第五章位移测量与控制系统
旋转机械的角位移测量及故障判断系统
旋转机械的角位移测量及故障判断系统随着工业机械的不断发展，旋转机械在各个领域中都扮演着至关重要的角色。
在这些机械中，角位移是一个极为重要的参数，因为它可以直接反映出机械的运动状态以及故障情况。
因此，为了保证旋转机械的正常运行和及时发现故障，设计旋转机械的角位移测量及故障判断系统显得尤为重要。
一、旋转机械的角位移测量原理在旋转机械中，角位移就是旋转角度，通常用弧度或角度来表示。
为了测量旋转机械的角位移，我们需要根据机械运动的特点来选择合适的测量方式。
常见的测量方式包括：1. 光电编码器测量法光电编码器是一种能够检测机械位移的传感器。
它由一个旋转的光圈和固定的光电传感器组成，光圈会随着机械的旋转而在光电传感器上产生相应的光信号。
通过对这些信号的处理，我们可以得到机械的角位移。
2. 磁性编码器测量法磁性编码器原理与光电编码器类似，只是它使用磁性信号来代替光信号。
磁性编码器有着更高的测量精度和更稳定的信号输出，但它的安装和使用要比光电编码器复杂。
3. 传感器测量法通过在旋转机械上粘贴或安装转角传感器，可以直接测量机械的角位移。
这种测量方式具有较高的可靠性和精度，但需要对传感器进行定期的校准和维护。
二、旋转机械的故障诊断原理不论是哪种测量方式，都能够对旋转机械的角位移进行实时监测。
如果机械出现故障或运行异常，我们可以通过对角位移的监测数据进行分析来进行诊断。
1. 故障诊断旋转机械的故障种类繁多，常见的有机械磨损、轴承损坏、电机故障等。
这些故障都会对机械的运动状态和角位移产生影响，因此对角位移的监测数据进行分析可以发现故障的产生及其类型。
2. 维修保养定期对旋转机械进行维修保养是保持机械正常运转的重要手段。
通过对角位移数据的分析，我们可以得到机械的运动状态，将这些数据和机械的维修保养记录进行比对，可以定期制定有效的维修保养计划。
三、旋转机械的角位移测量及故障判断系统的设计旋转机械的角位移测量及故障判断系统是一个综合性的系统。
弯曲疲劳试验机工作原理
弯曲疲劳试验机工作原理
弯曲疲劳试验机工作原理是通过施加交替加载和卸载的载荷来模拟实际工作条
件下材料或构件所承受的持续弯曲应力，以评估其抗疲劳性能和疲劳寿命。
弯曲疲劳试验机由主要部件组成，包括负荷系统、位移测量系统、控制系统和
数据采集系统。
负荷系统是弯曲疲劳试验机的关键组成部分，其主要作用是施加交替载荷。
通
过电机驱动负荷装置产生加载和卸载的力，并通过加载传感器测量施加到试样上的载荷大小。
在弯曲疲劳试验中，负荷可以是动态载荷，根据所需进行周期性或随机加载。
位移测量系统用于测量试样的位移，从而确定试样的变形情况。
通常使用位移
传感器或激光光栅测量试样的位移，进而计算出试样的应变和应力。
这些测量结果可用于分析试样的疲劳性能。
控制系统对试验过程进行控制和监测。
通过与负荷系统和位移测量系统的协同
工作，控制系统能够实现精确的负荷控制和位移控制，确保试样在特定的加载条件下进行弯曲疲劳试验。
数据采集系统用于采集、记录和分析试验过程中产生的各种数据。
通过传感器
和测量设备，数据采集系统可以获得负荷、位移、应变、应力等参数，以及试样的疲劳寿命和断裂模式等信息。
这些数据对于疲劳性能评估和产品设计具有重要意义。
总结而言，弯曲疲劳试验机通过施加交替载荷，模拟实际工作条件下的弯曲应力，以评估材料或构件的抗疲劳性能和疲劳寿命。
负荷系统、位移测量系统、控制系统和数据采集系统是弯曲疲劳试验机的主要组成部分，共同协作实现试验过程的控制、监测和数据采集。
这些技术和设备的应用，为材料研究、产品开发和质量控制提供了重要的工具和方法。
位移控制器工作原理
位移控制器工作原理
位移控制器的工作原理是通过对物体的位移进行测量和调节，来实现对系统的位置控制。
其基本原理是通过传感器测量物体的实际位移，与设定的目标位移进行比较，然后通过控制执行器或执行机构对物体进行力或位置调节，使实际位移逐渐接近目标位移。
具体工作原理可以分为以下几个步骤：
1. 传感器测量位移：位移控制器内部搭载了传感器，如光电编码器、激光测距仪、压电传感器等，用于测量物体的实际位移。
2. 位移反馈：通过传感器测量到的实际位移，将其反馈给位移控制器，作为系统当前状态的参考。
3. 控制器计算误差：将实际位移与设定的目标位移比较，计算出位移误差，即实际位移减去目标位移。
4. 控制器应用控制策略：根据位移误差和设定的控制策略，控制器计算出控制信号或控制算法。
5. 控制执行器调节位置或力：控制输出的信号经过执行机构或执行器，通过调整系统中的位置或力来实现对物体位移的控制。
6. 位移更新：通过反馈位移进行监测和修正，实现对目标位移的精确控制。
通过以上的工作原理，位移控制器可以实现对物体位置的准确控制。
在实际应用中，位移控制器通常由传感器、控制器和执行器组成，可以用于各种领域，如机械控制、机器人、自动化生产线等。
低周往复实验位移控制的加载制度
低周往复实验位移控制的加载制度引言低周往复实验是一种重要的力学试验方法，广泛应用于材料力学、地震工程、结构悬挂系统等领域。
在该试验中，位移控制是关键的操作之一。
本文将介绍一种用于低周往复实验的位移控制加载制度，详细介绍其原理、应用以及未来的发展方向。
基本原理低周往复实验的位移控制是通过控制加载装置施加的力来实现的。
该加载制度的基本原理是，通过控制液压系统的工作状态，使加载装置产生恒定的位移量，并保持该位移量在往复加载过程中稳定。
具体来说，该加载制度包括以下两个关键组成部分：1.液压系统液压系统是实现位移控制的关键部分。
它由液压泵、电液伺服控制阀、平衡阀和液压缸组成。
液压泵提供液压能量，电液伺服控制阀控制液压流量和压力，平衡阀用于平衡系统压力，液压缸负责产生相应的位移。
系统通过控制电液伺服控制阀的开关状态，控制液压缸的伸缩，从而实现恒定的位移控制。
2.位移测量和反馈控制为了保证加载制度的准确性和稳定性，需要使用位移测量和反馈控制系统。
常见的位移测量方法包括位移传感器和位移测量仪器。
位移传感器用于直接测量加载装置的位移，并将测量结果传输给反馈控制系统。
反馈控制系统通过与设定位移进行比较，控制液压系统的工作状态，以实现位移的精确控制。
应用领域低周往复实验位移控制的加载制度在以下领域具有广泛应用：1.材料力学实验材料的疲劳性能是评估其安全可靠性和使用寿命的重要指标。
低周往复实验位移控制的加载制度可以模拟真实工况下的往复加载过程，帮助研究材料的疲劳行为和损伤机制，为材料的设计和改进提供依据。
2.地震工程研究在地震工程研究中，低周往复实验位移控制的加载制度可以用于模拟地震作用下结构的往复变形。
通过控制加载装置的位移，可以研究结构的抗震性能、损伤程度以及耐震改造方法等问题，为地震工程的设计和防灾减灾提供重要参考。
3.结构悬挂系统测试结构悬挂系统在航空、汽车等领域中广泛应用，其性能和可靠性对系统的安全运行至关重要。
数控技术知识点总结及考试练习资料
数控技术一、判断题(正确的画√，错误的画×,每题1分共10分）二、填空题（每空1分,共20分）三、选择题(10分，每小题1分）四、简答题（每题6分共30分）五、五、解释如下指令或名词含义（10X1分）六、六、编程题（10分）七、论述题（10分）第一章1．数字控制：是一种借助数字、字符或其它符号对某一工作过程(如加工、测量、装配等）进行可编程控制的自动化方法。
数控技术采用数字控制的方法对某一工作过程实现自动控制的技术.它集计算机技术、微电子技术、自动控制技术和机械制造技术等多学科、多技术于一体。
数控机床是采用数字控制技术对机床的加工过程进行自动控制的一类机床。
数控系统实现数字控制的装置。
它能够自动输入载体上事先给定的数字量，并将其译码后进行必要的信息处理和运算后，控制机床动作并加工零件。
CNC系统的核心是CNC装置。
2．数控机床的优势：3．数控技术的发展趋势：4．数控机床的组成5．数控机床的分类：一、按控制功能分类（点位控制数控系统；直线控制数控系统；轮廓控制数控系统）二、按工艺用途分类(金属切削类数控机床；金属形成类数控机床；特种加工数控机床;其它类型机床：如火焰切割数控机床、数控测量机、机器人等。
）三、按伺服驱动的方式分类（开环控制；半闭环控制；全闭环控制)NC,CNC,CAD、CAM、CAPP、FMC，FMS，CIMS的中文含义.第二章1．数控编程的方法常用的编程方法有手工编程、自动编程。
2．数控机床的机床坐标系和工件坐标系的概念，各坐标轴及其方向的规定.1）机床坐标系是机床上固定的坐标系。
工件坐标系是固定于工件上的笛卡尔坐标系。
2)①Z轴：规定与机床主轴线平行的坐标轴为Z轴，刀具远离工件的方向为Z轴的正向。
②X轴：对大部分铣床来讲，X轴为最长的运动轴，它垂直于轴，平行于工件装夹表面。
+X的方向位于操作者观看工作台时的右方。
③Y轴：对大部分铣床来讲，Y轴为较短的运动轴，它垂直于轴.在Z、X轴确定后，通过右手定则可以确定Y轴.④回转轴：绕X轴回转的坐标轴为A轴；绕Y轴回转的坐标轴为B轴；绕Z轴回转的坐标轴为C轴；方向的确定采用右手螺旋原则，大拇指所指的方向是+X、+Y或+Z的方向。
位移测量与控制系统
4位绝对码光电编码器码制
位置
二进制码
十进制码
A
0000
0
B
0001
1
C
0010
2
D
0011
3
E
0100
4
F
0101
5
G
0110
6
H
0111
7
I
1000
8
J
1001
9
K
1010
10
L
1011
11
M
1100
12
N
1101
13
O
1110
100 0001 0011 0010 0110 0111 0101 0100 1100 1101 1111 1110 1010 1011 1001 1000
物台或工作台上，然后，在三维空间中，通过某种机电传动方式，移动到与
加工机构（各类加工头）有特定相对位置要求的待加工位置。
❖
由于被加工物料或工件与加工机构有特定相对位置关系，因此，被加工
物料或工件被安装（夹）固定于载物台或工作台上后，也可能是加工机构在
三维空间中，通过某种机电传动方式，移动到与载物台或工作台有特定相对
位置要求的加工位置。
❖ 无论是工作台移动，还是加工头移动，都属于通过某种机电传动方式达 到一刚体在三维空间中的几何位移的测量与控制问题。
❖ 位移测量包括长度、厚度 、高度、距离、物位、镀层厚 度、表面粗糙、角度等的测量。
❖ 测量位移广泛地应用非电量的电测法，能够测量位移的 传感器很多，典型的传感器有电阻、电容、电感以及磁电、 压电、压磁、光电、霍尔元件等，此外还有超声波、放射线 等。此外，近年来各种新型传感器，如光导纤维传感器、电 荷耦合器（CCD）传感器等均发展十分迅速，给位移的测 量提供了不少新的方法。
位移测量系统的设计
在控制领域中,经常需要进行各种位移量的测在实际的工业位置控制领域中,为了提高控制精度,准确地对控制对象进行检测足十分艰要的。
传统的机械测量位移装S L L远远不能满足现代生产的辦要,而数字式传感器光电编码器, 能将角位移量转换为勾之对应的电脉冲输出,；1:要用于机械位置和旋转速度的检测,具冇精度高,体积小等特点,冈此木设计决定采用光电编码器进行位移检测,本设计为采用光屯编码器来实现位移测请及《仿真,实现测锖來f〗外部的不冋的位移值及显& A•体应用AT89C51中。
片机为核心,光电编码器进行位移测量,同时以LCD液品显示模块显示。
木设计采用的光电编码器输出电H(为5V, 输出倍y经四倍频电路处现后送入巾片机进行计数处理,量后送入LCD模块量示。
木文从位移测量原理入手,详细阐述了位移测#系统的:丨:作过程,以及硬件电路的设计、V。
示效果2木文吸收了硬件软件化的怨想,实现了题丨丨要求的功能。
关键词：位移测蛍,光电编码器,单片机,LCD显示模块AbstractIn ihe control field, a variety of displace量ent 量easure量ents often need lo be carried out。
In actual industry position control do量ain, to increase the control precision, carries on the exa量ination to the controlled 量e量ber is accurately very i量portant。
The traditional 量achinery survey displace量ent installs has not been able 10 satisfy the 量ode量 production by far the need, but the digital sensor electro-optic encoder, can iransl'or量 ihe angular displace量ent into with it correspondence electricity pulse output, 量ainly uses in the 量echanical position and the velocity of whirl exa量ination, has the precision to be high, volu量e s量all and so on characteristics, therefore this design decided that uses the electro-optical encoder to carry on the displace量ent to exa量ine。
最新工程测量规范GB50026-93
工程测量规范G B50026-93工程测量规范GB50026-93主编部门：中国有色金属工业总公司批准部门：中华人民共和国建设部施行日期：1993年8月1日关于发布国家标准《工程测量规范》的通知建标〔1993〕242号根据国家计委计综〔1986〕250号文的要求，由中国有色金属工业总公司会同有关部门共同修订的《工程测量规范》,已经有关部门会审。
现批准《工程测量规范》GB50026-93为强制性国家标准，自1993年8月1日起施行。
原《工程测量规范》TJ26－78同时废止。
本标准由中国有色金属工业总公司负责管理，具体解释等工作由中国有色金属工业总公司西安勘察院负责。
出版发行由建设部标准定额研究所负责组织。
中华人民共和国建设部1993年1月3日修订说明本规范是根据原国家计委计标发〔1986〕250号文通知要求,由中国有色金属工业总公司负责主编，具体由中国有色金属工业总公司西安勘察院会同有关单位共同对原国家基本建设委员会、冶金工业部颁发的《工程测量规范》TJ26－78（试行）进行修订而成。
在修订过程中，修订组经过调查研究，广泛征求全国各地有关单位意见，根据体现政策、技术先进、经济合理、安全适用的要求，保留了原规范适用的条文，删除、修改了不适用或不完全适用的条文，增加了通过鉴定并广泛应用、行之有效的新技术和科研成果，经两次全国性会议讨论修改，最后会同有关部门审查定稿。
修订后的内容共9章40节及7个附录，除保留原规范的总则、平面控制测量、高程控制测量、地形测量、线路测量、绘图复制等章外，增订了施工测量、竣工总图编绘与实测、变形测量；以及地形图的修测，编绘，晒蓝图、静电复印与复照，翻版、晒印刷版与修版，打样与胶印等章节。
调整了原章、节中的内容：平面控制测量中规定了三边网的主要技术要求；电磁波测距中规定了等级导线技术要求；高程控制测量中规定了电磁波测距三角高程测量的技术要求；地形测量中规定了电磁波测距仪极坐标法布设图根点的技术要求、速测仪施测的技术要求；线路测量中规定了各等级线路测量的统一技术规定。
位移概念的用处
位移概念的用处位移概念在物理学、工程学和其他相关领域中具有广泛的应用。
位移是描述物体的位置变化的概念，通过测量物体在空间中的位置变化，我们可以获得有关物体运动、形变和振动的重要信息。
下面将详细介绍位移的用处：1. 运动学分析：位移是运动学中最基本的物理量之一。
通过测量物体在一段时间内的位移，我们可以推导出许多与物体运动相关的重要信息，比如速度和加速度。
例如，在研究天体运动时，我们可以通过观测天体在不同时间点的位置来计算其速度和加速度，进而了解天体运动的规律和特性。
2. 动力学分析：在动力学中，位移是研究物体受力作用下运动状态变化的重要概念。
通过测量物体在不同时刻的位移，我们可以推导出物体所受力的大小和方向，进而分析物体的运动方式和受力情况。
例如，在机械工程中，通过测量某个零件在不同时间点的位移，可以判断其受力情况是否正常，从而提前发现可能的故障和问题，进行维修和改进。
3. 形变分析：位移概念也广泛应用于物体的形变分析中。
物体在受力作用下会发生形变，通过测量物体表面不同点的位移，可以计算出物体的变形量和变形程度，从而了解物体的结构和材料特性。
例如，在土木工程中，通过测量建筑结构在受荷载时的位移，可以评估结构的稳定性和安全性，为设计提供参考和改进。
4. 振动分析：位移概念也在振动分析中起着重要的作用。
通过测量物体在振动过程中的位移变化，可以获得有关振动频率、振幅和振动形态等信息，进而分析振动的特性和机理。
例如，在工程设计中，通过测量机械设备或车辆在振动过程中的位移变化，可以评估其振动稳定性和舒适性，为振动控制和优化提供依据。
5. 数学建模：位移概念在数学建模中也被广泛运用。
通过将物体的位移与时间的关系建立数学模型，可以描述和预测物体的运动状态和行为。
例如，在天文学中，通过建立天体的位移模型，可以预测天体的位置和轨道，为天文观测和导航提供重要依据。
6. 控制系统：位移概念在控制工程中扮演着重要的角色。
五自由度位移平台控制系统设计
３ 测 量 系统
测草 系统 采 用伺 服 电 机 自带 的 １ ｉ 编码 器 来 测 ３ ｂｔ
量 ，ｌ和 ｚ轴 的直 线 位 移 ，采 用 Ｒ Ｐ编 码 器 测 量 ， Ｅ
１ ）正 交 Ａ Ｂ相信 号计数 任务 ； ２ 串 口命令 解析任 务 ； ）
３ ）驱 动 电机发送 脉 冲任务 ；
Ｄｅ ｉ ｎ ｏ ｓｇ ｆ５ ＤＯＦ ｏ ｉ ｎ Ｐｌ ｔｏ ｍ ｎｔ ｏ ｙ ｔ ｍ Ｍ ｔｏ ａ ｆ ｒ Ｃｏ ｒ ｌＳ ｓ ｅ
Ｌ ｏ ｅ ＭＵ Ｊ ａ ＵＮ Ｑ ａ ｊ ｎ ＩＧｕ ｗ ｎ ， ｕ ｎ ，Ｓ ｉｎｕ
（ ． ｈｎｅ ｅｇＩｓｔｔ ｏ ｔ ｌ ｙ＆ Ｍ ａｕｅ ｅｔ Ｂ ｉｎ ０ ０５ ｈｎ ； １ Ｃ ａｇｈｎ ｎｔｕ ｆ ｒ ｏ ｉ ｅ Ｍｅ ｏ ｇ ｅｓｒｍ ｎ， ｅｉｇ１０ ９ ，Ｃ ｉ ｊ ａ ２ Ｄ ｉ ｓｔｔ ｏ ａｕｅ ｅｔ ｎ ｅｔ ｇ ａａ ０ １ ｈｎ ） ． ａ ａ Ｉ ｔｕｅ ｆ ｌ ｎ ｎ ｉ Ｍｅｓｒｍ ｎ ａｄＴ ｓ ｎ ，Ｄ ｉ １６ ３ ，Ｃ ｉ ｉ ｌ ｎ １ ａ
和 转 轴 。
１ 系统总体 设计
五 自由度位 移 平 台主 要 由机 电 系统 、测 量 系 统 和 控 制 系统三 部分 组 成 。机 电 系统 主要 由三 套 直 线 位 移
机 构和 两套旋 转位 移机 构组 成 ，包 括驱 动 电机 、导轨 、
丝杠 、减速器 及手 轮等 ；采用 位 编码 器进 行 位 置测 量 ； 控 制 系统 主要 由运 动 控 制 器 、伺 服 驱 动 器 、限 位 和 主
制器读 数 ） ，利用 标 准位 移 测 量装 置 （ 双 频 干 涉仪 ） 如 获得实 际 的位 移量 △ 。 Ｓ
数控技术第二版课后答案完整版
数控技术第二版课后答案HEN system office room 【HEN16H-HENS2AHENS8Q8-HENH1688】数控技术第二版章节练习答案第一章绪论数控机床是由哪几部分组成，它的工作流程是什么？答：数控机床由输入装置、CNC装置、伺服系统和机床的机械部件构成。
数控加工程序的编制-输入-译码-刀具补偿-插补-位置控制和机床加工数控机床的组成及各部分基本功能答：组成：由输入输出设备、数控装置、伺服系统、测量反馈装置和机床本体组成输入输出设备：实现程序编制、程序和数据的输入以及显示、存储和打印数控装置：接受来自输入设备的程序和数据，并按输入信息的要求完成数值计算、逻辑判断和输入输出控制等功能。
伺服系统：接受数控装置的指令，驱动机床执行机构运动的驱动部件。
测量反馈装置：检测速度和位移，并将信息反馈给数控装置，构成闭环控制系统。
机床本体：用于完成各种切削加工的机械部分。
．什么是点位控制、直线控制、轮廓控制数控机床？三者如何区别？答：（1）点位控制数控机床特点：只与运动速度有关，而与运动轨迹无关。
如：数控钻床、数控镗床和数控冲床等。
（2）直线控制数控机床特点：a.既要控制点与点之间的准确定位，又要控制两相关点之间的位移速度和路线。
b.通常具有刀具半径补偿和长度补偿功能，以及主轴转速控制功能。
如：简易数控车床和简易数控铣床等。
（3）连续控制数控机床（轮廓控制数控机床）：对刀具相对工件的位置，刀具的进给速度以及它的运动轨迹严加控制的系统。
具有点位控制系统的全部功能，适用于连续轮廓、曲面加工。
．数控机床有哪些特点？答：a．加工零件的适用性强，灵活性好；b．加工精度高，产品质量稳定；c．柔性好；d．自动化程度高，生产率高；e．减少工人劳动强度；f．生产管理水平提高。
适用范围：零件复杂、产品变化频繁、批量小、加工复杂等．按伺服系统的控制原理分类，分为哪几类数控机床？各有何特点？答：（1）开环控制的数控机床；其特点：a.驱动元件为步进电机；b.采用脉冲插补法：逐点比较法、数字积分法；c.通常采用降速齿轮；d. 价格低廉，精度及稳定性差。
数控技术第二版课后答案
数控技术第二版章节练习答案第一章绪论数控机床是由哪几部分组成，它的工作流程是什么答：数控机床由输入装置、CNC装置、伺服系统和机床的机械部件构成。
数控加工程序的编制-输入-译码-刀具补偿-插补-位置控制和机床加工数控机床的组成及各部分基本功能答：组成：由输入输出设备、数控装置、伺服系统、测量反馈装置和机床本体组成输入输出设备：实现程序编制、程序和数据的输入以及显示、存储和打印数控装置：接受来自输入设备的程序和数据，并按输入信息的要求完成数值计算、逻辑判断和输入输出控制等功能。
伺服系统：接受数控装置的指令，驱动机床执行机构运动的驱动部件。
测量反馈装置：检测速度和位移，并将信息反馈给数控装置，构成闭环控制系统。
机床本体：用于完成各种切削加工的机械部分。
．什么是点位控制、直线控制、轮廓控制数控机床三者如何区别答：（1）点位控制数控机床特点：只与运动速度有关，而与运动轨迹无关。
如：数控钻床、数控镗床和数控冲床等。
（2）直线控制数控机床特点：a.既要控制点与点之间的准确定位，又要控制两相关点之间的位移速度和路线。
b.通常具有刀具半径补偿和长度补偿功能，以及主轴转速控制功能。
如：简易数控车床和简易数控铣床等。
（3）连续控制数控机床（轮廓控制数控机床）：对刀具相对工件的位置，刀具的进给速度以及它的运动轨迹严加控制的系统。
具有点位控制系统的全部功能，适用于连续轮廓、曲面加工。
．数控机床有哪些特点答：a．加工零件的适用性强，灵活性好；b．加工精度高，产品质量稳定；c．柔性好；d．自动化程度高，生产率高；e．减少工人劳动强度；f．生产管理水平提高。
适用范围：零件复杂、产品变化频繁、批量小、加工复杂等．按伺服系统的控制原理分类，分为哪几类数控机床各有何特点答：（1）开环控制的数控机床；其特点：a.驱动元件为步进电机；b.采用脉冲插补法：逐点比较法、数字积分法；c.通常采用降速齿轮；d. 价格低廉，精度及稳定性差。
（2）闭环控制系统；其特点：a. 反馈信号取自于机床的最终运动部件（机床工作台）；b. 主要检测机床工作台的位移量；c. 精度高，稳定性难以控制，价格高。
《机械工程控制基础》课后答案
目录第一章自动控制系统的基本原理第一节控制系统的工作原理和基本要求第二节控制系统的基本类型第三节典型控制信号第四节控制理论的内容和方法第二章控制系统的数学模型第一节机械系统的数学模型第二节液压系统的数学模型第三节电气系统的数学模型第四节线性控制系统的卷积关系式第三章拉氏变换第一节傅氏变换第二节拉普拉斯变换第三节拉普拉斯变换的基本定理第四节拉普拉斯逆变换第四章传递函数第一节传递函数的概念与性质第二节线性控制系统的典型环节第三节系统框图及其运算第四节多变量系统的传递函数第五章时间响应分析第一节概述第二节单位脉冲输入的时间响应第三节单位阶跃输入的时间响应第四节高阶系统时间响应第六章频率响应分析第一节谐和输入系统的定态响应第二节频率特性极坐标图第三节频率特性的对数坐标图第四节由频率特性的实验曲线求系统传递函数第七章控制系统的稳定性第一节稳定性概念第二节劳斯判据第三节乃奎斯特判据第四节对数坐标图的稳定性判据第八章控制系统的偏差第一节控制系统的偏差概念第二节输入引起的定态偏差第三节输入引起的动态偏差第九章控制系统的设计和校正第一节综述第二节希望对数幅频特性曲线的绘制第三节校正方法与校正环节第四节控制系统的增益调整第五节控制系统的串联校正第六节控制系统的局部反馈校正第七节控制系统的顺馈校正第一章自动控制系统的基本原理定义：在没有人的直接参与下，利用控制器使控制对象的某一物理量准确地按照预期的规律运行。
第一节控制系统的工作原理和基本要求一、控制系统举例与结构方框图例1．一个人工控制的恒温箱，希望的炉水温度为100C°,利用表示函数功能的方块、信号线，画出结构方块图。
图1人通过眼睛观察温度计来获得炉内实际温度，通过大脑分析、比较，利用手和锹上煤炭助燃。
比较图2例2．图示为液面高度控制系统原理图。
试画出控制系统方块图和相应的人工操纵的液面控制系统方块图。
解：浮子作为液面高度的反馈物，自动控制器通过比较实际的液面高度与希望的液面高度，调解气动阀门的开合度，对误差进行修正，可保持液面高度稳定。
(完整版)自动控制原理知识点汇总
自动控制原理总结第一章 绪 论技术术语1. 被控对象:是指要求实现自动控制的机器、设备或生产过程。
2. 被控量：表征被控对象工作状态的物理参量(或状态参量)，如转速、压力、温度、电压、位移等。
3. 控制器：又称调节器、控制装置，由控制元件组成，它接受指令信号，输出控制作用信号于被控对象。
4. 给定值或指令信号r(t)：要求控制系统按一定规律变化的信号，是系统的输入信号。
5. 干扰信号n(t)：又称扰动值，是一种对系统的被控量起破坏作用的信号。
6. 反馈信号b(t)：是指被控量经测量元件检测后回馈送到系统输入端的信号。
7. 偏差信号e(t)：是指给定值与被控量的差值，或指令信号与反馈信号的差值。
闭环控制的主要优点：控制精度高，抗干扰能力强。
缺点：使用的元件多，线路复杂，系统的分析和设计都比较麻烦。
对控制系统的性能要求 :稳定性 快速性 准确性稳定性和快速性反映了系统的过渡过程的性能。
准确性是衡量系统稳态精度的指标，反映了动态过程后期的性能。
第二章 控制系统的数学模型拉氏变换的定义:-0()()e d st F s f t t+∞=⎰几种典型函数的拉氏变换1.单位阶跃函数1(t)2.单位斜坡函数3.等加速函数4.指数函数e -at5.正弦函数sin ωt6.余弦函数cos ωt7.单位脉冲函数(δ函数)拉氏变换的基本法则1.线性法则2.微分法则3.积分法则1()d ()f t t F s s⎡⎤=⎣⎦⎰L4.终值定理()lim ()lim ()t s e e t sE s →∞→∞==5.位移定理00()e()sf t F s ττ--=⎡⎤⎣⎦L e ()()atf t F s a ⎡⎤=-⎣⎦L 传递函数：线性定常系统在零初始条件下，输出信号的拉氏变换与输入信号的拉氏变换之比称为系统(或元部件)的传递函数。
动态结构图及其等效变换 1.串联变换法则2.并联变换法则3.反馈变换法则4.比较点前移“加倒数”；比较点后移“加本身”。
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。
Labview位移测量系统软件设计
Labview位移测量系统软件设计摘要：随着我国互联网计算机软件技术的不断提高，虚拟仪器已广泛应用于自动化测控领域，创造了许多实用价值。
测试软件的主要功能是实现计算机与测试仪器之间的相互通信，并完成各种数据信息的传输和处理。
基于LabVIEW的测绘软件的设计可以充分发挥各种资源工具的作用，帮助开发人员和设计人员优化和解决各种实际问题，从而全面提高测试软件设计工作的质量和效率，并节省更多的钱。
本文将进一步分析和讨论LabVIEW下的测试软件设计，旨在为同行业提供科学参考。
关键字：LabVIEW;测试软件；设计0前言近年来，LabVIEW凭借其独特的“数据流”框图编程模式已广泛用于测试和测量领域。
目前，利用LabVIEW平台开发更复杂的实时多任务测试系统已成为一种新趋势。
本文基于Labview软件平台，以MSP430作为控制器，并采用光栅位移测量技术，提出了一种可提高工作效率和测量精度的全自动位移测量系统的设计。
1系统总体设计系统的主机软件开发平台为Labview，控制器为MSP430单片机，系统设计是通过结合光栅尺，伺服系统，寻边器等硬件实现的。
X轴驱动器用于驱动X轴电机，该电机驱动读取头沿X轴移动；Y轴驱动器用于驱动Y轴电机，该Y轴电机带动光电感应寻边器沿Y轴方向移动。
光栅尺输出的正交脉冲信号经过精细分辨率的相位电路处理后，有两个信号输出。
控制器通过处理高分辨率相电路的输出信号，获得X轴的运动方向和实际位移。
系统通过串行通讯实现上位机与控制器之间的数据交互。
系统选择光栅尺为2μm的光栅尺作为位移传感器，以实现±10μm的测量精度。
光栅尺输出的AB相正交编码信号通过精细分辨率的相位电路，以提高位移测量精度。
基于Labview软件平台开发的上位机软件实现了简单易用的人机交互。
上位机通过串口与控制器进行数据交互，包括发送控制系统运行命令和接收反馈测量数据。
主机与Access数据库Connect进行通信，以实现与测量数据管理相关的操作。
第五章 位置检测装置
5.1.3 位置检测装置的分类
绝对式：对于被测量的任意一点位置均由固定的零 点标起。每一个被测点都有一个相应的测量值。
优点：能指示绝对位置，没有累计误差，电源切断 后信息不丢失。
缺点：装置结构较为复杂。
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5.2 旋转变压器
旋转变压器是一种基于电磁感应原理的角度测 量元件，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~5000Hz，转子绕组 产生的感生电压反映回转角的变化。其结构简单、 动作灵敏，对环境无特殊要求，维护方便，输出 信号幅度大，抗干扰性强，工作可靠。
幅值工作方式 ：给滑尺绕组通入相位相同、频 率相同，但幅值不同的励磁电压。
22
5.3.2 感应同步器的应用
(1)感应同步器的鉴相测量系统
23
5.3.2 感应同步器的应用
设滑尺绕组节距为P，则滑尺移动x时，有
x , 2 x
2 P
P
U s U m sin t Uc U m cost Uo kUs cos kUc sin
按测量方式分：增量式测量和绝对式测量。 增量式 ：只测量位移量。测量单位为0.01mm，每移
动0.01mm发出一个脉冲信号。 优点：装置简单，任何一个对中点都可作为测量的
起点。在轮廓控制的数控机床上大都采用这种方 式。 缺点：在增量式检测系统中，移距是由测量信号计 数读出，一旦计数有误，以后的测量结果则完全 错误。如发生某种故障，无法恢复。
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5.1.3 位置检测装置的分类
模拟式测量：模拟式测量是将被测量用连续变量来 表示，如电压变化、相位变化等。数控机床所用 模拟式测量主要用于小量程的测量，如感应同步 器的一个线距（2mm）内的信号相位变化等。
数控技术智慧树知到课后章节答案2023年下山东科技大学
数控技术智慧树知到课后章节答案2023年下山东科技大学山东科技大学第一章测试1.数控机床加工零件时，首先应编制零件的（），将其输入到数控装置，再由数控装置控制机床主运动的变速、启停，进给运动的方向、速度和位移大小，以及诸如刀具选择交换、工件夹紧松开和冷却润滑的启、停等动作。
A:工序卡B:工艺卡C:数控程序D:APT程序答案:数控程序2.( )是数控机床的核心，它是由中央处理器CPU、存储器、各种I/O接口等设备组成的计算机系统。
A:数控装置B:伺服系统C:位置测量反馈系统D:PLC答案:数控装置3.闭环控制系统数控机床检测元件装在伺服电动机的尾部，通过检测丝杠的转角间接地检测移动部件的位移，然后反馈到数控装置中。
（）A:对 B:错答案:错4.点位控制数控机床只控制刀具或部件从一点到另一点位置的精确定位，而不控制移动轨迹，在移动和定位过程中不进行任何加工。
（）A:对 B:错答案:对5.采用经济型数控系统的机床不具有的特点是（）A:只配必要的数控功能B:必须采用闭环控制系统C:CPU可采用单片机D:采用步进电机伺服系统答案:必须采用闭环控制系统第二章测试1.数控机床有不同的运动形式，需要考虑工件与刀具相对运动关系及坐标系方向，编写程序时，采用（）的原则编写程序。
A:工件固定不动，刀具移动B:分析机床运动关系后再根据实际情况定C:由机床说明书说明D:刀具固定不动，工件移动答案:工件固定不动，刀具移动2.根据加工零件图样选定的编制零件程序的原点是（）。
A:编程原点B:机床原点C:刀具原点D:加工原点答案:编程原点3.用棒料毛坯，加工余量较大且不均匀的盘类零件，应选用的复合循环指令是( )。
A:G72B:G71C:G76D:G73答案:G724.顺着刀具前进的方向观察，刀具偏在工件轮廓的右边时，采用的刀具半径补偿指令为（）。
A:G44B:G42C:G43D:G41答案:G425.G91 G00 X30.0 Y-20.0 表示（）。
水平位移测量作业指导书(全站仪)
作业指导书1.全站仪简介全站仪是全站型电子测速仪的简称，它集电子经纬仪、光电测距仪和微处理器于一体，全站仪是一种可以同时进行角度（水平角、竖直角）测量、距离（斜距、平距、高差）测量和数据处理，由于只需要一次安置，仪器便可以完成测站上所有的测量工作，故被称为“全站仪”。
全站仪上半部分包含有测量的四大光电系统，即水平角测量系统、竖直角测量系统、水平补偿系统和测距系统。
通过键盘可以输入操作指令、数据和设置参数。
以上各系统通过I/O接口接入总线与微处理器联系起来。
微处理器（CPU）是全站仪的核心部件，主要有寄存器系列（缓冲寄存器、数据寄存器、指令寄存器）、运算器和控制器组成。
微处理器的主要功能是根据键盘指令启动仪器进行测量工作，执行测量过程中的检核和数据传输、处理、显示、储存等工作，保证整个光电测量工作有条不紊地进行。
输入输出设备是与外部设备连接的装置。
2.全站仪的操作（1）仪器的安置1、测量放线前后，及时对测量仪器进行检测，确保仪器状态良好。
2、先将仪器的三脚架在地面安置稳妥，安置脚架必须与地面点大致对中，架头大致水平，若为泥土地面，应将脚尖踩入土中，若为坚实地面，应防止脚尖有滑动的可能性，然后开箱取仪器。
仪器从箱中取出之前，应看清仪器在箱中的正确安放位置，以避免装箱时发生困难。
取出仪器时，应用双手握住支架或基座，轻轻安放到三脚架头上，一手握住仪器，一手拧连接螺旋，最后拧紧连接螺旋，使仪器与三脚架连接牢固。
装好仪器后，随后关闭仪器箱盖，防止灰尘等进入箱内。
（2）仪器使用时须注意的问题1、仪器安装在三脚架上之后，不论是否在观测，必须有人守护，禁止无关人员拨弄，避免路过行人、车辆碰撞。
2、仪器镜头上的灰尘，应该用仪器箱中的软毛刷拂去或用镜头纸轻轻擦去，严禁用手指或手帕等擦拭，以避免损坏镜头上的药膜，观察结束时应及时套上物镜盖。
3、阳光下观测，应撑伞防晒，雨天应禁止观测：对于电子测量仪器，在任何情况下均应撑伞防晒。
《过程控制与自动化仪表(第2版)》课后答案2
稳态误差 e(∞) = r − y(∞) = 800℃-810℃= −10 ℃
衰减比： n = B1 = 40 = 4 :1 B2 10
最大超调量： δ
=
y(t p ) −
y (∞ ) ⋅100% =
850 − 810 ⋅100% =
4.938%
y(∞)
810
过渡过程时间 ts ：大概在 17min 左右
⋅10 s
= 12.5s3
79.92 + 2.5s +11.96s
经过反拉氏变换之后可得出：系统干扰响应
TF (t) = −6.682 ⋅ e−0.1t ⋅ cos(0.9730t ) − 0.6867⋅e−0.1t ⋅ sin(0.9730t )+ 6.682 b) 同理可得出当 ∆F = 10 ， Kc = 0.48 时，则（1）式为：
， HL
=
(− lnV
⎢ ln 19.2 ⎥
⎢
⎥
⎢⎣ ln10.1⎥⎦
⎡ − ln 54.3 1⎤
⎢ ⎢
−
ln
61.8
1⎥⎥
1)
=
⎢ ⎢ ⎢
− −
ln ln
72.4 88.7
1⎥ 1⎥⎥
，θ
=
⎡α ⎢⎣ln β
⎤ ⎥ ⎦
⎢− ln118.6 1⎥
⎢
⎥
⎢⎣− ln194.0 1⎥⎦
( ) 则由公式：θˆ =
r(t ) +
−
e(t ) 控制器PID
u(t) 气动执行器
测量变送TT
加热器
y
第四章 被控过程的数学模型
2-（1）如下图所示， q1 为过程的流入量， q2 为流出量， h 为液位高度， C 为容量系数。
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位移测量与控制系统概述 位移测量传感器 位移测量和控制的应用
❖ 位移测量包括长度、厚度 、高度、距离、物位、镀层厚 度、表面粗糙、角度等的测量。
❖ 测量位移广泛地应用非电量的电测法，能够测量位移的 传感器很多，典型的传感器有电阻、电容、电感以及磁电、 压电、压磁、光电、霍尔元件等，此外还有超声波、放射线 等。此外，近年来各种新型传感器，如光导纤维传感器、电 荷耦合器（CCD）传感器等均发展十分迅速，给位移的测 量提供了不少新的方法。
参考信号
测量信号
f2-f1
Hale Waihona Puke ±Δf激光干涉位移传感器
HP5528A Laser interferometer： 量程：100m 分辨力： 0.01 m
角位移检测
1、绝对码光电编码器 组成：光源、码盘、光电元件
原理：平行光源→码盘→ 光电元件→电信号输出 码盘：光学玻璃，透光/不透光→ 照相腐蚀
要求：分度准确（工艺）、阴暗交替边缘陡峭（工艺、材质）
(2) 光栅传感器特点
① 精度高：测长±(0.2+2×10-6L)μm，测角±0.1″ ② 量程大：透射式---光栅尺长（<1米），反射式--->几十米 ③ 响应快：可用于动态测量 ④ 增量式：增量码测量 → 计数 断电→数据消失 ⑤ 要求高：对环境要求高→温度、湿度、灰尘、振动、移动精度 ⑥ 成本高：电路复杂
位移测量与控制系统中典型的机电传动结构类型
螺母 1．螺杆，螺母
副传动结构
丝杠
θ
x
2．齿轮．齿条副传动结构
齿距
齿轮
齿条
x
θ
3．凸轮一顶杆副传动结构
4．磁性轮一靠模副传动结构
位移控制系统的类型 1．按位移控制的维数分类
❖ 一维 ❖ 二维 ❖ 三维 ❖ 多维
2．按位置给定量的性质分类
❖ 位移程序控制系统 ❖ 位移随动控制系统
编码码制： 十进制码 --- 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 读数直观，不易电路处理
二进制码 --- 0000 0001 0010 0011 0100 直观，易于后续电路和计算机处理
多位码同时动作→同步误差→错码 格 雷 码---循环码：相邻两数只有一位不同
每次只有一位变化→转换
角度
0.0 22.5 45.0 67.5 90.0 112.5 135.0 157.5 180.0 202.5 225.0 247.5 270.0 292.5 315.0 337.5
光源：LED → 光学系统 → 平行光 → 投影精确 光电元件：硅光电池，光电晶体管 滞后 → 响应速度
码道：位数→每个码道对应一个光电元件→分辨率
角度分辨率：α=360º/2n n-码道数（位数）
提高精度
增加码道、增大码盘尺寸 → 有限 光学细分 → 附加码道
测量电路：放大 → 足够电平 ，驱动 整形 → 接近理想方波 细分 → 提高分辨率（光学+电路）
（4）分光镜（半透半反）
（5）固定参考反射镜
双频激光干涉位移传感器 测量原理：
激光器发出一束激光，
含有两束偏振光：
左旋光，频率f1 右旋光，频率f2， 振幅相同，
频率相差约2MHz。
激光束
分光器
测量光束 参考光束
λ/4波片 光电检测
渥氏棱镜
f1→角锥棱镜 f1±Δf1
f2→光电检测
f2-(f1± Δf)
Rm
l uA
l u0 A
L W 2 u0W 2 A u0W 2 A
Rm
l
l ur
l
思考：灵敏度？ 线性度？
改进方法？
差动式
(2) 变面积式 (3) 螺管式
线圈 铁芯
衔铁
1 2 l
(3) 螺管式
蔡萍教材P40 图3-5
2、光栅位移传感器（Grating）
(1) 光栅传感器原理 (莫尔条纹) 构成： 主光栅---标尺光栅，定光栅；
(3) 光栅传感器结构
透射式结构：
1 – 主光栅尺（定光栅） 2 – 指示光栅（动光栅） 3 – 光电元件 4 – 透镜 5 – 光源
光源 → 指示光栅 → 透射 → 主光栅 → 光电元件
反射式结构： 光源 → 主光栅 → 反射 → 指示光栅 → 光电元件
(4) 代表性产品：
德国Heidenhain（海德汉）： 封闭式：量程3000mm，分辨力0.1 m
4位绝对码光电编码器码制
位置
二进制码
十进制码
A
0000
0
B
0001
1
C
0010
2
D
0011
3
E
0100
4
F
0101
5
G
0110
6
H
0111
7
I
1000
8
J
1001
9
K
1010
10
L
1011
11
M
1100
12
N
1101
13
O
1110
14
p
1111
15
格雷码
0000 0001 0011 0010 0110 0111 0101 0100 1100 1101 1111 1110 1010 1011 1001 1000
两束同频光束在空间相遇会发生干涉条纹,其亮暗程度取决于两束光间 的相位差Δφ
亮条： 暗条：
Δφ=2kπ, k=0,1,l,2,… 相长干涉
Δφ=2kπ, k=0,1,l,2,… 相消干涉
结构：
光 源
观察屏、 光电接收
固定 反射镜 半透半反镜
被测物体
实现要点:（1）单一光源
（2）被测物体
（3）光电接收
5.2 位移测量与控制系统的组成
位移随动控制系统的组成
位移程序控制系统的组成
5.3 常用测量方法和装置
直线位移的检测
1、电感式位移传感器
W2 L
Rm
Rm
li uiAi
W---线圈匝数 Rm---磁路总磁阻 Ai---各段导磁体的截面积
li---各段导磁体的长度 ui---各段导磁体的磁导率
电感位移传感器—基本形式 (1) 变气隙式
开放式：量程270mm 分辨力1nm
开放式：量程1440mm，分辨力0.01m
英国Renishaw（雷尼绍）： 量程：任意 分辨力： 0.1 m 0.01 m
中国长春光机所： 量 程：1000mm 分辨力：0.01 m 精 度：2 m
2、光学干涉（Interference）
干涉原理（单频干涉）：
指示光栅---动光栅
主光栅 指示光栅
叠合
夹角
移动
明暗相间条纹
莫尔条纹
条纹宽度： B W W
2sin(/2)
W-栅距， a-线宽， b-缝宽 W=a+b ，a=b=W/2
莫尔条纹特性：
方向性：垂直于角平分线 → 与光栅移动方向垂直 同步性：光栅移动一个栅距 → 莫尔条纹移动一个间距 放大性：夹角θ很小 → B>>W → 光学放大 → 提高灵敏度 准确性：误差平均效应 → 克服个别/局部误差 → 提高精度