机电一体化

一、名词解释

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、传感器：传感器是机电一体化系统中不可缺少的组成部分，能把各种不同的非电量转换成电量，对

系统运行中所需的自身和外界环境参数及状态进行检测，将其变成系统可识别的电信号，传递给控制单元。

4、伺服电动机：伺服电动机又称控制电机，其起动停止、转速或转角随输入电压信号的大小及相位的改变而改变。输入的电压信号又称控制信号或控制电压，改变控制信号可以改变电动机的转速及转向，驱动工作机构完成所要求的各种动作。

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。

6、人机接口：人机接口( HM)是操作者与机电系统(主要是控制微机)之间进行信息交换的接口，主要完成输入和输岀两方面的工作。

7、PLC可编程控制器(Programmable Logical Controller )简称PLC.是一种在继电器控制和计算机控制的基础上开发岀来，并逐渐发展成为以微处理器为核心，把自动化技术、计算机技术、通信技术融

为一体的新型工业自动控制装置，广泛应用在各种生产机械和生产过程的自动控制中。

8变频器：变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装

置，能实现对交流异步电机的软起动、变频调速、提高运转精度、改变功率因素以及过流/过压/过

载保护等功能。

9、通信协议：通信协议是指通信双方就如何交换信息所建立的一些规定和过程，包括逻辑电平的定义、应用何种物理传输介质、数据帧的格式、通信站地址的确定、数据传输方式等。

10、MPS系统：模块化生产加工系统( Modular Production System )简称MPS系统，它是德国FESTO 公司结合现代工业的特点研制开发的模拟自动化生产过程，集机械、电子、传感器、气动、通信为一体的

高度集成的机电一体化装置。

二、填空题

5、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______

8机电控制系统的机械装置主要包括传动机构、导向机构和执行器三个部分。

9、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______

12、接口的基本功能主要有数据格式转换、放大、通信联络。

13、伺服系统的基本组成包括控制器、执行环节、检测装置、比较环_______

15、机电一体化产品按用途可以划分为办公机电一体化产品、产业机电一体化产品和民用机电______________ 产品。

21、交-直-交变频器的内部电路主要由整流电路、直流中间电路、逆变电路和控制电路组成。

22、机电一体化系统常用的能源有电力源、液压源和气压______

三、简答题

1.机电一体化系统的基本构成要素有哪些？

答：一个较完整的机电一体化控制系统，包括以下几个基本要素：机械本体、动力源、传感装置、驱动执行机构、控制器等，各要素和环节之间通过接口相联系。

4.简述步进电动机驱动电路的组成。

答：步进电动机的驱动电路由脉冲信号发生器、分频器、脉冲分配器和脉冲放大器组成。

5.简述直流伺服电机两种控制方式的特点。

答：直流伺服电动机的控制方式主要有两种：一种是电枢电压控制，即在定子磁场不变的情况下，通 过控制施加在电枢绕组两端的电压信号来控制电动机的转速和输出转矩；另一种是励磁磁场控制，即通过 改变励磁电流的大小来改变定子磁场强度，从而控制电动机的转速和输出转矩。

采用电枢电压控制方式时，由于定子磁场保持不变，其电枢电流可以达到额定值，相应的输出转矩也 可以达到额定值，因而这种方式又被称为恒转矩调速方式。而采用励磁磁场控制方式时，由于电动机在额 定运行条件下磁场已接近饱和，因而只能通过减弱磁场的方法来改变电动机的转速。由于电枢电流不允许 超过额定值，因而随着磁场的减弱，电动机转速增加，但输出转矩下降，输出功率保持不变，所以这种方 式又被称为恒功率调速方式。

6. 为什么说接触器自锁线路具有欠压和失压的保护作用？ 当失压和欠压时，接触器线圈的电磁吸引力消失或不

足，接触器触点释放，断开控制线路，从而使电 动机主电路断开。

10. PWM 脉宽调速原理。

答：PWM 是英文Pulse Width Modulation( 脉冲宽度调制)缩写，按一定规律改变脉冲列的脉冲宽 度，以调节输出量和波形的一种调值方式。

11. 控制系统接地的目的。 答：将电路、设备机壳等与作为零电位的一个公共参考点(大地)实现低阻抗的连接，

称之谓接地。

接地的目的有两个：一是为了安全，例如把电子设备的机壳、机座等与大地相接，当设备中存在漏电时， 不致影响人身安全， 称为安全接地； 二是为了给系统提供一个基准电位， 例如脉冲数字电路的零电位点等， 或为了抑制干扰，如屏蔽接地等。称为工作接地。工作接地包括一点接地和多点接地两种方式。

12. 机电一体化系统设计的指标主要包括哪些方面？

答：主要包括系统功能、性能指标、使用条件、经济效益。 13．为什么采用机电一体化技术可以提高系统的精度

?

答：机电一体化技术使机械传动部分减少，因而使机械磨损，配合间隙及受力变形等所

引起的误差大大减少，同时由于采用电子技术实现自动检测，控制，补偿和校正因各种干扰因素造成的误 差，从而提高精度。

14．机电一体化相关技术有哪些 ? 答：机电一体化相关技术有：机械技术，计算机与信息处理技术，系统技术，

白动控制技术，传感器 测试技术和伺服驱动技术。

15．简述机电一体化产品设计中，详细设计的主要内容。 答：详细设计主要包括：系统总体设计；业务的分组；

机械本体及工具设计；控制系统设计；程序设 计；后备系统设计；完成详细设计书及制造图样；产品出厂及使用文件的设计。

16. 简述A /D D /A 接口的功能。

答：A / D 接口的功能是将温度、压力等物理量经传感器变成的电压、电流等信号转换为数字量。 D /A

接口是将二进制数字量转换成电压信号。

17. 机电一体化产品对机械传动系统有哪些要求？ 答：机电一体化系统对机械传动系统的要求有：精度；稳定

性；快速响应性；还应满足小型、轻量、 高速、低冲击振动、低噪声和高可靠性。

四、选择题。

1. 受控变量是机械运动的一种反馈控制系统称 ( A.顺序控制系统 B.伺服系统 C.数控机床

2. 直流测速发电机输出的是与转速 ( ) A.成正比的交流电压

C.成正比的直流电压

3. 某 4 极交流感应电动机，电源频率为

50Hz ,当转差率为时，其转速为(

r/min ] r/min ]

)

D. 工业机器人

B. 成反比的交流电压 D. 成反比的直流电压

r/min ] r/min ]