《机电一体化系统设计基础》问答题归纳

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1、机电一体化系统设计基础问答题归纳 1、对机电一体化系统进行分析时要注意哪 些问题? 答：答：对机电一体化系统进行分析时，要注 意以下三点： （1）用机电一体化系统的基本结构要 素划分所要研究的系统。 （2）运用系统技术，从系统的角度出 发对机电一体化系统进行分析。 （3）研究系统内各个结构要素之间的 关系，综合考虑相关要素的影响。 2、如何提高伺服系统的响应速度？ 答：答：伺服系统的响应速度主要取决于系统 的频率特性和系统的加速度。 （1）提高系统的固有频率，减小阻尼。 增加传动系统的刚度，减小折算的转动惯 量，减小摩擦力均有利于提高系统的响应 速度。 （2）提高驱动元件的驱动力可以提高 系统

2、的加速度，由此也可提高系统的响应 速度。 3、交流伺服电机有哪些类型？交流伺服驱 动的主要特点是什麽？ 答：答：交流伺服电机有永磁式交流同步电机 和笼型异步电机两类。 交流伺服驱动的主要特点有：（1）调 速范围大；（2）适合大、中功率伺服系统； （3）运行平稳，转速不受负载变化的影响； （4）输出转矩较大，而转矩脉动小。 （5）通过闭环实现速度控制或位置控制， 其中永磁式同步电机也可作步进方式运行。4、工业控制 PC 计算机与可编程序控制器 的主要区别是什么？ 答：答：工业控制 PC 计算机的基本系统与普通 PC 机大体相同，但备有各种控制模板，一 般不需要再作硬件开发，在结构上进行了 模块化

3、；系统具备完整的控制功能，软件 丰富，执行速度快，适用于需要作大量数 据处理的测控系统。在程序语言方面，工 业控制计算机以使用高级语言为主，也可 使用汇编语言。 可编程序控制器（PLC）结构小巧， 适应性强，可按照使用要求选购相应产品 组成控制系统，可编程序控制器的控制功 能以逻辑控制为主，小型 PLC 适用于实现 各种逻辑控制和开关量控制，大中型的 PLC 为模块化结构，按用户所需的功能选 配模块，可组成规模较大、精度较高的闭 环控制系统。PLC 的控制功能由软件实现， 但信号的输入输出采用周期性的扫描方式， 这一点与工业控制 PC 机存在重要的区别。 此外，在程序语言方面 PLC 的编程语

4、言多 采用梯形图，大型 PLC 控制系统可使用高 级语言。 5、直流测速发电机和光电编码器做转速测 量时各有何特点？ 答：答：直流测速发电机由永久磁铁与感应线 圈组成，用电枢获取速度信号。它具有灵 敏度高、结构简单等特点，常用于高精度 低速伺服系统，也可与永磁式直流电动机 组成低速脉宽调速系统。直流测速发电机 的输出信号是与输入轴的转速成正比的直 流电压信号，信号幅度大，信号调理电路 简单。由于输出电压信号有波纹，一般需 要配置滤波电路。 光电编码器（增量式）主要由旋转孔 盘和光电器件组成。它具有体积小、使用 方便、测量精度高等特点，常与直流电机 配合使用构成脉宽调速系统。增量式光电 编码器输

5、出的是与转角成比例的增量脉冲信号，可以通过脉冲计数获得角位置信号， 也可以定时取样脉冲数的增量实现角速度 测量。因此，可以同时测量转角和转速。 6、液压马达和直流电机实现转动输出驱动 各有何特点？ 答：答：（1）使用液压马达一般不需要中间传 动机构，马达轴与负载轴直接连接，传动 机构简单，结构紧凑；而直流电机驱动为 得到合适的运动速度和负载能力，一般要 使用较大传动比的减速器，传动机构的尺 寸较大。 （2）在相同的负载条件下，液压马达 比直流电机驱动的负载刚度大、快速性好；（3）液压马达对环境条件要求不高， 可在需要防水、防爆的条件下工作，需要 使用电液伺服阀和专门的液压动力源，对 环境有污染

6、；而直流电机驱动要求有较好 的工作环境，也不会污染环境。 7、电位计式传感器有什么特点 答：答：电位器式傳感器的主要特点有 （1） 体积小，价格便宜； （2） 可测量直线位移或转角，角度 测量范围小于 360 度； （3） 输出模拟电压信号，信号幅值 大，信号调理电路简单； （4） 精度较高，分辨率高，线性度 可达到 0.1% 。 8、液压伺服元件的主要特点是什么 答：答：液压伺服元件主要有电液比例阀和电 液伺服阀两种，可以用较小的直流信号对 大功率的流量或压力实现控制。具体的特 点请参见教材 132 页，第四章的小结。 9、转动惯量在传动系统中的作用是什麽? 答：答：机械传动部件在机械系统工

7、作时是运 动的，由于传动件质量（包括质量分布） 的存在，其转动惯量也是客观存在的。转 动惯量对机械系统有多种不利影响，如使 机械负荷增加，功率损耗增大；使系统响 应速度变慢等。（可查阅教材 44 页） 10、什么是机电一体化系统的稳定性？有 哪些传动参数影响系统的稳定性？ 答：答：机电一体化系统的稳定性是指系统工 作性能不受外界环境的影响和抗干扰的能 力。稳定的伺服系统，当扰动信号消失后， 系统能够很快恢复到原有的稳定状态下运 行；而不稳定的伺服系统则易受干扰，甚 至产生振荡。机械传动部件的惯量、刚度、 阻尼、固有频率等因素对系统稳定性都会 产生影响。惯量过大会使系统固有频率下 降，容易产生谐

8、振，惯量分布不合理也影 响系统的稳定性；传动部件刚度大则弹性 变形小，系统的失动量也小，同时使可提 高系统固有频率，对稳定性有利；系统中 的阻尼可以使外界扰动的影响得到抑制， 如机械部件产生振动时，适当的阻尼可减 小振幅、使振动衰减，提高系统的稳定性。11、光电隔离型 DI/DO 模板的特点 答：答：光电隔离型 DI/DO 模板可以实现完全 的电隔离，常用于解决工业控制机与其他 独立设备的接口，其主要特点有： （1）输出信号与输入信号在电气上完 全隔离，抗干扰能力强； （2）无触点，耐冲击，寿命长，可靠 性高； （3）响应速度快，易与逻辑电路配合。12、本次考试的重点章节有哪些？ 答：答：本课

9、程的重点章不大好区分，但有重 点节，可以参考复习提要的有关说明。 13、有关工业机器人的内容应如何着手复 习？ 答：答：复习重点可关注 7.1.1 工业机器人下 1、2、4、7 等四个标题下的内容。 14、传感器作为一门课程已单独学过，本 次考试占多大比例？ 答：答：所占比例不大，但关于傳感器的基本 知识、常用的位置、速度傳感器的工作原 理、选择计算要掌握。 15、请问第五章计算机技术有关总线部分 的内容应如何复习 答：答：重点学习 STD 总线。 （1）主要特点；（2）主要工作模式； （3）总线的输入输出子系统。 对总线信号描述、总线规范只要一般 了解。 16、应如何掌握机械传动设置？ 答：

10、答：机械传动设置的学习，要掌握以下问 题： （1）齿轮传动装置 总傳动比选择、 系统傳动比分配； （2）滚珠丝杠传动 了解结构、特点、 参数尺寸；设计计算不必使用更多时间。 其他机械装置要了解其工作原理、特 点。 17、本课程的重点在哪几章？ 答：答：本课程的重点章不大好区分，但有重 点节，可以参考复习提要的有关说明。 18、在本次考试中，计算题的类型有哪些， 谢谢。 答：答：计算题要求掌握的类型并不多。 例如，转动惯量的有关计算、步进电 机步距角的计算、电机负载转矩的计算、 光电编码器傳感器的选择计算等。 19、步进电机在机电一体化系统中占有重 要的位置，对其的使用应从那几方面着重 考虑？

11、答：答：（1）步进电机如何实现速度控制 步进电机的运动是由输入的电脉冲信 号控制的，每当电机绕组接收一个脉冲， 转子就转过一个相应的角度。其角位移量 与输入脉冲的个数严格成正比，在时间上 与输入脉冲同步。因而，只要控制输入脉 冲的数量、频率和电机绕组的相序，即可 得到所需转动的速度和方向。 （2）步进电机的类型和通电方式 步进电机有反应式、永磁式和混合式 三种类型。三相步进电机的通电方式主要 有三相三拍、三相双三拍和三相六拍。 （3）步进电机的主要特性 步进电机的主要特性指标：步距角、 最高启动频率、最高连续工作频率等。 静态特性：矩角特性曲线、最大静态 转矩。 动态特性：矩频特性 （4）步进

12、电机的电源 步进电机的电源由变频信号源、脉冲 分配器和功率放大器组成。 （5）步进电机的应用 常用于自动化仪表和小功率伺服系统， 实现开环的位置或速度控制。 （6）步进电机的选择 按位置精度要求确定步距角、计算负 载转矩、计算换算转动惯量、选择启动和 工作频率、按矩频特性曲线校验电机力矩。20、液压伺服驱动装置是如何组成的？各 有何功能？ 答：答：液压伺服驱动装置是由液压控制阀与 液压泵、液压马达以及液压缸等执行元件 所组成。 液压控制阀是液压伺服驱动装置的控 制单元，有开关控制阀、电液伺服阀和电 液比例阀三种类型。开关控制阀具有开关 或切换油路的功能；电液伺服阀能将输入 的微弱电信号转换成大

13、功率的液压量输出； 电液比例阀能把输入的电信号转换为机械 输出信号，对流量、压力和流动方向进行 连续的成比例控制。 液压泵提供能源，液压马达或液压缸 则输出转矩（或力）和转速（或速度）， 直接驱动机械作功。 21、工控机与光电编码器的异同及其在机 电一体化中所起作用的差异 答：答：请分清两者的不同概念，工业控制机 是微机测控系统，而光电编码器仅仅是傳 感器。 22、在本次考试中，应着重掌握的机电一 体化实例有哪几个 答：答：工业机器人和数控设备（数控车床）。23、本课程的作业内容在考题中占多大比 例 答：答：作业内容在考题中所占比例我没有统 计过，但可以说，凡能独立完成作业者， 通过考试应该是

14、正常的事情。 24、喷漆机器人应如何掌握？ 答：答：复习重点可关注 7.1.1 工业机器人下 1、2、4、7 等四个标题下的内容。 、老师，第四章动力驱动及定位应如何复 习 答：答：请参考教材 83 页第四章的导言。 25、老师，您好，请问机械传动系统的主 要特性应如何掌握 答：答：把重点放在转动惯量、系统传动精度 上。其他特性要定性理解。 26、老师，定位机构应如何复习 答：答：定位机构作为一般了解内容，不必深 究。 27、需要掌握传递函数的推导过程么? 答：答：传递函数的推导过程不必深究。 28、应重点掌握哪几种步进电机？ 答：答：重点掌握转动式步进电机，直线步进 电机一般了解即可。 29

15、、电路框图在本次考试中会出现么？ 答：答：电路框图考试中出现的概率不高，考 试试题由考务部门处理，本次情况不详。 30、特性曲线在本次考试中会出现吗？ 答：答：特性曲线考试中出现的概率不高，考 试试题由考务部门处理，本次情况不详。 31、计算机控制系统应如何着重复习？ 答：答：计算机控制系统是覆盖第五章的内容。请参考教材第 134 页第五章的导言。 32、老师，工控机与可编程序控制器有何 异同？ 答：答：工业控制 PC 计算机的基本系统与普通 PC 机大体相同，但备有各种控制模板，一 般不需要再作硬件开发，在结构上进行了 模块化；系统具备完整的控制功能，软件 丰富，执行速度快，适用于需要作大量

16、数 据处理的测控系统。在程序语言方面，工 业控制计算机以使用高级语言为主，也可 使用汇编语言。 可编程序控制器（PLC）结构小巧， 适应性强，可按照使用要求选购相应产品 组成控制系统，可编程序控制器的控制功 能以逻辑控制为主，小型 PLC 适用于实现 各种逻辑控制和开关量控制，大中型的 PLC 为模块化结构，按用户所需的功能选 配模块，可组成规模较大、精度较高的闭 环控制系统。PLC 的控制功能由软件实现，但信号的输入输出采用周期性的扫描方式， 这一点与工业控制 PC 机存在重要的区别。 此外，在程序语言方面 PLC 的编程语言多 采用梯形图，大型 PLC 控制系统可使用高 级语言。 33、齿轮、链条、丝杠传动方式应如何掌 握？ 答：答：重点放在齿轮传动系统的傳动比及傳 动比分配原则上，其他传动装置主要掌握 结构、特点及选用。 34、如何复习第二章中系统设计的评价分 析方法？ 答：答：本章重点为机电一体化产品开发的基 本方法和工程路线，