机电一体化复习要点

1、电子技术分为微电子技术和电力电子技术。

2、通电方式不同，步进电机的步距角不同。

3、齿轮传动系统各级传动比的最佳分配原则有质量最轻原则、等效转动惯量最小原则、输出轴转角误差最小原则。

4、产生干扰必须同时具备干扰源、干扰传播途径、干扰接收载体三个条件。

5、对于三相双三拍通电的步进电机，三个绕组U、V、W的通电顺序为UV-VW-WU-UV。

三相单三拍通电为U-V-W-U。

6、晶闸管的主要用途为整流、逆变、变频、交流调压和无触点开关。

7、闭环之内前向通道上用来传递动力的齿轮间隙对系统的稳定性有影响，对精度无影响。

8、CMOS电路的三个主要特点是功耗低、工作电压范围宽和抗干扰性能强。

9、数据传输I/O控制方式主要有无条件传送方式、查询方式和中断方式。

9、磁电式转速传感器主要由齿轮、铁芯、磁铁和线圈四部分组成。

10、机电一体化系统的执行元件可分为电磁式、液压式和气压式三大类。

11、按照质量最小原则，小功率传动装置的各级传动比应相等。

12、异步串行通信的字符帧由起始位、数据位、奇偶校验位、停止位四部分组成。

13、TTL电路是指输入与输出均为晶体管结构的数字逻辑电路。

1、传感器的主要静态性能指标及定义。

传感器静态特性的主要技术指标有：线性度、灵敏度、迟滞性和重复性等。

①线性度指传感器实际的输出与输入特性只能接近线性，与理论直线有偏差。

②灵敏度传感器在静态标准条件下，输出变化对输入变化的比值称。

③迟滞性传感器在正反行程中，输出—输入特性曲线的不重合程度

④重复性传感器在同一条件下，被测输入量按同一方向作全量程连续多次重复测量时，所得输出—输入曲线的不一致程度。

2、步距角——对应于每个控制脉冲电机所应转过角度的理论值。

3、端口(port)——指接口电路中能被CPU直接访问的寄存器的地址。

4、环形分配器——使步进电机绕组的通电顺序按一定规律变化的电子部件。

5、占空比——脉冲信号的高电平宽度与信号周期的比值。

6、扇出系数N——描述门电路输出端最多能够带的同类门电路数。

7、数字滤波——通过一定的计算或判断程序减少干扰信号在有用信号中的比重，是一种程序滤波。1、机电一体化的相关技术有哪些？

答：精密机械技术、检测传感技术、计算机与信息处理技术、自动控制技术、伺服驱动与接口技术、系统总体技术。

2、直流伺服电动机的优点是什么？

答：优点：(1)稳定性好，能在较宽的速度范围内稳定运转。

(2)可控性好，具有线性的调节特性，转速正比于控制电压。

(3)响应迅速，具有较大的起动转矩和较小的转动惯量。(4）控制功率低，损耗小。（5）转矩大。

3、CPU与外设之间设置接口的原因是什么？

答：信号线不兼容，信号线功能定义、逻辑定义、时序关系上都不一致；二者速度不兼容；设置接口可以提高CPU 的工作效率；若CPU直接控制，外设硬件则依赖于CPU，这对外设的发展不利；解决负载驱动问题。

4、RS-485接口标准有何特点？

答：(1)因采用差动收/发，共模抑制比高，抗干扰能力强。

(2)传输率高，可达10Mb/S (传送12m时)。

(3)传输距离远(无MODEM时)，采用双绞线，100kb/s时，可达1200m，若减小波特率，传输距离更远。

(4)能实现多点对多点通信，RS-485允许平衡电缆上连接32个发送器/接收器对。

5、晶闸管导通和截止的条件是什么？

答：晶闸管导通的条件：阳极A和阴极K之间加足够的正向电压；控制机G和阴极K之间也要有足够的正向电压和正向电流。

截止的条件：必须使阳极电流IA减小到维持电流IH一下，这可使阳极电压减小到零，或者反向的方法来实现。

6、I/O端口地址译码的一般原则是什么？

答：一般原则是把地址线分为两部分：一部分时高位地址线和CPU的控制线号进行组合，经译码电路产生I/O接口芯片的片选信号，实现系统中的片间寻址；另一部分是地位地址线，不参加译码，直接连到I/O接口芯片—片内端口寻址，即寄存器寻址。

7什么是标度变换，写出标度变换公式并注明式中的参数答：定义：控制系统中的各种被测参量的量纲和数值尽管各不相同，但它们经模拟输入通道采集后得到的都是数字信号，实际应用中需要按被测参量的工程单位进行显示、打印、记录或报警，因此还必须把经过处理后的数字信号转换成带有不同工程单位的测量值。这项工作称为标度变换。

表达式

式中：Ax—参数测量值；

A m —参数量程上限；A0 —参数量程下限；

N m—A m对应的A／D转换后的输入值；N0 —A0对应的A／D转换后的输入值；

Nx—测量值Ax对应的A／D转换值。

8、常用非线性补偿方法及原理。

1、计算法编制一段完成数学表达式计算的程序，将经前期处理的被测参数值输入该程序，计算后的数值即为非线性校正值。

)

(

)

(

N

N

N

N

A

A

A

A

m

x

m

x-

-

-

+

=

2、查表法 将事先计算或通过测量获得的数据按顺序排列成表格形式存放在ROM 中，由查表程序根据被测参数的值通过查表找出相应的结果。

3、插值法 将非线性曲线按一定要求分成若干段，然后用直线代替相应的各段曲线。

4、曲线拟合法 通过实验获得有限对测量数据（xi,yi ）, 利用这些数据来求取近似函数y= f ( x )。该法采用n 次多项式来逼近非线性曲线，该多项式方程的各个系数由最小二乘法确定。

9、数字滤波与模拟滤波比有何优点？ ①数字滤波器是用软件实现的，不需要增加硬设备，也不存在阻抗匹配问题，可靠性高，稳定性好，成本低。 ②数字滤波器可以对频率很低(如0.01 Hz)的信号进行滤波，而模拟滤波器由于受电容容量的限制，频率不可能太低。

③数字滤波器可以根据信号的不同，采用不同的滤波方法或滤波参数，具有灵活、方便、功能强的特点。 常用的数字滤波方法

（1）程序判断滤波法

程序判断滤波就是根据实践经验确定出相邻两次采样信号之间可能出现的最大偏差ΔX ，若超出此偏差值，则表明该输入信号是干扰信号，应该去掉；若小于此偏差值，可将信号作为本次采样值。

(2)中值滤波法

其原理是，对信号连续进行n 次（ n 一般取大于3的奇数）采样，并对采样值按由小到大或由大到小的顺序排序，然后取其中间的那个采样值作为本次采样值。 （3)算术平均滤波法

算术平均滤波法是对信号连续进行n 次采样，并以其算术平均值作为有效采样值 （4）防脉冲干扰平均值滤波法

即“去两头取平均”方法，该滤波法先对N 个数据进行比较，去掉其中的最大值和最小值，然后计算余下的N-2个数据的算术平均值。即Y=

（X2+X3+X4…….+XN-1)/(N-2)

10、常用的抗干扰方法。

①屏蔽：电场屏蔽、磁场屏蔽和电磁场屏蔽 ②隔离：光电隔离、变压器隔离和继电器隔离 ③滤波 ④接地：单点接地和多点接地

⑤软件抗干扰：软件滤波，软件陷阱和软件看门狗 11、单相半波可控硅整流电路、波形图及工作原理

工作原理：正半周：0＜ωt ＜α，ug=0，SCR 正向阻断，uL=0；ωt=α时，加入ug 脉冲，SCR 导通，若忽略其正向压降，uL=u2。

负半周：π≤ωt ＜2π，当u2自然过零时，SCR 自行关断而处于反向阻断状态，uL=0。

α称为控制角，θ称为导通角，显然α+θ=π。当α=0，θ=180度时，可控硅全导通；当α=180度，θ=0，可控硅全关断，输出电压为零。负载上的直流电压是控制角α的函数，所以改变α的大小就可以控制负载直流电压的数值。

12、H 型驱动电路

电路特点：虽然元件较多，电枢两端浮地，但元件耐压要求低，且只需单极性电源，所以实际中应用较多。V 1V 4、V 2V 3成对工作，每次一对导通，另一对截止。

工作原理：当V1/V4导通时，电流从电源正极经V1从左至右穿过电机再经V4流到负极，此时VD2/VD3起续流作用，电机正转；当V2、V3导通时，电流从电源正极经V3从右至左穿过电机再经V2流到负极，此时VD1、VD4起续流作用，电机逆转。

13、欠阻尼、阻尼比ξ不同时对系统的影响

（1）当阻尼比ξ＝0时，系统处于等幅持续振荡状态，因此系统不能无阻尼。

（2）当ξ≥1时, 系统为临界阻尼或过阻尼系统。此时,过渡过程无振荡,但响应时间较长。

（3）当0<ξ<1时, 系统为欠阻尼系统。此时,系统在过渡过程中处于减幅振荡状态, 其幅值衰减的快慢取决于衰减系数ξωn 。在ωn 确定以后, ξ愈小, 其振荡愈剧烈, 过渡过程越长。相反,ξ越大,则振荡越小,过渡过程越平稳,系统稳定性越好,但响应时间较长,系统灵敏度降低。 14、PWM 调速控制基本原理

给定供电电压U ，由控制脉冲信号控制晶体管VT 的通断，从而使直流电动机得到脉冲驱动信号(小功率电机约2kHz)，改变脉冲控制信号的每一周期通电时间，就可改变直流电动机的平均工作电压Ud ，从而达到调速的目的；改变供电电压和续流二极管的极性，便可改变直流电动机的转向。

∑==n

i i

X n X 1

01