机电一体化考试题
1、谐波传动主动机构主要由波形发生器、（柔轮）和（刚轮）组成。
2、扩充临界比例度整定PID参数方法是一种常用的工程方法，使用这种方法需要事先选定数字控制的效果与模拟控制效果的相当密度——控制度，控制度是（数字控制）与（模拟控制）的比值。
3、机电一体化技术的内涵是（微电子技术）和（机械技术）渗透过程中形成的一个新概念。
4、三相步进电动机采用单相流通电方式时，每个通电循环中共有（3）拍，因此又称为（三相单三拍）通电方式。
6、依据步进电动机的工作原理，步进电动机的控制驱动电路由（方向控制电路）、（脉冲分配器）、（功率放大器）等组成。
7、同步带传动是一种综合了带传动、（齿轮传动）、（链传动）优点的一种新型传动机构。
8、机电一体化系统（产品）中，常可选择的执行元件有：（电磁式）、（液压式）、（气压式）和其他形式的执行元件。
9、总传动比分配的三种原则是：最小等效转动惯量原则、（重量最轻原则）、（输出轴转角误差最小原则）。
10、采样新信号为3.6V，采用舍入法进行量化，量化误差为（0.4V），采用截断法进行量化，量化误差为（0.6V）。
11、机电一体化系统（产品）按设计类型分为（开放性设计）、（适应性设计）、（变异性设计）。
12、工业三大要素是物质、能量、信息，机电一体化研究所追求的三大目标是（省能量）、（省资源）、（智能化）。 补充
13、干扰按其特性可分为（直流干扰）、（交流干扰）和（随机干扰）三类。
14、对伺服系统的基本要求有（稳定性）、（精度）和（快速响应性）。
15、计算机控制系统中的接地有（信号地）、（功率地）和（机壳）三类。
4.核心技术：接口
5.构成五大部分：机械，动力，传感检测，执行机构，电子信息控制
6.设计类型分：开放性设计，适应性设计，变异性设计
7.丝杠螺母机构基本传动形式：螺母固定丝杠传动并移动，丝杠转动螺母移动，螺母转动丝杠移动，丝杠固定螺母转动并移动
8.滚珠丝杠副按螺纹滚道截面形式分：单圆弧，双圆弧，按滚珠循环形式分：内循环，外循环
9.轴向间隙调整和预紧基本方法：双螺母螺纹预紧调整和预紧，双螺母齿差调整和预紧，双螺母垫片调整和预紧，弹簧自动调整和预紧
10.支撑方式：单推—单推式，双推—双推式，双推—减支，双推—自由式
11.传动比分配原则：重量最轻，转动惯量最小，传动精度最优
12.常用导轨副截面形式：矩形，三角形，燕尾型，圆形
13.导轨刚度指：结构刚度，接触刚度，局部刚度
14.步进电动机的控制驱动电路由：控制方向，环形分配，驱动放大
15.微型计算机类型：单片机，单板机，工业微型计算机控制系统
16.光栅删距0.01，条纹夹角0.01弧度，求莫尔条纹宽度：1
1、机电一体化系统五大组成部分的功能和基本要求？
（1）机械本体: 机身、框架、机械联接等产品支持机构，实现构造功能。
要求：可靠、小型、美观
（2）能源：提供能量，转换成需要的形式，实现动力功能。
要求：效率高、可靠性好
（3）检测传感装置：检测产品内部状态和外部环境，实现计测功能。
要求：体积小、精度高、抗干扰
（4）电子控制单元：处理、运算、决策，实现控制功能。
要求：高可靠性、柔性、智能化
（5）执行机构：包括机械传动与操作机构，接收控制信息，完成要求的动作，实现主功能。
要求：高性能、高精度、高效率 2、从产品功能构成和产品技术附加值分析为什么机电一体化要以机为主、机电结合？
从产品功能构成来看电部分仅构成控制和检测功能等辅助功能产品主要功能都由机部分执行的，所以是机为主机电结合。 从产品技术附加值角度而言，去除电部分只要有其他动力源和辅助检测部分产品仍能实现其功能，而相反去除机部分则完全不能实现其功能所以是机为主机电结合。
3、机电一体化系统详细设计包含哪些内容？
系统总体设计、业务分组、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、完成详细的设计书与技术图纸、产品出厂及使用文件。
4、机电一体化系统样机试制与试验包含哪些内容？
完成产品的详细设计后，即可进入样机试制与试验阶段。根据制造的成本和性能试验的要求，一般制造几台样机供试验使用。样机的试验分为实验室试验和实际工况试验，通过试验考核样机的各种性能指标是否满足设计要求，考核样机的可靠性。如果样机的性能指标和可靠性不满足设计要求，则要修改设计，重新制造样机，重新试验。如果样机的性能指标和可靠性满足设计要求，则进入产品的小批量生产阶段。
5、简述机电一体化共性关键技术的研究内容和要求。
(1)机械技术：实现机电一体化产品的主功能和构造功能，影响系统的结构、重量、体积、刚性、可靠性等。
(2)信息处理技术：由计算机完成信息的交换、存取、运算、判断和决策等。
(3)自动控制技术：主要以控制理论为指导，对控制系统设计、仿真、现场调试、可靠运行等。
(3)传感器测试技术：研究对象传感器及其信号检测装置，要求能快速、精确地获得信息并在相应的应用环境中具有高可靠性。
(4)伺服驱动技术：研究对象执行元件及其驱动装置。
(5)系统总体技术：将系统各个功能模块有机的结合起来，以实现整体最优。其重要内容为接口技术。
6、简述机电一体化对机械系统的基本要求。
（1）无间隙、低摩擦、低惯量、高刚度、高谐振频率、适当的阻尼比。
（2）低摩擦、短传动链、选用最佳传动比、反向死区误差小、高刚度。
7、总传动比分配的三种原则
（1）最小等效转动惯量原则（2）重量最轻原则（3）输出轴转角误差最小原则
8、简述对伺服系统的基本要求。
精度高、稳定性好、响应快速、电机调速范围宽、低速大转矩、可靠性高
9、什么是接口？简述其作用和用途。
概念：I／O接口电路是主机和外围设备之间交换信息的连接部件或称电路。
作用：它在主机和外围设备之间的信息交换中起着桥梁和纽带的作用。
用途：（1）解决主机CPU和外围设备之间时序配合和通联络的问题，以保证CPU和外围设备之间虽异步却能协调工作。（2）解决CPU和外围设备之间数据格式转换和匹配问题。（3）解决CPU的负载能力和外围设备端口选址的问题。
10、干扰按其特性可分为哪三种？简述各自引起的原因。
干扰按其特性可分为直流干扰、交流干扰和随机干扰三类
(1)直流干扰是指以直流电压或直流电流的形式出现，一般由热电效应和电化学效应引起的干扰。
(2) 交流干扰是最容易出现的一种干扰，由交流电感应引起，因为过程通道往往处于杂散电场和磁场分布较多的场所，当信号反馈线与动力线在电缆槽中平行布线时，经耦合进入通道的干扰尤为明显。
(3) 随机干扰一般是瞬变的，为尖峰或脉冲形式，多由电感负载的间断工作引起，如各种电源整流器和电动工具的电火花都是这种干扰的来源。这种干扰的时间短，幅度大，会给系统带来很大的危害。
11、计算机控制系统中的接地有哪三类？
计算机控制系统常采用“三套法”接地系统，即把系统中接地分成三类：
第一类是信号地，包括小信号回路、逻辑电路、控制电路等，先把这部分的各接地点接到一个公共点，并且将模拟地和数字地分开处理；
第二类是功率地，包括驱动电路等大电流电路的统一接地点；
第三类是机壳，包括机架箱体、屏蔽罩等金属结构接地点。最后用较大的接地母线汇集于一个总的公共接地点，再连埋地铜网，与大地相连。
12、什么是中值滤波法？简述其在各种干扰下的滤波能力。
中值滤波方法对缓慢变化的信号中由于偶然因素引起的脉冲干扰具有良好的滤除效果。其原理是，对信号连续进行n次采样，然后对采样值排序，并取序列中位值作为采样有效值。程序算法就是通用的排序算法。采样次数n一般取为大于3的奇数。
13、试推导出离散化的位置式PID控制算法表达式
为了实现上式所示的控制算法，必须将其离散化，即用离散的差分方式来代替连续系统的微分方程。
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• 连续时间的离散化，即t=KT （K=0.1.2„n） 积分用累加求和近似得: ⎰0 te(t)=∑e(j)T=Tj=0K∑e(j=0Kj)微分用一阶后向差分近似得: de(t)e(k)-e(k-1)≈dtT利用累加求和代替积分，差分代替微分，PID调节模拟表达式可变为：
⎧Tu(k)=KP⎨e(k)+TI⎩∑j=0ke(j)+TDT[e(k)⎫-e(k-1)]⎬⎭
此式即为离散化的位置式PID控制算法表达式
14.执行元件类型及特点:
(1)电器执行元件:包括直流(DC)伺服电机,交流(AC)伺服电机,步进电机以及电磁铁等,是做常用的执行元件.对伺服电机除了要求运转平稳以外,一般还要求动态性能好,适合于频繁使用,便于维修等.(2)液压式执行元件:主要包括往复运动油缸,回转油缸,液压马达等,其中油缸最为常见.在同等输出功率的情况下,液压元件具有重量轻,快速性好等特点.(3)气压式执行元件:气压式执行元件除了用压缩空气做工作介质外,与液压式执行元件没有区别.气压驱动虽可得到较大的驱动力,行程和速度,但由于空气粘性差,具有可压缩性,故不能在定位精准要求较高的场合使用.
15.滚珠丝杠传动副典型支撑方式及特点:
(1)单推-单推:a.轴向刚度较高b.预拉伸安装时,须加载荷较大,轴承寿命比方案低c.适宜中速,精度高,并可用双推-单推组合 (2)双推-双推:a:轴向刚度最高b:预拉伸安装时,须加载荷较小,轴承寿命较高c:适宜高速,高刚度,高精度 (3)双推-简支a:轴向刚度不高,与螺母位置有关b:双推可预拉伸安装c:适宜中速,精度较高的长丝杠. (4)双推-自由:a.轴向刚度低,与螺母位置有关b.双推端刻预拉伸安装c.适宜中小载荷与低速,更适宜垂直安装,短丝杠
16、试设计一个水位测量系统，要求：（1）画出原理图，（2）实现低、中、高三个水位的测量，（3）说明工作原理。
17、试设计一个子弹速度测量系统，要求：（1）画出原理图，（2）说明工作原理。