？答：在設(shè)計(jì)微機(jī)控制系統(tǒng)時(shí)，首先會(huì)遇到專用與通用的抉擇和硬件與軟件的權(quán)衡問(wèn)題。17

21、試說(shuō)明光電耦合器的光電隔離原理。答:光電隔離電路主要由光電耦合器的光電轉(zhuǎn)換元件組成，如下圖所示.控制輸出時(shí)，從上圖a可知，微機(jī)輸出的控制信號(hào)經(jīng)74LS04非門(mén)反相后，加到光電耦合器G的發(fā)光二極管正端。當(dāng)控制信號(hào)為高電平時(shí)，經(jīng)反相后，加到發(fā)光二極管正端的電平為低電平，因此，發(fā)光二極管不導(dǎo)通，沒(méi)有光發(fā)出。這時(shí)光敏晶體管截止，輸出信號(hào)幾乎等于加在光敏晶體管集電極上的電源電壓。當(dāng)控制信號(hào)為低電平時(shí)，發(fā)光二極管導(dǎo)通并發(fā)光，光敏晶體管接收發(fā)光二極管發(fā)出的光而導(dǎo)通，于是輸出端的電平幾乎等于零。同樣的道理，可將光電耦合器用于信息的輸入，如上圖b所示。20試說(shuō)明檢測(cè)傳感器的微機(jī)接口基本方式。答：模擬量接I】方式

22、：傳感器輸出信號(hào)放大采樣/保持模擬多路開(kāi)關(guān)一AQ轉(zhuǎn)換LO接口微機(jī)開(kāi)關(guān)量接II方式：開(kāi)關(guān)型傳感器輸出二值式信號(hào)(邏輯1或0)-三態(tài)緩沖器一微機(jī)10數(shù)字量接II方式：數(shù)字型傳感器輸出數(shù)字量(二進(jìn)制代碼、BCD代碼、脈沖序列等)計(jì)數(shù)器一三態(tài)緩沖器一微機(jī)11機(jī)電一體化技術(shù)第5章參考答案2簡(jiǎn)述采樣定理？如果是有限帶寬信號(hào)，即|時(shí)，E(j)=0。而是e(t)的理想采樣信號(hào)，若采樣頻率,那么一定可以有采樣信號(hào)唯一地決定出原始信號(hào)e(t)o也就是說(shuō)，若,則由可以完全地恢復(fù)e(t)o3簡(jiǎn)述數(shù)字控制系統(tǒng)轉(zhuǎn)換過(guò)程。模/數(shù)轉(zhuǎn)換裝置每隔T秒對(duì)輸入的連續(xù)信號(hào)e(t)進(jìn)行一次采樣，采樣信號(hào)為e*(t),如圖a所示。該采樣信

23、號(hào)是時(shí)間上離散而幅值上連續(xù)的信號(hào)，它不能直接進(jìn)入計(jì)算機(jī)進(jìn)行運(yùn)算，必須經(jīng)量化后成為數(shù)字信號(hào)才能為計(jì)算機(jī)所接受。將采樣信號(hào)經(jīng)量化后成為數(shù)字信號(hào)的過(guò)程是一個(gè)近似過(guò)程，稱量化過(guò)程?，F(xiàn)對(duì)量化過(guò)程作簡(jiǎn)單的說(shuō)明：將采樣信號(hào)e*(t)的變化范圍分成若干層，每一層都用一個(gè)二進(jìn)制數(shù)碼表示，這些數(shù)碼可表示幅值最接近它的采樣信號(hào)。如圖b所示，采樣信號(hào)A1為1.8V,則量化值A(chǔ)1為2V,用數(shù)字010來(lái)代表；采樣信號(hào)A2為3.2V,則量化值A(chǔ)2為3V,用數(shù)字量011代表。這樣就把采樣信號(hào)變成了數(shù)字信號(hào)。ab5簡(jiǎn)述多輸入多輸出系統(tǒng)的靜力學(xué)方程。答：設(shè)對(duì)微小輸入位移有微小的輸出位移,則輸入功的總和和輸出功的總和分別為：12其

24、中忽略機(jī)構(gòu)內(nèi)部機(jī)械損失時(shí)，兩式相等。由于相互獨(dú)立，則對(duì)第1個(gè)輸入有用表示輸入力(或轉(zhuǎn)矩)時(shí)，寫(xiě)成式中一一力(或轉(zhuǎn)矩)的變換系數(shù)，是n*m矩陣。5-6簡(jiǎn)述兩自由度機(jī)器人逆動(dòng)力學(xué)方程。答：首先利用逆運(yùn)動(dòng)學(xué)方法將軌跡x(t),y(t)變換成為關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)ei(t)、”2(t),然后從41和22導(dǎo)出計(jì)算關(guān)節(jié)力矩Tl、T2的計(jì)算公式。由平面幾何學(xué)知識(shí)，可得逆運(yùn)動(dòng)學(xué)解為式中p=,q=。逆運(yùn)動(dòng)學(xué)解可由Lagrange公式解出。設(shè)計(jì)器人得負(fù)載只有各臂端部的質(zhì)量,則=*+式中第一項(xiàng)相當(dāng)于慣性項(xiàng)，第二項(xiàng)相當(dāng)于離心力與哥氏力。13機(jī)電一體化技術(shù)第7章參考答案7-3機(jī)電一體化系統(tǒng)中的典型負(fù)載有哪些？說(shuō)明以卞公式的含義：2

25、211mnkijcqijlkikJ111VJ答：肌型負(fù)載是指慣性負(fù)載、外力負(fù)載、彈性負(fù)載、摩擦負(fù)載(滑動(dòng)摩擦負(fù)載、粘性摩擦負(fù)載、滾動(dòng)摩擦負(fù)載等)。對(duì)具體系統(tǒng)而言，其負(fù)載可能是以上幾種典型負(fù)載的組合，不一定均包含上述所有負(fù)載項(xiàng)目。第一式表示等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。該系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)部件的動(dòng)能總和為22111122mniiJJ設(shè)、等效到元件輸出軸上的總動(dòng)能為212kkcqkEJ,由能量守恒：E=Ek故2211mnkljcqijikikJ111vJ用工程上常用單位時(shí)，可將上式改寫(xiě)為2221114mnkljcqijikikvnJmJnn第二式表示等效負(fù)載轉(zhuǎn)矩。設(shè)上述系統(tǒng)在時(shí)間t內(nèi)克服負(fù)載所作的功德總和為:11mn11J

26、J打WFvtTt,同理，執(zhí)行元件輸出軸在時(shí)間t內(nèi)的轉(zhuǎn)角為kkt則，執(zhí)行元件所作的功為kKeqkWTt,由KWW得：11/mnkeqiikjjk打TFvT,或111/2mnkeqiikjjk打TFvnTnn74設(shè)有一工作臺(tái)x軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，已知參數(shù)為下表中所列，己知mA=400kg,Ph=5mm,Fl水平=800N,Fl垂直=600N,工作臺(tái)與導(dǎo)軌間為滑動(dòng)摩擦，其摩擦系數(shù)為0.2,試求轉(zhuǎn)換到電動(dòng)機(jī)軸上的等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和等效轉(zhuǎn)矩。答：（1）由公式：2221114mnkljcqijikikvnJmJ可得：vl=n絲*Ph/1000（和轉(zhuǎn)速ii的單位要統(tǒng)一所以不必算出最終值）Jkeq=1/4Ji2ina(v

27、l/nk)2+JGl(nGl/iik)2+JG2(nG2/nk)2+JG3(nG3/iik)2+JG4(nG4/nk)2+JI(nI/nk)2+JlI(nII/14nk)2+J纟纟(n纟纟/nk)2+Jm=0.0508()當(dāng)工作臺(tái)向右時(shí)：F=F*u-FL水平=(FL垂直+G)*u-FL水平=(600+400*9.8)*0.2-800=104(N)由11/mnkeqiikjjk打TFvT得：TK=F*V/iik/(2*pi)=F*(n纟幺盧Ph/1000)/ilk/(2*pi)=104*(180*5/1000)/*720/(2*3.14)=0.0207(N*m)o當(dāng)工作臺(tái)向左時(shí)：F=(FL垂直+

28、G)*u+FL水平=(600+400*9.8)*0.2+800=1704(N)TK=(F*V/nk)/(2*pi)=0.339(N*m)Matlab程序：nl=720;n2=360;ii3=360;n4=180;nll=720:n22=360:ns=180;nd=720;ph=5;pi=3.1415927;jl=01j2=016;j3=02j4=032jll=024j22=004:js=012;jd=004;vl=ns*ph*.001;a=400*(vl/nd)A2/(4*piA2)b=jlcj2*(ii2/nd)A2d=j3*(n3/nd)A2e=j4*(n4/nd)A2f=js*(iis/

29、nd)A2g=jll*(nll/nd)A2h=j22*(n22/nd)A2J=400*(vl/nd)A2/(4*piA2)4j1力2*(1124:1)/、2+)3*(113/11(1)人2+)4*(口4/山1)八2+js*(ns/nd)/、2+j11*(nll/nd)A2+j22*(ii22/nd)A2+jdfs=800;fc=600;ma=400;fiz=fs+(fc+ma*9.8)*0.2;fiy=-fs+(fc+ma*9.8)*0.2;tiz=fiz*vl/nd/(2*pi);tiy=fiy*vl/nd/(2*pi);7-5.簡(jiǎn)述機(jī)電一體化系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型建立過(guò)程。比例環(huán)節(jié)(P)、枳分壞節(jié)(I)、比例-積分環(huán)節(jié)(PI)和比例-積分-微分調(diào)節(jié)(PED)各有何優(yōu)缺點(diǎn)？答：在穩(wěn)態(tài)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，利用所選元部件的有關(guān)參數(shù)，可以繪制出系統(tǒng)框圖，并根據(jù)自動(dòng)控制理論基礎(chǔ)課所學(xué)知識(shí)建立各環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)，進(jìn)而激勵(lì)系統(tǒng)傳遞函數(shù)。以閉環(huán)控制方式為例：圖(1)為檢測(cè)傳感器裝在絲桿