机电一体化概念题整理归纳

1、机电一体化系统基本要素：机械本体、动力部分、传感检测部分、执行部分、驱动部分、控制及信息处理部分、各要素和环节之间相联接的接口。机电一体化相关技术：机械技术、传感检测技术、信息处理技术、自动控制技术、伺服传动技术、系统总体技术。建模意义：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。传动系统的特性要求：转动惯量小、摩擦小、阻尼合理、刚度大、抗振动性能好、间隙小。机械系统数学模型建立的方法：分析法和实验法。

2、间隙的主要形式：齿轮传动的齿侧间隙（刚性消隙法，柔性消隙法）、丝杠螺母的传动间隙、丝杠轴承的轴向间隙、联轴器的扭转间隙。丝杠螺母间隙的调整：滚珠丝杠的类型：内循环和外循环。滚珠丝杠的间隙主要是轴向间隙【产生：螺母位移量（由弹性变形引起的）和螺母原有的间隙】；滚珠丝杠的消隙法：双螺母预紧法（缺点：如果用力过大滚珠紧贴在螺杆上，则摩擦阻力过大传动困难；如果用力过小则起不到消隙作用，这是要通过间隙补偿来实现消隙）间隙不消除对系统的影响:影响系统的动态性能。反向传动时，产生反向传动间隙，影响反向传动精。 齿轮传动比选择：用于伺服系统的齿轮传动一般是减速系统，其输入高速、小转矩，输出是低速、大转矩，用以

3、使负载加速。所以要求齿轮系统不但有足够的强度，还要有尽可能小的转动惯量，在同样的驱动功率下，其加速度响应为最大。此外，齿轮副的啮合间隙会造成不明显的传动死区。在闭环系统中，传动死区能使系统以15倍的间隙角产生低频振荡，为此要调小尺侧间隙，或采用消隙装置。在上述条件下，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。齿轮传动链的级数和各级传动比的分配：最小等效转动惯量原则；质量最小原则(前小后大,前大后小)；输出轴的转角误差最小原则。谐波齿轮传动（与一般齿轮相比）的优点：传动比大；承载能力大；传动精度高；齿侧间隙小；传动平稳；结构简单、体积小、重量轻。支承部件：回转运动支承：

4、主要由滚动轴承、动压轴承、静压轴承、磁轴承等支承元件承担；直线运动支承：常用的有滑动导轨、滚动导轨、液体和气体静压导轨。（1）导轨是重要的支承部件，期支承与导向的作用。（2）导轨根据摩擦特性分类：滚动摩擦：磨损小、寿命长、精度高、灵敏度高、结构复杂、对防护要求高、制造困难、成本高。滑动摩擦：结构简单，制造方便、刚度好、抗震性好。光栅：一种新型位移检测元件，特点：测量精确高、响应速度快、量程范围大。组成：标尺光栅、指示光栅。分类：透射光栅、反射光栅。光栅莫尔条纹特点：放大作用。光电式转速传感器：组成：带缝隙圆盘、光源、光电器件、指示缝隙盘。转速：n=60N/Zt(Z:圆盘上的缝隙数，N转速r/m

5、in,t测量时间)。光电式传感器：优点：体积小、可靠性高、检测位置精度高、响应速度快、易与TTL及CMOS电路兼容。分类：透光型、反射型。测量放大器：特点：很高的共模抑制比、高增益、低噪声、高输入阻抗。作用：适宜与微小信号输出的传感器配合使用。程控增益放大器：作用：实现不同幅度信号的放大。隔离放大器：作用：防止电网电压等对测量回路的损坏。特点：防止高压对低压信号系统的损坏；提供偏流返回通路；进行准确、安全的测量。采样/保持器原理：组成：存储器电容C，模拟开关S等；采样阶段：当S接通时，输出信号跟踪输入信号；保持阶段：当S断开时，电容C两端一直保持断开的电压。非线性补偿方法：计算法、查表法、插值

6、法。数字滤波方法：算术平均值法、中值滤波法、防脉冲干扰平均值法、程序判断滤波法。伺服系统结构组成：控制器、功率放大器、执行机构、检测装置。伺服电机系统分类：直流伺服电动机、交流伺服电动机、步进电动机。相敏放大器（鉴幅器）功能：将交流电压转换为与之成正比的直流电压，并使它的极性与输入的交流电压的相位相适应。PWM（脉宽调制型）：基本原理：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，通过双方波脉冲宽度的控制，改变输出电压的平均值。高阶、低阶、一阶：无惯性、无阻尼、刚性无穷大，转为一阶；刚度大惯性小，机械系统固有频率伺服电机固有频率，转为二阶；，转为三阶。交流伺服系统：n=(60f

7、1/p)(1-s)=n1(1-s),其中n电动机转速，n1定子转速磁场的同步转速，f1定子供电频率，s转差率，p极对数。E1=4.44f1N1m，其中，E1每相电动势有效值，m每极气隙磁通，N1定子相绕组有效匝数。计算机控制系统组成：硬件、软件。类型：操作指导控制系统、直接数字控制系统（DDC）、监督控制系统（SCC）、分布式控制系统（DCS）。硬件组成：主机、外围设备、过程输入输出设备、人机联系设备和通信设备。软件：各种程序统称。分为系统软件和应用软件。常用接口技术及类型：人机通道及接口技术：键盘接口技术、显示、打印、软磁盘等；检测：A/D转换、V/F转换等；控制：F/V转换、D/A转换、光

8、电隔离、开关等；系统间：公用RAM区、串行。PID（比例积分微分），PID调节器能够较好地系统动态控制性能和稳态性能。工业机器人三个重要特性：是一种机械装置，具有通用性；是可以再编程的，具有独立的柔软性；有一个自动控制系统，可以在无人参与下，自动完成操作作业和动作功能。工业机器人组成：操作机、驱动系统、控制系统、人工智能系统。工业机器人分类：按发展阶段：程序控制系统、适应性控制系统、智能控制系统。按操作机坐标形式：直角坐标型工业机器人、圆柱坐标型工业机器人、球坐标型工业机器人、多关节型工业机器人、平面关节型工业机器人；按控制方式：点位控制工业机器人、连续轨迹控制工业机器人；按驱动方式：气动式工

9、业机器人、液压式工业机器人、电动式工业机器人。工业机器人操作机组成及部分作用：机座、立柱、手臂（支承手腕和手部，跳闸手部在空间的位置）、手腕（实现三个旋转自由度）和手部（执行工作）。工业机器人控制系统分类：按控制运动的方式不同：关节运动控制、笛卡尔空间运动控制、自适应控制；按轨迹运动的方式不同：点位控制、连续轨迹控制；按速度控制方式的不同：速度控制、加速度控制、力控制；按发展阶段的分类：程序控制系统、适应性控制系统、智能控制系统。柔性组成及作用：（柔性制造系统：FMS,可变的、自动化程度较高的制造系统）加工系统（以任意顺序自动完成各种工件的加工）、能量系统、信息系统。CIMS涵义：由局部自动化

10、走向全局自动化，即由原来局限于产品制造过程的自动化发展到产品设计过程、生产过程和经营管理过程的自动化的系统，就是计算机集成制造系统。CIMS构成： 管理信息分系统（MIS）、技术信息分系统（TIS）、制造自动化分系统（MAS）、计算机辅助质量分系统（CAQ）、数据管理分系统（DAS）、网络分系统（NSE）。晶闸管的控制角和导通角:晶闸管的控制角是晶闸官元件承受正向电压起始到触发脉冲的作用点之间的电角度.导通角是晶闸管在一周期时间内导通的电角度.续流二极管:提高电感负载时的单相半波电路整流输出的平均电压。导通时，晶闸管承受反向电压自行关断，没有电流流回电源去，负载两端电压仅为二极管管压降，接近于

11、零，所以由电感发出的能量消耗在电阻上。调速范围、静差度:电动机所能达到的调速范围,使电动机在额定负载下所许可的最高转速和在保证生产机械对转速变化率的要求前提下所能达到的最低转速之比(D).转速变化率即调速系统的静差度。电流截止负反馈的作用:转折点电流如何选:堵转电流如何选:电流负反馈会使U随着负载电流的增加而减小，会使电动机的速度迅速降低，可是这种反馈却可以人为地造成阻转，防止电枢电流过大而烧坏电动机。堵转电流IAo=（22.5）IAn 一般转折电流I0为额定电流IAn的1.35倍.积分调节器在调速系统中为什么能消除静态系统的静态偏差:因为在积分调节器系统中插入了PI调节器是一个典型的无差元件,它在系统出现偏差时动作以消除偏差.当偏差为零时停止动作.串级调速的基本原理:串级调速就是在异步电动机转子电路内引入附加电势，以调节异步电动机的转速。串级调速引入转子回路的电势，其频率有何特点:引入电势的方向可与转子电动势方向相同或相反，其频率则与转子频率相同。无静差调速系统中，为什么引入PI调节器:PI调节器是一个无差元件，无静差调速系统出现偏差时PI动作以消除偏差，当偏差为0时停止动作。比例积分两部分各起到什么作用:开始和中间阶段，比例调节作用，阻止 N的增大，而后使N迅速增大；末期阶段，积分调节作用，最后消除 N，使N回升到初始N1.他励直流电机有哪几种制动