机电一体化考试大纲及答案.doc

第一章
机电一体化技术指那些技术?
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、系统总体技术
一个典型的机电一体化系统应包含哪几个基本要素?
机械本体、动力单元、传感检测单元、执行单元、驱动单元、控制与信息处理单元、接口
试简述机电一体化系统的设计方法。
(1)取代法就是用电气控制取代原系统中的机械控制机构。
(2)整体设计法主要用于全新产品和系统的开发设计。在设计时完全从系统的整体目标出发考虑各子系统的
设计,所以接口简单,甚至可能互融一体。
(3)组合法就是选用各种标准功模块,像积木那样组合成各种机电一体化系统。
第二章
机械传动在机电一体化系统中的功能?
机械传动是一种把动力机产生的运动和动力传递给执行机构的中间装置,是一种扭矩和转速的变换器,其目的是在动力机与负载之间使扭矩得到合理的匹配,并可通过机构变换实现对输出的速度调节。
在机电一体化系统中,机械系统模型建立的意义?
机械系统的数学模型分析的是输入(如电机转子运动)和输出(如工作台运动)之间的相对关系。等效折算过程是将复杂结构关系的机械系统的惯量、弹性模量和阻尼(或阻尼比)等机械性能参数归一处理,从而通过数学模型来反映各环节的机械参数对系统整体的影响。
摩擦和阻尼会降低效率,但是设计中会适当选择其参数,而不是越小越好,为什么?
对摩擦而言,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。适当的增加系统的惯量J和粘性摩擦系数f也有利于改善低速爬行现象,但惯量增加将引起伺服系统响应性能的降低;增加粘性摩擦系数f也会增加系统的稳态误差,故设计时必须充分考虑,使其达到最好的效果
对阻尼而言,(1)当阻尼比ξ=0时,系统处于等幅持续振荡状态,因此系统不能无阻尼。(2)当ξ≥1时, 系统为临界阻尼或过阻尼系统。此时,过渡过程无振荡,但响应时间较长。
(3)当0<ξ<1时, 系统为欠阻尼系统。此时,系统在过渡过程中处于减幅振荡状态, 其幅值衰减的快慢取决于衰减系数ξ。在确定以后, ξ愈小, 其振荡愈剧烈, 过渡过程越长。相反,ξ越大,则振荡越小,过渡过程越平稳,系统稳定性越好,但响应时间较长,系统灵敏度降低。≤ξ≤,这样既能保证振荡在一定范围内过渡过程较平稳、过渡过程时间较短,又有较高的灵敏度。
转动惯量对传动系统的影响?
在满足系统刚度的条件下,机械部分的质量和转动惯量越小越好。转动惯量大会导致机械负载增大、系统响应速度变慢、灵敏度降低、固有频率下降,容易产生谐振。同时,转动惯量的增大会使电气驱动部件的谐振频率降低、,而阻尼增大。
如何保证机电一体化系统具有良好的伺服特性?
使其转动惯量小、摩擦小、阻尼合理、刚性大、抗振性好、间隙小,并满足小型、轻量、高速、低噪声和高可靠性,同时还要求机械部分的动态特性与电机速度环的动态特性相匹配。
机电一体化对机械系统的要求?
(1)较高的定位精度、(2)良好的动态响应特性(3)无间隙、低摩擦、低惯量、大刚度(4)高的谐振频率、合理的阻尼比。