高精度圆感应同步器设计及制造
国开大学《机电一体化系统综合实训》作业4及答案
国家开放大学《机电一体化系统综合实训》作业4答案一、名词解释（每题2分共10分）1、机电一体化——机电一体化技术综合应用了机械技术、微电子技术、信息处理技术、自动控制技术、检测技术、电力电子技术、接口技术及系统总体技术等群体技术，实现多种技术功能复合的最佳功能价值的系统工程技术。
2、柔性制造系统——柔性制造系统(Flexible Manufacturing System)是由两台或两台以上加工中心或数控机床组成，并在加工自动化的基础上实现物料流和信息流的自动化。
3、静态设计——是指依据系统的功能要求，通过研究制定出机械系统的初步设计方案。
4、系统软件——系统软件是由计算机的制造厂商提供的，用来管理计算机本身的资源和方便用户使用计算机的软件。
5、感应同步器——感应同步器是一种应用电磁感应原理制造的高精度检测元件，有直线和圆盘式两种，分别用作检测直线位移和转角。
二、填空题（每空１分，共3０分）1、对伺服系统的技术要求是（系统精度）、（稳定性）、（响应特性）、（工作频率）。
2、机电一体化的机械系统设计主要包括两个环节：（静态设计）、（动态设计）。
3、计算机控制系统的类型包括（分级计算机控制系统）、（直接数字控制系统）、监督控制系统、（操作指导控制系统）。
4、拟定机电一体化系统（产品）设计方案的方法通常有（取代法）、（整体设计法）、（组合法）。
5、接口的基本功能主要有（数据格式转换）、放大、（通信联络）。
6、对直线导轨副的基本要求是（导向精度高）、（耐磨性好）、（足够的刚度）、（对温度变化的不敏感性）和平稳。
7．机电一体化机械系统应具有良好的侍服性能，要求机械传动部件转动惯量小、阻力合理（刚度大）、（抗振性好）、（间隙小）、并满足小型、轻量等要求。
8、伺服系统的基本组成包括（控制器）、（执行环节）、（比较环节）、检测装置、（被控对象）。
9、工作接地分为（一点接地）、（多点接地）。
10、STD总线的技术特点（模块化设计）、（系统组成）、（修改和扩展方便）、高可靠性。
国家开放大学《机电一体化系统综合实训》作业1-4参考答案
国家开放大学《机电一体化系统综合实训》作业1-4参考答案作业1一、名词解释(每小题2分，共10分)1. 测量——是人们借助于专门的设备，通过一定的方法对被测对象收集信息，取得数据概念的过程。
2.灵敏度——指在稳态下，输出的变化量ΔY与输入的变化量ΔX的比值。
即为传感器灵敏度。
S=dy/dx=ΔY/ΔX3. 压电效应——某些电介质，当沿着一定的方向对它施加力而使它产生变形时，内部就会产生极化现象，同时在它的两个表面上将产生符号相反的电荷。
当外力去掉后，它又重新恢复到不带电的状态，这种现象被称为压电效应。
4. 动态误差——在被测量随时间变化过程中进行测量时所产生的附加误差称为动态误差。
5. 传感器——是一种以一定的精确度把被测量转换为与之有确定对应关系的，便于应用的某种物理量的测量装置。
二、填空题（每小题2分，共20分)1. 滚珠丝杆中滚珠的循环方式：（内循环）和（外循环）。
2. 机电一体化系统，设计指标和评价标准应包括（性能指标），（系统功能），（使用条件）。
3. 顺序控制系统是按照预先规定的次序完成一系列操作的系统，顺序控制器通常用（PLC）。
4. 某光栅的条纹密度是50条/mm，光栅条纹间的夹角θ=0.001孤度，则莫尔条纹的宽度是（20mm）。
5. 连续路径控制类中为了控制工具沿任意直线或曲线运动，必须同时控制每一个轴的（位置和速度），使它们同步协调到达目标点。
6. 某4极交流感应电机，电源频率为50Hz，转速为1470r/min，则转差率为（0.02）。
7. 齿轮传动的总等效惯量与传动级数（增加而减小）。
8. 累计式定时器工作时有（2）。
9. 复合控制器必定具有（前馈控制器）。
10. 钻孔、点焊通常选用（简单的直线运动控制）类型。
三、选择题（每小题2分，共10分）1. 一般说来，如果增大幅值穿越频率ωc的数值，则动态性能指标中的调整时间ts（）A. 产大B. 减小C. 不变D. 不定2. 加速度传感器的基本力学模型是（）A. 阻尼—质量系统B. 弹簧—质量系统C. 弹簧—阻尼系统D. 弹簧系统3. 齿轮传动的总等效惯量与传动级数（）A. 有关B. 无关C. 在一定级数内有关D. 在一定级数内无关4. 顺序控制系统是按照预先规定的次序完成一系列操作的系统，顺序控制器通常用（）A. 单片机B. 2051C. PLCD. DSP5、伺服控制系统一般包括控制器、被控对象、执行环节、比较环节和检测环节等个五部分。
《机电一体化系统设计基础》形成性考核册1、2、3、4参考答案(中央电大形成性考核册)
一、判断题（正确的打√，错误的打×）1．机电一体化系统的主要功能就是对输入的物质按照要求进行处理，输出具有所需特性的物质。
（×）2.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。
（√）3．信息处理技术是指在机电一体化产品工作过程中，与工作过程各种参数和状态以及自动控制有关的信息输入、识别、变换、运算、存储、输出和决策分析等技术。
（√）4．自动控制是在人直接参与的情况下，通过控制器使被控对象或过程自动地按照预定的规律运行。
（×）5．产品的组成零部件和装配精度高，系统的精度一定就高。
（×）6．为减少机械传动部件的扭矩反馈对电机动态性能的影响，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，以免系统产生振荡而失去稳定性。
（×）7．传动机构的转动惯量取决于机构中各部件的质量和转速。
（×）8．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6~10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。
（×）9．进行机械系统结构设计时，由于阻尼对系统的精度和快速响应性均产生不利的影响，因此机械系统的阻尼比ξ取值越小越好。
（×）10．滚珠丝杠垂直传动时，必须在系统中附加自锁或制动装置。
（√）11．采用偏心轴套调整法对齿轮传动的侧隙进行调整，结构简单，且可以自动补偿侧隙。
（√）×12．采用虚拟样机代替物理样机对产品进行创新设计测试和评估，延长了产品开发周期，增加了产品开发成本，但是可以改进产品设计质量，提高面向客户与市场需求能力。
（√）×二、单选题1.以下产品属于机电一体化产品的是（C ）。
A．游标卡尺B．电话C．全自动洗衣机 D．非指针式电子表2．为提高机电一体化机械传动系统的固有频率，应设法（A ）。
国开作业《机电一体化系统》 (19)
题目：1．滚珠丝杆机构不能自锁。
（）选项A：对选项B：错答案：对题目：2．滚珠丝杠副的轴向间隙是承载时在滚珠与滚道型面接触点的弹性变形所引起的螺母位移量和螺母原有间隙的总和。
（）选项A：对选项B：错答案：对题目：1．滚珠丝杠副结构外循环方式不包含（）。
选项A：外循环螺旋槽式选项B：外循环插管式选项C：内、外双循环选项D：外循环端盖式答案：内、外双循环题目：2．机电一体化系统的支承部件主要有旋转支承部件和移动支承部件，下面（）为机电一体化系统的旋转支承部件。
选项A：导轨选项B：空心圆锥滚子轴承选项C：滑座选项D：低精度滚动轴承答案：空心圆锥滚子轴承题目：1.传感器一般由敏感元件、转换元件和基本转换电路三部分组成。
（）选项A：对选项B：错答案：对题目：2. 感应同步器是一种应用电磁感应原理制造的高精度检测元件，有直线和圆盘式两种，分别用作检测直线位移和转角。
（）选项A：对选项B：错答案：对题目：1.传感器一般由（）部分组成。
选项A：驱动电路选项B：敏感元件选项C：转换元件选项D：基本转换电路答案：敏感元件, 转换元件, 基本转换电路题目：2.传感器测量电路主要包括（）几种类型。
选项A：模拟测量电路选项B：开关型测量电路选项C：数字式测量电路选项D：脉冲型测量电路答案：模拟测量电路, 数字式测量电路, 开关型测量电路题目：3.一般位移传感器主要有（）。
选项A：电感传感器选项B：光栅传感器选项C：CO2传感器选项D：电容传感器答案：电感传感器, 电容传感器, 光栅传感器题目：4.传感器类型选择时考虑（）因素。
选项A：灵敏度与精度选项B：成本低选项C：测量对象与测量环境选项D：频率响应特性与线性范围答案：测量对象与测量环境, 灵敏度与精度, 频率响应特性与线性范围题目：1.直流伺服电动机在一定电磁转矩T（或负载转矩）下的稳态转速n 随电枢的控制电压Ua 变化而变化的规律，称为直流伺服电动机的调节特性。
选项A：对选项B：错答案：对题目：2.直流伺服电动机调节特性曲线的斜率K 反映了电动机的转速n 随控制电压Ua 的变化而变化快慢的关系，其值大小与负载大小有关。
高精度圆感应同步器高速数据处理电路研究
ＳＨＡＮＧ Ｃｈ ｏ ａ
（ｈｎ ａ Ｉｓｉ ｔ ｏ ｅｈ ｉ ｌ ｈｓ ｓ Ｃ ｉｅｅ ｃｄｍ ｆ ｃ ｎｅ， ｈ ｎｈ ｉ２ ０８， ｈｎ ） ｓ ａ ｉｎ ｔ ｕｅ ｆ ｃｎｃ ｙｉ ， ｈｎｓ ａ ｅ ｙｏ ｉ ｃｓ Ｓ ａｇ ａ ００３ Ｃ ｉａ ｔ Ｔ ａＰ ｃ Ａ Ｓｅ
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Ａ ｂｓ ｒ ｃ ： Ｒｏ ａ ｙ Ｉ ｔａ ｔ ｔ ｒ ＮＤＵＣＴＯＳ ＹＮＴ ｉ ｉｄ ｏ ｉｈ ａ ｃ ａ ｙ ａ ｇ ａ ｏ ｉｉｎ ｔ ａ ｓ ｕｃ ｒ ｎ ｔ Ｍ ｓ ａ ｋｎ ｆｈｇ ｃ ｕｒ ｃ ｎ ｕｌｒｐ ｓｔｏ ｒ ｎ ｄ ｅｓａ ｄ ｉｓ
感应同步器
p N / 2 2 L
哈尔滨工业大学航天学院 控制与仿真中心
9.3.2 感应同步器的工作原理—旋转
• 感应电势的瞬时值 领先激磁电压90°。 若激磁电压为
u 2U sin t U m sin t
es 2 E0 m sin
2 cos t L
L/2
ec 2 E m cos
9.3.2 感应同步器的工作原理—直线
定尺 V2 滑 尺 位 置 A 1 L B 4 1 C L 2 3 D L 4 E L A M O C B C D N E 正弦绕组 P x
余弦绕组
哈尔滨工业大学航天学院 控制与仿真中心
9.3.2 感应同步器的工作原理—直线
V2
A M O B 余弦绕组 C N D
•定尺绕组通1-10kHz交流 电激磁 ， 产生一个多极 的脉振磁场， •磁极之间的距离是τ， 磁场分布周期是节距L。 •脉振磁场在滑尺绕组上 产生感应电势， 有效值 随滑尺位移作周期性变 化，周期为节距L。
哈尔滨工业大学航天学院 控制与仿真中心
9.3.2 直线感应同步器的工作原理
哈尔滨工业大学航天学院 控制与仿真中心
9.3.3 感应同步器的信号处理方式
鉴幅型处理方式—根据信号的幅值鉴别电角 1）两相激磁式
给Hale Waihona Puke 激磁电压幅值如下感应 绕组
激磁 绕组
1为指令位移角，是已知的。单相连续绕组的总感应电势为
哈尔滨工业大学航天学院 控制与仿真中心
9.3.3 感应同步器的信号处理方式
2）单相激磁式
给定激磁电压 在正弦绕组和余弦绕组的 感应电势分别为 送入函数变压器或 其他装置中处理 送入加法器相加后作为输出信号输出
2020年国家开放大学《机电一体化系统》形考任务(1-5)试题及答案解析
2020年国家开放大学《机电一体化系统》形考任务（1-5）试题及答案解析形考任务 1（红色标注选项为正确答案）一、单项选择题一、判断题（每个2分，共18分）题目1正确获得2.00分中的2.00分标记题目题干滚珠丝杆机构不能自锁。
选择一项：对错题目2正确获得2.00分中的2.00分标记题目题干转动惯量大不会对机电一体化系统造成不良影响。
选择一项：对错题目3正确获得2.00分中的2.00分标记题目题干谐波齿轮减速器输入转速一般从刚轮输入。
选择一项：对错题目4正确获得2.00分中的2.00分标记题目题干直线运动导轨是用来支承和引导运动部件按给定的方向作往复直线运动。
选择一项：对题目5正确获得2.00分中的2.00分标记题目题干在机电一体化系统中，通过增大执行装置的固有频率可有效提高系统的稳定性。
选择一项：对错题目6正确获得2.00分中的2.00分标记题目题干在机电一体化系统中，通过提高系统的阻尼能力可有效提高系统的稳定性。
选择一项：对错题目7正确获得2.00分中的2.00分标记题目题干在机电一体化系统中，通过消除传动系统的回程误差可有效提高系统的稳定性。
选择一项：对错题目8正确获得2.00分中的2.00分标记题目题干在机电一体化系统中，通过提高驱动元件的驱动力可有效提高系统的稳定性。
选择一项：对错题目9正确获得2.00分中的2.00分标记题目题干在机电一体化系统中，通过减小机构的传动误差可有效提高系统的稳定性。
选择一项：错标记题目信息文本二、选择题（每个5分，共30分）题目10正确获得5.00分中的5.00分标记题目题干机电一体化系统的基本功能要素之一：接口的基本功能是（）。
选择一项：A. 交换B. 放大C. 传递D. 以上三者反馈你的回答正确题目11正确获得5.00分中的5.00分标记题目题干机电一体化系统的核心是（）。
选择一项：A. 控制器B. 接口C. 执行机构D. 动力部分反馈你的回答正确题目12正确获得5.00分中的5.00分标记题目题干机电一体化系统中，根据控制信息和指令完成所要求的动作这一功能的是（）。
感应同步器发展综述
感 应 同 步 器最 早 是 由美 国空军 提 出 ， 由纽 约 州法 兰 德 光学 公 司 承 接 的一 个 研 究 项 目 ，经 过 四年 研 制 于 五 十
年 代初 期 研 制 成 直 径 为 ５ 寸 ，精 度 为 ５角 秒 、精 度 为 英
工作 。 其简单 的测量工作原理框图如 图 １ 所示 。
感 应 闻 步 嚣
ห้องสมุดไป่ตู้
应同步器 。 三重式感应 同步器是为 了在一特定长度 内， 随 时准确地决定运动体相对位移 的绝对位置 ，建立一绝对 座标测量系统而设计的。 定尺尺寸为 ２０× ６ ９３ｍ ０ ８． ２× － ｍ 和３ ０×８ ．×９３ ｍ 滑 尺 尺 寸 为 ９ ×９ ９３ｍ 重 复 ６２ ． ｍ ； ４ ７× － ｍ， 周期 长度 ： 绕组为 ２ｍ 中绕组 为 １０ｍ 粗绕组 为 精 ｍ， ０ ｍ， ４ ０ｍ 带 式 感 应 同步 器 。 装 式 感 应 同步 器 。 ０ ｍ。 组 多层 式 感
摘 要 ： 应 同 步 器 于二 十世 纪 ５ 感 ０年 代 研 制 成 功 ， 要 用 来 测 量 直 线位 移 和 角 位 移 ， 广 泛 的应 用 于 宇 宙 航 主 被
行 、 海 军 事 等 各 个领 域 。 着科 学技 术 的 飞 速 发展 ， 航 随 出现 了很 多其 他 的 测 量 位移 和 角度 的 方 法 ， 是 ， 于感 但 由
弦绕 组 。感 应 同步 器 的 分段 绕 组 和 连 续 绕 组 相 当 于变 压 器 的一 次 侧 和二 次 侧 线 圈 ，利 用 交 变 电磁 场 和互 感 原 理 专 门设 计 的 。 尺 尺寸 为 ２ ０ ２ ． ９３ ｍ 滑 尺尺 寸 为 定 ５×７ ９× －ｍ ； １１ ×３ ． ９８ｍ 重 复 周 期 长 度 为 ２ｍ 三 重 式 感 ０． ５ ６ ３× ． ｍ， ｍ。
一种新型圆感应同步器的设计
ｏ ｎ ｎ ｕ ｔ ｎＣＸ ｏ ｌ ｃ ｏ ｌ ａ ｒｍｅ ｔ ｂ ｕｅ ｎ ｌ ｎａｌ ｅ ａ ｅ Ｉ ｒｅ ａｈｅｅｔ ａｕｅ ｎ ｂ ｏｕｅ ｒｕ ｄｉｄ ｃｏｙ ＤＩ ｎｙａｃｍｐｉｈｍｅ ｕｅ ｎ ｆｎ ．ｌｔ ａ ｇｅｉ ｉ ｔｄｒ ｇ ．ｎ ｏｄ ｒｔ ｃｉｖ ｅｍｗ ｓｒｍｅ ｔ ｆａｓｌｔ ｓ ｓ ｓ ｏ ￣ ｍｉ ｎ ｏ ｈ ｏ
圆感应 同步器是一种采用 电磁 感应原理 的角度测 量设备 ， 常用来检测机械转 角 。传统 的绝对测 角 系统采 用 的是 与旋 转 变压器组成一个粗测和精测双通道测角 系统 ， 这种 系统 的电路 组成过于 复杂 ， 占用空 间过 大。设 计 了一种新 型 的感应 同步
器， 并利用该感应 同步器实现 ０一 ６￣ ｏ ３０的绝对角度测量。
Ｎ ＥＪ －ｅ Ｌ ＮＧ Ｊ ｎｓｅ ｇ Ｉ ｕｇｎ， Ｏ ｕ －ｈ ｎ
（ ． ｄ ｓ ｙｃｌ ｇ ，ｉｇｕ ｇｌｎＵ ｉ ｒｉ ，ｉａ ４０９ Ｃ ｉａ １Ｉ ｕｔ ｏｏｅＪｎｇｎ ｓ ｎｖ ｓｙ Ｊ’ｌ３３Ｏ ， ｈｎ ； ｎ ｒ ｌ ｍ ｅ ｔ ｌ
２ Ｏ ｉ ｆ ａｄＲ ｓ ｒｅ ｅｅｒｈ Ｎ ｎ ｈｎ ３０ １Ｃ ｉａ ． ￣ｃ ｏ ｎ ｅ ｕ ｃ ｓａｃ ， ａｃａ ｇ３００ ， ｈｎ ） ｅ Ｌ ｏ Ｒ
6--机床数控技术-第6章--数控反馈测量元件-jin2
6.3.1
旋转变压器的结构
旋转变压器是一种小型交流电机。在结构上与两相绕组式异步 电动机相似，由定子和转子组成，定子绕组为变压器的原边，转子 绕组为变压器的副边。激磁电压接到定子绕组上，激磁频率通常为 400Hz、500Hz、1000Hz、3000Hz、5000Hz等。
2
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1
8
47
1—转子轴； 2—壳体；3—分解器定子； 4—变压器定子； 5—变压器一次线 圈；6—变压器转子线轴； 7—变压器二次线圈；8—分解器转子。 旋转变压器结构示意图
6.1 位置测量装置概述
6.1.1 数控机床对检测装置的要求
6.1.2
位置检测装置分类
6.1 位置测量装置概述
6.1.1 数控机床对检测装置的要求
数控机床对检测装置的主要要求有如下几个方面： 1．工作可靠，抗干扰能力强； 2．满足测量精度、检测速度和测量范围的要求； 3．易于实现高速的动态测量和处理，利于实现自动化； 4．易于安装，使用维护方便； 5．成本低。
误差控制在最小单位上。但编码与位置循序无直接规律。
1110
1001 1000 0000 000210
0001 0000 1111 1110
21
22
23
2-3 2+2E
21
20
1111 1110 1010 1011 0101 0100 0011 0010 111 1110 1010 1011
国家开放大学《机电一体化系统》章节自测题参考答案
国家开放大学《机电一体化系统》章节自测题参考答案第一章绪论一、判断题1.机电一体化是在以机械、电子技术和计算机科学为主的多门学科相互渗透、相互结合过程中逐渐形成和发展起来的一门新兴边缘技术学科。
（√）2. 机电一体化产品是在机械产品的基础上，采用微电子技术和计算机技术生产出来的新一代产品。
（√）二、单项选择题1．机电一体化系统中，根据控制信息和指令完成所要求的动作这一功能的是（）。
A. 动力部分B. 机械本体C. 执行机构D. 控制器2．( ) 不是机电一体化产品。
A. 现代汽车B. 打字机C. 复印机D. 空调机3. ( ) 装置是电机一体化系统的感觉器官，它可以从待测对象那里获取能反应待测对象特性和状态的信息。
A. 自动控制B. 驱动C. 传感检测D. 执行三、多项选择题1.机电一体化是多学科技术的综合应用，是技术密集型的系统工程，目前，机电一体化技术包含下述技术（）。
A. 检测传感技术B. 生物技术C. 自动控制技术D. 精密机械技术2.机电一体化系统的现代设计方法包括（）。
A. 绿色设计方法B. 反求设计方法C. 传统设计方法D. 优化设计方法第二章机械传动与支承技术一、判断题1．滚珠丝杆机构不能自锁。
（√）2．滚珠丝杠副的轴向间隙是承载时在滚珠与滚道型面接触点的弹性变形所引起的螺母位移量和螺母原有间隙的总和。
（√）二、单项选择题1．滚珠丝杠副结构外循环方式不包含（）。
A. 外循环插管式B. 内、外双循环C. 外循环端盖式D. 外循环螺旋槽式2．机电一体化系统的支承部件主要有旋转支承部件和移动支承部件，下面（）为机电一体化系统的旋转支承部件。
A. 低精度滚动轴承B. 导轨C. 空心圆锥滚子轴承D. 滑座三、多项选择题。
高精度圆感应同步器角度测量系统
环境 ， 而且具有测量精度高、 运行速度快、 工作稳定
０ 引
目
可 靠等 一 系 列优 点 ， 航 天技 术 、 事 目标 跟 踪 等 在 军
外 场环境 下有广 泛 的应 用前景 。
在 数字测 角 系统 中． 应 同步器 不但 有 耐恶 劣 感
＊基金 项 目 ： 建 省 自然 科 学 基金 资 助 项 目（ ０ １０ ３ 福 Ｅ ５０ ２ ）
摘
要： 本文介绍 了一种基于 ｄｌ ｉ ｅｔ ｓ ｍａ型模数转换器作 为模 数转换 电路 ， ａ ｇ 并利 用 Ｔ ３ ０ ｃ５ ２ ＭＳ ２ｖ５ ０ 进行 数据处
理 的高性能感应 同步器数显仪 的设计方法。对 圆感应 同步器输 出的模拟 信号进行高 速采样 、 数字化处理 ， 再经 过 Ｄ Ｐ处理 。由于模拟器件的使用以及由这些模拟器件 弓 入的误差 （ Ｓ Ｉ 例如 ： 温漂 、 增益误差 ） 降到最低 。最后得 到 的测量数据具有很 高的精度 。该系统的硬件结 构简单 ， 可扩展性好 ， 调试和维护容易 ， 机床的数字化改造 和 在
自动 检 测 领 域 中 有很 好圆感应 同步器 ；ｄｌ －ｉｍａ ｅｔ ｓ ａ ｇ 转换器 ； 数字信号处理器
中 图分 类 号 ： ２ ４ ＴＰ ７ 文献标识码 ｉ Ａ
Ｈ ｉ ｈ ｐ ｅ ｉｉ ｎ ａ ｕ ａ ｅ ｓ ｒ ｎｇ ｓ ｓ ｅ ｆ ｒ ｕ ｄ ｉ ｄｕ ｔ ｓ ｎ ｇ ｒ ｃ ｓｏ ｎｇ ｌ ｒ ｍ ａ ｕ ｉ ｙ ｔ ｍ ｏ ｏ ｎ ｎ ｃ ｏ ｙ
ｒ ｓ ｌｉｇ ｆｏ ｔ ｅｍ ｉｉ ｚ ｔ ｎ ｏ ｎ ｌｇ ｓｇ ａ ｒ ｃ ｓ ｉｇ ｓ ａ ｅ ｎ ｈ ｒｏ ｓ （ ｆｓ ｔ ａｎ ｅ ｕ ｔ ｒ ｍ ｈ ｎｍｉａ ｉ ｆａ ａｏ ｉｎ ｌ ｏ ｅ ｓｎ ｔｇ ｓａ ｄ ｔ ｅ ｅｒ ｒ ｏ ｆｅ ，ｇ ｉ ｎ ｏ ｐ
《机电一体化系统设计基础》作业1、2、3、4参考答案..
《机电一体化系统设计基础》作业1、2、3、4参考答案形成性考核作业1一、判断题（正确的打√，错误的打×）1．机电一体化系统的主要功能就是对输入的物质按照要求进行处理，输出具有所需特性的物质。
（×）2. 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。
（√）3．信息处理技术是指在机电一体化产品工作过程中，与工作过程各种参数和状态以及自动控制有关的信息输入、识别、变换、运算、存储、输出和决策分析等技术。
（√）4．自动控制是在人直接参与的情况下，通过控制器使被控对象或过程自动地按照预定的规律运行。
（×）5．产品的组成零部件和装配精度高，系统的精度一定就高。
（×）6．为减少机械传动部件的扭矩反馈对电机动态性能的影响，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，以免系统产生振荡而失去稳定性。
（×）7．传动机构的转动惯量取决于机构中各部件的质量和转速。
（×）8．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6~10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。
（×）9．进行机械系统结构设计时，由于阻尼对系统的精度和快速响应性均产生不利的影响，因此机械系统的阻尼比ξ取值越小越好。
（×）10．滚珠丝杠垂直传动时，必须在系统中附加自锁或制动装置。
（√）11．采用偏心轴套调整法对齿轮传动的侧隙进行调整，结构简单，且可以自动补偿侧隙。
（√）×12．采用虚拟样机代替物理样机对产品进行创新设计测试和评估，延长了产品开发周期，增加了产品开发成本，但是可以改进产品设计质量，提高面向客户与市场需求能力。
（√）×二、单选题1．以下产品属于机电一体化产品的是（C ）。
A．游标卡尺 B．电话C．全自动洗衣机 D．非指针式电子表2．为提高机电一体化机械传动系统的固有频率，应设法（A ）。
《机电一体化技术与系统》试题及答案1
《机电一体化技术与系统》试题及答案一、填空题（每道3分，共30分）1. 机电一体化技术的内涵是和渗透过程中形成的一个新概念。
2. 机电一体化系统（产品）是和技术的有机结合。
3. 工业三大要素是、、、；机电一体化工程研究所追求的三大目标是：4. 机电一体化研究的核心技术是问题。
5. 机电一体化系统（产品）构成的五大部分（或子系统）是：、、、、。
6.机电一体化接口按输入/输出功能分类、、、。
7. 机电一体化系统（产品）按设计类型分为：、、。
8.机电一体化系统（产品）按机电融合程度分为：、、。
9.机电一体化技术是在机械的、、基础上引入，并将机械装置与电子装置用相关软件有机地结合所构成系统的总称。
10.机电一体化系统实现三大功能应具有的两大重要特征（转换作用方式）：和。
二、选择题（每小题2分，共10分）1、伺服控制系统一般包括控制器、被控对象、执行环节、比较环节和_________等个五部分。
A 换向结构B 转换电路C 存储电路D检测环节2、检测环节能够对输出进行测量，并转换成比较环节所需要的量纲，一般包括传感器和_______。
A 控制电路B 转换电路C 调制电路D 逆变电路3、以下可对异步电动机进行调速的方法是_______。
A 改变电压的大小B 改变电动机的供电频率C 改变电压的相位D 改变电动机转子绕组匝数4、执行元件：能量变换元件，控制机械执行机构运动，可分为________、液压式和气动式等。
A 电气式B 电磁式C 磁阻式D 机械式5、步进电动机，又称电脉冲马达，是通过________ 决定转角位移的一种伺服电动机。
A 脉冲的宽度B 脉冲的数量C 脉冲的相位D 脉冲的占空比三、简答题1. 机电一体化技术（或产品）的定义。
2. 机电一体化系统或产品设计的目的是什么？主要目的：增加机械系统或产品的附加值和自动化程度3. 机电一体化系统（产品）的主要构成单元或组成部分有哪些？4.简述机电一体化系统或产品的机电结合（融合）设计方法。
基于圆感应同步器的高精度角度测量系统
关键 词 ： 圆感应同步器； 角度测量； 鉴幅型； 轴角数字转换器 ； 高精度
中图分类号 ：Ｍ ３３ ２ ， ８． Ｉ
文献标 识码 ： Ａ
文 章编号 ：０５９９ （０７Ｏ －２３０ １０—４Ｏ ２０ ）１０ ６．４
采用连续绕组激磁 ， 双相分段绕组输出的鉴幅 型工作方式的感应 同步器 ， 具有轴角转换精度高 ， 抗 干扰能力强 ， 转换速度 陕， 以及对激磁电源要求不高
ｒ ｑ ｉｅ ｅ ｔ ，ｗｈｃ ｎ ｕ ａ ｅ ｏ ｕ ｉｎ ｏ ｉｐ ａ ｓ０ １ ｎ ａ ｕ ｉ ｇ ｅ ｒ ｒｏ ｎ ｌ ｉ 士 Ｏ ３” ｅ ｕｒｍ ｎ ｓ ｉｈ ａ ｇ ｌｒｒ ｓ ｌｔｏ ｆｄｓ ｌｙ ｉ ． ”ａ ｄ ｍｅ ｓ ｒｎ ｒ ｏ ｆａ ｇｅ ｓ ． ．
测量系统． 根据圆感 应同步器和轴角数字转换器 的工作 原理 ， 对系统 的核心器件
量误差为士０３ ， ． ”达到设计要求．
ＳＯ ８Ａ芯片 的外 围元件参数进行了合理优
化， 并且设计 了一种高精度、 低噪声的前置放大 电路提高系统 的抗干扰性 能． 实验结果表 明系统显示角度分辨率为 ０ １ ， ． ”角度测
的抗干扰性能要求苛刻 ， 令实现 １ ｉ数字信号的 ６ｂｔ 稳定输出和转换精度成为测角电路的设计难点．
本文介绍了基于圆感应 同步器的以轴角数字转
《机电一体化系统设计基础》形成性考核册1、2、3、4参考答案(中央电大形成性考核册)
《机电一体化系统设计基础》中央电大形成性考核作业1、2、3、4参考答案作业1一、判断题（正确的打√，错误的打×）1．机电一体化系统的主要功能就是对输入的物质按照要求进行处理，输出具有所需特性的物质。
（×）2.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。
（√）3．信息处理技术是指在机电一体化产品工作过程中，与工作过程各种参数和状态以及自动控制有关的信息输入、识别、变换、运算、存储、输出和决策分析等技术。
（√）4．自动控制是在人直接参与的情况下，通过控制器使被控对象或过程自动地按照预定的规律运行。
（×）5．产品的组成零部件和装配精度高，系统的精度一定就高。
（×）6．为减少机械传动部件的扭矩反馈对电机动态性能的影响，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，以免系统产生振荡而失去稳定性。
（×）7．传动机构的转动惯量取决于机构中各部件的质量和转速。
（×）8．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6~10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。
（×）9．进行机械系统结构设计时，由于阻尼对系统的精度和快速响应性均产生不利的影响，因此机械系统的阻尼比ξ取值越小越好。
（×）10．滚珠丝杠垂直传动时，必须在系统中附加自锁或制动装置。
（√）11．采用偏心轴套调整法对齿轮传动的侧隙进行调整，结构简单，且可以自动补偿侧隙。
（√）×12．采用虚拟样机代替物理样机对产品进行创新设计测试和评估，延长了产品开发周期，增加了产品开发成本，但是可以改进产品设计质量，提高面向客户与市场需求能力。
（√）×二、单选题1．以下产品属于机电一体化产品的是（C ）。
A．游标卡尺B．电话C．全自动洗衣机 D．非指针式电子表2．为提高机电一体化机械传动系统的固有频率，应设法（A ）。
感应同步器测角系统的电路设计与软件补偿
许 多不 同种类 的轴 角传 感 器 用 于轴 角测 量 ， 光 学 如 编 码器 、 圆光 栅 编 码 器 、 转 变 压 器 和 感 应 同 步 器 旋 等 。其 中 ， 对式 圆 型感 应 同 步器 是 一 种采 用 电磁 绝 感 应原 理 的双 通道 模 拟 式绝 对 角 度 敏感 器 件 ， 有 具 耐恶 劣环境 、 量 精 度 高 、 测 寿命 长 、 行 速 度 快 、 运 稳 定 可靠 等一 系列优 点 ， 因此 被 广泛 应 用 于 高速 高 精
度扫 描控制机 构 中 。
同， 内通道 则采 用螺 旋绕组 结 构 。 感应 同步 器 是 一 种 利 用 电磁 感 应 原 理 的敏 感
元件 ， 因此必须引入激磁信 号才能正常工作。引入
激 励信 号后 ， 感应 同 步器 就 能感 应 出反 映 一 个 空 问
周期内的角度位置信息 的输 出电压。为 了检 出输
第一作者简介 ： 潘文贵（ ９ ８ ， ， １８ 一） 男 山西大同人 ， 博士研究生 ， 究 研
方向 ： 高精度定位 与伺服控制系统 。Ｅ ｍ ｉ ｐｈ ｃ＠１６ Ｃ￣。 － ａ ：ｚｕｅ ２ ．ＯＩ ｌ Ｉ
２ ２期
潘文贵 ， ： 等 感应 同步器测角 系统 的电路设计 与软件补偿
５ ８ ４５
感 应 同步器 两 相 输 出信 号 的 幅度 平衡 调 节 及 相 位
匹 配调 节 功 能 。轴 角 数 字 转 换 模 块 选 择 集 成 的追
了消除交 越失 真 ， 时输 出较 大 功 率 ， Ｓ １８１后 同 Ｏ Ｃ ５０ 面增 加 了一级 功 率驱 动 电路 ， 用 的 功率 放 大 器 为 选
2020年国家开放大学《机电一体化系统》形考任务(1-5)试题及答案解析
2020年国家开放大学《机电一体化系统》形考任务（1-5）试题及答案解析形考任务 1（红色标注选项为正确答案）一、单项选择题一、判断题（每个2分，共18分）题目1正确获得2.00分中的2.00分标记题目题干滚珠丝杆机构不能自锁。
选择一项：对错题目2正确获得2.00分中的2.00分标记题目题干转动惯量大不会对机电一体化系统造成不良影响。
选择一项：对错题目3正确获得2.00分中的2.00分标记题目题干谐波齿轮减速器输入转速一般从刚轮输入。
选择一项：对错题目4正确获得2.00分中的2.00分标记题目题干直线运动导轨是用来支承和引导运动部件按给定的方向作往复直线运动。
选择一项：对题目5正确获得2.00分中的2.00分标记题目题干在机电一体化系统中，通过增大执行装置的固有频率可有效提高系统的稳定性。
选择一项：对错题目6正确获得2.00分中的2.00分标记题目题干在机电一体化系统中，通过提高系统的阻尼能力可有效提高系统的稳定性。
选择一项：对错题目7正确获得2.00分中的2.00分标记题目题干在机电一体化系统中，通过消除传动系统的回程误差可有效提高系统的稳定性。
选择一项：对错题目8正确获得2.00分中的2.00分标记题目题干在机电一体化系统中，通过提高驱动元件的驱动力可有效提高系统的稳定性。
选择一项：对错题目9正确获得2.00分中的2.00分标记题目题干在机电一体化系统中，通过减小机构的传动误差可有效提高系统的稳定性。
选择一项：错标记题目信息文本二、选择题（每个5分，共30分）题目10正确获得5.00分中的5.00分标记题目题干机电一体化系统的基本功能要素之一：接口的基本功能是（）。
选择一项：A. 交换B. 放大C. 传递D. 以上三者反馈你的回答正确题目11正确获得5.00分中的5.00分标记题目题干机电一体化系统的核心是（）。
选择一项：A. 控制器B. 接口C. 执行机构D. 动力部分反馈你的回答正确题目12正确获得5.00分中的5.00分标记题目题干机电一体化系统中，根据控制信息和指令完成所要求的动作这一功能的是（）。
数控机床高精度感应同步器的调整方法
ｒ感 应 同 步 器 滑 尺 ， 检 查 该 滑 尺 正 常 ， 在 安 装 复 经 但
一
① 感 应 同步 尺 正 确 安 装 后 ， ｚ轴 返 回 零位 ； 使 用
标 准 检 具 （ 们 使 用 的 是 圆 器 ） 压 靠 在 回 转 工 作 台 我 ，
原 时 出 现 ｒ难 以 恢 复 ｚ 轴 零 位 的 问 题 ， 后 采 取 用 压 最
维普资讯
数控 机床 高精度 感应 同步器 的调整 方法
口 宓方伟
中 图分 类 号 ：Ｇ ５ Ｔ ６９
口
陈
滨
口
张日升
文章 编 号 ：０ ０— ９ ８ ２ ０ ） ｌ ０ ５ ０ １０ ４ ９ （０ ２ ｌ 一 ０ ７— ２
文 献 标 识 码 ： Ｂ
的定 位端 ， 将 机 床配 备 的零 位 工具 安 装在 主轴 上 ， 再 找
正 检 具 ， 图 ３。 器 ｒ 见 圆 ＝５ ． ６ ５ ９ ９ ９ ｍｍ 时 ， 应 ｚ 轴 读 对 数 为 一６ ０ ０ ０ ｍｍ ， 距 ９ ．３ ５ 即 ｚ 轴 复 位 点 一６ ０ ０ ０ ｍｍ ９． ３５
导 致 感 应 同 步 器 滑 尺 磨 损 。 于 某 型 号 五 坐 标 四 联 动 由
加工 中心加工精度很 高 ， 其 ｚ轴 定 位 精 度 ≤２ ｍ ， 重 复定 位精 度 ≤１５ ． ｍ ， 此 ， 何 正 确 安 装 和 调 整 感 应 因 如 同 步 器 刈‘ 床 的 加 工 精 度 和 正 常 使 用 关 系 重 大 ， 要 机 需
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高精度圆感应同步器设计及制造
[摘要]介绍了一种电磁感应式传感元件，用来检测机械转角和位移。
[关键词]感应同步器定子组件转子组件
一、引言
圆感应同步器（又称角位移传感器）是一种角度检测的多极电磁感应元器件。
具有精度高、结构简单、工作可靠、对使用环境要求低，并具有误差补偿作用等一系列优点，因而广泛用于陀螺平台、伺服转台、火炮控制、雷达天线定位跟踪、经纬仪、角度数据发送传输、天文望远镜的跟踪系统、机器制造等国防和民用部门。
普通的圆感应同步器精度为±1~5”，我所采用先进的硬铝合金基板机刻工艺和电气调心安装方法，精度可达到±0.3”。
二、主要技术性能参数
（一）准确度:≤±0.3”。
（二）外观: 外表面不应有锈蚀,基准面无胶漆和机械损伤,接线端子无松动现象。
（三）直流电阻: 定子两相绕组的直流电阻差值不大于2%。
（四）绝缘电阻: 在工作环境下,绕组对基板及定子两相绕组间的绝缘电阻值不低于500KΩ。
（五）抗剥强度: 导片与绝缘层间的抗剥强度不小于0.9Kg/cm。
（六）将同步器定、转子分别装在数字式精密光栅光学分度头的壳体和转动轴上，把带千分表的磁力表架先后固定在分度头的转动轴和壳体上，分别测量定、转子的圆跳动和端面跳动，其值应不大于0.003mm。
三、工作原理及结构
圆感应同步器是基于电磁耦合原理，利用定、转子间相对位置的不同而使输出信号成为位移函数。
它是线性元件，当定、转子间相对位置一定时，相互间的互感系数为一常值。
不论何方激磁，输出特性相同，因而通常元件测试时，一单相激磁双相输出来进行分析。
圆感应同步器结构简单，只有一块定子和一块转子组成，如图1所示：
（1-转子基板2-转子环氧层3-转子绕组4-屏蔽层5-定、转子间隙6-定子绕组7-定子环氧层8-定子基板）
同步器定子上安放电角度上互相垂直的两相绕组，称为正弦和余弦绕组，转子上安放单相连续绕组，如图2所示。
四、设计
圆感应同步器的主要尺寸指的是绕组有效部分的平均直径D和有效长度L，它们的大小直接影响感应同步器的参数。
下面讨论感应同步器几何相似时的情况。
随着直径和极数的增加，要求的激磁电源的电压也增加。
如果保持极距不变，则N∝D，这时激磁电压将随直径的增大以平方关系增加，而电流却保持不变。
在电流密度和导体厚度不变时。
热负荷为一常数。
换言之，在发热情况相同的条件下，不同直径的感应同步器允许采用的电流密度是一样的。
随着直径的减小和极数的增大，输出电势迅速下降，尤其是直径相对较小时，更为急剧。
这给设计小型感应同步器带来困难。
这时只有采用小的极数和气隙，或提高激磁频率，以提高输电势。
电压传递系数随直径的增大，极数的减小而减小。
可以看出，随直径的增加，如保持极距不变，就可以采用更多的极数。
虽然激磁电压提高，但激磁电流却保持不变，这对电源的制作，困难是不大的。
然而输出电势却相应提高了。
这是十分可取的。
五、制造
（一）金属铜箔基板的制造
1．基板制造。
基板材料可以是硬铝合金,不锈钢或低碳钢。
基板制造包括机械加工,钳工加工,热处理和表面处理。
加工中除尺寸应达到设计要求外,热处理也是十分重要的环节。
如热处理不好,天长日久,将产生变形,失去原有的精度。
2．绝缘层制造。
采用金属基板,就必须在基板和铜箔之间加一绝缘层。
绝缘层可以是玻璃布压粘而成,也可以采用浇注加有填料的环氧树脂。
绝缘层固化后要进行精加工,可以精车,磨削或研磨。
绝缘层表面的平面度直接影响铜箔的平面度,因此必须严格要求。
3．铜箔粘结。
铜箔在加温加压下粘结。
加压平板事先要研磨至零级精度。
粘结时要防止气泡裹入胶层,或异物粘在表面,以免造成气泡或麻点。
粘结好的表面应光洁无暇,平面度达到设计要求。
（二）绕线的形成(直接机刻法)
直接机刻的方法是用刻刀将铜箔刻制成需要的图形。
刻制在刻线机或相应的
设备上进行。
刻刀两侧平行,以保证刻成的导体尺寸相同,断面是准确的距形。
每条线用三刀刻成,线条挺直。
直接机刻的优点是工艺过程中精度损失小,母机的精度直接体现在刻成的导体上,两者的精度是相似的,而且保证了刻成的任一根导体的分度偏差在不同半径处是相同的,这为双排绕组对偏差的充分补偿提供了必要的条件。
此外,直接机刻法要求的工艺装备简单,也不需要其他的特种工艺,制造的周期很短,改变设计方案十分方便,所以适宜于科研中的多方案试制。
这种方法的缺点是制造时的劳动强度大,不宜刻制过细的线条。
六、安装调试
（一）安装前先用汽油和棉花将定、转子基板安装面擦洗干净，如发现基准面上有不平点，可用细油石或金相砂纸打光，再擦干净。
（二）安装前先用0.15mm左右厚的纸片垫在定、转子间，在拧紧螺钉过程中不时转动纸片，检查定、转子是否相碰。
待间隙达到要求后取出纸片。
（三）为了保证同步器安装后检测能达到最好精度，应保证定、转子的电气中心与回转中心同心。
定、转子绕组平面与回转轴系垂直。
同步器在生产中已保证定、转子绕组的图形中心与基板的同心度小于0.003mm，定、转子绕组平面平行度小于0.003mm。
在使用要求不高的地方，同步器可直接用机械打表的方法调整。
若要求最佳精度，则一定要求电气调心法。
（四）圆感应同步器定、转子间安装后其误差小于0.02mm-0.05mm。
（五）对于改装的仪器设备，安装同步器定、转子的基面，有时是不便拆下重新进行机加工，因而基面往往是粗糙不平。
对此情况，安装同步器时，可分别在定、转子安装孔与基面间加一球面垫圈进行调整。
七、结束语
圆感应同步器设计成熟,结构合理,性能稳定, 安装调试方便。
目前,圆感应同步器已形成GX5/720,GX7/720,GX9/720,GX12/720等系列化产品,为今后的定型或标准化工作提供了指导。
注：本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文。