《机电一体化系统设计》复习题5.doc

《机电一体化系统设计》复习大纲

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第一部分课程性质与知识要点

一、课程性质与特点

《机电一体化系统设计》是机械电了工程专业的一门必修专业课，是一门多学科集成的科目，核心是机械工程、电了工程、信息工程以及控制工程。所以这门学科具冇综合性强、实践性强、应用性强的特点。

二、课程目标与基本要求

本课程设置的目的在于使考生在已学过多门课程的棊础上，能针对机电一体化系统，将有关知识结合起來，拓展系统设计的知识，并全血了解传统机电产品更新换代和新机电一体化产品研制开发的主要技术内容和方向，掌握必要的基本设计知识与技能。

木课程强调知识结构系统性和教学体系完整性的统一，使学生对机电一体化技术有綾全而的认识，比较系统地学握机电一体化系统各元部件的选择计算和总体设计的基本理论和方法，初步具备机电一体化系统的设计能力。

教学的基木要求包括：

1、了解机电一体化系统的基本概念以及相关的名词术语。理解机电一体化系统中各结构要索在系统中的作用和相互关系，初步建立机电产品的系统化设计思想。

2、了解机电一体化系统中各个主要部件的工作原理，理解各种部件的性能与功能，掌握它们设计选型原则和方法。

3、了解步进电动机运动控制系统的组成。理解步进电动机的工作原理和分类、愆角特性。理解步进电动机的运动控制方法，其中包括脉冲功率放大器。脉冲分配器、运动控制指令生成原理和方法。

4、了解闭环伺服系统的工作原理和方案。掌握闭环伺服系统的电流环，速度环及位置环等三个环路的组成。理解闭环伺服系统的主要性能指标及分析方法。了解控制器中比例、积分及微分等三个增益系数对系统性能的影响。

5、了解机器运动控制指令生成的基本原理和方案。了解数字微分分析仪器生成直线和圆周运动控制指令的方法。理解直线运动控制指令插补原理。

6、了解基于可编程序逻辑控制器的顺序控制系统的工作原理。

三、课程使用的教材

《机电一体化系统设计》课程使用的教材是全国高等教冇自学考试指导委员会纟fl编，董景新、赵长德主编的《机电一体化系统设计》，机械工业出版社2007年出版。

四、课程试题结构说明

《机电一体化系统设计》是机械电子工程专业的助学课程，试题结构如下：

单选题20个小题，每个小题1分，共计20分；

多选题5个小题，每个小题2分，共计10分；

填空题10个小题，每个小题1分，共计10分：

简答题5个小题，每个小题5分，共计25分；

计算题2个小题，每个小题10分，共计20分；

分析题1个小题，每个小题15分，共计15分。

第一章概论

本章知识要点：

1. 机电一体化系统的基本概念：系统、机电一体化、机电一休化系统和系统的数学模型

2. 典型机电一•体化系统的儿种形式：机械关节伺服系统、数控机床、工业机器人、自动引导车、顺序控制系统、柔性制造系统、计算机集成制造系统、微机电系统

3. 典型机电一体化系统功能模块的构成：机械受控模块、测最模块、驳动模块、通信模块、微计算机模块、软件模块、接口模块

4. 典型机电一体化系统组成模块的作用

5. 机电一体化系统设计依据与评价标准

6. 机电一体化系统的设计过程

第二章机械受控模块（重点章节）

本章知识要点：

1. 齿轮的分类及选用

2. 齿伦系传动比最佳分配条件及最小等效转动惯录原则

3. 齿轮副间隙的消除方法

4. 滚珠丝杠螺母副的结构类型

5•滚珠丝杠螺母副间隙的消除及预紧方法

6. 滚珠丝杠螺母副的支撐形式

7. 谐波齿伦减速器的工作原理及结构

8. 谐波齿轮的传动特点

9. 谐波齿轮传动速比的计算

10. 轴系的组成和分类，轴系的技术要求

11・导轨的用途及分类

12. 滚动导轨的结构、工作原理

13. 数学模型的物理意义

第三章测量模块（重点章节）

本章知识要点：

1. 机械量传感器的分类

2. 传感器的性能指标（工作特性、静态特性和动态特性）

3. 传感器的性能要求和改善扌岀施

4. 位移传感器（旋转变压器、感应同步器、增最式光电编码器、光栅）的结构和工作原理

5. 速度传感器（直流测速发电机、码盘式转速传感器）的结构和工作原理

6. 加速度传感器的分类及特点

7. 力、转矩和压力传感器的结构和特点

8. 霍尔式电流传感器工作原理和特性

9. 信号调理电路

10. 数据采集系统的分类和数据采集系统的主要组成

第四章电机及其驱动电路（重点章节）

本章知识要点：

1. 电动机的分类及特点

2. Jf•流电动机的结构与T作原理

3. 直流电动机的静态和动态特性

4. 直流电动机的驱动电路：线性直流功率放大器和PWM功率放大器的丄作原理

5. 交流感应电动机的结构与工作原理

6. 交流感应电动机的机械特性

7. 交流变频调速（恒压频比调速和转差频率控制）的原理

8. 超声波电动机的工作原理及特点

9. 电动机的选择

第五章步进电动机运动控制系统（重点章节）

本章知识要点：

1. 步进电动机运动控制系统的组成

2. 步进电动机的分类及各自的工作原理

3. 步进电动机的特性及主要技术指标

4. 步进电动机驱动电路（单极性驱动电路、双极性驱动电路、斩波恒流驱动电路）的原理

5. 步进电动机细分驱动原理和细分驱动电路

6. 步进电动机脉冲分配器

7. 步进电动机DDA法运动控制原理

第六章闭环伺服控制系统

本章知识要点：

1. 闭环伺服系统组成方案

2. 闭环伺服系统的数学模型（电流环、速度环、位置环）

3. 闭环伺服系统的性能（静态性能、动态性能）分析及改进性能的措施

4. 模拟伺服系统的主要技术指标

5. 数字PID控制算法

6. 计算机控制的位宜伺服系统的组成