宁波大学机电一体化设计基础考试题及答案

1、宁波大学机电一体化设计基础考试题及答案宁波大学机电一体化设计基础考试题及答案 PAGE PAGE 7 / 7机电一体化设计基础考试题什么是机电一体化？电子装置用相关软件有机结合而构成系统的总称。机电一体化产品由哪些基本要素构成？机械本体（机床、动力源（电、液压等、检测与传感装置（各种传感器等、控制与信息处理装置（cnc 等、执行机构（电机、丝杆、导轨、刀架等）机电一体化有哪些共性关键技术？机械技术、计算机与信息处理技术、检测与传感技术、自动控制技术、伺服驱动技术、系统总体技术什么是机电一体化总体设计？合理的单元组合方案，实现机电一体化产品整体优化设计的过程。什么是特征指标、优化指标、寻常指标？

2、其作用各是什么？这些指标可否在一定条件下相互转化？特征指标：决定产品功能和基本性能的指标，是设计中必须设法达到的指标。优化指标：在产品优化设计中用来进行方案对比的评价指标。寻常指标：产品设计中作为常规要求得一类指标，一般不定量描述。可以相互转化。寻常指标有较为固定的范畴，而特征指标和优化指标的选定则应根据具体产品的设 格、必须经过周密设计才能达到时，应选为特征指标，而在要求较为宽松的情况下，可选为优化指标。什么是等效性、互补性、可比性？等效性、互补性、可比性分析对机电一体化设计有何意义？等效性：具有等效性的功能可有多种具体实现形式，如滤波功能可由多种滤波器实现。产品各组成环节的特性是相互关联的

3、，而且共同影响系统的性能，这种机、 ，它是指被评价的方案之间在基本功能、基本属性及强度上 要有可比性。等效性是可以进行机电一体化设计的充分条件之一。 互补性，是机电一体化设计的另一充分条件。试结合等效性与互补性阐述机电一体化优化设计的条件。间的比较和权衡。首先找出它们具有可比性的表达形式，用具有相同量纲的优化指标(如成本、可靠度、 目前大多采用什么方法进行机电一体产品的总体设计？其具体含义是什么？多方案优化的方法：在满足约束条件（特征指标）理的总体设计方案。多目标规划的求解策略有哪些？含义分别是什么？降维法优化问题转化为单目标优化问题。顺序单目标法优解，然后对这些单目标优化解进行折衷处理，从而

4、得到整体最优解。评价函数法为评价函数，然后依据这个评价函数对各种方案进行评价，最终确定出最优方案。标分配？目的对总体性能指标的影响程度。功能分配时应首先把这些形式尽可能的全部列出来，用这些 性能分配成多个可行方案，进一步选择适当的优化指标，对这些可行方案进行评价，选出最优方案。基本转换电路的作用是什么？基本转换电路有哪些种？其具体作用各是什么？作用：将传感器输入的电参数形式的信号转换成电量形式。分压电路：差动电路：用于差动式传感器信号的转换。非差动桥式电路：调频电路：脉冲调宽电路：减小放大器噪声及提高放大器工作稳定性的措施有哪些？抑制放大器噪声的措施1（2并尽量使其与放大器的等效噪声电阻相等，

5、以实现噪声阻抗匹配（）选用低噪声放大器件，以减少噪声（）减少接线电缆电容的影响以及各种干扰因素的影响。（1）采用具有高稳定度的无源元件或引入直流负反馈来稳定静态工作点；（2）（3）采用电容和电阻进行相位补偿，以消除由寄生电容或其他寄生耦合所引起的自激震荡（）高输入阻抗放大器、高共模抑制比放大器的作用是什么？高输入阻抗放大器：与传感器电路或基本转换电路相匹配，希望放大器具有较高的输入阻抗。高共模抑制比放大器：在对两被测信号的差值进行放大的同时，抑制来自环境的共模干扰。在检测系统中，为何常对传感器信号进行调制？常用的调制方法有哪些？其含义分别是什么？信号与噪声，往往给测量信号赋予一定特征，因此进行

6、调制。信号调制就是用一个信号（调制信号）去控制另一作为载体的信号（载波信号载到载波信号上的过程】让后者的某一参数（幅值、频率、相位、脉冲宽度等）按前者的值变化。目的：把信号加载到载波上发送出去让一个具有特定角频率的高频信号的幅值随被测量x x 为调制信号。相位调制：让一个具有特定角频率的高频载波信号的相位随着被测量x 而变化。频率调制：让一个高频震荡的载波信号的频率随着被测量x 而变化。什么是调制信号？什么是载波信号？什么是已调制信号？调制信号：被测信号载波信号已调制信号的信号。对调幅波进行解调的方法有哪几种？各是如何实现的？包络检波成分，从而得到按调幅波包络线变化的调制信号。相敏检波为了使检

7、波电路具有判别信号相位和频率的能力，提高抗干扰能力，需采用相敏检波电路。什么是低通、高通、带通、带阻滤波器？各自的通频带如何？带宽如何确定？对于低通滤波器，带宽指其通频带宽度；对于高通或带阻滤波器，带宽指其阻带宽度。滤波器的基本参数有哪些？分别是什么含义？提高滤波器的阶次会带来什么好处和问题？图示RC什么是增量码信号？什么是细分？什么是辨向？增量码信号：指信号变化的周期数与被测位移成正比的信号。细分辨向，根据传感器的 输出信号判别移动的方向，即判断是正向移动还是反向移动，是顺时针旋转还是逆时针旋转。什么是伺服系统？图示说明伺服系统的构成。伺服系统有哪些种类？伺服系统：能够跟踪输入的指令信号动作

8、，从而获得精确的位置、速度、或力输出的自动控制系统。位置速度力伺服系统 电气液压开环/闭环/半闭环伺服系统合？并根据输出量对输入量的实际偏差进行控制，因而精度高，但结构复杂、成本高。半闭环伺服系统的检测 反馈元件位于机械执行装置的中间某个部位，将大部分机械构件封闭在反馈控制环之外，性能介于开环和 闭环伺服系统之间。何影响的？稳定性决于系统的结构及组成元件的参数（如惯性、刚度、阻尼、增益等，与外界作用信号（包括指令信号和扰动信号）的性质或形式无关。精度原理讲，无论多么精密的元器件都存在稳态误差。快速响应性束的快速程度。取决于阻尼比，阻尼比小则响应快。伺服系统动态误差、稳态误差、静态误差的含义分别

9、是什么？影响这些误差的因素各有哪些？动态误差稳态误差静态误差指由系 统组成元件本身的误差及干扰信号所引起的系统输出量对输入量的偏差。步进电动机有哪几种？每种是如何构成的？各有何特点？步进电机分三种：永磁式（PM） ，反应式（VR）和混合式（HB）永磁式步进一般为两相，转矩和体积较小，步进角一般为7.5 度 或 151.5的优点。它又分为两相和五相：两相步进角一般为1.80.724ABABCBCBCDCD，其步距角为多少？直流伺服电动机的调压调速过程。影响直流伺服电动机静态特性的因素有哪些？各是如何影响的？功放电路对机械特性的影响，直流伺服电动机是由功放电路供电，功放电路必然存在内阻，因而加在电

10、枢绕组两端的电压并不等于控制电压。2、直流伺服电动机内部的摩擦对调速特性的影响，实际的直流 伺服电动机内部存在摩擦，电动机在启动时需要克服一定的摩擦转矩，因而启动电压不可能为零。3、负 载变动对调节特性的影响，实际伺服系统中，经常会遇到负载随转速变动的情况，由于负载变动将导致调 节特性的非线性。试分析电枢电路内阻Ra、转子与负载转动惯量J 对直流伺服电动机动态特性n影响。直流伺服电动机是几阶系统？如何使直流伺服电动机既可加快过渡过程，又不至于引起振荡？二阶系统，通过加大力矩-惯量比的方法即可加快过渡过程，又不至于引起振荡。如何影响的？纵振系统系统阻尼比为 0.4-0.8 使系统在输入信号变化或

11、有外界扰动输入时，其输出响应可以较快达到稳定值，当1，使系统输出响应不出现振荡。加大系统无阻尼固有频率，可加快 系统的响应速度，有利于避开输入信号频率范围，防止共振产生。扭振系统伺服系统中为何要进行惯量匹配？怎样实现惯量匹配？电动机轴上的总当量负载转动惯量与电动机轴自身转动惯量的比值应控制在一定范围内，既不能太为使系统达到合理的匹配，进行惯量匹配。应将该比值控制在所规定的范围。控制系统有哪些种类？其含义分别是什么？按是否有被控对象状态的函数，分为顺序控制（依据时间、逻辑、条件等顺序决定被控对象的运行步骤）和反馈控制（依据被控对象的运行状态决定对象的变化趋势）按系统输出的变化规律，分为镇定控制系

12、统（在外界干扰作用下使系统输出基本保持为常量、程序 控制系统（在外界条件作用下系统的输出按预定程度变化）和随动系统（范围内按任意规律变化）所处理的信号形式，分为连续控制（信号以连续的模拟信号形式被处理和传递）和离散控制（用计算机对数字信号进行处理）被控对象自身的特性系统、时变系统与时不变系统。建立被控对象数学模型的方法有哪些？各方法的思想分别是什么？各有什么特点？分析法和实验法。组表达的整个被控对象的数学模型。特点：可反映被控对象的本质，有较大范围的适应性。学模型。什么是zft) f *t)(z) ft) f *t)(z) f(kT)zkk 0 f (0) f (T )z1 f (2T )z2

13、 若Zf(若Zf(t) F(z)，则ZftmT) z F(z)z m1 f(kT)zmmk若 (0) Zf(tmT) zmF(z)ff T( ) f (2T)f (mkT超前定理表明，算子z相当于使信号超前一个采样周期T的环节。定义法和查表法。若Z f (t) F (z)，且t 0时，f (t) 0，则Z f (t m T) z m F (z)滞后定理说明了z 与拉氏变换中的esT表示纯滞后环节，滞后时间为一个采样周期T。37.z 反变换的含义是什么？实现z 反变换的方法有哪几种？z变换函数反求出原来的采样函数，记为 )= ) 在微机控制系统中，实际的z 变换方法对控制系统进行分析、求解并设计

14、出合适的控制器后，还要通过z 反变换的方法将z 将 z 部分分式法，当 长除法。38.z 传递函数的含义是什么？连续系统离散化的方法有哪几种？其思想分别是什么？（即输出采样信号z变换（即输入采样信号z变换)之比，称为该环节或系统的z传递Z y *(t) Y (z) G(z) Z x *(t) X (z)基于系统对单位脉冲信号的响应的拉氏变换或z 变换在形式上与系统的拉氏传递函数或 z 零阶保持器法，基于梯形法数值积分原理来实现连续系统离散化。离散系统的稳定性条件是什么？图示说明该稳定条件的获得过程。不稳定的。离散系统的稳定性可用其z传递函数的特征来判别。离散系统在z平面上的稳定性条件可由连续系统在s平面上的稳定性条件转化而来。稳定性条件：闭环Z 传递函数的所有极点PID、DPIDP、ID比例控制：主要用于加强系统的调节作既可保证系统快速响应性，又可消 缩短动