机电一体化系统设计-复习提纲（1）

机电⼀体化系统设计-复习提纲（1）
1. 以下产品不属于机电⼀体化产品的是（D ）。

2. STD 总线属于什么接⼝类型?（A ）
3. RS232C 属于什么接⼝类型？（C ）
4. 以下哪项不属于机电⼀体化的发展⽅向。

（B ）
5. 机电⼀体化产品所设计的固有频率⼀般较⾼，其原因之⼀是（D ）。

6. 以下属于机电⼀体化产品的是（C ）。

7. 机电⼀体化系统有时采⽤半闭环控制，可能原因是（B ）。

8. 能够使⼯业机器⼈传动链短的主要原因是（D ）。

9. 关于机电⼀体化说法不确切的表达是（D ）。

10. 关于机电⼀体化说法不确切的表达是（A ）。

11. 机电⼀体化技术是以（C ）部分为主体，强调各种技术的协同和集成的综合性技术 12. 以下哪项不属于概念设计的特征。

（A ）
13. 在机电⼀体化概念设计过程中，形态学矩阵的作⽤是（C ）。

14. 在机电⼀体化概念设计过程中，⿊箱分析⽅法的作⽤是（B ）。

15. 关于机电⼀体化系统可靠性，以下论述错误的是（C ）。

16. 机电⼀体化现代设计⽅法不包括（A ）。

17. 谐波齿轮具有速⽐⼤、传动精度和效率⾼等优点，它是由以下哪种传动演变⽽来的。

（ C ）
18. 使滚珠丝杠具有最⼤刚度的⽀承⽅式是（ A ）
19. 在机电⼀体化系统设计中，齿轮系常⽤于伺服系统传动机构中，作⽤是（ A ） 20. 多级齿轮传动中，各级传动⽐“前⼤后⼩”的分配原则适⽤于按（ D ）设计的传动链。

21. 下列哪种传动机构具有⾃锁功能（ C ）
22. 滚珠丝杠传动轴向间隙的调整，下列哪⼀种⽅法精度⾼，结构复杂。

（ B ） 23. 为了提⾼滚珠丝杠副的旋转精度，滚珠丝杠副在使⽤之前应该进⾏（ B ） 24. 在滚珠丝杠副中，公式
IE Ml ES Pl L π22
00±
±
=?是验算满载时滚珠丝杠副的（ A ）
25. 在同步齿型带传动中，节线的长度在⼯作过程中（ A ）
26. 滚珠丝杠副基本导程指丝杠相对于螺母旋转2π弧度时，螺母上基准点的（ B ） 27. 在两级齿轮传动中，若传动⽐的分配⽅案是21i i =，则其遵循的原则是（ D ） 28. 当刚轮固定，柔轮输出，波形发⽣器输⼊时，谐波齿轮可实现（B ）传动。

29. 圆柱齿轮传动中常⽤的调整齿侧间隙的⽅法不包括（ C ）
30. 导轨副⽤于引导运动部件按给定的⽅向运动。

若导轨副机构简单、阻尼系数⼤、刚度⼤，但易产⽣低速爬引现象，则导轨副是（ B ） 31. 滚珠丝杠副按螺纹滚道截⾯形状分类，不包括（ D ） 32. 下列传感器类型属于能量转换型的为（ A ）。

33.下列传感器类型属于物性型传感器的为（ D ）。

34. 线性度是表⽰实际特性曲线（ B ）的程度。

35. 下列哪项指标反映了传感器的动态特性（ B ）。

36. 传感器的分辨率越⾼，表⽰传感器（ D ）。

37. ⼀阶系统的动态表征参数是（ D ）。

38. 临界阻尼所对应的阻尼⽐为（ A ）。

39. ⼀阶传感器系统的时间常数τ越⼩，（ B ）。

40. ⼆阶传感器系统的输⼊为⼀正弦信号时，其输出信号的（ C ）。

41. ⼆阶传感器系统的时域动态性能指标中，当传感器输出y(t)达到稳态值的50%时所需的时间为（ C ）。

42. ⼆阶传感器系统的频率特性中，关于幅频特性曲线和相频特性曲线描述不正确的为（ A ）。

43. 下⾯所列传感器中，（ B ）与其它三种传感器的⼯作原理不同。

44. 天然⽯英作为敏感元件常应⽤于（ B ）。

45. 下述关于霍尔传感器不正确的是（ C ）。

46. 直线感应同步器的定尺上印刷有1个感应绕组，滑尺上印刷有正弦和余弦两个绕组且两个绕组错开（ C ）节距。

47. 直线感应同步器分为以下⼏种类型，其中（ B ）为绝对式，对位置具有记忆功能。

48. 下列关于光栅传感器叙述错误的是（ D ）。

49. 实际使⽤中，选择传感器时应考虑其具体性能指标，其中对灵敏度的选择不正确的论述为（ C ）。

50. 以下抑制电磁⼲扰的措施，除了（ D ），其余都是从切断传播途径⼊⼿。

51. 三相永磁同步交流伺服电机中，当定⼦三相绕组中接⼊三相对称交流电源后，三相绕组中的电流在定⼦与转⼦之间的⽓隙中产⽣的磁场是：（ D ） 52. 与直流伺服电机的机械特性“软、硬”⽆关的参数是：（ B ）
53. 对于⼀个三相反应式步进电机，如果转⼦的齿数为40，采⽤五相双⼗拍⽅式通电，则该步进电机步距⾓为：（ A ）
54. 某三相步进电机，转⼦齿为40，如果希望步距⾓1.5?，则应采⽤的通电⽅式为：（ C ）
55. 当直流伺服电机电磁转矩恒定时，电机转速随控制电压变化的关系曲线：（A ） 56. 下列操作中，可以使直流伺服电机的理想空载转速升⾼的是：（ C ） 57. 步进电机的输出转⾓与下列哪项有关：（ C ） 58. 步进电机的输出转矩随着⼯作频率增⾼⽽：（ B ）
59. 步进电机在转⼦齿数不变的条件下，若拍数变成原来的两倍，则步距⾓变为原来的：（ A ）
60. 采⽤PWM 进⾏直流伺服电机调速时，通过改变下列哪⼀项内容来改变电枢回路的平均电压：（ A ）
61. 在开环控制系统中，常⽤选择下列哪⼀项作为驱动元件：（ B ） 62. 步进电机通过控制下列哪⼀项来改变转⼦的转向：（
C ） 63. 下列哪项不是可逆PWM 变换器的优点：( C ) 64. 下列执⾏元件中，⽐功率最低的是：( A )
65. 关于开环控制、半闭环控制以及全闭环控制，下列哪个描述正确：( C ) 66. 永磁同步交流电机的基本组成部分不包含：（
D ） 67. 下列哪⼀项不属于⼒反馈两级电液伺服阀的组成部分：（D ） 68. 步进电机的失调⾓在哪个区域称为静态稳定区：（A ） 69. 下列可能的直流伺服电机的调速⽅案中，不包括哪⼀项：（D ）
70. 关于机电⼀体化系统对于执⾏元件的基本要求，下列描述哪⼀项是错误的：（A ） 71. 采样数据系统中，如果考虑系统的抑制⼲扰的能⼒，同时能够完整地复现被采样信号，采样速率与系统的最⾼频率的关系满⾜的最低条件为：（C ） 72. 对于PLC 中的指令：LD X0，该指令的功能为：（C ） 73. PID 控制器中，P 的作⽤是：（A ）
74. 在串联校正的⽐例—积分—微分（PID ）调节器，I 的作⽤是：（C ） 75. 下⾯那个操作系统不属于嵌⼊式操作系统：（A ）
76. 软硬件协同设计⽅法与传统设计⽅法的最⼤不同之处在于：（B ） 77.
下列属于串⾏总线的是：（D ）
78. ⼀般来说，引⼊微分负反馈将使系统动态性能指标中的最⼤超调量：（B ） 79. 以下哪⼀项不是PLC 的组成部分：（B ）80. 以下哪种总线属于现场总线：（D ） 81. 传递函数G(s)=1/s 表⽰[ ]环节：（B ）
82. 下列关于PC 总线的⼯控机与普通商⽤PC 的说法中，正确的是：（A ） 83. 以下哪⼀项不是⼯控机必须满⾜的条件：（B ） 84. 下列哪⼀项不是总线的基本特性：（D ）
85. 以下关于嵌⼊式系统开发的叙述，哪⼀项是正确的：（C ） 86. 下列哪⼀项内容不属于拉格朗⽇⽅程：（D ）
87. 现有⼀滑动丝杆副线性变换机构和⼀曲柄滑块⾮线性机构，假定两种机构内部都存在摩擦⼒，下列说法哪⼀项正确：（D ）
88. 如果采⽤10位数字量的A/D 对最⼤值为5V 、最⼩值为0V 的电压进⾏采样，则量化单位为：（A ）
89. 通常采⽤电流环、速度环以及位置环的伺服控制系统，三环由内⾄外的顺序⼀般为：（A ）
90. 当对⼀个压电元件通电后，压电元件产⽣⼀个位移输出，此时我们将此压电元件作为下列哪⼀项内容使⽤：（A ）
91. 如果不能把实际的机械系统作为理想的刚体看待，那么通常采⽤的研究模型为：（A ）
92. 下列哪⼀项不属于抑制⼲扰的措施：（D ）
93. 关于伺服系统放⼤器的设计与选择所需要考虑的问题中，下列说法哪⼀项是错误的：（A ）
94. 下列哪⼀项措施⽆法减⼩或消除结构的谐振：（B ） 95. 关于弹性变形，下列说法哪些是错误是的：（B ） 96. 关于评价软件结构优劣的论述不正确的是（C ）。

97. 关于信息流的描述，不正确的论述是（D ）。

1. 机电⼀体化系统的主功能是实现系统“⽬的功能”直接必需的功能，主要是对物质、能量、信息及其相互结合进⾏变换、传递和存储。

（T ）
2. 机电⼀体化系统的动⼒功能是向系统提供动⼒、让系统得以运转的功能。

（T ）
3. 机电⼀体化系统的构造功能是使构成系统的⼦系统及元、部件维持所定的时间和空间上的相互关系所必需的功能。

（T ）
4. 机电⼀体化系统构成要素不能与⼈体构成要素进⾏类⽐。

（F ）
5. 机电⼀体化的三⼤效果是指省能、省资源及智能化。

（T ）
6. 绿⾊化不属于机电⼀体化的发展⽅向之⼀。

（F ）
7. 交流电动机是典型的机电⼀体化产品。

（F ）
8. 概念设计的四视图包括主视图、左视图、俯视图及局部视图。

（F ） 9. 计算机辅助设计（CAD ）不能⽤于机电⼀体化设计。

（F ） 10. 在双圆弧型螺纹滚道的滚珠丝杠副中，其接触⾓β随轴向载荷⼤⼩的变化⽽基本保持不变。

（√）
11. 滑动导轨副产⽣低速爬⾏的主要原因是摩擦系数随运动速度的变化和传动系统刚度过⼤。

（×）
12. 轴系组件的强迫振动是由于传动系统本⾝的失稳引起的。

（×）
13. 要使齿轮传动装置的重量最轻，各级传动⽐应以“先⼤后⼩”的原则处理。

（×） 14. 旋转⽀承的置中精度是指运动件转动时，其轴线与承导件的轴线产⽣倾斜的程度。

（×）
15. 直线运动导轨是⽤来⽀承和限制运动部件按给定的⽅向作直线运动。

（√） 16. 在谐波齿轮传动中，若柔轮固定、则谐波发⽣器与刚轮转向相反。

（×） 17. 精密度反映了随机误差的影响程度，精密度⾼就表⽰随机误差⼩。

⽽准确度反映系统误差的影响精度，准确度⾼就表⽰系统误差⼩。

（ T ） 18. 精确度反映了测量中所有系统误差和随机误差综合的影响程度。

（ T ）
19. 在⼀组测量中，精密度⾼的准确度不⼀定⾼，准确度⾼的精密度不⼀定⾼，但精确度⾼的，精密度和准确度都⾼。

（ T ）
20. 灵敏度反映了传感器在静态标准条件下，传感器被测量的单位变化引起的输出变化量。

因此，在实际使⽤中选择的传感器灵敏度越⾼越好。

（ F ）
21. 灵敏度表征传感器对输⼊量变化的反应能⼒，且传感器的灵敏度均为常数。

传感器的输出-输⼊特性是与其内部结构参数有关的外部特性。

（ T ）
22. 感应同步器的定、滑尺在实际使⽤中不是成套使⽤的，⼀块滑尺可能配⽤⼏块定尺使⽤。

（ T ）
23. 压电式传感器即可以⽤于静态量的测量也可适⽤于动态量的测量。

（ F ） 24. 零阶传感器系统的幅频特性是直线。

（ T ）
25. 选择传感器时，如果测量⽬的是进⾏定量分析，应该选⽤重复精度⾼的传感器，⽽不宜选⽤绝对量值精度⾼的传感器。

（
F ）
26. 对于直流伺服电机⽽⾔，其机械特性越“硬”越好。

（T ）
27. 步进电机的步距⾓决定了系统的最⼩位移，步距⾓越⼩，系统的精度越⾼。

（T ） 28. 电液伺服系统的过载能⼒强，在强⼒驱动和⾼精度定位时性能好，适⽤于重载的⾼加减速驱动（T ）
29. 与直流伺服电机不同，永磁同步交流伺服电机不能采⽤PWM 控制⽅式进⾏调速控制。

通常，步进电机的最⾼连续⼯作平率与它的最⾼启动频率相当。

（F ） 30. 步进电动机的转动惯量越⼤，同频率下的起动转矩就越⼤。

（T ） 31. 直流伺服电机的调速特性是电机转速与输出转矩的关系。

（F ） 32. ⽓压式伺服驱动系统常⽤在定位精度较⾼的场合。

（F ）
33. 驱动部分在控制系统的作⽤下，产⽣期望的运动，伺服驱动包括电动、⽓动、液压等各种类型的驱动装置。

（T ）
34. 半闭环控制系统的控制精度⽐全闭环控制⽅式低，但系统稳定性⽐全闭环控制⽅式好PLC 采⽤扫描⼯作⽅式，扫描周期的长短取决于PLC 程序的长短。

（F ） 35. PLC 是⼀种专为⼯业环境下应⽤⽽设计的电⼦计算机系统。

（T ）
36.
嵌⼊式系统⼤多⼯作在为特定⽤户群设计的系统中，通常都具有低功耗、体积⼩、集成度⾼等特点。

现代嵌⼊式系统的设计⽅法是将系统划分为硬件和软件两个独⽴的部分，然后按各⾃的设计流程分别完成。

（F ）
37. 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，以获得输出和输⼊之间的偏差信号。

（T ）
38. 伺服电机的驱动电路将微⼩的控制信号转化为功率信号，为电机提供电能的控制装置，也称为变流器，可以实现包括电压、电流、频率等参数的变换。

（F ） 39. ⽆论采⽤何种控制⽅案，系统的控制精度总是⾼于检测装置的精度。

（F ）
40. ⾃动控制是⽆需操作者直接参与，通过控制器使被控制对象或过程⾃动地按照预定的规律运⾏。

（T ）
41. 开环系统没有反馈回路，只能依据时间和逻辑顺序决定被控对象的运⾏⽅式，开环系统简单、稳定、可靠，但精度较低，⽆⾃动纠偏能⼒。

（T ）
42. ⾃动控制技术是机电⼀体化相关技术之⼀，直接影响系统的控制⽔平、精度、响应速度和稳定性。

（T ）
43.
为减少机械传动部件的柔性对于系统性能的影响，机械传动系统的基本固有频率应低于电⽓驱动部件的固有频率的2-3倍，同时，传动系统的固有频率应接近控
制系统的⼯作频率，避免系统产⽣振荡⽽失去稳定性。

（F）
44.在闭环系统中，因齿轮副的啮合间隙⽽造成的传动死区能使系统以1~5倍的间隙
⾓产⽣低频振荡，采⽤消隙装置，以提⾼传动精度和系统稳定性。

（T）
45.⽬前，⼤部分硬件接⼝和软件接⼝都已标准化或正在逐步标准化，设计时可以根
据需要选择适当的接⼝，再配合接⼝编写相应的程序。

（T）
46.通过信息流分析可得到合理的软件结构。

（T）
1系统论、信息论、控制论是机电⼀体化技术的理论基础，是机电⼀体化技术的⽅法论。

2机电⼀体化的概念已不再局限于某⼀具体产品的范围，⽽是扩⼤到控制系统和被控制系统相结合的产品制造和过程控制的⼤系统，如柔性制造系统、计算机集成制造系统及各种⼯业过程控制系统。

3根据不同的使⽤⽬的，要求机电⼀体化系统能对输⼊的物质、能量和信息 (即⼯业三⼤要素)进⾏某种处理。

4机电⼀体化产品不仅是⼈的⼿与肢体的延伸，还是⼈的感官与头脑的延伸，具有“智能化”的特征是机电⼀体化与机械电⽓化在功能上的本质差别。

5要从能量流、信息流及物质流的视⾓去分析机电⼀体化共性关键技术。

6要从伺服控制系统稳、准、快的要求认识机电⼀体化共性关键技术。

7构成机电⼀体化系统的要素或⼦系统之间必须能顺利地进⾏物质、能量和信息的传递与交换。

为此，各要素或各⼦系统连接处必须具备⼀定的“联系条件”，这些联系条件称为接⼝。

8丝杠螺母机构四种基本传动形式包括：螺母固定、丝杆转动并移动，丝杆固定、螺母转动并移动，丝杆转动、螺母移动和螺母转动、丝杆移动。

9滑动导轨副常见的截⾯形状有三⾓形、矩形、燕尾形和圆形。

10机电⼀体化系统对机械系统要求是较⾼的定位精度和良好的动态响应特性
11传感器按其能量传递⽅式可分为（能量转换型（或发电型传感器））和（能量控制型（或参量型传感器））两种。

12传感器按其输出信号的性质可分为（模拟式传感器）和（数学式传感器）。

13传感器所测量的物理量基本上有两种形式，即（静态量）和（动态量），前者所表现的信号不随时间变化⽽变化或变化很缓慢，⽽后者所表现的信号随时间的变化⽽变化。

14传感器频域动态性能指标主要包括带宽频率、（⼯作频带）和（谐振频率）。

15光电式⾓编码器按编码⽅式可分为（绝对式编码器）和（增量式编码器）两种。

16根据对滑尺绕组供电⽅式的不同以及对输出信号的检测⽅式不同，感应同步器分为（鉴相型测量）和（鉴幅型测量）。

17描述⼆阶传感器系统动态特性的微分⽅程中包括的系统参数为静态灵敏度、（固有频率）和（阻尼⽐）。

18机电⼀体化系统设计的⽅法主要包括：机电互补法、融合（结合法）和组合法。

其⽬的是综合应⽤机械技术和微电⼦技术各⾃的特长，设计出最佳的机电⼀体化系统（产品）。

19机电⼀体化系统的设计类型⼤致有以下三种：开发性设计、适应性设计和变异性设计。

P13
20机电⼀体化产品的现代设计⽅法有：（1）计算机辅助设计与并⾏设计、（2）虚拟设计、（3）快速响应设计、（4）可靠性设计、（5）绿⾊设计、（6）反求设计、（7）优化设计和（8）⽹络合作设计（考试时选填2-3个空）
21常⽤的步进电机的功率放⼤电路有答：单电压功率放⼤电路；⾼低压功率放⼤电路；恒流源功率放⼤电路；斩波恒流功率放⼤电路等⼏种类型
1.机电⼀体化产品与传统机电产品的主要区别有哪些？
（1）机电⼀体化产品功能的实现是所有功能单元共同作⽤的结果，⽽传统机电设备中机械与电⼦系统相对独⽴，可以分别⼯作。

（2）机电⼀体化产品可以⽤最简单的机械结构来实现⾼精度的复杂运动，⽽传统的机电产品必须⽤⼗分复杂的机械才能实现，有的甚⾄根本⽆法实现。

（3）机电⼀体化产品具有“柔性”，⽽传统的机电产品往往是“刚性”的。

也就是说，机电⼀体化产品可以通过软件的⽅法来改变⼯作⽅式，⽽传统的机电产品不具备这种功能。

（3）具有“智能化”的特征是机电⼀体化产品与传统的机电产品在功能上的⼜⼀本质区别。

（4）机电⼀体化产品更便于实现⽣产过程⾃动化，机电⼀体化产品借助于其通信功能可以与上位计算机传递信息，也可以互相之间通信构成⽹络。

可以⽅便的组态以改变⽣产过程，⼜能各⾃独⽴⼯作。

2.完善的机电⼀体化系统主要包括哪⼏部分？
机械本体、动⼒系统、检测传感系统、执⾏部件和信息处理及控制系统五部分相互协调，共同完成所规定的⽬的功能。

通过接⼝及相应软件有机结合在⼀起，构成内部匹配合理、外部效能最佳的完整产品。

3.设计类型
（1）开发性设计
不参照已有产品，仅仅根据抽象的设计原理和要求，设计出在质量和性能⽅⾯满⾜⽬的要求的产品（系统）。

（2）适应性设计
在总的设计⽅案、原理基本保持不变的情况下，对现有产品进⾏局部更改，或⽤微电⼦技术代替原有的机械结构或为了进⾏微电⼦控制对机械结构进⾏局部适应性设计，以使产品在性能和质量上增加某些附加价值。

（3）变异性设计
在设计⽅案和功能结构不变的情况下，仅改变现有产品的规格尺⼨使之适应于量的⽅⾯有所变更的需求。

4.画出概念设计的步骤及⽅法框图。

5.机电⼀体化产品的现代设计⽅法有哪些?
（1）计算机辅助设计与并⾏设计
（2）虚拟设计
（3）快速响应设计
（4）可靠性设计
（5）绿⾊设计
（6）反求设计
（7）优化设计
（8）⽹络合作设计
6.滚珠丝杠副的轴向间隙对系统有何影响？常采⽤什么措施消除滚珠丝杆副轴向间
隙？
承载时滚珠和滚道型⾯接触点的弹性变形所引起的螺母轴向位移量和丝杠螺母副⾃⾝轴向间隙的总和称为滚珠丝杆副的轴向间隙。

换向时，轴向间隙会引起空回现象，这种空回是⾮连续的，既影响反向传动精度，⼜影响系统稳定性，应予以消除。

为了消除空回误差，在螺杆上装配两个螺母1和2，调整两个螺母的轴向位置，使两个螺母中的滚珠在承受载荷之前就以⼀定的压⼒分别压向螺杆螺纹滚道相反的侧⾯，使其产⽣⼀定的变形，从⽽消除了轴向间隙，也提⾼了轴向刚度。

常⽤消除滚珠丝杆副轴向间隙的⽅法有下列⼏种：双螺母螺纹预紧调整、双螺母齿差预紧调整、双螺母垫⽚
调整预紧、弹簧式⾃动调整预紧、单螺母变位导程预紧和单螺母滚珠过盈预紧。

7.为什么要消除齿轮副间隙？常⽤什么措施消除圆柱直齿轮副的间隙？
参考答案：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，从动轮不能⽴即随之反转，⽽是有⼀个滞后量，造成齿轮传动的回差，对运动精度影响很⼤，同时会影响闭环伺服系统的稳定性。

8.消除齿轮副间隙通常分为刚性调整法和柔性调整法。

其中圆柱齿轮传动中常⽤的调整齿侧间隙的⽅法有偏⼼套（轴）调整法、轴向垫⽚调整法和双⽚薄齿轮错齿调整法。

滚动导轨有什么优缺点？
参考答案：滚动导轨的优点是：①摩擦系数⼩，运动灵活；②静、动摩擦系数基本相同，不易产⽣爬⾏；③可以预紧,刚度⾼；
④寿命长；⑤精度⾼；⑥润滑⽅便；⑦专业⼚⽣产，可以外购选⽤；滚动导轨的缺点是：①导轨⾯与滚动体是点接触或线接触，抗振性差，接触应⼒⼤；②对导轨的表⾯硬度、表⾯形状精度和滚动体的尺⼨精度要求⾼；③结构复杂，制造困难，成本较⾼；④对脏物⽐较敏感，必须有良好的防护装置。

9.请说明图⽰齿轮齿条传动中消除齿侧间隙的原理？
参考答案：当传动负载⼤时，可采⽤双齿轮调整法。

如图所⽰，⼩齿轮1、6分别与齿条7啮合，与⼩齿轮1、6同轴的⼤齿轮2、5分别与齿轮3啮合，通过预载装置4向齿轮3上预加负载，使⼤齿轮2、5同时向两个相反⽅向转动，从⽽带动⼩齿轮l、6转动，其齿便分别紧贴在齿条7上齿槽的左、右侧，消除了齿侧间隙。

10.简述传感器的基本组成及各组成部分的功能
（1）传感器通常由敏感元件、转换元件、基本转换电路三部分组成。

（2）传感（敏感）元件：直接感受被测⾮电量，并按⼀定规律将其转换成与被测⾮电量有确定对应关系的其它物理量。

如弹性敏感元件将⼒转换为位移或应变输出；转换元件：将敏感元件输出的⾮电物理量（如位移、应变、光强等）转换成电路参量（如电阻、电感、电容等）；基本转换电路：将电路参数量转换成便于测量的电学量，如电压、电流、频率等。

11.什么是传感器的静态特性？衡量传感器静态特性的重要指标有哪些？
（1）传感器的静态特性就是指被测量x不随时间变化，或随时间的变化程度远缓慢于（2）传感器固有的最低阶运动模式的变化程度时，传感器的输出量y与输⼊量x之间的函数关系。

（3）衡量传感器静态特性的重要指标是：线性度、灵敏度、分辨率、迟滞、重复性、稳定性和漂移。

12.什么是传感器的动态特性？其分析⽅法有哪⼏种？
（1）传感器的动态特性是指传感器对动态激励(输⼊)的响应(输出)特性，即其输出对随时间变化的输⼊量的响应特性。

反映输出值真实再现变化着的输⼊量的能⼒。

（2）传感器的动态特性可以⽤基于时域的瞬态响应法和基于频域的频率响应法来分析。

其中，时域分析通常⽤阶跃函数、脉冲函数和斜坡函数作为激励信号来分析传感器的动态特性；频域分析⼀般⽤正弦函数作为激励信号来分析传感器的动态特性。

13.简述绝对式编码器和增量式编码器的区别
（1）绝对式编码器：编码器输出的位置数据是唯⼀的；编码器的抗⼲扰特性、数据的可靠性⼤⼤提⾼了；使⽤寿命长，可靠性⾼，其精度和分辨率取决于光码盘的精度和分辨率。

(2)增量式编码器：编码器每转动⼀个预先设定的⾓度将输出⼀个脉冲信号，通过统计脉冲信号的数量来计算旋转的⾓度，因此编码器输出的位置数据是相对的；由于采⽤固定脉冲信号，因此旋转⾓度的起始位可以任意设定；由于采⽤相对编码，因此掉电后旋转⾓度数据会丢失，需要重新复位。

14.简述直流伺服电机的PWM⼯作原理
直流伺服电机的速度与所加电压之间成线性关系，这是电机的调速特性，PWM的⼯作原理为：通过晶闸管或其他⾃关断器件的控制，将直流电压断续地加到直流伺服电机上，利⽤调节通、断的时间变化来改变加在直流伺服电机上的平均电压值，从⽽调节直流伺服电机的运⾏速度
15.什么是PID调节器？三部分在系统调节中各起什么作⽤？
按偏差的⽐例、积分和微分进⾏控制的调节器，将偏差的⽐例、积分、微分通过线性组合构成控制量，简称为P（⽐例）I（积分）D（微分）调节器，是连续系统中技术成熟、应⽤最为⼴泛的⼀种调节器。

a. PID调节器中⽐例调节起纠正偏差的作⽤，其反应迅速；
b. 积分调节能消除静差，改善系统静态特性；
c. 微分调节有利于减少超调，加快系统的过渡过程。

1.某⼯作台采⽤直流电机丝杠螺母机构驱动如图所⽰，已知电机轴的转动惯量J m =4×10-4kg ·m 3，与电机输出轴相连的⼩齿轮的转动惯量J 1=1×10-4kg ·m 3
，⼤齿轮的转动惯量
J 2=1.8×10-4kg ·m 3，丝杠的转动惯量J s =3.8×10-4kg ·m 3。

⼯作台的质量m =50kg ，丝杠导程t =5mm ，齿轮减速⽐为i =5。

试求：(1)⼯作台折算到丝杠的等效转动惯量J G ；(2)传动件折算到电机轴的等效转动惯量J e ；(3)电机轴上的总转动惯量J 。

解答：1）⼯作台折算到丝杠上的等效转动惯量：
2
422103169.0)28
.6005
.0(
50)2(
m kg t m J G ??=?==-π
2）传动件折算到电机轴的等效转动惯量Je ；
2
kg.m 4101.2366762
54
101.84103.84100.316941012
i 2
J s J e J 1J e J -?=-?+-?+-?+
-?=+++
=
3）电机轴上的总转动惯量J 。

2
444.10236676.510236676.1104m kg J J J e m ---?=?+?=+= 2.已知某四级齿轮传动系统，各齿轮的转⾓误差为Δφ1=Δφ2=…=Δφ8=0.01弧度，各级减速⽐相同，即i 1 = i 2 =…= i 4 =3，求该系统的最⼤转⾓误差Δφmax 。

解答：01975
.084
7643544323243211
max =?+?+?+??+?++?+?=
φφφφφφφφφi i i i i i i i i i
3.某⼯作台采⽤如图所⽰的直流电机丝杠螺母机构驱动，已知⼯作台的⾏程L=250mm ，丝杠导程t=4mm ，齿轮减速⽐为
i=5，要求⼯作台位移的测量精度为0.005mm （忽略齿轮和丝杠的传动误差）。

（1）若采⽤⾼速端测量⽅法，将旋转编码器安装在电机输出轴上，确定旋转编码器的每转脉冲数。

（2）若采⽤低速端测量⽅法，将传感器与丝杠的端部直接相连，n s =500脉冲/转的旋转编码器是否合⽤？解答：1）测量精度可理解为脉冲当量δ求每转脉冲数s
n
δ
t i n s =
推出
005
.045=。