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PID调节器由比例调节器、积分调节器和微分调节器通过线性组合而构成。 A. 对 B. 错 6. 通用型计算机系大多工作在为特定用户群设计的系统中，通常都具有低功耗、体积小、集成度高等特点。 A. 对 B. 错 7. 计算机控制系统设计完成后，首先需要对整个系统进行系统调试，然后分别进行硬件和软件的调试。 A. 对 B. 错 8. PLC采用扫描工作方式，扫描周期的长短决定了PLC的工作速度。 A. 对 B. 错 9. PLC完善的自诊断功能，能及时诊断出PLC系统的软件、硬件故障，并能保护故障现场，保证了PLC控制系统的工作安全性。 A. 对 B. 错 10. 现代嵌入式系统的设计方法是将系统划分为硬件和软件两个独立的部分，然后按各自的设计流程分别完成。 A. 对 B. 错 11. 现场总线系统采用一对一的设备连线，按控制回路分别进行连接，打破了传统控制系统的结构形式。 A. 对 B. 错 12. 用户可以按照自己的需要，把来自不同供应商的产品组成大小随意的系统，然后通过现场总线构筑自动化领域的开放互连系统。 A. 对 B. 错 13. 目前，大部分硬件接口和软件接口都已标准化或正在逐步标准化，设计时可以根据需要选择适当的接口，再配合接口编写相应的程序。 A. 对 B. 错 14. 机电一体化系统工程设计中常用的抽象方法是“黑箱法”，从分析和比较系统输入/输出的物料流、能量流和信息流的差别和关系入手求解所设计的系统的总功能。 A. 对 B. 错 15. 需求设计是指新产品开发的整个生命周期内，从分析用户需求到以详细技术说明书的形式来描述满足用户需求产品的过程。 A. 对 B. 错 16. 反求设计是建立在概率统计基础之上，主要任务是提高产品的可靠性，延长使用寿命，降低维修费用。 A. 对 B. 错 17. 可靠设计是指将优化技术应用于机电一体化系统的设计过程，最终获得比较合理的设计参数，各种计算机程序能解决不同特点的工程问题。 A. 对 B. 错 18. 工业机器人驱动部分在控制信息作用下提供动力，包括电动、气动、液压等各种类型的传动方式。 A. 对 B. 错 19. 数控机床中的计算机属于机电一体化系统的控制及信息处理单元，而电机则属于系统的驱动部分。 A. 对 B. 错 20. 在数控设备中，通过计算机数控装置控 21. 以下（ ）不属于系统模型的类型。 A. 物理模型 B. 数学模型 C. 符号模型 D. 描述模型 22. 机电一体化系统仿真时，用已研制出来的系统中的实际部件或子系统代替部分数学模型所构成的仿真是（ ）。 A. 全物理模型 B. 半物理仿真 C. 数学仿真 D. 计算机仿真 23. PID控制算法中，比例调节器的主要作用是（ ）。 A. 消除静差 B. 减小振荡 C. 纠正偏差 D. 提高稳定性 24. PID控制算法中，积分调节器的主要作用是（ ）。 A. 消除静差 B. 加快响应 C. 减小振荡 D. 提高稳定性 25. 在机电一体化系统设计开发过程中，需要根据系统功能要求编写（ ），具有实时性、针对性、灵活性和通用性。 A. 平台软件 B. 开发软件 C. 系统软件 D. 应用软件 26. 以下除了（ ），均是由硬件和软件组成。 A. 计算机控制系统 B. PLC控制系统 C. 嵌入式系统 D. 继电器控制系统 27. 计算机控制系统实际运行时，需要由用户自行编写（ ），具有实时性、针对性、灵活性和通用性。 A. 实时软件 B. 开发软件 C. 系统软件 D. 应用软件 28. 以下抑制电磁干扰的措施，除了（ ），其余都是从切断传播途径入手。 A. 屏蔽 B. 隔离 C. 滤波 D. 软件抗干扰 29. 以下（ ）不属于系统功能结构图的基本结构形式。 A. 串联结构 B. 平行结构 C. 环形结构 D. 星形结构 30. 不进行参数的变换与调整，即输入与输出的直接连接的接口是（ ）。 A. 零接口 B. 被动接口 C. 主动接口 D. 智能接口 31. 含有微处理器，可进行程序编制或适应条件变化的接口是（ ）。 A. 零接口 B. 被动接口 C. 主动接口 D. 智能接口 32. （ ）是指考虑新产品的整个生命周期内对环境的影响，从而减少对环境的污染、资源的浪费。 A. 需求设计 B. 绿色设计 C. 可靠性设计 D. 反求设计 33. （ ）是基于虚拟现实技术，在计算机辅助设计环境中进行实体建模和装配建模，生成精确的系统模型，并在同一环境中进行一些相关分析，从而满足工程设计和应用的需要。 A. 虚拟设计 B. 绿色设计 C. 可靠性设计 D. 反求设计 34. HRGP-1A喷漆机器人中的活塞式液压缸属于系统中的（ ）。 A. 能源部分 B. 测试传感部分 C. 驱动部分 D. 执行机构 35. HRGP-1A喷漆机器人中的旋转变压器属于系统中的（ ）。 A. 能源部分 B. 测试传感部分 C. 控制器 D. 执行机构 36. 在小型智能机器人的伺服驱动系统设计中应该采用的伺服技术为（ ）。 A. 液压伺服 B. 气动伺服 C. 电动伺服 D. 电液伺服 37. 通常，数控精密镗铣床等高精度数控设备，其伺服系统的控制方式均采用（ ）。 A. 开环控制 B. 闭环控制 C. 半闭环控制 D. 混合控制 38. 数控机床进给系统的伺服电机属于设备的（ ）。 A. 能源部分 B. 测试传感部分 C. 驱动部分 D. 执行机构 39. 数控机床的加工刀具属于系统的（ ）。 A. 能源部分 B. 传感部分 C. 驱动部分 D. 执行机构 40. CNC机床进给系统的运动工作台属于设备的（ ）。 A. 能源部分 B. 测试传感部分 C. 驱动部分 D. 执行机构 41. 机电一体化自动控制系统必须具备______。 A. 很好的稳定性 B. 快速响应性 C. 延迟响应性 D. 控制精度高 E. 控制精度低 F. 成本低廉 42. 以下对计算机采样周期选择的描述错误的是______。 A. 根据香农采样定理，采样周期只需满足T≥π/ωmax。其中，ωmax为采样信号的上限角频率 B. 从执行元件的要求来看，需要输出信号的宽度较小 C. 从控制系统随动和抗干扰的性能要求来看，则要求采样周期大些 D. 从计算机的工作量和每个调节回路的计算成本来看，一般要求采样周期短些 E. 从计算机的精度看，过短的采样周期是不合适的 F. 各方面因素对采样周期的要求是不同的，甚至是互相矛盾的。必须根据具体情况和主要的要求做出折衷选择 43. 以下______是机电一体化系统仿真的模型。 A. 物理模型 B. 半物理模型 C. 数学模型 D. 生物模型 E. 化学模型 F. 描述模型 44. 以下属于计算机控制系统的组成部分的是______。 A. 计算机主机 B. 接口电路 C. 输入/输出通道 D. 外部设备 E. 外部电源 F. 软件 45. PLC控制系统的特点是______。 A. 可靠性低 B. 环境适应性强 C. 灵活通用 D. 难以构成工控网络 E. 编制和调试方便 F. 具有监控功能 46. PLC主要由（ ）、电源、接口等部分组成。 A. 中央处理器 B. 存储器 C. 输入单元 D. 输出单元 E. 控制器 47. 机电一体化系统的设计流程一般包括包括______阶段。 A. 产品规划 B. 概念设计 C. 设计实施 D. 设计定型 E. 详细设计 48. 机电一体化产品概念设计包含______流程。 A. 确定出系统的总功能 B. 进行总功能分解，将总功能分解为子功能 C. 对各功能模块输入/输出关系进行分析 D. 寻找子功能（功能元）的解，并将原理解进行组合，形成多种原理解设计方案 E. 以技术文件的形式交付设计组讨论、审定。 F. 方案进行整体评价对不同的方案进行整体评价，选择综合指标最优的设计方案。 49. 机电一体化产品的机械系统的可靠性设计包括______。 A. 缩短传动链，减少元件数 B. 必要时增设备用元件或系统 C. 简化结构 D. 增加过载保护装置、自动停机装置 E. 设置监控系统 F. 减小维修周期 50. 机电一体化产品的控制系统的可靠性设计包括______。 A. 采用人工控制 B. 采用自动控制 C. 通过元器件的合理选择提高可靠性 D. 对功率接口采用降额设计提高可靠性 E. 采用监视定时器提高可靠性 F. 采取抗干扰措施降低可靠性 机电一体化系统设计基础形考作业3答案 1.某工作台采用直流电机丝杠螺母机构驱动如图所示，已知电机轴的转动惯量Jm410-4kgm2，与电机输出轴相连的小齿轮的转动惯量J1110-4kgm2，大齿轮的转动惯量J21.810-4kgm2，丝杠的转动惯量Js3.810-4kgm2。工作台的质量m50kg，丝杠导程t5mm，齿轮减速比为i5。试求 （1）工作台折算到丝杠的等效转动惯量JG； （2）传动件折算到电机轴的等效转动惯量Je； （3）电机轴上的总转动惯量J。 2.已知某四级齿轮传动系统，各齿轮的转角误差为Δφ1Δφ2Δφ80.004弧度，各级减速比相同，即i1 i2 i4 2，求该系统的最大转角误差Δφmax。 3.刻线为1024的增量式角编码器安装在机床的丝杠转轴上，已知丝杠的螺距为2mm，编码器在10秒内输出307200个脉冲，试求刀架的位移量和丝杠的转速分别是多少 4.一个四相八拍运行的步进电机，转子齿数为50，则其步距角为多少如要求步进电机2秒钟转10圈，则每一步需要的时间T为多少 5.如图所示的电机驱动工作台系统，其中驱动x向工作台的三相单三拍步进电机，转子齿数z为40。滚珠丝杠的基本导程为l06mm。已知传动系统的横向x向脉冲当量δ为0.005mm/脉冲。试求 （1）步进电机的步距角α； （2）减速齿轮的传动比i。 6.下图所示的机电一体化伺服驱动系统，当以步进电动机为驱动元件，其步距角α为1.8，系统脉冲当量δ为控制器输出一个脉冲时执行机构的直线位移，大小为0.01mm，传动机构采用滚珠丝杠，其基本导程l0为4mm，减速机构采用了齿轮减速，试求齿轮机构的传动比i。 7.分析下图调整滚珠丝杠副轴向间隙的原理。 8.已知一个绳位移控制系统的两种驱动方案分别如图a和b所示。 （1）试分析两种方案的特点； （2）画图说明方案（a）减速器滚筒驱动测量位移的方法。 9.某部门欲开发一款用于能在生产线上与人协作的机械手，请制订出该款机械手产品的开发设计流程。 10.假定你在设计一套典型的机电一体化系统，比如智能工业机械手，请制订出概念设计的流程。 机电一体化系统设计基础专题报告答案 项目 专题报告要求 目的 通过对社会生活或生产实践中某一种典型的机电一体化产品进行分析和研究，理解机电一体化系统的组成结构、关键技术与原理，培养对机电一体化产品进行分析和研究的能力。 选题要求 1.选择社会生活或生产实践中机电一体化技术的典型应用的产品； 2.同一班级中，可按照个人或小组在指导教师的指导下进行选题。 报告内容 1.机电一体化产品（设备）的基本结构及工作原理； 2.机电一体化产品（设备）主要技术特点； 3.机电一体化产品（设备）主要用途； 4.机电一体化产品（设备）与本课程相关内容的联系等。 可参考报告模板进行填写。 提交时间 第18周 评分准则 共计20分 报告字数不少1000字；专题报告应独立完成，报告禁止抄袭，请不要直接从网上复制相关文章，一经发现，专题报告成绩计为0分。 1.形式和内容规范4分 2.内容准确无误16分 （1）主要用途2分 （2）基本结构（文字部分）3分 （3）基本结构（结构原理图）3分 （4）工作原理3分 （5）主要技术特点3分 （6）与本课程相关内容的联系2分 机电一体化系统设计基础计分作业1答案 机电一体化系统设计基础计分作业2答案 机电一体化系统设计基础计分作业3答案 机电一体化系统设计基础计分作业4答案 计分作业4 一、简答题（每题1.5分，共15分） 1．完善的机电一体化系统主要包括哪几部分 2．简述机电一体化系统中的接口的作用。 3．滚珠丝杠副消除轴向间隙的调整预紧方法有哪些 4．齿轮传动中齿侧间隙对系统有何影响，如何消除直齿圆柱齿轮的齿侧间隙 5．什么是传感器的校准并简述如何进行校准 6．步进电动机的输入信号是什么如何实现对其转速和旋转方向的控制 7．机电一体化系统仿真的模型主要有哪几种分别应用于系统设计的哪个阶段 8．什么是PID调节器三部分在系统调节中各起什么作用 9．何谓概念设计简述概念设计的设计过程。 10．简述数控设备中计算机数控装置的组成和功能。 二、综合题（每题,2.5分，共5分） 1．已知一个绳位移控制系统的两种驱动方案分别如图（a）和（b）所示。 （1）试分析两种方案的特点； （2）画图说明方案（a）减速器滚筒驱动测量位移的方法。 （a）减速器滚筒驱动 （b）丝杠滑台驱动 2.某物料搬动机械手的结构如图所示，动作过程如图所示，要求机械手的操作方式分为手动方式和自动方式。机械手有升降、水平移动、手爪夹持等3个自由度，采用电磁阀控制的气缸驱动，PLC控制。要求写出物料搬动机械手设计和产品开发的详细工程路线。 物料搬动机械手结构原理图
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