机电一体化复习题(附答案)[2]

五、综合题(16分)

已知电机驱动的三自由度位置控制系统，单个自由度的驱动系统如图所示，确定整系统 的控制方案、画出控制系统原理图。(至少提出两个方案)

答案及评分标准 (供参考)

一、填空[每空2分，共20分)

1.办公机电一体化产品 产业机电一体化产品 民用机电一体化产品 2．控制软件 硬件接口 3．前小后大

4．电源 输入／输出接口 5．灵敏度 线性度

二、简答题(每题4分，共20分)

1．答：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。

2．答：机电一体化相关技术有：机械技术，计算机与信息处理技术，系统技术，白动控制技

术，传感器测试技术和伺服驱动技术。

3．答：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，容易产生谐振。

4．答：详细设计主要包括：系统总体设计；业务的分组；机械本体及工具设计；控制系统设

计：程序设计；后备系统设计；完成详细设计书及制造图样；产品出厂及使用文件的设计。 5．答：A／D接口的功能是将温度、压力等物理量经传感器变成的电压、电流等信号转换为 数字量。D／A接口是将二进制数字量转换成电压信号。

三、分析题(20分)

1.(10分)解答：图中各部可分为：

(1) 控制及信息处理单元：键盘、计算机、显示；(2)测试传感部分：光电编码器、信

号处理；(3)能源：电源；(4)驱动部分：功放、电机；(5)执行机构：联轴器、齿轮减速器、丝杠螺母机构、工作台

2．(10分)解答：

齿轮传动链位于电机之后，前向通道的闭环之外，其传动误差的低频分量和高频分量都不 能通过闭环控制来消除，都会影响输出精度。 四、计算题(24分)

1．(12分)解： (1)计算负载力 (4分)

负载力由外负载力、惯性负载力两部分构成

(1)高速端测量

设传感器的每转脉冲数为，n，每个脉冲对应工作台的位移为

满足题目要求。

(2)低速端测量

传感器直接与丝杠连接，与减速比无关

可知”。＝500脉冲／转的编码器不合用。

五、综合题(16分)

解：可以使用工业PC机或者单片机完成系统的控制。具体可以有下三种方案： (1)工业PC机集中控制方案： 用一台工业PC机对三个自由度实现集中控制，包括任务管理和三个自由度的伺服控制，系统原理图如下。

(2)工业PC机、单片机分级控制方案：用一台工业PC机与三个单片机通信，对三个单片 机实现管理，每个单片机负责一个自由度的伺服控制，控制系统原理图如下。

(3)单片机、单片机分级控制方案：用一个单片机作为主单片机与三个从单片机通信，对三 个从单片机实现管理，每个从单片机负责一个自由度的伺服控制，控制系统原理图如下。

评分标准：正确回答出三种方案之中的任意两个即可得满分。