1、 1 / 20 机电一体化系统 期末复习题 一、 填空题 1. 控制及信息处理单元一般由 控制计算机 、 控制软件 和 硬件接口电路 组成。 2. 机电一体化是从系统的观点出发 机械技术 检测技术 伺服技术 信息技术等在系统工程的基础上有机的加以综合，实现整个机械系统 协调工作 而建立的一门新的科学技术。 3. 机电一体化产品按用途可以划分为 民用机电一体化 、 办公机电一体化 和 产业机电一体化 产品。 4. 机电一体化系统设计的质量管理主要体现在 质量目标管理 、 实行可行性设计 和 进行设计质量评审 三个方面。 5. 机电一体化系统中，机械传动要满足伺服控制在 精度 、 稳定性 和 快速
2、响 应性 -等方面的要求。 6. 静态设计、动态设计 。 7. 在机电一体化系统的驱动装置中，位于前向通道闭环之内的环节，其误差的 低频分量 对输出精度基本无影响，而误差的 高频分量 -影响系统的输出精度。 8. 机电一体化系统，设计指标和评价标准应包括 性能指标 系统功能 使用条件 经济效益 9. 机电一体化系统中常见的轴承包括 滚动轴承 滑动轴承 静压轴承 磁轴承 。 10. 机电一体化系统一般由 机械本体 动力与驱动 、接口、 执行机构 传感器检测部分 控制及处理部分 等部分组成。 11. 在机电一体化中传感器输出电信号的参 量形式可以分为 : 电压输出 电流输出 频率输 出 三种形式。
3、 12. 机电一体化产品中需要检测的物理量分成 电量 和 非电量 两种形式。 13. 机电一体化机械系统应具有良好的侍服性能，要求机械传动部件转动惯量小、阻力合理 阻尼合理 刚度大 抗振性好 间隙小 并满足小型、轻量等要求。 14. 机电一体化的核心是（ 控制器 ） 15. 机电一体化技术归纳为 机械技术 检测传感技术 信 处理技术 自动控制技术 伺服传动技术 和 系统总体技术 六个方面。 16. 从控制角度讲，机电一体化可分为 开环 控制系统和 闭环 控制系统。 17. 拟定机电一体化系统的设计方案 的方法有 替代法 、 整体法、组 合法 。 18. 下列 不属于 机电一体化系统（产品）设计
4、方案的常用方法（ 个别设计法 ） A 替代法 B 整体设计法 C 组合法 19. 衡量机电一体化系统可靠性高低的数量指标有 概率指标 和 寿命指标 。 20. 市场预测主要包括 定期预测 和 定量预测 方法。 21. 在多级传动中，为了减小传动误差，传动比的分配应遵守 前小后大 原则。 22. 当负载折算到电机轴上的惯量等于 转子惯量 时，系统能达到惯性负载和驱动力矩的最佳匹配。 23. 机械传动系统中，影响系统传动精度的误差可分为 传动误差 和 回程误差 两种。 24. 步进电动机 脉冲的数量 决定转角位移的一种伺服 电动机。 25. s的范围为 0s1。 26. PWM指的是 脉宽调制 2
5、7. PD 比例积分 控制算法。 28. 插补 方法实现。 29. 对伺服系统的技术要求是 系统精度 、稳定性 、响应特性、工作频率 。 30. 计算机控制系统的类型包括 分级计算机控制系统、直接数字控制系统、监督控制系统、操作指导控制系统 。 31. 为提高闭环系统的稳定性，应增大执行装置的 固有频率 和系统的 阻尼能力 。 32. 对于执行装置，选择较大的传动比可使系统的 相对阻尼系数 增大，有利于系统的稳定性。 33. 对于线性控制 系统，若要求在达到高精度的同时减小定位时间，则必须提高系统的 固有频率 。 34. 步进电机的驱动电源由 变频信号源 、 脉冲分配器 和 功率放大器 组成。
6、 35. 由矩频特性曲线可知，步进电机的 最大动态转矩 小于最大静转矩，并随着脉冲频率的升高而 降低 。 36. 当前，广泛采用的直流伺服电机的驱动电路有 线性直流伺服放大器 和 脉宽调制放大器 两种。 37. 交流异步电动机的转速与 电源频率 、 磁极对数 和 转差率 有关。 38. 液压系统的伺服控制元件主要有 电液比例阀 和 电液伺服阀 。 39. 评定定位系统的主要性能指标是 定位精度 和 定位时间 。 40. 对于只进行二维平面作业的工业机器人只需要 三个 自由度，若要使操作具有随意的位姿，则工业机器人至少需要几个自由度（ 六个 ）。 41. 计算机的系统总线（信号线）有 数据总线
7、、 地址总线 和 控制总线 等三类。 42. 第一条标准微机总线是 S 100 总线，而 Multi（或 STD、 STE） 总线可支持多 CPU 并行工作。 43. 开关量输入 /输出模板的典型接口由 总线接口逻辑 、 I/O 功能逻辑 和 I/O电气接口 所组成。 44. 典型开关量 I/O 模板的 I/O 电气接口的主要功能有 滤波 、 电平变换 、 光电隔离 和 功率驱动 。 45. 一般的多路 A/D 转换模板由 多路开关 、 采样保持器 、 转换器 和 总线接口逻辑 所组成。 2 / 20 46. 选择 A/D模 板的主要依据是 采样精度 、 采样速度 和 成本 。 47. A/D
8、转换接口属于 (检测通道 )。 48. 与 A/D 转换模板不同，在多路 D/A转换模板中，需要多个 D/A 转换器 ，各通道 D/A 的有效数据由 通道选择器 产生的信号来决定。 49. 在工业过程控制系统中，计算机的指令进行 D/A 转换后，须经过 信号调理 环节才能驱动执行机构。 50. 通常，传感器由 敏感元件 、 转换元件 和 基本转换电路 所组成。 51. 传感器的分类方法主要有 按被测物理量 、 按工作原理 、 按转换能量的情况 、 按工作机理 、 按转换过程的可逆与否 、和 按输出形式 。 52. 传感器的主要静态特性指标有 灵敏度 、 线性度 、 重复 性 和 迟滞 。 53
9、. 数字式传感器的动态特性是输入量变化的 临界速度 。 54. 传感器输入特性的主要参数是 广义输入阻抗 或 静态刚度 。 55. 位移传感器是把位移转换成 模拟电量 或 数字量 的传感器。 56. 常用编码器式位置传感器有 光电式 和 磁电式 两种。 57. 速度传感器主要包括 模拟式 和 数字式 两类。 58. 伺服系统中，通常采用 负载角加速度最大原则 选择总传动比，以提高伺服系统的响应速度。 59. 机身结构设计中，肋板的布置形式可分为 纵向肋板 横向肋板 斜置肋板 三种。 60. 某光栅的条纹密度是 50条 /mm，光栅条纹间的夹角 =0.001 孤度，则莫尔条纹的宽度是 20mm。
10、 61. 某光 栅条纹密度是 100 条 /mm，光栅条纹间夹角 =0.001 孤度，则莫尔条纹的宽度是 10mm 62. 柔性制造系统可分为四个系统，分别为 加工系统 物料系统 能量系统 信息系统 。 63. 从电路上隔离干扰的三种常用方法是 : 光电 隔离， 变压器 隔离， 继电器 隔离。 64. 工作接地分为 一点接地 多点接地 。 65. 某 4极交流感应电机，电源频率为 50Hz，转速为 1470r/min，则转差率为 0.02。 66. 一般来说，伺服系统的基本组成为 控制器 功率放大器 执行机构 和检测装置 等四大部分组成。 67. 实现步进电动机通电环形分配的三种常用方法是：
11、1采用计算机 软件分配器 2小规模集成电路搭接的硬件分配器 3 专用模块分配器 。 68. 指出下列干扰哪几种属于传导耦合方式： 漏电干扰 共阻抗感应干扰 ; 69. 哪几种属于幅射耦合方式： .静电干扰 磁场干扰 电磁辐射干扰 70. 工业机器人的发展可划分为 三 代。 71. 可编程控制器主要由 CPU 存储器 接口模块 等其它辅助模块组成。 72. 采样 /保持器在保持阶段相当于一个 “ 模拟信号存储器 ” 。 73. 按控制方法划分，伺服系统可分为 开环伺服系统 和 闭环伺服系统 系统。 74. 直接差分法有 向前差分法 和 向后差分法 两种。 75. 微机控制系统中的输入与输出通道一
12、般包括 模拟量输入通道 模 拟量输出通道 数字量输入通道 数字量输出通道 四种通道。 76. 一般来说，伺服系统的执行元件主要分为 电磁式 液压式 气压式 和其他等四大类型。 77. STD总线的技术特点 模块化设计 系统组成 修改和扩展方便 高可靠性 。 78. STD总线是一个通用工业控制的 8位 微型机总线 ? 79. 加速度传感器的基本力学模型是 (阻尼 质量系统 ) 80. 齿轮传动的总等效惯量与传动级数 (在一定级数内有关 ) 81. 受控变量是机械运动的一种反馈控制系统称 (伺服系统 ) 82. 滚珠丝杠螺母副结构类型有两类：外循环插管式和 (外循环反向器式 ) 83. 直流测速
13、发电机输出的是与转速 (成正比的直流电压 ) 84. 具有某种智能功能的工业机器人属于 (第二代机器人 )。 85. 在设计齿轮传动装置时，对于要求运转平稳，启动频繁和动态性能好的降速传动链，可按什么原则设计？（ 输出轴转角误差最 和 等效转动惯量最小 ） 86. 产品在规定的条件下和规定的时间内，完成规定功能的概率为（ 可靠度 ） 87. 目前大部分工业机器人都采用多少级机器人控制？（ 二级 ） 88. 抑制干扰的措施很多，下列 不属于 的是那一项？（ 过滤 ） A屏蔽 B 隔离 D 接地和软件处理等方法 89. 以下可对异步电动机进行调速的方法是（ 改变电动机的供电频率 ）。 90. 隔离
14、放大器中采用的耦合方 式主要有两种 变压器隔离 光电隔离 。 91. 多点接地：优点： 互不干扰 ，缺点： 接线多 复杂 。 92. 开环步进电动机控制系统，主要由 环形分配器 功率放大器 步进电动机 等组成。 93. 机械结构因素对侍服系统性能的影响有 阻尼 摩擦 、 结构弹性变形、 惯量 、 间隙的影响。 94. 对直线导轨副的基本要求是 导向精度高 耐磨性好 足够的刚度 对温度变化的不敏感性 和平稳 。 3 / 20 95. 伺服系统的基本组成包括 控制器 执行环节 检测装置 比较环节 。 96. 按干扰的耦合模式干扰可分为 静电干扰 磁场耦合干扰 漏电耦合干扰 等 干扰类型。 97.
15、用软件识别有用信号和干扰信号、并滤 去干扰信号的方法称为 软件滤波 、识别信号的原则有 时间原则 空间原则 属性原则 。 98. 顺序控制系统是按照预先规定的次序完成一系列操作的系统，顺序控制器通常用 PLC。 99. 计算机集成制造系统的英文缩写是 (CIMS )。 100. 数字 PID调节器中，哪部分的调节作用并不很明显，甚至没什么调节作用？（ 微分部分 ） 101. 由存储、输送和装卸三个子系统组成的系统属于柔性制造系统中的（ 物料系统 ）。 102. 执行元件：能量变换元件，控制机械执行机构运动，可分为（ 电气式 ）、液压式和气动式等。 103. 滚珠丝杆螺母副结构有两类： 外循环插
16、管式 、 内循环反向器式 。 104. 一般说来，如果增大幅值穿越频率 c 的数值，则动态性能指标中的调整时间 ts 减小 105. 伺服控制系统一般包括控制器、被控对象、执行环节、比较环节和 检测环节 等个五部分。 106. 在伺服系统中，在满足系统工作要求的情况下，首先应保证系统的 稳定性 、 精度 ， 并尽量高伺服系统的响应速度。 107. 检测环节能够对输出进行测量，并转换成比较环节所需要的量纲，一般包括传感器和 转换电路 。 108. 在计算机和外部交换信息中，按数据传输方式可分为 ： 串行通信 并行通信 。 109. 在 SPWM 变频调速系统中，通常载波是 等腰三角波 ， 而调制
17、波是 正弦波 。 110. 应用于工业控 制的计算机主要有： 单片机 PLC 总线工控机 等类型。 111. 接口的基本功能主要有 数据格式转换 、放大、 通信联络 。 112. 齿轮传动的总等效惯量随传动级数 (增加而减小 ) 113. 机电一体化的产生与迅速发展的根本原因在于社会的发展和科技的进步。系统工程、控制论和信息论是机电一体化的 理论 基础，也是机电一体化技术的 方法论 。微电子技术的发展，半导体大规模集成电路制造技术的进步，则为机电一体化技术奠定了 物质 基础。机电一体化技术的发展有一个从 自发 状况向 自为 方向发展的过程。 114. 一个较完善的机电一体化系统应包括以下几个基
18、本要素：机械本体、 动力部分 、 传感检测部分 、执行部分、控制及信息处理部分和接口。 115. 机电一体化系统对动力部分的要求是用尽可能 小 的动力输入获得尽可能 大 的功能输出。 116. 根据机电一体化系统匹配性要求，要求执行部分的刚性 提高 、重量 减轻 、实现组件化、标准化和系列化，提高系统整体 可靠性 。 117. 机电一体化系统一方面要求驱动的高 效率 和快速 响应特性 ，同时要求对水、油、温度、尘埃等外部环境的 适应性 和 可靠性 。 118. 自动控制技术的目的在于实现机电一体化系统的目标 最佳化 。 119. 伺服传动技术就是在 控制指令 的指挥下，控制驱动元件，使机械的运
19、动部件按照指令要求运动，并具有良好的 动态 性能 。 120. 机电一体化系统对机械传动部件的摩擦特性的要求为：静摩擦力尽可能 小 ，动摩擦力应尽为可能小的 正 斜率，若为 副 斜率则易产生爬行，降低精度，减少寿命。 121. 运动中的机械部件易产生振动，其振幅取决于系统的阻尼和固有频率，系统的阻尼越 大 ，最大振幅越 小 ，其衰减越快。 122. 在系统设计时考虑阻尼对伺服系统的影响，一般取阻尼比 在 0.4 到 0.8 之间的欠阻尼系统，这样既能保证振荡在一定的范围内，过渡过程较平稳，过渡时间较短，又具有较高的灵敏度。 123. 间隙将使机械传动系统产生 回程误差 ，影响伺服系统中位置环的
20、 稳定性 。 124. 在伺服系统中，通常采 用 负载角加速度最大 原则选择总传动比，以提高伺服系统的 响应速度 。 125. 对于要求质量尽可能小的降速传动链，可按什么原则进行设计（ 重量最轻 ） 126. 常用的直线位移测量传感器有 电感式传感器 、 电容式传感器 、 差动传感器 、 感应同步器 、 光栅传感器 等（只要说出其中的三种）。 127. 光栅是一种位置检测元件，它的特点是测量精度 高 ，响应速度 快 和量程范围 大 。 128. 感应同步器根据励磁绕组供电电压形式不同，分为 鉴相 测量方式和 鉴幅 测量方式。 129. 数字滤波的方法有很多种，可以根据不同的测量参数进行选择，成
21、用的数字滤波方法有 算数平均值法 、 中值滤波法 、 防脉冲干扰平均值 法 和 程序判断滤波法 。 130. 只能进行角位移测量的传感器是（ 光电编码盘 ） 131. 一般说来，伺服系统的基本组成可包含 控制器 、 功率放大器 、执行机构和检测装置。 132. 伺服中的控制器通常由 电子线路或计算机 组成，常用的控制算法有 PID 控制 和 最优控制 等。 133. 执行机构主要由伺服电动机或液压伺服机构和机械传动装置等组成。目前，采用 电动机 作为驱动元件的执行机构占据较大的比例。 134. 伺服电动机是电气伺服系统的执行元件，其作用是把 电信号 转换为 机械运动 。 135. PWM 功率
22、放大器的基本原理是：利用大功率器件的 开关 作用，将直流电压转换成一定 频率 的方波电压，通过对 方波脉冲的控制，改变输出电压的平均值。 4 / 20 136. 经典控制理论校正系统的方法，通常有 综合法（预期特性法） 和 分析法（试探法） 两种。 目前常将交流伺服系统按其选用不同的电动机分为两大类： 同步型交流伺服电动机 和异步型交流伺服电动机。异步型交流伺服电动机的伺服系统，多用于 机床主轴转速和其他调速系统 。 137. 步进电动机驱动电路的种类很多，按其主电路结构分：有 单电压 驱动和 高、低电压 驱动两种。 138. 计算机控制系统的类型有： 操作指导控制系统、直接数字控制系统 、
23、监督控制系统 和 分布式控制系统 等。 139. 计算机的控制理论分为经典控制理论和现代控制理论。经 典控制理论是 单输入 单输出 的系统，现代控制理论可以分析 多输入 多输出 的系统，可实现最优控制、自适应控制等复杂控制。 140. 工业控制计算机由 计算机基本系统 和 过程输入 /输出系统 两大部分组成。 141. 从设计思路看，设计数字调节器可归纳为 连续化 设计法和 离散化 设计法。 142. 将脉冲信号转换成角位移的执行元件是（ 步进电动机 ） 143. 如果三相步进电动机绕组为 U、 V、 W，其通电顺序为 UVWU，则这种分配方式为（ 三相三拍 ） 144. 由电信号处理部分和液
24、压功率输出部分组成的控制系统是（ 电液伺服系统 ） 145. 不完全微分 PID 调节器是在一般 PID 调节器加 上什么环节而构成的（ 串入一个一阶惯性环节 ） 146. 工业机器人的发展通常可划分为三代，第一代是指可编程工业机器人（示教再现机器人）；第二代是指 智能机器人 ；第三代是指 自治式工业机器人 。 147. 工业机器人控制系统可以从不同角度进行分类，按轨迹控制方式的不同，可分为 点位控制 和 连续轨迹控制 。 148. 柔性制造系统按机床台数和工序数可分为： 柔性制造单元 （ FMC） 、 柔性制造系统 （ FMS） 、 柔性制造生产线 （ FML） 和柔性制造工厂（ FMF）四
25、种类型。 149. 制造企业的 CIMS 功能模型通常包括： 管理信息系统（ MIS） 、 技术信息系统（ TIS） 、 制造自动 化分系统（ MAS） 和计算机辅助质量分系统（ CAQ）四个应用（功能）分系统。 150. 工业机器人的自由度数取决于什么所要求的动作（ 作业目标 ） 151. FMS 适用于下述何种生产类型（ 单件、小批、大批量、多品种 ）。 152. 由能量自动分配及输送子系统和能量自动转换系统所组成的系统称为（ 能量系统 ） 153. 由过程控制子系统和过程监视子系统所组成的系统属于柔性制造系统中的（ 信息系统 ） 154. 支持生产计划和控制、销售、采购、仓库、财会等功能
26、，用以处理生产任务的信息的系统属于 CIMS 功能模型中哪一应用分系统（ 管理信息分系统（ MIS） ）。 155. 包括 CAD、 CAPP 和 NCP（数控程序编制）等子系统，用以支持产品的设计个工艺准备等功能，处理有关结构方面的信息的系统属于 CIMS 功能模型中哪一应用分系统（ 技术信息分系统（ TIS） ）。 156. 机电一体化的相关技术主要可归纳为：机械技术、检测传感技术、信息处理技术、 自动控制技术 、 伺服传动技术 和 系统总体技术 。 157. 机电一体化的发展趋势可概况为以下三个方面： 性能 上，向高精度、高效率、高性能、智能化的方向发展； 功能 上，向小型化、轻型化、多
27、功能方向发展； 层次 上，向系统化、复合集成化的方向发展。 158. 机电一体化系统（产品）设计大致可分为 开发性 设计、 适应性 设计和 变参数 设计。 159. 在拟定机电一体化系统设计方案的方法中， 取代法 是改造旧产品开发新产品或对原系统进行技术改造的常用方法。 160. 转动惯量对伺服系统的精度、稳定性、动态相应都有影响，机械设计时，在不影响系统刚度的条件下，应尽量 减小 惯量。 161. 同步带传动的主要失效形式有： 承载绳疲劳拉断 、 打滑和跳齿 和 磨损 。 162. 在反映产品失效的失效率和时间的关系曲线中，某一时期失效期的特点是失效率高，且随时间的增加而迅速下降，这一时期称
28、为（ 早期失效 ）。 163. 在可维修系统中，在规定的工作条件和维修条件下，在某一特定的瞬时，系统正常工作 的概率，称为（ 有效度 ） 164. 产品在规定的条件下和规定的时间内，完成规定功能的概率称为（ 可靠度 ） 165. 电路各部分公共导线阻抗、地阻抗和电源内阻压降相互耦合形成的干扰，称为（ 共阻抗感应干扰 ） 166. 工业用电，高频及微波设备等引起的干扰属于（ 无意干扰 ） 167. 电场通过电容耦合的干扰。称为（ 静电干扰 ） 二 判断题 (每空 2分，共 20分 ) 1、 直线运动导轨是用来支承和引导运动部件按给定的方向作往复直线运动。（ ） 2、 滚珠丝杆不能自锁。（ ） 3
29、、 D/A 转换的方式可分为并行转换的串行转换方式。（ ） 4、 同步通 信是以字符为传输信息单位。（ ） 5、异步通信常用于并行通道。（ ） 6、 查询 I/O 方式常用于中断控制中。（ ） 5 / 20 7、 串行通信可以分为 全双工方式 、 半双工方式 、 同步通信 、 异步通信 四种方式： （ ） 1、变流器中开关器件的开关特性决定了控制电路的功率、响应速度、频带宽度、可靠性和等指标。（ ） 2、伺服控制系统的比较环节是将输入的指令信号与系统的反馈信号进行比较，以获得输出与输入间的偏差信号。（ ） 3、感应同步器是一种应用电磁感应原理制造的高精度检测元件，有直线和圆盘式两种，分 别用作
30、检测直线位移和转角。（ ） 4、数字式位移传感器有光栅、磁栅、感应同步器等，它们的共同特点是利用自身的物理特征，制成直线型和圆形结构的位移传感器，输出信号都是脉冲信号，每一个脉冲代表输入的位移当量，通过计数脉冲就可以统计位移的尺寸。（ ） 5、 FMC 控制系统一般分三级，分别是单元控制级、整体控制级和设备控制级。（ ） 名词解释 1. 机电一体化 ： 机电一体化技术综合应用了机械技术、微电子技术、信息处理技术、自动控制技术、检测技术、电力电子技术、接口技佳功能价值的系统工程技术。 2. 系统总体技术 ： 系统总体技术是一种从整体目标出发，用系统工程的观点和方法，将系统各个功能模块有机的结合起
31、来，以实现整体最优。其重要内容为接口技术。接口包括电气接口、机械接口、人机接口 3. 步进电动机 ：4. 灵敏度 ： 指在稳态下，输出的变化量 Y 与输入的变化量 X 的比值。即为传感器灵敏度。 S=dy/dx=Y/X 5. 变频调速 ： 采用改变电机通电 频率的方式来改变电机的转速的调速方式。 6. 线性度 ： 所谓传感器的线性度就是其输出量与输入量之间的实际关系曲线偏离直线的程度。又称 为非线性误差。 7. 系统精度 ： 指输出量复现输入信号要求的精确程度； 8. 自动控制 ： 自动控制 由控制装置自动进行操作的控制。 9. I/O接口 ： I/O 接口电路也简称接口电路。它是主机和外围设
32、备之间交换信息的连接部件（电路）。它在主机和外围设备之间的信息交换中起着桥梁和纽带作用。 10. 压电效应 ：某些电介质，当沿着一定的方向对它施加力而使它产生变形时，内部就会产生极化现象，同时在它的两个表面上将产生符号相反 的电荷。当外力去掉后，它又重新恢复到不带电的状态，这种现象被称为压电效应。 11. 伺服控制系统 ： 一种能够跟踪输入的指令信号进行动作，从而获得精确的位置、速度及动力输出的自动控制系统。 12. 可靠性 ： 产品在规定的条件下和规定的时间内，完成规定功能的能力。 13. 动态误差 ： 动态误差在被测量随时间变化过程中进行测量时所产生的附加误差称为动态误差。 14. 开环控
33、制系统 ： 开环控制系统 无反馈的控制系统。 15. 逆变器 ： 逆变器 把固定的直流电变成固定或可调的交流电的 DC/AC 变流器。 16. 分辨力 ： 传感器能检测到的最小输入增量称分辨力，在输入零点附 近的分辨力称为阈值。 17. 复合控制器 ： 复合控制器带有前馈控制系统的反馈控制器。它的作用是使系统能以稳定的零误差跟踪已知的输入信号。 18. FMS柔性制造系统 ： 系统的柔性通常主要指对产品的柔性，即系统为不同的产品和产品变化进行设置，以达到高的设备利用率、减少加工过程中零件的中间存储。 19. 静态设计 ：是指依据系统的功能要求，通过研究制定出机械系统的初步设计方案。 20. 传
34、感器 ： 是一种以一定的精确度把被测量转换为与之有确定对应关系的，便于应用的某种物理量 的测量装置。 21. I/O通道 ： I/O 通道也称为过程通道。它是计算机和控制对象之间信 息传送和变换的连接通道。 22. 测量 ： 是人们借助于专门的设备，通过一定的方法对被测对象收集信息，取得数据概念的过程。 23. 系统软件 ： 系统软件是由计算机的制造厂商提供的，用来管理计算机本身的资源和方便 用户使用计算机的软件。 24. 永磁同步电动机 :以电子换向取代了传统的直流电动机的电刷换向的电动机。 25. 闭环控制系统 ： 闭环控制系统是指具有反馈的控制系统。 26. 敏感元件 ： 敏感元件是直接
35、可以感受被测量的变化，并输出与被测量成确定关系的元件 27. 共模干扰 ： 共模干扰往往是指同时加载在各个输入信号接口断的共有的信号干扰。 28. DMA： 外设与内存间直 接进行数据交换（ DMA）而不通过 CPU 29. 中断 ： 为了提高 CPU 的效率和使系统具有良好的实时性，采用中断方式 CPU 就不必花费大量时间去查询各外围设备的状态了。而是当外围设备需要请求服务时，向 CPU发出中断请求， CPU响应外围设备中断，停止执行当前程序，转去执行一个外围设备服务的程序，中断处理完毕， CPU 又返回来执行原来的程序。 30. 静压轴承 ： 静压轴承从外部油源给轴瓦提供压力油，使球磨机进
36、、出料端的大轴在高压油膜的作用下浮起，与轴瓦无直接接触，处在液体磨擦状态，从而极大地降低了起动力矩和旋转阻力矩。 31. 感应同步器 : 感 应同步器是一种应用电磁感应原理制造的高精度检测元件，有直线和圆盘式两种，分别用作检测直线位移和转角。 32. 串行通信 ： 串行通信是数据按位进行传送的。在传输过程中，每一位数据都占据一个固定的时间长度，一位一位的串行传送和接收 33. 检测传感器 ： 检测传感传感器是一种以一定的精确度把被测量转换为与之有确定对应关系的，便于应用的某种物理量的测量装置。 6 / 20 34. 响应特性 ：指的是输出量跟随输入指令变化的反应速度，决定了系统的工作效率。 3
37、5. 单片机 ： 它是把组成微机的 CPU、存储器 I/O 接口电路、定时器 /计数器等制作在一块集成芯片上构成一个完整的 计算机。 36. 静压导轨 ： 静压导轨是在两个相对运动的导轨面间通入压力油或压缩空气，使运动件浮起，以保证两导轨面间处于液体或气体摩擦状态下工作。 37. 屏蔽 ： 屏蔽是利用导电或导磁材料制成的盒状或壳状屏蔽体，将干扰源或干扰对象包围起来从而割断或削弱干扰场的空间耦合通道，阻止其电磁能量的传输。 38. 传感器 ： 是借助于检测元件接收一种形式的信息，并按一定规律将它转换成另一种信息的装置。 39. 传感器的静态特性 ： 传感器在静态信号作用下，其输入 -输出的关系。
38、 40. 传感器的线性度 ： 指传感器的实际特性曲线与拟合直线之间的偏差。 41. 电容式传感器 ： 是将被测 非电量的变化转换为电容量变化的一种传感器。 42. 伺服 ： 在控制指令的指挥下，控制驱动元件，使机械系统的运动部件按照指令要求进行运动。 43. 步进电动机 ： 是一种将脉冲信号转换成角位移的执行元件。 44. 整流器 ： 把交流电变换成固定的或可调的直流电的功率放大器。 45. 斩波器 ： 把固定的直流电变成可调的直流电的功率放大器。 46. 直流伺服系统 ： 采用直流伺服电动机作为执行元件的伺服系统。 47. 旋转变压器 ： 是一种输出电压随转角变化的角位移测量装置。 48.
39、交流伺服系统 ： 采用交流伺服电动机作为执行元件的伺服系统。 49. 电液伺服系统 ： 由电信号处理部分和液压功率输出部 分组成的控制系统。 50. 直接数字控制系统 ： 计算机的运算和处理结果直接输出作用于被控对象的控制系统。 51. 机器人 ： 一种可重复编程的多功能操作手，用以搬运材料、零件、工具或者是一种为了完成不同操作任务，可以有多种程序流程的专门系统。 52. 隔离放大器 ： 指对输入、输出和电源在电流电阻彼此隔离使之没有直接耦合的测量放大器。 53. 适应性设计 是在原理方案基本保持不变的情况下，对现有系统功能及结构进行重新设计，提高系统的性能和质量。 54. 开发性设计 是在没
40、有参考样板的情况下，根据抽象的设计原理和要求所进行的设计，设计出质量和性能方面满足 目的要求的系统。 55. 变参数设计 在设计方案和结构不变的情况下，仅改变部分结构尺寸，使之适应于量的方面有所变更的要求的一种设计方法。 56. 步进电动机 是一种将脉冲信号转换成角位移的执行元件。 57. 直流伺服系统 采用直流伺服电动机作为执行元件的伺服系统。 58. 交流伺服系统 采用交流伺服电动机作为执行元件的伺服系统 二、简答题 1 机电一体化系统中，传感测试部分的作用是什么？ 机电一体化系统中传感测试部分的作用是对系统运行中所需要的本身和外界环境的各种参数及状态进行检测，变为可识别的信号，传输到信息
41、处理单元，经分析处理 后产生控制信息。 2 简述机电一体化产品设计的工程路线（主要步骤） 拟定产品开发目标和技术规范；收集资料，市场分析，可行性分析和技术经济性分析；总体方案设计；总体方案的评审和评价；详细设计；详细设计方案的评审和评价；试制样机；样机实验，测试；技术评价与审定；小批量生产；试销；正常生产；销售。 3 机电一体化系统应包括的基本要素有哪些？并指出各要素所对应的功能。 机械本体：使构造系统的各子系统、零部件按照一定的空间和时间关系安置在一定的位置上，并保持特定的关系。 动力部分：按照机电一体化系统的要求为系统提供 能量和动力使系统正常运行。 检测部分：把系统运行过程中所需要的本身
42、和外界环境的各种参数及状态进行检测，变成可识别信号，送往控制装置，经过信息处理后产生相应的控制信息。 执行机构：根据控制信息和指令完成所要求的动作。 控制器：根据系统的状态信息和系统的目标，进行信息处理，按照一定的程序发出相应的控制信号，通过输出接口送往执行机构，控制整个系统有目的地运行。 接口：各子系统之间进行物质、能量和信息的交换、放大、传递。 4. 机电一体化系统对支承部件的要求是什么？ 机电一体化系统中的支承部件不仅要支承、固 定和联接系统中的其它零部件，还要保证这些零部件之间的相互位置要求和相对运动的精度要求，而且还是伺服系统的组成部分。因此，应按伺服系统的具体要求来设计和选择支承部
43、件。 机电一体化系统对支承部件的要求是：精度高、刚度大、热 变形小、抗振性好、可靠性高，并且具有良好的摩擦特性和结构工艺性 5. 机电一体化系统设计指标大体上应包括哪些方面 ? 应包括系统功能、性能指标、使用条件、经济效益。 7 / 20 6、 机电一体化系统中的计算机接口电路通常使用光电藕合器，光电藕合器的作用有哪些？ （ 1）能保护系统元件不受高共模电压的损害，防止 高压对低压信号系统的损坏。 （ 2）泄漏电流低，对于测量放大器的输入端无须提供偏流返回通路。 （ 3）共模抑制比高，能对直流和低频信号 (电压或电流 )进行准确、安全的测量。 利用光电耦合方式实现载波调制，可获得 10kHz
44、带宽，但其隔离性能不如变压器耦合。 7、 为什么采用机电一体化技术可以提高系统的精度？ 机电一体化技术使机械传动部分减少，因而使机械磨损，配合间隙及受力变形等所引起的误差大大减少，同时由于采用电子技术实现自动检测，控制，补偿和校正因各种干扰因素造成的误差，从而提高精度。 8、 影响机电一体化 系统传动机构动力学特性的主要因素有哪些？ 影响系统传动机构动力学特性的主要因素有系统的负载变化；传动系统的惯性；传动系统的固有频率；传动系统中的摩擦与润滑。 9、 转动惯量对传动系统有哪些影响？ 在传动系统中，转动惯量增大使机械负载增加，功率消耗大；使系统相应速度变慢，降低灵敏度；使系统固有频率下降，容易
45、产生谐振。 10、 为减小机械系统的传动误差，可采用哪些结构措施？ 减小机械系统的传动误差可采用的结构措施有：适当提高零部件本身的精度；合理设计传动链，减小零部件制造、装配误差对传动精度的影响；采用消隙机构， 以减小或消除回程误差。 11、 如何提高伺服系统的响应速度？ 伺服系统的响应速度主要取决于系统的频率特性和系统的加速度。 （ 1）提高系统的固有频率，减小阻尼。增加传动系统的刚度，减小折算的转动惯量，减小摩擦力均有利于提高系统的响应速度。 （ 2）提高驱动元件的驱动力可以提高系统的加速度，由此也可提高系统的响应速度。 12、 步进电机是如何实现速度控制的？ 步进电机的运动是由输入的电脉冲
46、信号控制的，每当电机绕组接收一个脉冲，转子就转过一个相应的角度。其角位移量与输入脉冲的个数严格成正比，在时间上与输入脉冲同步。因而 ，只要控制输入脉冲的数量、频率和电机绕组的相序，即可得到所需转动的速度和方向。 13、 试述直流电机伺服系统中脉宽调制放大器的基本工作原理。 脉宽调制放大器是直流伺服电机常用的晶体管驱动电路。利用大功率晶体管的开关作用，将直流电源电压转换成一定频率的方波电压，施加于直流电机的电枢，通过对方波脉冲宽度的控制，改变电枢的平均电压，使电机的转速得到调节。 14、 交流伺服电机有哪些类型？交流伺服驱动的主要特点是什麽？ 交流伺服电机有永磁式交流同步电机和笼型异步电机两类。
47、 交流伺服驱动的主要特点有：（ 1）调速范围大；（ 2）适合大、中功率伺服系统；（ 3）运行平稳，转速不受负载变化的影响；（ 4）输出转矩较大，而转矩脉动小。 15、 试述可编程序控制器的功能及组成。 可编程序控制器可取代继电器控制，完成顺序和程序控制；可组成闭环系统，实现精确的位置和速度控制；可构成高速数据采集与分析系统，实现生产过程的完全自动化。典型的可编程序控制器由电源、微处理器、存贮器、输入输出接口和编程器所组成。 16、 开放式体系结构的主要特点是什麽？ 开放式体系结构是近年来在电子工业和计算机工业中流行的一种设计思想，它使得当代计算机测控系统的设计方法 与传统方法有了很大区别。开放
48、式体系结构的主要特点是：向未来的 VLSI 开放；向不同用户层次开放；向用户的特殊要求开放；采用模块化结构。 17、 采用 STD总线的工业控制机有哪几种工作模式？ 由于 STD总线的高度模块化和采用组合方法的特点， STD 工业控制机可以灵活地组成各种系统。其工作模式有三种： （ 1）独立工作模式 即采用微机的基本系统与工业用 I/O 模板单独构成控制系统。 （ 2）作为前端控制， STD 工业控制机可作为其它微机（工业 PC机）的前端控制机，完成实时在线控制，并把采集的数据和执行结果传送给上位机。 （ 3）构成分布式组合， 利用 STD 控制机的组合方法，可方便地进行各种分布式系统的组合。 18、 简述 STD总线微机控制系统的主要特点。 （
