机电一体化问答题打印版由刀豆文库小编整理，希望给你工作、学习、生活带来方便，猜你可能喜欢“机电一体化重点及答案”。
1、试述机电一体化技术与传统机电技术的区别。(P2)答：传统机电技术的操作控制主要以电磁学原理的各种电器来实现，如继电器、接触器等，在设计中不考虑或很少考虑彼此间的内在联系。机械本体和电气驱动界限分明，整个装置是刚性的，不涉及软件和计算机控制。机电一体化技术以计算机为控制中 心，在设计过程中强调机械部件和电器部件间的相互作用和影响，整个装置在计算机控制下具有一定的智能性。机电一体化技术是微电子技术和计算机技术向机械工业渗透的过程中逐渐形成并发展起来的一门多学科领域交叉的新型综合性学科，它是机械工业的发展方向。数控技术是机电一体化技术中的核心技术，机电一体化技术的另外一个重要表现形式是机器人技术。
系统论、信息论和控制论是数控技术的理论基础，微电子技术、计算机技术和精密机械技术就是数控技术的技术基础。
2、数字控制是一种借助数字、字符或其它符号对某一工作过程（如加工、测量、装配等）进行可编程控制的自动化方法。数控技术采用数字控制的方法对某一工作过程实现自动控制的技术。它集计算机技术、微电子技术、自动控制技术和机械制造技术等多学科、多技术于一体。数控机床是采用数字控制技术对机床的加工过程进行自动控制的一类机床。数控系统实现数字控制的装置。它能够自动输入载体上事先给定的数字量，并将其译码后进行必要的信息处理和运算后，控制机床动作并加工零件。CNC系统的核心是CNC装置。
3、试述机电一体化系统的设计方法。机电一体化系统的设计过程中，一直要坚持贯彻机电一体化技术的系统思维方法，要从系统整体的角度出发分析研究各个组成要素间的有机联系，从而确定系统各环节的设计方法，并用自动控制理论的相关手段，进行系统的静态特性和动态特性分析，实现机电一体化系统的优化设计。机电一体化系统动态性能的参数设计原则：（1，足够高的谐振频率2，高刚度和低转动惯量3，适当的阻尼比4，尽可能小的传动间隙5，良好的摩擦特性伺服电动机的优点：它是受输入电信号控制，并作快速响应的电动机堵转矩与控制电压成正比，转速随转矩的增加而近似线性下降，调速范围宽，当控制电压为零时能立即停转。）根据数控机床加工作任务不同，其运动控制分为哪几种类型？并说明其功能。
分为点为控制盒连续路径控制两类。前者功能是将工具或零件在容许速度和加速度条件下，尽快地从源坐标位置运动到目的坐标位置。运动过程中不进行加工。后者又称为轮廓控制或仿形控制，包括直线和曲线两张运动控制，它不仅控制目标点，而且控制工具到达目标点的整个路径。简述机电一体化设计中，“简化机械系统”的设计思想是什么？
机械系统可采用机电一体化方法加以简化。依靠微处理机和执行器可以提供诸如轮廓、速度计定位控制任务的功能。
机电一体化设计中，“替代机械系统”的设计思想是什么? 极端情况下，机械的功能可以完全由微处理机和执行器取代，从而是机械产品变成点子产品。如电子表、自动驾驶舱等。
数控机床通常采用插补器生成运动控制指令，其中插补的概念是什么?插补的感念就是产生一系列固定长度的步距，近似不能直接到达几何图形，使得刀轨路径的最大偏差保持在一个步长以内。
机电一体化产品设计中需要贯彻哪些设计思想？整体系统的设计思想；机电融合的设计思想；注重创新的设计思想。
简述典型机电一体化系统中的测量模块的功能及组成。功能：采集有关系统状态和行为信息；组成：有传感器、调理电路、变换电路等组成。
工业机器人：是一类数控，它是可编程多自由度的，用来通过一些列动作，搬运货物，零件，工具，或其他装置，以实现给定的任务。机器人可分为点位控制机器人，连续路径控制机器人，路径控制机器人，其中路径控制为最高。点位控制是在容许的加速度和速度条件下，尽可能的由原坐标位置运动到目标位置，而对于两点之间的轨迹是没有精度要求。
机电一体化产品从设计到形成产品进入市场，再到产品走向成熟形成批量，一般要经历概念研究，实验室试验，工程模型，生产样机，检验机器工作性能，形成初级产品，进行批量产品降低成本八个过程。
系统的定义：广义上，系统定义为两个或两个以上事物组成相互依存，互相作用，共同完成某 种特定功能或某种事物现象的一个统一整体的统称。在工程领域，系统可以是电，机械，液压，气动，热，生物及医学的，或者是其中某些的组合。
典型机电一体化系统的7种形式： 1机械手关节伺服系统 2数控机床3工业机器人 4自动引导车5顺序控制系统6数控自动化控制系统7微机电系统 机电一体化的设计依据 评价指标：1系统功能：即所设计的产品是用来干什么的应具有那些基本功能和主要操作。2性能指标：每一项功能都应满足一定的性能指标。3使用条件，任何系统都是在一定的条件下运行的，其中包括环境条件和人员因素。4经济效益，不仅要包括产品的成本，也要考虑推向市场前的费用，保险消耗以及售后维修消耗。
整个设计过程可以分为几个阶段：1 市场调研 需求分析和技术预测2概念设计 3可行性分析 4编制设计任务书 5初步设计——方案设计 6方案设计与优化 7详细设计和参数核算 8完成全部设计文件
顺序控制系统，分为哪几类：是按照预先规定的次序完成一系列才做的系统。根据如何开始和终结操作，顺序控制可以分为，1当某一件事发生时，开始或结束操作的称为事件驱动顺序控制，2在某一时刻或一时间间隔之后，开始或结束操作的称为事件驱动顺序控制。描写事件驱动顺序控制逻辑常用的是梯形图和布尔代数方程
如何处理机与电的关系：1替代机械系统 2简化机械系统 3增强机械系统 4综合机械系统
机械传动系统对完成机械主要运动的主轴的要求有哪些：1回转精度含径向精锻 2静刚度 3动特性 4热特性
什么是连续控制：为了控制工具沿任意直线或曲线运动，必须控制每一个轴的位置和速度，使得它们同步协调到达目标点，这样的运动控制为连续路径控制。什么是复合控制器：就是在反馈控制器的基础上附加一个前馈控制器，二者的复合称为复合控制器。其反馈控制是误差控制，而前馈控制是开环控制。开发机电一体化系统的依据是什么：1需求牵引 2技术推动。其中主要是由市场向导，其次是技术导向。
描述决定系统输入与输出之间关系的数学方程式，称为系统的数学。模型根据数学模型的不同，系统可以分为静态的或动态的，线性的或非线性的，定常的或时变的，确定性的或随机性的等。
控制系统类型有哪些：伺服控制系统 顺序控制系统 过程控制系统。
为什么要进行系统建模和仿真：(P25)数学模型中的所有系数都为与时间无关的常量的系统称为定常系统（是不变系统），否则称之为时变系统。在一直输出初值和给定输入的条件下，未来输出可以按照数学模型唯一决定的系统称为确定性系统，否则为随机系统。
机电一体化的含义：机械与电子的集成技术。什么是机电一体化系统？精密机械技术、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。.机电一体化系统的组成答：控制功能、动力功能、传感检测功能、操作功能和构造
物理系统包括各种驱动装置，执行结构，传感器等，控制系统包括软件，硬件。
数控机床（NC）柔性制造系统（FMS）计算机集成制造系统（CIMS）,网络制造 柔性制造单元（FMC）等。微机电系统（MEMS）：电子和机械元件相结合的微装置或系统，采用与集成电路兼容的批加工技术制造尺寸可以从毫米到微米及范围变化.。
机电一体化系统结构包含的模块：1机械受控模块，起承接，传递力和运动作用。2测量模块，用来采集和系统有关状态和行为的信息。3驱动模块，改变驱动力改变系统的运行状态。4通信模块，实现系统内部，外部通信。5微计算机模块，处理由测量模块和接口模块提供的信息。6软件模块，控制计算机模块的工作。7接口模块，系统内部各级之间的信息交换。（4567合称为控制模块）简述典型机电一体化系统中的微处理机模块微处理机模块负责处理由测量模块和接口模块提供的信息。输入参数：被测量的反馈量和与系统运行有关的设定参数。输出参数：一部分决定驱动模块的工作状态；另一部分供接口模块。
测量模块有哪几部分组成与功能：机电一体化系统中的测量模块由传感器 信号调理电路及测量系统等组成。的作用的是将机械模块的状态和性能参数变换为电信号，并进行必要的信号转换和信号处理，提供给检测和控制。功能 采集有关系统状态和行为的信息。
机械受控模块的作用：代表系统的机械结构，又成为执行模块，主要功能是承载 传递力和运动 如改变速度 远距离动作 力的放大和反馈 速度和力的参数调节 同步传动和传送物料等，该模块同时起着外观 造型和防护的作用。通信模块：传递信息 实现系统的内部 外部 远程和近程通信。接口模块：各级之间的信息传递。
4.开发机电一体化系统的依据：需求牵引，技术推动。其中市场推动为主要向导，其次是技术向导。
机电一体化系统动态性能的参数设计原则：1足够高的谐振频率；2高刚度和低转动惯量；3适当的阻尼比；4尽可能小的传动间隙；5良好的摩擦特性。
机电一体化系统或产品设计的目的是什么？答：增加机械系统或装置的附加值和自动化程度。省能源，省资源，智能化。
4、简述机电一体化系统或产品的机电结合（融合）设计方法。答：将各组成要素有机的结合为一体构成专用或通用的功能部件，其要素之间机电参数的有机匹配比较充分。
5、简述机电一体化系统（产品）的机电组合设计方法，特点是什么？。答：将结合法制成的专用货通用部件，功能模块，像积木那样组合成各种机电一体化系统。特点：缩短设计与研制周期，节约工装设备费用且有利于生产管理，使用与维护。
6.机械传动系统在机电一体化系统（产品）中的基本功能和作用是什么？ 答：功能：机械运动物理参量转换。作用：是传动元件和负载之间的物理参量得到合理的匹配。
7.简答机电一体化机械传动的主要功能，目的，基本要求。答：主要功能：传递力/转矩，速度/转速。基本要求：传动间隙小，精度高，体积小，重量轻。目的：使执行元 件与负载之间在转矩和转速方面达到合理的匹配。8.机电一体化系统（产品）的机械部分与一般机械系统相比，应具备哪些特殊要求？答：较高的定位精度，良好的动态响应特性，无间隙，低摩擦，低惯量，大刚度，高的谐振频率，合理的阻尼比。
滚动导轨副的品质用那几方面来衡量？(1)导向精度导向精度是导轨副最基本的性能指标。移功件在沿导轨运动时，不论有无载荷，部应保证移动轨迹的直线性及其位置的精确性。各种设备对导轨副的平面度，垂直度及等高、等距的要求都有相应的规定或标准可以参照2)耐磨性导轨副应在预定的使用期内，保持其导向精度。精密滚动导轨副的主要失效形式是磨损。因此，耐磨性是衡量滚动导轨副性能的主要指标之一，3)刚度 为了保证足够的刚度，应选用最合适的导轨类型、尺寸及其组合。选用可调整间隙和能够预紧的导轨副可以提高刚度。4)工艺性导
轨副要便于装配、调整、测量、防尘、润滑和维修保养。机械传动主要有齿轮，蜗杆传动，丝杠螺母传和谐波传动几种。蜗轮蜗杆副在一定意义上可看做是一种特殊的齿轮，只能用于传递垂直交错轴之间的回转运动，蜗杆一般有1~8个头，优点是传动平稳，噪声小。可自锁，但传动效率低，功率损失较大。为了减小负载转动惯量，在结构可在满足强度的前提下尽可能吧齿轮做小，选用轻质合金以及在齿轮上开孔等措施。）
谐波齿轮与普通齿轮副传动相比具有：（1、结构简单，体积小，重量轻，传动效率高
2、传动比范围大
3、同时啮合齿数多，运动精度高承载能力大。4，传动平稳，无冲击，噪声小
5、齿侧间隙可以调整
6、可实现向密闭空间传递运动及动力7，可实现高增速运动8，方便地实现差速传动。导轨副：用于引导运动部件的走向，保证执行件的正确运动轨迹，并通过摩擦和阻尼影响执行件的运动特性，它包括运动导轨和支撑导轨两部分)
液体动压支撑的工作原理是斜板承载机理：若两平行面之间的油液成楔形，二者相对运动时产生压力，从而可以承载，气体动压力支撑的原理与液体动压力支撑的原理基本相同，在轴颈和轴瓦之间形成气楔。液体静压支承的工作原理：在液压的作用下，轴套内孔壁上的油腔与运动表面形成油膜，当轴的重量忽略不计时，油膜四周厚度相同，油腔没有压力差存在。当轴的径向载荷作用下，轴心下移，上油膜厚度大于下油膜，油腔产生压力差，将轴托起使之回到平行位置，特点：精度高，刚度大，抗震性好，摩擦力矩小，用于低速重载高精度的机械设备，气体静压与液体液压原理相同，它的结构形式有联结式和球面式。消除传动间隙通常从以下两个方面入手：其一是采用无间隙花键，过盈配合，销钉等方是连接柔轮和轴；其二是将齿轮按无间隙加工，由于存在柔性构件，这种无齿隙啮合传动不会有任何问题。
传感器的性能要求：量程足够，灵敏度高;精度适当，线性度好；响应时间短，同频带宽；稳定性好，具有一定的过载能力；经济适用，成本低，寿命长。
消除齿轮副间隙的措施：齿轮副的间隙使得在传动过程中，主动轮突然改变旋转方向时，从动轮不能随之立即随之反转，而是有一个滞后量，造成齿轮传动的回差。这种非线性因素将会影响全闭环伺服系统的稳定性。消除齿轮副间隙的方法有：刚性调整法和柔性调整法。滚珠式和滚柱式滚动导轨的各自的特点：滚珠式机构简单紧凑 制造容易 成本较低滚珠式为点接触，摩擦阻力小，但承载能力差，刚度低 适合载荷不大的场合。滚柱式为线接触，摩擦阻力大，对导轨面的平行度误差较敏感，易产生侧向偏移和滑动二引起应力集中和磨损，但是承载能力较高，刚度大，导向性能好。但对导轨的平行度误差较敏感易产生侧后偏移和滑动而引起应力集中与磨损，滚动体的材料为滚动轴承钢。
简述滚珠丝杠传动装置的组成，结构和应用特点。答：由带螺旋槽的丝杆、螺母、滚动元件滚珠/滚柱、回珠装置等组成。应用特点：具有传动阻力小；传动效率 高；轴向刚度高；传动平稳；传动精度高；不易磨损、使用寿命长等优点；但不能自锁；因而用于高精度传动和升降传动时，需制动定位装置。
10.试分析齿轮传动中，定轴传动、行星传动、谐波传动的组成与传动特点。答：行星传动：主要由传动齿轮、定位齿轮、行星齿轮和行星架等组成。特点：体积小、质量小，结构紧凑，承载能力大, ；，传动效率高+，传动比较大，可以实现运动的合成与分解，运动平稳、抗冲击和振动的能力较强。谐波传动：由钢轮，柔轮，波发生器组成。特点：结构简单，体积小，重量轻；传动比范围大；同时啮合的齿数多；承载能力大；运动精度高；运动平稳，无冲击，噪声小；齿侧间隙可以调整；传动效率高；同轴性好；可实现向密闭空间传递运动及动力；可实现高增速运动；方便的实现差速传动。
11.滚动导轨副应达到的基本要求。答：高的导向精度、高的耐磨性、足够的刚度、良好的工艺性。
12.导轨的刚度所包含的主要内容有哪些？以及各部分对导轨副的导向精度影响如何？ 答：结构刚度，接触刚度，局部刚度。1影响整体导向精度2影响导向面的精度3造成导轨在使用中存在局部误差。
滚球丝杠螺母副与普通螺旋转动相比有哪些特点：滚球丝杠螺母副克服了普通螺旋传动的缺点，已发展为一种高精度的传动装置，它采用了滚动摩擦螺旋取代了滑动摩擦螺旋，具有摩擦小传动效率高 传动平稳寿命长 精度高 温升低等优点。由于滚动丝杠螺母具有运动磨擦小 便于消除传动间隙等突出优点，它给机电一体化系统的性能改善带来了巨大的益处 但是 它不能自锁 用于升降传功时需加缩紧装置，结构复杂 成本高 另外传动的距离和速度有限。
机械传动主要有；齿轮 蜗杆传动，丝杠螺母传动和谐波传动。
齿轮副间隙的消除：刚性调整法与柔性调整法（p30）间隙消除及预紧方法：双螺母齿差式双螺母螺纹式双螺母垫片式
谐波齿轮传动是建立在弹性形变理论基础上的一中新型传动，是由行星齿轮传动演变而来的，与少齿差行星轮传动十分相似，他是依靠柔性轮产生的可控变形波引起齿间的相对错齿来传递动力和运动。
霍尔式传感器特点：机构简单，体积小，坚固，频率响应宽，动态范围大，无触点，使用寿命长，可靠性高，易于微型化与集成电路化。
20涡轮蜗杆副传动的特点？蜗杆副为线接触，可传递较大功率，传动比大。蜗杆一般有1—8个头，优点是传动平稳、噪音小、可自锁，但传动效率低，功率损失大。21刚性消除齿轮副间隙的方法有哪些？方法有：调整中心距法、选择装配法、带锥度齿轮法及斜齿轮法等。23对主轴轴系的要求有哪些？对于主轴轴系来说，是保证机械功能、完成机械主要运动的部件，因此对其要求也比较高，主要有：回转精度含轴向精度；静刚度；动特性；热特性。
24.滚珠丝杠螺母副分为：外循环插管式和内循环反向器式滚珠丝杠螺母副间隙消除和预紧方法：1 双螺母齿差式 2 双螺母螺纹式 3 双螺母垫片式 4 单螺母变位导程自预紧式
26.谐波齿轮传动消除间隙的方法：采用无间隙花键 过盈配合 销钉等方式联接柔轮和轴将齿轮做成无间隙花键和相应的串联机器相比，并联机器的主要优点：1 刚度高，承载能力与整机质量比大2 移动部件质量轻可获得很高的动态特性，易实现高速 高加速的运动 3 不存在误差累计，可获得较高的运动精度4 零件标准化程度高，易于实现模块化设计 5 作业空间与机器尺寸比小 缺点： 灵活性差运动平台的倾斜角度小
2齿轮副、蜗轮蜗杆副、以及滚珠丝杠螺母副的特点：1齿轮系及蜗杆副他们工作可靠，传动比恒定，结构成熟制找复杂。齿轮传动瞬时传动比不变，主动轮做匀速转动，从动轮也做匀速转动；2 蜗轮蜗杆副在一定意义上可以看作特殊的齿轮，只能用于传递空间垂直交错轴之间的回转运动。传动平稳、噪声小、可自锁，但传动效率低，功率损失大。3采用滚动摩擦代替滑动摩擦，磨损小、传动效率高、传动平稳、寿命长、精度高、温升低的优点。4谐波齿轮减速器有哪几种机构类型：有刚轮固定，柔轮固定和波发生器固定的传动形式。从波发生器来看,可分为单啮合区谐波齿轮传动和双波传动。简述并联机构：具有多个运动自由度，且驱动器分配在不同环路上的闭式多换机构。简述机械传动系统对轴的要求：1 回转精度含轴向精度要求；2 静刚度，即单位变形量所需的静载荷大小。3动特性，即轴系抵抗冲击、振动、噪声的特性。4热特性，轴系的热特性主要参数热源强度、温升及工作部位的热位移。故还需考虑轴的支撑形式和轴的质量分布。1测量模块：由传感器、信号调理电路以及测量系统等组成，设计系统状态和行为的信息采集与处理技术。它的作用是将机械结构的模块状态和性能参数变换为电信号，并进行必要的信号转换和信息处理，提供给检测或控制。2简述传感器静态特性的主要技术指标：传感器交换的被测量的数值处在稳定状态时，传感器的输入/输出关系称为传感器的静态特性。描述传感器静态特性的主要技术指标是：精度、线性度、误差、重复性、可复现性等。传感器系统的动态特性的频域指标的内容：1谐振角频率；2谐振峰值；3复现频率；4闭环截止频率。感应同步器：（是一种应用电磁感应原理来测量位移的高精度检测元件，有直线式和圆盘式分别用于大行程的线位移和角位移的测量，它的特点是抗干扰能力强，对环境要求低，机械结构简单，接长方便“路径”和“轨迹“的区别：路径只代表与轨迹有关的位置信息，轨迹是代表在空间直角坐标系或机器人连杆坐标系的位置——时间曲线，是具有适当的速度和加速度信息的路径轨迹不但要求路径连续，而且要求速度连续。)传感器阈值：传感器能产生输出变化的被测量的最小变化量
灵敏度(测量)输出变化量与对应的输入(被测量)变化量的比值。有时称为增量增益或标度因子。什么是传感器误差 精度的表示方法有哪些： 传感器的误差是指测量值与理想值之差。精度的表示；以被测变量表示 满量程的百分数实际输出的百分数。
传感器系统的动态特性的频域指标包含哪些？谐振角频率 谐振峰值 复现频率 闭环截止频率。
伺服系统可分为几类，输入信号为？：模拟式伺服系统，输入信号为模拟信号。参考脉冲系统，输入信号为数字脉冲信号。采样——数据系统，输入为上位机生成并经过精插补的参考指令
光电编码器式传感器的工作原理和特点：光电编码器是编码盘式角度数字测量元件，分为绝对编码器和增量编码器两种，增量编码器是指旋转的编码给出一系列脉冲，然后根据旋转方向由计数器对这些脉冲进行加减计数，以此来表示旋转过的转角位移量。特点：结构简单 价格低 精度易于保证等优点，绝对编码器用于360度内角唯一的测量，测角精度为数秒，随着分辨率的提高 要求码道数增加，刻划难度增大。什么是感应同步器：是一种应用电磁感应原理测量位移的高精度检测元件，有直线式和圆盘式两种，分别用于大行程的线位移和角位移的测量。
机电一体化系统中传感器技术发展有哪些特点？：1集成化，其是指将但一功能的传感器借助于微电子和MEMS技术的微细加工技术，与其他部分集成在一个系统中。2 多功能化 将原本多个传感器执行的功能集成在一件传感器中，是指具有更强的功能。3 微型化 是指传感器的尺寸极度的缩小。智能化 指传感器本身与计算机技术结合 借助于外围电路，实现从信号的检测处理 传输和显示等一系列的功能。
什么是霍尔效应：当金属或半导体薄片置于磁场中，有电流流过 在垂直于电流和磁场的方向上将产生电动势 这种现象的称为霍尔效应
测量模块由：传感器信号调理电路及测量系统等组成。重复性：在满量程范围内由同一方向趋近同一输入，连续几次测量所得输出之间的最大差值。可重复性：在长时间周期内由两个方向趋近同一输入，多次测量所得输出的最大差值。线性度：输出输入特性曲线与直线的紧密程度称线性度。位移传感器包括线位移传感器和角位移传感器 光电编码器有两种类型：绝对编码器和增量编码器 增量式编码器测量转速的方法：测量码盘脉冲频率法和测量码盘脉冲周期法光栅可分为：透射光栅和反射光栅 光栅的组成：标尺光栅和指示光栅组成。霍尔式传感器是基于霍尔效应原理形成的传感器，它可以通过将电流磁场 位移压力压差转速等物理量转换成电动势输出的一种传感器。信号调理的目的：隔离 阻抗变换 噪声抑制 放大及变换等
测量中的量程测量中的量程是指由可测变量值的下限与上限的定义，量程包含下限和上限之间的所有值。改善传感器性能措施中的平均技术常用的平均技术有误差平均效应和数据平均处理。误差平均效应的原理是利用n个传感器单元同时感受被测量，因此其输出将是这些单元输出的总和。数据平均处理是在相同条件下测量重复n此，取其平均值。
实际中那些技术可以改善传感器的性能：1差动技术，可消除零位输出和偶次非线性项抵消共模误差，减小非线性。2平均技术，有误差平均技术和数据平均处理。利用N个传感器单元同时感受被测量，因而输出将是这些单元的总和。3稳定性处理，传感器作为长期实用原件器稳定性特别重要，故因该进行必要的稳定性处理。4屏蔽、隔离措施可以抑制电磁干扰。另外如隔热、密封、隔振等措施可削弱温度、湿度和机械振动的影响。5密闭技术，将反馈控制技术与传感器相结合，可以构成闭环测量系统。怎样控制步进电动机输出轴的角位移,转速及转向：(步进电动机是脉冲电动机，它将数字的电脉冲输入转换为模拟的输出轴运动。每输入一个脉冲，输出轴转动一步。因此，输出的角位移正比于输入脉冲的个数，转速正比于输入脉冲的频率，转向取决于各相绕组通电的顺序)简述步进电动机双极性驱动电路的组成及原理
步进电动机双极驱动电路使用了四个晶体管为开关控制绕组电流。它不仅可控制相绕组电流的导通或截止，还可以控制其方向。该电路应具有限流和续流二极管。该电路主要用于混合式或永磁式不仅电动机。
简述步进电动机细分驱动电路的原来及作用。细分电路通过控制电动机各绕组中电流的大小和比例，是步距角减小到原来的几分之一至几十分之一。提高分辨率、平滑步进运动、减少震荡。
步进电动机常用的驱动电路有哪几种类型?其中哪种电路适于永磁式步进电动机?主要有：单极性驱动电路、双极性驱动电路、高低压驱动电路、斩波驱动电路、细分电路。其中双极性驱动电路适于永磁式步进电动机。
步进电动机数控系统和参考脉冲伺服系统的输入信号是什么?输出轴的转速、转向、位置各自与哪些因素有关?(1)参考脉冲序列。转速与参考脉冲频率成正比。(2)输出轴转向由转向电平决定。位置由参考脉冲数决定。怎样控制步进电动机输出轴的角位移、转速及转向? 步进电动机是脉冲电动机，它将数字的电脉冲输入转换为模拟的输出轴运动。每输入一个脉冲，输出轴转动一步。因此，输出的角位移正比输入脉冲的个数，转速正比于输入脉冲的频率，转向取决于各相绕组通电的顺序。
什么叫作步距角?它与哪些因素有关?若系统的步进电动机选定以后，还想进一步减小步距角，可采用何种方法? 步进电动机没出入一个脉冲，转子转动一步，每步转过的角度称为步距角。用公式表示为O =360/mzc式中Z为转子齿数，m为绕组相数，c为通电方式系数：单拍制层c=1，双拍制层c=2.由公式可知，O与Z, m、c成反比。即Z、m、c越大，O越小，电机运行越平稳。当电机选定以后，Z、m即固定不变。要想减小O，可选用双拍制运行，或进一步采用减速传动或细分驱动。
简述步进电动机单极性驱动电路的组成及工作原理。步进电动机单极性驱动电路中，晶体管开关由脉冲分配器产生的脉冲控制，从而使各相绕组的电流导通和截止。还应有限流电阻和续流二极管。
磁式步进电动机的结构及特点是什么?永磁式步进电动机的定子极上有两相或多相控制绕组，转子为一对或多对极的星形永久磁钢；永久式步进电动机，由于转子为永久磁钢，所以断电有定位转矩，消耗功率小；永磁式步进电动机的缺点是，步距角较大，启动和运行平率较低，需正、负脉冲供电。
步进电动机的单、双极性驱动电路，各自的特点是什么？适用范围是什么？
单极性驱动电路是最基本的驱动电路形式。功率晶体管的导通与关断使各相绕组的电流导通和截止；单极性驱动电路适用于反应式步进电动机；双极性驱动电动机采用四个晶体管作为开关元件来控制相绕组电流，这步进可控制电流通断，还可以控制相电流方向；双极性驱动电流适用于混合式或永磁式步进电动机。
简要比较反应式电动机与永磁式电动机的优缺点？反应式步进电动机，结构简单，步距角较小（0.36度-7.5度），启动和运动频率及较高，但消耗功率较大，断电时无定位转矩；永磁式步进电动机，断电时有定位转矩，消耗功率较小，但步距角较大（7.5度-18度），启动和运行频率较低，并需要正负脉冲供电。
步进电机又称为脉冲电动机，它的输入信号为脉冲序列，每输入一个脉冲，他的输出轴转动一步当输入一串脉冲序列时，输出的步数等于输入的脉冲数，转速与输入脉冲数成正比。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。
步进电动机的通电方式有 纯单拍 纯双拍，单双排结合两种方式。
VT;晶体管开关元件 控制相绕组电流通断R 减小相绕组的电气时间常数VD 续流 泄放相绕组中储存的磁能Rf加快磁能的泄放
在具有减速器的位置伺服系统中，根据反馈传感器安装的位置不同，可分为全闭环系统与半闭环系统位置反馈传感器可以安装在伺服电机轴上，用以间接测量工作台的位移，则把间接测量的系统称为半闭环系统，因为工作台的移动是在闭环控制回路之外，半闭环系统可避免传动机构非线性引起系统产生极限环和爬行震荡。
当位置传感器安装在输出轴上时 传感器是直接测量工作台移动，则把直接测量的系统称之为全闭环系统，全闭环系统对输出进行直接控制可以获得良好的精度，受机械传动部件的非线性影响严重，只有在要求高精度的场合，才采用全闭环系统。
步进电机与一般伺服电机比较 具有那些明显特点：可以实现直接数字控制 在开环系统中可以达到高精度的定位与调速位置误差不会积累。
永磁同步电动机的特点：调速范围宽，启动迅速，机械特性和调节特性线性度好 寿命长 维护方便 可靠性高 噪音较小，不存在换向火花，不会产生对无线电信号的干扰，可用于直流电动机不能应用于易燃 易爆场合 但其控制结构复杂，成本较高 低速时转速均匀性较差。
步进电动机启动频率：在负载转矩小于启动转矩的条件下，步进电动机不失步启动的最高频率称为启动频率。步进电动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，其角位移量与输入的脉冲数成正比，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，即可得到所需的转动的速度和方向。
步进电动机有哪些形式以及各自的特点：步进电动机分为 反应式 永磁式 和混合式/永磁感应式。反应式步进电动机结构简单，启动与运行时频率较高 步距角一般为1.5*—0.75*。缺点是功耗较大，断电时无定位转矩，永磁式步进电动机转子为永久磁钢，因而断电时有定位转矩，消耗功率较小，缺点是步距角较大，启动与运行频率较低，并需要正负脉冲供电。混合式/永磁感应式步进电动机，混合式步进电动机又称为永磁感应式步进电动机这种电动机步距角可做的较小，启动和运行频率较高，功耗较小，断电时有定位转矩，兼有反应式和永磁式的优点，但制造工艺杂。
步进电动机驱动电路的要求：1 能够提供快速上升和下降的电流，是电流波形接近矩形，2 具有供截止期间释放电流的回路，以降低相绕组两端的反电动势，加快电流衰减，3 功耗低，效率高。除此之外，在一些特殊要求的场合，为了提高步进电动机定位的分辨率，减小过冲和抑制振荡，驱动电路还应有细分功能。
述反应式步进电机与永磁式步进电机的优缺点：反应式：优（结构简单，启动和运行时频率较高），缺(消耗功率较大，断电时无定位转矩)永磁式 优（转子为永久磁钢，断电时有定位转矩，消耗功率小）缺（步距角大，启动和运行频率低，需要正负脉冲供电）伺服系统的组成：由控制器，受控对象，反馈测量装置以及比较器等。
.步进电机驱动控制电路设计的基本要求是什么？答：(1)驱动电路的相数、通电方式和电压、电流都要满足步进电动机的需要。（2）要满足步进电动机的起动频 率和运行频率的要求。（3）能最大限度的抑制步进电动机的振荡。（4）工作可靠、抗干扰能力强。（5）成本低、效率高、安装和维修方便。一般伺服电机与步进电机比较有那些特点：步进电机可以实现直接数字控制，在开环系统中可以达到高精度的调速和定位，位 置误差不会积累。
什么是步进电动机?其转速、转角取决于?步进电动机又称脉冲电动机。它采用变磁阻原理产生电磁转矩，将数字的电脉冲输入转换为模拟的输出轴运动；步进电动机的转速取决于输入脉冲频率；步进电动机的转角取决于输入脉冲个数。
直流伺服电动机的调节特性的含义是什么?什么是直流伺服电动机的失灵区?
电磁转矩恒定时，电动机转速随控制电压变化的关系曲线即为调节特性。调节特性与横轴的交点为电动机的始动电压，从原点到始动电压的横坐标范围，被称为在某一电磁转矩值时伺服电动机的失灵区。
直流伺服电动机的调节特性 直流伺服电动机的调节特性是指电磁转矩恒定时，电动机转速随控制电压变化的关系。
什么是直流伺服电动机?它有怎样的工作特点?是一种受输入电信号控制，并作出快速响应的电动机；堵转转矩与控制电压成正比，转速随转矩的增加而近似线性下降，调速范围宽，当控制电压为零时能立即停转
直流电动机线性驱动电路线性功率放大器是指功率元件工作于线性状态，其输出电压或电流与控制信号成正比例关系。
直流电动机的主要组成有哪些：1定子磁极，2电枢，3电刷
超声波电动机又称为压电电动机或压电陶瓷马达，它时利用电陶瓷逆压电效应产生超声振动并将这种超生振动摩擦耦合来直接驱动转子旋转火或滑块的位移。特点：1低速大转矩 2无电磁噪音，兼容性好 3动态响应快，控制性能好 4断电自锁 5 运行无噪音 6微位移特性 7动态速度范围宽 8结构简单 设计形式灵活 自由度大 易实现小型化和多样化 9易实现工业自动化流水线生产 10耐低温 适应真空和太空环境。
直流电动机 永磁同步电动机 超声波电动机驱动执行部件的类型：直流电动机的驱动电路：即功率放大器，用于放大控制信号并向电动机提供必要的能量的电子装置，广泛应用于半导体功率放大器主要 有线性功率放大器和PWM功率放大器。永磁同步电动机有两种驱动方式：直流电动机驱动与同步电动机驱动。超声波电动机驱动方式可分为：行波型，驻波型和电致伸缩公转子三种驱动方式 负载转矩不变控制电压升高使稳态电磁转矩，控制电流和转速的变化：
控制电压升高是稳态电磁转矩增大，控制电流增大，电机转速提升，因为控制电压升高，侧控制电流增大，那么稳态的电磁转矩与控制电流成正比也增大，转速也会相应提升。
他励式直流电动机电枢接额定电压情况下空载运行，如果励磁线圈突然断电，电机是否会停转？为什么？不会。若励磁绕组断开，励磁电流为零，主磁通会迅速下降，因感应电动势很小，点数电流迅速增大，超过额定值，转速会迅速上升到最大，造成“飞车”。
电流环的主要作用：通过调节功率放大器输出电压，是的电机的转矩跟踪希望设定的值。此外，电枢电流负反馈可以起故障保护作用，即使电机处于堵转状态，点数电流也不会上升到损坏电动机。直流电机的驱动电路的作用以及分类：即功率放大器，是用于放大控制信号并向电机提供必要能量的电子装置。它的性能直接影响系统性能。功率放大器应提供足够的功率，具有相当宽的频带和尽可能高的效率。目前广泛应用的半导体功率放大器主要有直线功率放大器和PWM功率放大器。
常用控制电动机的分类？答：（1）按磁阻变化分类：固定磁阻电动机和变磁阻电动机。（2）按工作电源分类：根据电动机工作电源的不同，可分为直流电动机和交流电动机。其中交流电动机还分为单相电动机和三相电动机。（3）按结构和工作原理分类：可分为异步电动机和同步电动机。（4）按起动与运行方式分类：可分为电容起动式电动机，电容壳式电动机，电容起动运转式电动机和分相式电动机。（5）按用途分类：可分为驱动用电动机和控制用电动机。
全闭环控制系统的定义及特点是什么?伺服系统中，当位置传感器安装于输出轴上时，传感器直接测量工作台移动，这种直接测量的系统称为全闭环系统。特点：对输出进行直接控制，可以获得十分良好的控制精度。但受机械传动部件的非线性影响严重，只要在要求高精度的场合，才采用全闭环系统。
半闭环系统的定义和特点：（伺服系统中，当位置传感器安装在伺服电动机轴上时，用以间接测量工作台的位移时，这种间接测量系统就是x特点是可以避免传动机构引起极限环和爬行振荡，比全闭环容易实现，节省投资。）什么是数字微分分析法?采用数字量表达加速度、速度计位置坐标，将加速度和速度到位置的积分表达式，采用求和的方法进行近似值积分，从而产生增量式运动控制指令。
伺服系统的组成部分：控制器 受控对象 反馈测量装置以及比较器等。
伺服系统的性能指标有哪些，分别包含哪些内容？：指标有静态和动态两个方面，静态性能包括静态误差和静态刚度，动态性能指标含系统的频带，阻尼比或时域指标如过渡过程时间 超调量等。什么是伺服系统的刚度？：伺服系统的刚度定义为输出轴的单位位置误差，所能承受的负载转矩。
伺服系统的工作特点与组成：伺服系统又称为随机系统，是一种反馈控制系统，用来控制运动机械的输出位置紧紧跟随电的输入参考信号。控制器 受控对象 反馈测量装置以及比较器等组成选择PWM放大器的开关频率时考虑的因素：1开关频率应尽可能高，应该在所选频率下，使电枢电感的感抗远大于电枢电阻，使电流变化尽可的小，这对希望低速轻载是电流也能连续尤为重要，2开关频率必须比系统通频带大10 倍，以免影响系统性能，3开关频率必须大于各环节的共振频率，4满足前三条件前提下，应尽量选择较低的开关频率，以降低开关元件的开关损耗
15.常用伺服电动机有哪些工作特点？答:① 控制精度由步进角决定。② 抗干扰能力强，在电机电特性工作范围内，不产生丢步或无法工作等现象。③ 电机每转动一步进角，尽管存在一定的转角误差，但电机转动360时，转角累计误差将归零。④ 控制性能好，不会产生“丢步 ”现象（频繁启动、停止、变换）。⑤易于与计算机实现对接。
16.对于伺服电动机半闭环控制系统而言，控制系统的主要构成有哪些？答：1前馈调节2整形，运算功放3功放4执行元件5传感器6信号处理与功率放大器7接口元件。
采样周期的选择：（①考虑到对系统响应速度的影响选择的法则是：采样周期应小于或等于系统最小时间常数。2考虑系统的抑制干扰能力的选择：采样速率应为闭环系统通频带的10倍以上。3.实时算法程序所花费的时间总和最好小于采样周期的1|10：P：增加开环增益，降低系统的稳态误差，增加系统通频带，但会使系统变得不稳定。I的作用是使系统增加一阶纯积分，从而提提高系统一个无静差度，但会使系统相位裕量减小，稳定性变差D的作用是给系统提供阻尼，增加稳定性，但同时增加了高频增益，使系统中的高频噪声放大影响系统正常工作。）数字微分分析法（DDA）（采用数字量表达加速度、速度及位置坐标，将加速度到速度和速度到位置的几分表达式，采用求和的方法进行近似值积分。从而产生增量式运动式控制指令）
数据采样插补：采用时间分割法，是将定轮廓曲线分割为每一个插补周期的进给段，即轮廓步长，每个插补周期，执行一次插补运算，计算出插补点坐标，从而计算出下一个周期各个坐标的进给量。）
描写顺序控制的方法有：语句表语句表语句表语句表：是每一步必须实行的动作列表。
2、流程图流程图流程图流程图：采用方块表示每一个步骤，连线表示步骤到步骤的路径。3梯形图梯形图梯形图梯形图：表示各种触电、继电器线圈、电磁线圈、电动机等的电气连接图。4.、状态图状态图状态图状态图：表示每一步所产生的输出真值表，通常还表示由个状态到另一个状态的传递路径图 若圆弧插补器的圆弧以参量方程表示，通常采用的什么办法来近似跟踪圆弧？影响跟踪中路径误差的因素是什么？
通常采用内接多边形的弦来近似被跟踪的圆弧。多边形的边数越多，圆心角a越小，弦高误差越小。
在实际系统中，数字PID控制器的两种实现方式是什么?（1）在双传感器系统中，p1有微处理器位置控制器实现，d的作用有测速机负反馈实现；（2）在单个位置传感器的系统中，pid由微处理机单独实现。
何消除因截断误差造成的积累误差? 处理截断误差的一种方法就是保留截断误差，等待它们积累到显著值时，修正整数部分，这样就可以消除积累误差。简述描写时间驱动顺序过程经常采用的方法。为了描述时间驱动顺序过程，经常采用语句表和过程定时图这两种方法。语句表分步骤列写顺序；顶视图在同一时间轴上画出个操作的状态。
简述时间/事件驱动顺序控制系统的类型。根据开关条件是时间函数或事件函数，顺序控制系统分为时间驱动和事件驱动两种类型。在时间驱动顺序控制系统中，每一操作步骤都是在给定时刻，或给定时间间隔之后启停。在事件驱动过程中，每一个操作步骤都是由于某一事件发生启停。柔性制造系统计算机数控机床、工业机器人、自动引导车连接起来，以适应加工成组产品。
采样-数据系统采样—数据系统是指计算机参与闭环控制的伺服系统，其输入往往是由上位生产并经过精插补的参考指令，输出是转轴的角位或工作台的线位移。插补的任务就是根据起点，终点，轨迹轮廓 进给速度 按数控系统的当量进行细化。
插补精度与插补速度是插补的两项重要指标直接决定了数控系统的控制精度与加工速度。
PLC的特点：PLC采用扫描工作制微机可以编程完成PLC多数功能PLC专为工业环境设计 PLC不需要专门的接口电路入板具有多种诊断能力及模块式结构可采用梯形图编程汇编语言直观简洁 易于掌握 能够接受模拟信号和进行简单的算术运算。PLC的发展；PLC的发展与微电子技术和计算机技术密切相关随着可编程控制器应用领域的不断扩大，它本身也在不断发展。发展方向：小型化和大型化PLC扫描工作制：是指检测输入变量与求解当前控制逻辑与修正输出指令，都是按定义和设计 连续和重复的进行。PLC的控制方法有哪些？语句表 流程图 梯形图 顺序功能图 状态图 过程定时图及逻辑语句。PLC编程语言几种：布尔代数方程 助记符指令 时序图 梯形逻辑图，其中布尔代数方程和梯形逻辑图最常用。PLC梯形逻辑图与继电器逻辑机控制原理的区别：1 PLC梯形逻辑图严格是二维的，不容许有交叉线，触点不能放置在垂直位置上，PLC 依次扫描梯形逻辑图的每一个梯级，而继电器电路是给控制原理图所有梯级支路同时通电的描写时间驱动过程方法：为了描写时间驱动的顺序过程 经常采用语句表与过程定时图这两种方法。
描写事件驱动过程方法；梯形图是描述事件驱动过程的最普遍的图形表示法。布尔代数方程是代表梯形图中梯级的另一种方
路径与轨迹有何不同：路径只代表与轨迹有关的位置信息；轨迹代表在空间直角坐标系或机械连杆坐标系中运动的位置——时间曲线是具有速度与加速度信息的路径。刚度和传动惯量对传动系统的影响：因为谐振频率的平方正比于刚度与惯量之比 所以 只有在高刚度和低转速惯量的条件下 才能保证足够高的谐振频率 刚度低 引起系统稳定性下降，与摩擦产生反转误差 以及造成系统在平行系统附近震荡 传动惯量低 可以增加电机的驱动加速度 从而提高系统的快速性。
采样周期的选择原则：1 若考虑对系统的影响，选择采样周期的一条良好的法则是采样周期应小于或等于系统的最小时间常数。2 若考虑系统的抗干扰能力，采样周期的另一条法则是采样速率应为闭环系统通频带的10倍以上。3实时算法程序所花费的时间总和最好小于采样周期的1/10。
插补器分为哪几种形式，什么事DDA法插补？插补任务和指标，有硬件与软件两种形式。在软件插补器设计中，常采用微分方程方法，轨迹微分方程的简单计算方法是数字微分分析法，也叫数字积分器法，简称DDA法。根据起点终点轨迹轮廓进给速度，按数控当量进行细化，精度与速度它们决定了控制精度与加工精度。
概念设计的主要特性：1 创新性 2工艺可实现性 3多样性 4层次性 5避免不良结构性 6反复迭代性
在PWM放大器中，采用什么措施保护功率管：一般晶体管导通时，导通电压会随电流增大而升高，尤其是过电流时，导通电压会急剧升高，利用这一特性，可在晶体管导通是检测其导通压降，当他高于某一设定值时，便关断晶体管，达到保护目的。这种方法很可靠。晶体管饱和导通压降检测保护法中与非门的作用是晶体管加导通信号时，检测才起作用，以免晶体管关断时造成误判。
何为变频调速：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。
计算机在采样一数据系统中的作用：1 按程序在一定时刻采样过程输出变量值和接受参考指令值。2比较参考指令和输出变量值，计算出系统误差，3计算控制率和控制方法，产生与系统误差相应的控制信号，4通过接口输出控制信号。
运动控制可以分为哪几种运动形式：1按运动形式可分为直线运动和曲线运动2按运动性质分为平面运动和空间运动3按运动控制方法为点位控制和连续路径控制。点位控制才用开环控制或闭环控制系统，连续路径控制一般采用闭环伺服控制系统。
通常解决高精度 高刚度的齿轮副传动系统间隙问题的方法有哪些：1提高齿轮制造精度2提高孔距精度3在给定孔距条件下配磨高精度齿轮。
并联机构的特点：优点 1刚度高 承载能力与整机质量比大，2移动部件质量轻，可获得很高的动态特性，3不存在误差累计 可获得较高的运动精度，4零件标准化程度高 易于实现模块化设计，5作业空间与机械尺寸比小。缺点 灵活性差，运动平台的倾斜角度较小和作业空间存在杆件干涉，有奇异位形的危险。
什么事传感器的阈值（死区）：是指能产生输出变化的被测量的最小变化量。
多路开关和采样保持器的原理 各起什么作用 主要型号？多路开关是多选一，其输入是多路待转换的模拟量，每次只能选通一路，输出只有一个公共端接之采样保持器与A/D转换器。其作用是用来切换模拟信号。主要型号有AD7501.AD7502.AD7503和CD4051B。采样保持器期间，模式控制开关闭合增益放大器输出给电容充电，是采样保持器输出随输入变化而变化，其作用是在A/D进行转换期间保持采样输入信号不变，型号有 LF398HTS-0025 SHA1144 等。
PID控制器的P I D的作用：P是增加开环增益，降低系统稳态误差，增加系统通频带，但是会使系统变得不稳定，I是使系统增加一阶纯积分，从而提高系统一个无静差度，但是使系统相位裕量减小，稳定性差。D的作用是给系统阻尼，增加稳定性，但同时增加了高频增益，使系统中的高频噪音放大，影响系统正常工作。
何为DDA算法；DDA法及数字微分分析法，就设计以数字量表达加速度 速度和位置坐标，采用求和公式计算加速度 速度及位置的数值积分，从而产生增量式运动控制指令。
DDA控制步进电机运动原理；1采用数字量表示速度加速度及位置坐标2将加速度到速度和速度到位置的积分表达式，采用求和的方法进行近似数值积分，3生产增量式的运功控制指令，4驱动步进电机实现要求的运动。
AD转换器的用途和原理：AD转换器是模拟信号源与计算机或其他数字系统之间联系的桥梁，它的任务是将连续变化的模拟信号转换为数字信号，以便计算机或数字系统处理、存储、控制和显示。应用最多的是积分型和足位逼近型。1前者对常态干扰有很强的抑制作用，尤其对正负对称的干扰信号。适用于模拟信号变化比较缓慢的场合，采样速率要求低，而对精度要求高，或现场干扰严重的场合。2后者转换速度快，转换时间固定不随输入信号的变化而变化；抗干扰能力相对积分型的差。
在作业空间内部存在杆件干涉和奇异位变形的危险设计机械装置时，滤波器分：低通滤波 高通滤波器 带通滤波器及带阻通滤波器。根据传感器的类型不同 经信号调理之后所得的信号形式可分：数子量 计数脉冲量 模拟量 数据线连接有三种：通过并行Io口锁存连接 直接连接数据采集系统的主要部分如下：1 信号调理 2 采样保持 3 模数转换 4 数模转换5 其他A/D转换器是模拟信号源与计算机或其他数字联系的桥梁，它的任务是将连续变化的模拟信号转换为数字信号，以便计算机或数字系统进行处理 存储A/D转换器的主要技术指标：1分辨率 2量化单位3 量化误差 4 转换时间5转换速率 6电源灵敏度7 量程 8输出逻辑电平9工作温度范围 10其他参数选择数据采集卡需要注意的指标和问题包括：1 分辨率2 最高采样速率3 通道数 4 数据接口类型5 精度 6 支持的软件 37
