机电一体化技术与系统

机电一体化技术与系统（精选10篇）

机电一体化技术与系统 篇1

论机电一体化产品与机械产品的异同

摘要：机电一体化是一种复合技术，是机械技术与微电子技术、信息技术互相渗透的产物，是机电工业发展的必然趋势。文章简述了机电一体化技术的基本结构组成和主要应用领域，以及和普通机械产品的区别。

关键词机电产品机电一体化产品优点对比

与传统的机电产品相比，机电一体化产品更方便于我们的生活，使我们充分享受到科技的优越性。

下面对比一下机电一体化产品和普通机械产品的优缺点

(一)使用安全性和可靠性提高。机电一体化产品一般都具有自动监视、报警、自动诊断、自动保护等功能。在工作过程中，遇到过载、过压、过流、短路等电力故障时，能自动采取保护措施，避免和减少人身和设备事故，显著提高设备的使用安全性。

(二)生产能力和工作质量提高。机电一体化产品大都具有信息自动处理和自动控制功能，其控制和检测的灵敏度、精度以及范围都有很大程度的提高，通过自动控制系统可精确地保证机械的执行机构按照设计的要求完成预定的动作，使之不受机械操作者主观因素的影响，从而实现最佳操作，保证最佳的工作质量和产品的合格率。同时，由于机电一体化产品实现了工作的自动化，使得生产能力大大提高。例如，数控机床对工件的加工稳定性大大提高，生产效率比普通机床提高5～6倍。

(三)使用性能改善。机电一体化产品普遍采用程序控制和数字显示，操作按钮和手柄数量显著减少，使得操作大大简化并且方便、简单。机电一体化产品的工作过程根据预设的程序逐步由电子控制系统指挥实现，系统可重复实现全部动作。高级的机电一体化产品可通过被控对象的数学模型以及外界参数的变化随机自寻最佳工作程序，实现自动最优化操作。涡街流量计

(四)具有复合功能并且适用面广。机电一体化产品跳出了机电产品的单

技术和单功能限制，具有复合技术和复合功能，使产品的功能水平和自动化程度大大提高。机电一体化产品一般具有自动化控制、自动补偿、自动校验、自动调节、自动保护和智能化等多种功能，能应用于不同的场合和不同领域，满足用户需求的应变能力较强。例如，电子式空气断路器具有保护特性可调、选择性脱扣、正常通过电流与脱扣时电流的测量、显示和故障自动诊断等功能，使其应用范围大为扩大。

(五)调整和维护方便。机电一体化产品在安装调试时，可通过改变控制程序来实现工作方式的改变，以适应不同用户对象的需要以及现场参数变化的需要。这些控制程序可通过多种手段输入到机电一体化产品的控制系统中，而不需要改变产品中的任何部件或零件。对于具有存储功能的机电一体化产品，可以事先存入若干套不同的执行程序，然后根据不同的工作对象，只需给定一个代码信号输入，即可按指定的预定程序进行自动工作。机电一体化产品的自动化检验和自动监视功能可对工作过程中出现的故障自动采取措施，使工作恢复正常。

结论：机电一体化技术产品大大优先于普通的机械产品，是未来发展的必然选择，学好机电一体化技术也是我们的责任和使命。

参考文献：

1、李运华.机电控制[M].北京航空航天大学出版社,2003.2、芮延年.机电一体化系统设计[M].北京机械工业出版社,2004

机电一体化技术与系统 篇2

1.1机电控制系统。控制是机电控制系统的核心元素。机电控制系统指的是在无人参与的时候, 使用控制装置, 使设备、机器或者生产过程自动的依照已经设计好的方式进行运作, 经由全套的系统将控制对象和控制器等部件联合在一起, 共同完全既定的任务。从技术上来说, 机电控制采用了传感检测、伺服传动、通信、自动控制、过程控制等技术, 并且也会使到电力电子、信息处理、计算机、微电子等技术, 而且这些技术并不是单个采用, 而是涵括了这种种技术生成的综合性技术, 最终形成了具备伺服传动技术、自动控制技术、信息处理技术、检测传感技术于一身综合性技术[1]。

1.2自动控制系统。自动控制系统使被控制对象在运行中自动自觉依照预定规律运行是经由借助控制器来实现的。自动控制技术可协调电器、机械各个部件有效的完成预定任务, 其核心是其实用性。自动控制系统可分为:自适应控制、校正控制、速度控制、自诊断控制、高精度定位控制等。

自动控制系统的两大理论依据是现代控制理论与经典控制理论。它们之间有一个共性, 那就是都具有明确的控制对象, 都要建立精准的数据模型, 数据模型都能用严格的数学函数与方程来表示。现代控制理论主要以集合论、矩阵论与线性代数为主要的数学工具, 在时间域内运用状态空间法分析系统的运行经过, 之后用状态方程把其描述出来, 再依据条件与现行状态分析下一步的状态, 它的主要内容是自适应控制、随机控制以及最优控制。经典控制理论主要使用拉式转换来完成传递函数的计算与系统的分析。经典控制理论因其控制原理是负反馈闭循环系统, 反馈控制系统的核心环节又使用了自动调节器, 因此它也被称作自动调节原理[2]。

二、一体化设计的构想

我国当前已是世界制造业大国中的一员。电工电气制造业、机床电气以及电子信息产品制造业等行业的逐步增加, 使得对于机电一体化的需求也越来越迫切。从系统的角度来看, 机电一体化的设计构想就是使产品具有无与伦比的优越性:网络化、智能化、绿色化、模块化、系统人格化以及微型化等。而机电一体化产品就是自动控制技术、微电子技术、机械技术的有机组合, 各个单元被合理正当配置, 系统被优化与功能化, 可以完成特殊功能, 系统是最优化的系统, 可以完成所要求的全部任务。

机电一体化的概念最早是由日本的机械整形协会经济研究所提出的, 他们创造性的设想了使软件设计、电子设计、接卸装置合而为一的方式, 那就是将电子技术加入机构中的动力功能、主动能等其他功能进行控制。随着当前社会经济的不断发展, 机电一体化不断添加新的内容, 渐成学科。它要求在设计产品时, 要系统分析所设计的产品, 之后综合所分析的结果, 机电一体化系统就是其最终形态。但是分析与综合过程需要反复进行的, 因为只有在反复审核的基础上, 才能进一步修改和完善设计, 使之最终成为可以有效完成的目标[3]。

三、机电一体化产品的设计

机电一体化的设计通常都有两个阶段:开发设计阶段与适应性设计阶段。满足性能需求是开发设计阶段的主要任务;而对原有产品设计进行局部改进与功能完善, 提升机电一体化产品的性能则是适应性设计阶段需要做的。机电一体化产品的高进度设计要求有章可循, 主要有以下三种方法: (1) 有机整合电子部分与机械部分。顾名思义就是将机械技术与电子技术有机的整合, 使它们形成一个不可分割的有机整体。在机电一体化的设计中, 产品性能和质量的提升需要仰赖于一种全新思路的产品设计理念, 但是却并不改变原本与产品有关的原理, 而只是在此基础上跳出原本的产品设计模式。 (2) 机械控制机构用电子线路取代。在设计机电一体化的产品时, 控制机构依靠电子线路来完善, 以使机械的运行过程改变, 实现预期中的成效, 而在单纯的机械运行中, 通常只有单一的机械控制机构在控制。首先, 使用微型计算机或者是能够编程的控制器, 使机械控制结构与电子线路有机的组合起来。其次, 原本的机械机构采用电子线路取代, 而原本的步进开关、薄码盘、插销板等接触式控制器则采用凸轮、变速机构取代。这不但提升了产品的质量与性能, 还使机械结构得以简化, 从而使机电一体化的设想得以成为现实。 (3) 整合功能模块。比如说, 在设计数控车床时。第一步, 事先要采购伺服驱动装置、专用数据控装置, 还有与之相关的种种机械装置各一套, 以供车床使用。第二步, 整合各个部分。如此就一台功能模块相整合的机电一体化数控车床就组成了, 并可以实现多种切削功能。像这般经过整合的功能模块在生产管理、维修上非常方便, 具备使用性, 并且可以确保质量可靠, 同时设备费用也对相应减少。因此, 在机电一体化的设计过程当中, 若是单一的整合电子部分与机械部分并不能实现预期的成效时, 设计者们就需要精心整合各个功能模块, 使各个功能模块可以成为一体化的系统。这个一体化的系统是一个多功能模块的综合系统, 经由系统设计才能达到预期成效[4]。

四、结束语

机电一体化是精密机械、计算机技术、电子技术 (包括电力电子) 等技术交互融合的产物, 是社会生产力发展到一定阶段的必然结果。伴随着科学技术与社会经济的发展, 各种技术将具有越来越明显的融合趋势, 而机电一体化也将成为机械工业进一步发展的必然要求。机电一体化在各方面均可带来显著的社会效益和经济效益, 主导着二十一世纪的机械工业, 其发展前景不可估量。H

参考文献

[1]葛付存.现代机电控制技术的应用[J].机电信息, 2010 (12) :150.

[2]张广生.机电控制技术应用问题[J].科技致富向导, 2011 (9) :209.

[3]梁治河.机电控制系统自动控制技术与一体化设计[J].科技风, 2011 (9) :37.

机电一体化技术与系统 篇3

一、课程特点分析

1.综合性强

学习该课程，需要具备机械、强电、弱电等方面基础知识。机电一体化技术主要包含六项关键技术：精密机械技术、传感器与检测技术、计算机与信息处理技术、自动控制技术、伺服驱动技术、系统总体技术。因此，该课程与前修课程联系密切，是前修课程的集成与应用，内容多，综合性强。

2.实践性强

该课程的教学目标是使学生能够对典型机电一体化系统进行正确的运行、维护、维修，能够从硬件、软件两方面进行初步的机电一体化系统设计。因此，实践环节的合理规划，对课程的教学具有重要意义。

3.通用性强

从广义上讲，各行业企业的生产设备都可视为机电一体化系统。学生通过该课程的学习与训练，还应该能够将“典型机电一体化系统”所要求具备的能力，举一反三，触类旁通，迁移到其他机电一体化系统中去。这就要求该课程的教学自始至终注重通用性。

二、“项目驱动”教学模式

《机电一体化技术与系统》课程一般安排在学生在校学习的最后一个学期。这个时候，学生已经学完《机械设计与制造基础》《电工电子技术》《传感器应用技术》《电机检修与控制技术》《单片机应用技术》等专业基础课程。针对课程特点，笔者采用了“项目驱动”的教学模式，精心组织教学内容。

典型机电一体化系统有很多，如数控机床、工业机器人、三坐标测量机、全自动洗衣机等。结合具体实际情况，笔者设计并采用“CA6140普通机床数控化改造”大型综合项目，并将此项目分为以下几个子项目：CA6140进给机械传动系统的改造、XY工作台驱动系统的设计、XY工作台控制系统的设计、光编与光栅的安装与调试、闭环进给系统的机电联调。这些子项目都是为掌握综合项目而设立的，基本上涉及“机电一体化技术”的六大关键技术。以这些子项目为主线，可以把该课程中需掌握的知识点、技能点串起来。例如，子项目“XY工作台控制系统的设计”涉及的内容，包括基于数控装置的硬件连接与软件设置、基于PLC控制系统的硬件连接与梯形图编程、基于单片机控制系统的硬件连接与C语言编程、执行单元的功率驱动接口选型等。掌握该子项目，不仅可综合掌握PLC与单片机的相关基础知识点，还可巩固、加强这些基础知识的具体应用。

因此，采用项目驱动式教学，可将机电一体化技术融入到典型的、具体的机电一体化设备或生产线中，使学生能够从应用的层次上，通过技术改造这种可操作化教学方式，全面而深入地理解机电一体化技术，从而为后续教学环节和以后的实际工作打下基础。

三、教学方法实施

在教学方法的具体实施中，需要注意以下几个方面：

1.由浅到深，循序渐近

首先，安排“进给机械传动系统的改造”子项目。该子项目包括传统进给机械传动系统的特点，滚珠丝杠螺母副传动的结构、原理、选型与计算，联轴器的种类与选用，导轨的类型与选用，改造后系统的调试与分析等。该子项目只涉及到“滚珠丝杠螺母副”这一个新知识点。其他内容在《机械设计与制造基础》都学过，学生学习起来比较容易接受。然后，安排“XY工作台驱动系统的设计”子项目。该子项目包括步进驱动、直流驱动、交流驱动三个模块。“电机的具体知识与技能”在前修课程中已涉及，在巩固复习的基础上，笔者着重讲解、训练驱动系统的性能调试、故障诊断等方面。这样，课程安排每节添加新的学习领域，实现了从易到难，循序渐近的教学过程。

2.“系统—学习领域—系统”的教学过程

教学中先给出综合项目的总体框图、子项目的硬件装置和软件实现过程，使学生对整个机电一体化系统有所了解。然后，分别介绍子项目中的各个学习领域，主要从硬件组成、功率接口、工作程序等几方面展开。最后，分析子项目完整的软硬件调试、维修、设计，使学生从整体的、系统的角度理解机电一体化技术。

2.注重相关基础知识的取舍

合理取舍前修基础课程的教学内容，将前修课程中一些知识点比较复杂或动作技能比较集中的学习领域，放在该课程中重点讲解。例如，“闭环系统的稳定性、动态性、准确性分析”是自动控制技术的学习领域，一直是高职教学的难点。笔者将其安排在《机电一体化技术与系统》课程中，结合改造后数控机床调试工作，介绍这一学习领域，使学生不仅可以在具体学习情境中建立清晰、正确的概念，还可以掌握基本的调试技能。

3.“以点带面”教学思路

例如，子项目“光编与光栅的安装与调试”主要涉及数控系统的位置检测装置：光电编码盘、光栅尺。通过这两种典型传感器在典型机电一体化系统中的安装与调试，可以“以点带面”地将传感器的信号采样／保持、干扰抑制与数字滤波、与工控机的接口等共性问题进行分析。在项目学习与训练中，学生对传感器与自动检测技术有了更深入的理解。

四、教学过程实施

1.以课堂教学为主，老师引导，学生参与

高职课堂一般有理论课堂、实验课堂、理实一体化课堂、实训课堂等几种。每一堂课往往与具体的学习情境联系在一起，有明确的项目或任务。教师尽量应用各种教学方法，将学习任务分析透彻。在教学过程中，老师作为引导者，从总体到细节都注重启发学生。每堂课，老师讲解后提出问题，留下时间让学生讨论，并要求学生能给出分析过程，尽量使学生在老师讲解完每堂课后，消化当堂课所学的知识点、技能点。

2.加强实践环节教学

机电类高职院校的实习工厂大都有普通车床、经济型数控机床，实验实训室大都有数控机床综合实验台、数控机床仿真软件。笔者认为，应充分利用现有的教学资源，加强实践环节教学，主要形式有工厂现场参观、工厂现场操作、验证性实验、仿真性实验、设计性实验等，以实验教学为主。通过实验，学生看到了各种结果，但这只是完成实验的一部分。实验教学更应注重结果的分析，使学生“知其然，知其所以然”。

３.注重过程考核

考核方式对学生的学习有一定影响。注重过程考核，可采取分阶段考核、多种考核手段相结合的综合方式。笔者认为，具体可以这样安排：

总成绩＝阶段总成绩×50％＋实践环节成绩×20％＋期末理论成绩×30％

其中，阶段总成绩是阶段综合分数加权平均后的值。学生每学完一个子项目（包括实验）后，教师根据学生的掌握程度，打出阶段综合分数，加权平均系数按子项目的难易程度，得出成绩。这样，更能考核学生的实际水平。教师应及时将阶段综合分数告知学生，让学生认真对待每个学习任务，这对学生的主动性有一定的激励作用。

高职人才培养质量的提高和办学特色的打造，落实到微观层面上，课程教学质量的提高是关键。《机电一体化技术与系统》是高职机电类专业的核心课程，也是一门特色课程。探索该课程的教学改革，是专业建设的必然要求。笔者在实践中做了以上尝试，教学质量有了明显提高，说明重构教学内容、改进教学模式、加强学生应用能力培养是高职教育改革发展的必然要求。

基金项目：湖南机电职业技术学院教育科研项目（KY11B17）。

机电一体化技术的应用与设计论文 篇4

专业：机电一体化技术 学号：********** 学生姓名：******

（指导教师：***）

摘要：机电一体化是在科学技术飞速发展的潮流下产生的，是工业科技的重要组成部分，具有多功能、低能耗、高效率的特点。本文将从机电一体化技术的主要概念、现状、发展趋势以及主要应用几个方面来分析介绍。关键词：机电一体化；现状；技术应用

1.绪论

随着科学技术的飞速发展，机械化设备不断的发生着变革，人工智能的技术手段提高了工作效率，解放了生产力，为人们的生活带来方便。机电一体化就是在计算机技术不断地发展背景下产生的，是机械和微电子技术结合的产物，现在社会中使用的大部分自动化生产设备都是机电一体化设备，它已经深入了人们的生产和生活，可以说现代信息化生活中人们已经离不开机电一体化设备了。

2.机电一体化的应用与设计

2.1 机电一体化技术的概念

机电一体化又称机械电子学，是结合电子技术、机械技术、微电子技术、信号变换技术、传感器技术、接口技术等多种技术为一体的高新技术，并在实际的生活中得到充分利用的技术，现代化的自动生产设备几乎可以说都是机电一体化的设备，比如：数控机床、工业机器人、办公自动化、视觉传感式变量喷药系统、汽车电喷系统、生产流水线、全自动洗衣机、打印机复印机、电梯等，均与人们的生活息息相关。

机电一体化在工作中的运用，整体上来说是解放了人，它不仅减少人的体力工作，而且与人工操作、手工进行相比，结果会更精准、效果会更好。2.2 机电一体化在我国的发展现状：

我国是在上世纪80年代改革开放后开始进行机电一体化方面的研究，相对外国先进的发达国家来说，起步晚，发展时间短，人才短缺。目前，我国有大量的机电一体化设备的应用，虽然高精的设备主要来源还是通过进口，但是，整体来看，我国的机电一体化发展速度很快，与国外科技发达国家相比虽然有很大差距，但这种差距正在以飞快的速度缩小。传统的机器设备不仅机器落后，使用起来效率不如机电一体机高；传统的手工劳作不仅需要大量的劳动力，而且还是高耗能、高污染的低技术含量机器设备，不符合可持续发展的现代化市场要求。但是，我国的传统工业工作量大，设备多，劳动力也多，目前还不能不考虑资金、操作技术人员、原有工人安排等因素的存在，直接将原有的落后机器全部换成机电一体化的设备，这需要一个逐渐替换的过程，需要慢慢的进行结构的转型和人才的培养。2.3 机电一体化的发展趋势

机电一体化是机械、电子、信息等多种学科的交叉融合，它的发展和进步是科学技术发展的结果和表现，同时也会给相关的科学技术带来发展。它的发展趋势主要有： 2.3.1 智能化

智能化是机电一体化的主要特点，也是不断追求的目标，技术越发达，智能化程度越高，高性能、微处理，完成人的局限内不能完成的工作为人们的生产带来便利。2.3.2 网络化

网络技术的兴起和飞速发展给科学技术、工业生产和人们的日常生活都带来了重大的变化，基于网络的各种远程控制和监视技术就是在这种背景下产生，并 有不断发展和完善的趋势。2.3.3 微型化

微型化是精加工技术发展的必然，也是提高工作效率的需要，机电一体化产品生产的零件尺寸小，多是人工无法完成的产品，如尺寸在1毫米以下，并向微米、纳米级发展，是小型化的发展方向。2.3.4 环保化

过去的工业革命给人们的生活带来了重大的变化，但同样也给生态环境带来了严重的破坏，信息革命时代，人们的思维发生了转变，提倡保护环境和资源，机电一体化也要注意这个方向，设计出更加环保、低能耗、高效率的一体化设备和系统。

2.4 机电一体化的应用

机电一体化应用范围广，工作起来效率高，在众多的领域都可以找到它的存在，在我国，机电一体化主要有几个方面的应用，数控车床、煤矿机械、柔性制造系统等。2.4.1 数控车床

数控车床，是机械加工行业的新秀，顾名思义，它是用数字指令来实现机械的加工制造，经过多年的发展，现在已经基本趋于成熟，它精度高、效率高，而且具有可复制性，按照图纸的标准和形状设置好指令后，可以自动精准的批量生产。过去的手工操作时期，工人根据图纸的要求进行操作，需要凭借自己的眼睛来衡量操作的准确性，但是，人的视觉是有局限的，不能精准到最小的范围，机电一体化却可以精准到纳米这个微小单位。

目前我国使用的数控机床大多是多个系统操控下共同来完成的，功能强大，结构紧凑，数控车床相比于其它普通车床来说，能够做到精确化、智能化，动态仿真、在线诊断、模糊控制等功能，极大地的丰富了数控系统的功能，提高了产品的质量，更好的满足人们的要求。数控车床主要工作对象是不锈钢、合金、铜铁、亚克力、塑胶等，根据不同的要求，通过钻孔、线切割、精铳等加工成不同形状的零件和模型。2.4.2 煤矿机械

煤矿机械领域是机电一体化技术广泛使用的领域之一，煤矿机电一体化是将计算机、机器人等技术结合，我国最早的采煤机是在1992年与波兰公司合作开发的，经过了这些年，通过不断地努力和合作，研发出了很多更先进的技术，使我国的电牵引煤矿电控系统更加的完善。

在上世纪我国开始重视机电一体化在矿井中的作用开始，国家组织人员向外国进行考察，并引进了一批最早的安全监控系统，在使用的同时，技术人员通过不停的探索和发展，研究出了适合我们实际情况的安全监控系统，经过三十多年的变化，目前拥有多家可以独立研发生产安全监控系统的公司，而且这些国人自制的安全系统无论在稳定性还是可靠性上都具有较大的进步，基本跟上了先进国家的水平，适合我国的国情和需要。

矿井提升机可算是机电一体化在矿井中运用最得意的一项技术，它实现了全数字化的提升，简化了电气的安装，硬件配置简单，零件少，兼容性高，启动快，还能瞬间提速，软件的控制也很方便。我国研发的提升机控制系统非常的方便和安全，比如变频交流提升机，该系统可以使用2台计算机装置，这两台机器拥有自己独立的数据处理系统外，它们还可以同步工作、互相检测。2.4.3 柔性制造系统

英文简称是FMS，是由统一的信息控制系统、物料储运系统和一组数字控制加工设备组成，能适应加工对象变换的自动化机械制造系统，包括计算机、数控机床、料盘、机器人、自动搬运车、自动化仓库等组成部分，此系统有三个类型：柔性制造单元、柔性制造系统、柔性自动生产线。它按照成组的加工对象确定工艺过程，选择相适应的数控加工设备和工件、工具等物料的储运系统，并由计算机进行控制，所以能自动调整并且实现一定范围内的多种工件的成批高效生产，并能及时地改变产品以满足市场需求。2.4.4 交流传动技术

交流传动技术一般包括两大类：同步交流电机控制和异步交流电机控制，它具有良好的牵引和制动性，黏着力强，目前我国的动车组和磁悬浮列车几乎都是采用的交流传动技术，交流传动技术之所以能快速的发展，主要原因就是交流传动系统的优越性，备受各界的好评。比如动车运行控制系统，它就是由地面设备、车载设备、信息传输设备组成，是一项将通信技术、计算机技术、控制技术为一体的机电一体化系统。

3.结语：

机电一体化是时代的产物，是生产力的集中表现，随着科学技术的发展，我国的机电一体化技术会越来越成熟，前景也会越来越广阔，将会不断的给人们的生产和生活带来方便和进步。

参考文献：

[1]门伟.浅谈机电一体化[J].民营科技，2012（10）

[2]李建蓉.以学生自主能动性学习为目的的教学方式探讨[J].科技创新与应用，2012（11）[3]王婷 马维 苏红磊 殷正行.浅谈高职“工学结合”教学模式的改革――以宁夏机电一体化专业为例[J].中小企业管理与科技，2012（28）

[4]杨晶.CAS2000V整合型变电站自动化系统的应用[J].科技信息，2012（31）

致谢：

机电一体化技术与系统 篇5

机电一体化技术专业以“机电设备操作应用、维护维修”为核心能力，以高素质高技能型人才为培养目标的专业建设模式，逐步建成和完善适应技术岗位要求的课程体系和课程教学内容。

1.确定职业岗位群

机电一体化技术专业培养具有良好职业道德和素质，掌握专业知识和专业技能，具有从事机电一体化设备的操作应用、维护维修及技术管理能力的高素质高技能型人才。毕业生主要岗位有：机电一体化设备操作、安装调试、维护维修，供配电系统的运行、安装调试、维修，机电一体化设备的销售和售后技术服务等。

2.重组职业能力模块、完善课程体系

根据岗位要求和职业考核标准，分解职业能力，形成基本素质和能力、职业能力课程、职业拓展课程三个层次的能力体系。根据能力目标，形成三个个课程模块：基本素质课程模块、专业职业能力课程模块、专业职业拓展课程模块。本专业分为机电一体化设备操作与机电一体化设备控制两个方向。

机电一体化系统设计基础 篇6

1．在机电一体化系统驱动装置中，反馈通道上环节的误差与输入通道上环节的误差对系统输出精度的影响是相同的。（＋）

2．通常，采用STD总线的工业控制机与外部设备的电气接口均为TTL电平接口。

（－）

（二）选择题

1．在机电一体化系统中，机械传动要满足伺服控制的三个主要要求是（A）。

A．传动精度、稳定性、快速响应性

B．传动精度、稳定性、低噪声C．传动精度、高可靠性、小型轻量化D．传动精度、高可靠性、低冲击振动

2．在机电一体化系统中，通过（B、C、E）可有效提高系统的稳定性。

A．提高驱动元件的驱动力

B．增大执行装置的固有频率 C．提高系统的阻尼能力

D．减小机构的传动误差 E．消除传动系统的回程误差

（三）简答题

例：试述机电一体化产品的定义和分类方法。

解答：机电一体化产品是新型机械与微电子器件，特别是与微处理器、微型计算机相接合而开发的新一代电子化机械产品。

按用途可分为信息机电一体化产品、产业机电一体化产品和家庭用机电一体化产品。

（四）分析题

例：已知数控机床控制系统如图所示，试说明图中的各个部分属于机电一体化系统中的哪个基本要素？

解：（1）依题意有两种测量方案 a.高速端测量方案：

传感器安装在电机的尾部，通过测量电机的转角实现工作台位移的间接测量。可选用光电编码器式传感器或者磁电式编码器。

b.低速端测量方案： 传感器安装在工作台上，直接测量工作台的位移。可选用光栅式位移传感器、感应同步器或者电位计式位移传感器。

(2)控制计算机和控制方案的选择

可以使用工业PC机及或者单片机完成系统的控制。具体可有以下三种方案： a．工业PC机集中控制方案：用一台工业PC机对三个自由度实现集中控制，包括任务管理和三个自由度的伺服控制系统原理图如下：

机电一体化技术系统的深化研究 篇7

机械制造业的发展离不开对其机电一体化技术系统的应用, 机电一体化工程的运作, 离不开对计算机系统、微电子系统、机械设备等的应用, 通过对相关环节的综合利用, 实现其机电一体化进程的稳定运行。该技术系统的发展方向是比较广泛的, 比如其网络化发展方向、微型化发展方向、集成化发展方向等, 实现了其机械制作企业的发展需要。

数字化技术的发展, 微控制器技术的不断优化, 实现了机电产品的数字化的发展, 比如目前广泛普及的数控机床, 被人们所熟知的各种类型的机器人等。经济的发展, 促进了计算机网络的健全, 其促进了数字化设计、制造环节的健全, 促进了机电一体化技术的不断发展, 比如其虚拟设计设计系统。数字化技术的发展需要对于机电一体化设备软件提出了更高的要求, 要求其具备可靠性、可维护性、简易操作性等, 其人机界面要满足人性化操作的需要。数字化技术的深化应用, 实现了设备远程操作环节的优化, 促进其运作过程的不断完善。时代的发展, 赋予了机电产品的智能化的应用, 进行相关决策、推理的应用, 满足了实际工作的需要, 比如比较常见的CNC数控机床的人机对话功能的实现, 其智能工艺数据库的深化, 促进了日常操作过程的不断优化, 满足了机械加工企业的日常经济环节的稳定运行。

1.1 机电一体化技术要具备其模块化环节的优化

在实际场景中, 其机电一体化产品是非常多的, 其种类也是比较复杂的, 开发该产品的厂家比较大, 为了促进其机电一体化产品的有效应用, 我们要进行其机械接口环节、动力接口环节、环境接口环节等的优化, 实现其标准化运作, 如果不能实现这一系列的机电一体化运作环节的协调, 是难以实现产品单元模块的深化发展。比如对于相关变频调速电机内部环节的优化, 确保其动力驱动单位的稳定运行, 通过对其相关环节的运作, 实现其功能的一体化。在产品的设计过程中, 我们要进行标准模块化单位的有效应用, 促进其机电一体化技术的发展满足机械加工企业的发展需要, 促进其内部结构的有效协调, 满足企业的日常发展的需要。网络化的普及, 也促进了各个设备技术环节的远程控制, 通过对其监视技术的应用, 实现了其远程控制系统的健全, 这也是一种对于机电一体化环节的应用模式, 这种技术模式的应用, 深化了局域网技术系统, 促进家用电器的网络化, 满足了机械加工企业的相关工作行为的需要, 促进其机械加工企业的内部运作质量效率的提升。人性化, 机电一体化产品的最终使用对象是人, 如何给机电一体化产品赋予人的智能、情感和人性显得愈来愈重要, 机电一体化产品除了完善的性能外, 还要求在色彩、造型等方面与环境相协调, 使用这些产品, 对人来说还是一种艺术享受, 如家用机器人的最高境界就是人机一体化。微型化, 微型化是精细加工技术发展的必然, 也是提高效率的需要。微机电系统是指可批量制作的, 集微型机构、微型传感器、微型执行器以及信号处理和控制电路, 直至接口、通信和电源等于一体的微型器件或系统。自1986年美国斯坦福大学研制出第一个医用微探针, 1988年美国加州大学Berkeley分校研制出第一个微电机以来, 国内外在MEMS工艺、材料以及微观机理研究方面取得了很大进展, 开发出各种MEMS器件和系统。

1.2 其机电一体化环节中的集成化环节的应用实现了对各个技术的综合利用

通过各个产品结构的优化协调, 促进其生产过程的各个环节的协调, 实现其管理环节、加工环节、装配环节等的优化, 促进了生产质量效率的提升, 满足了机械加工工业的发展需要。促进其生产工序的高效率极其自动化的运行, 促进其系统综合效益的提升。进行整体系统的有效划分, 促进其内部各个环节的有效协调, 实现其系统功能的有效协调。促进其各个功能部分的稳定运行。为了实现机电一体化技术的健全, 我们也要进行软件、硬件设备的应用, 实现对系统的各个性能的有效体现, 促进其机电一体化工程的稳定运行, 实现对相关能源的有效应用。科学技术的发展给人们的生活带来巨大变化, 在物质丰富的同时也带来资源减少、生态环境恶化的后果。所以, 人们呼唤保护环境, 回归自然, 实现可持续发展, 绿色产品概念在这种呼声中应运而生。绿色产品是指低能耗、低材耗、低污染、舒适、协调而可再生利用的产品。在其设计、制造、使用和销毁时应符合环保和人类健康的要求, 机电一体化产品的绿色化主要是指在其使用时不污染生态环境, 产品寿命结束时, 产品可分解和再生利用。

2 机电一体化技术对于工业运作的必要性

为了促进机械加工企业的综合效益的实现, 我们要进行机电一体化系统的深化应用, 实现对微处理机环节的有效控制, 实现其微机系统、显示装置、及其仪表技术的深化, 促进其组装合并模式的健全, 实现其工程的综合一体化的发展, 促进系统的控制精度的提升, 满足工程的质量发展的需要。智能化控制技术在一些工业行业中具有大型化、高速化和连续化的特点, 传统的控制技术遇到了难以克服的困难, 因此非常有必要采用智能控制技术。智能控制技术主要包括专家系统、模糊控制和神经网络等, 智能控制技术广泛应用于工业产品设计、生产、控制、设备与产品质量诊断等各个方面。

2.1 为了实现对机电一体化技术的有效应用, 我们要进行分布

式控制系统的优化, 促进其内部相关环节的有效协调, 促进其中央计算机设备与其他相关控制单元的有效应用, 促进其内部分布式控制系统环节的优化, 确保该环节的稳定运行。通过对计算机系统的应用, 实现对日常生产环节、操作环节、管理环节等的优化, 促进其分布式控制系统的功能的不断延伸, 实现对其生产环节的有效控制, 提高该环节的综合效益, 促进其下序环节的稳定运行。DCS具有特点控制功能多样化、操作简便、系统可以扩展、维护方便、可靠性高等特点。DCS是监视集中控制分散, 故障影响面小, 而且系统具有连锁保护功能, 采用了系统故障人工手动控制操作措施, 使系统可靠性高。分布式控制系统与集中型控制系统相比, 其功能更强, 具有更高的安全性, 是当前大型机电一体化系统的主要潮流。

2.2 进行开放式控制系统的整体环节的优化也是很重要的, 通

过对其计算机技术应用下的新结构体系的健全, 促进其机电一体化技术的稳定运行, 促进其各个机械加工企业的相关环节的有效协调, 实现其相关资源的有效共享, 满足实际工作的需要。该开发控制系统通过对通信系统的各个控制设备的应用, 实现其内部控制管理环节与经营决策环节的优化, 促进其控制环节和测量环节的一体化运行, 实现了机械加工企业的发展需要。一些企业的CIMS是将人与生产经营、生产管理以及过程控制连成一体, 用以实现从原料进厂, 生产加工到产品发货的整个生产过程全局和过程一体化控制。目前一些企业已基本实现了过程自动化, 但这种“自动化孤岛”式的单机自动化缺乏信息资源的共享和生产过程的统一管理, 难以适应现代工业生产的要求。未来的一些企业竞争的焦点是多品种、小批量生产, 质优价廉, 及时交货。为了提高生产率、节能降耗、减少人员及现有库存, 加速资金周转, 实现生产、经营、管理整体优化。

3 结束语

为了提高机械加工企业的综合效益, 我们要进行其机电一体化技术系统的优化, 促进其内部各个环节的协调。

摘要：为了促进日常机械制造业的综合效益的提升, 我们要进行机电一体化技术的深化分析, 通过对其内部环节的有效应用, 满足实际工作的需要, 促进其对工业的有效普及。

机电一体化技术与系统 篇8

关键词 接口技术 机电一体化 控制系统

一、接口技术在机电一体化控制系统的重要性

作为机电一体化中不可缺少的重要组成部分，机电接口是机电之问进行有效链接的必备元件。正是基于这样的分析，笔者以为，在机电一体化中应该注重接口技术的运用，以此来提高部件之问的有机连接，发挥接口的重要作用。接口技术运用于机电一体化中，应该在依据不同机械的类型和技术要求的基础上，注重接口的正确连接方式及其技术要求，以此来满足机电一体化控制系统的需要。

二、简述机电一体化接口与接口类型

机电一体化系统，即将机械系统与电子系统有机地联系到一起，从而发挥机械电子的优势，提高机电一体化产品的应用性能。而接口是机电一体化产品的重要组成部分，它是连接机械系统与电子系统各个模块的重要组件，具有调节、匹配、缓冲等性质，可以有效地转换电平、增加功率，使机电一体化产品的性能得到提高；一些技术人员将接口加设抗干扰材料，可以将电子系统与控制系统之间相互隔离，防止两个系统之问的信号受到干扰，影响电子系统与控制系统运行的可靠性。接口的运用，还可以进行电路转换，保证机电一体化产品中各个系统之间电流量的匹配，进而提高机电一体化产品的运行效率。

不同的机电一体化产品，其性能、T作原理等都存在差异，自然接口也不完全相同。也就是说，在运用接口技术连接子系统的各个模块时，需要运用到不同的接口。技术人员根据实际情况将接口分成两类，即机电接口与人机接口。机电接口是指执行机构驱动系统与传感器之问的接口，它可以模拟信息的输入与输出，并为机电一体化系统提供平稳的电流，以保证机电一体化产品能够保持一个有序的运行状态。人机接口是指T作人员或者技术人员与计算机之间的接口，这种接口可以将T作人员的指令，利用计算机网络进行编码形成有效的信息数据，并通过接口在各个子系统之问相互传递信息，以满足实陈需要。

三、机电接口的重要作用

1.机电接口有助于控制设备的电平稳定转换。利用机电接口能够有效地使微机的UO芯片（一般都是TTL电平）实现有机的过渡和稳定，以避免机械的损伤。

2.机电接口有助于增强设备的抗干扰性。在接口处使用光电耦合器、脉冲变压器或继电器等把微机系统和控制设备在电器上加以隔离，能够提高机电的抗干扰性。

3.机电接口有助于A/D（D/A）的转换。在微机系统中，通过接口链接，使得彼此之问设置A/D和D/A转换电路，以保证微机所处理数据之问的一致性。

四、接口技术在机电一体化中的运用

1.概述接口技术。在机电一体化技术发展的过程中，接口技术是随之发展起来的新型技术。顾名思义，它是将机电一体化中各个组件、系统相互连接，使其发挥最佳效用的技术。接口技术在机电一体化产品中的应用，可以更加有效地使机电一体化产品中各个复杂的子系统模块之问有效地连接起来，促进其数据、信息的传递与转换，使机电一体化产品的性能得到提高。而随着接口技术的发展，机电一体化技术也将得到更快的发展，并将向着网络化、绿色化、智能化、模块化方向发展，机电一体化产品的性能也将越来越高，为人们生产、生活提供更多的便利。

2.接口技术在机电一体化中的运用。众所周知，接口技术在机电一体化中的应用，大大提高了机电一体化系统的性能，同时也促进了机电一体化技术的发展。

那么，接口技术到底是怎样运用到机电一体化系统中的呢？

（1）连接机电一体化系统中的各个子系统模块，充当“丌关通道”。在机电一体化系统中，各个子系统模块相互连接，再通过电子系统进行智能化控制，将信息系统中的数据、信息进行传递与转换，使各个系统模块都能够在电子系统的控制下运作。要想实现以上功能，就必须有连续的电流，而在接口技术运用下的接口可以充当“丌关通道”，工作人员只需正确操作丌关执行器，为系统模块之间的连接提供连续的、平稳的电流，就可以有效实现以上功能。

（2）工作人员可以根据需要手动接口，满足T作需求。T作人员在操作监控机电一体化系统运作时，通过人机接口使系统按照工作人员的需要进行运作，这种被称为人机接口。人机接口主要分成输入与输出接口，工作人员只需按照需要将指令通过硬件输入系统，系统就会按照需要将指令编码成信息数据，并通过接口传递给各个系统模块，输出相应的状态、运行參数等，以实现T作人员监控机电一体化系统的目的，满足T作需要。

（3）运用接口技术，可以有效提高系统输出信号的质量。传统的机电一体化技术中，接口的运用还不是很成熟，导致系统显示的数据、信息等质量不高。随着接口技术的不断发展，越来越多的机电一体化系统在运用接口技术之后，有效地提高了数据、信息输出的质量。工作人员能够有效控制输出的数据、信息等运行参数，对这些数据、信息等进行有效的调整，就可以实现监控生产过程的目的。

五、接口技术在洗煤厂PLC自动化控制中的应用

PLc可编程控制器接口主要包括基本I/0接口及外设接口。

I/O接口分为输入接口及输出接口，是PLC与生产现场之问的连接部件，PLC通过输入接口可以检测被控对象的各种数据，以这些数据作为PLC对被控对象进行控制的依据，同时PLC又通过输出接口将处理结果送给被控对象以实现控制为目的。

同时PLC配有各种通信接口，这些通信接口一般都带有通信处理器，PLC通过这些通信接口可与监视器，打印机，其他PLC、计算机等设备实现通信，PLC与监视器连接，可将控制过程图像显示出来，与其他PLc连接，可组成多机系统连成网络，实现更大规模控制，与计算机连接，可组成多级分布式控制系统，实现控制欲管理相结合。

除上述接口外，PLC还有人机接口，人机接口装置是用来实现操作人员与PLC控制系统的对话，最简单、最普遍的人机接口装置由安装在控制台上的按钮，转换丌关，指示灯，声光报警器等器件构成。

六、运用接口技术需要注意的问题

接口技术是在机电一体化技术上发展起来的，所以在运用接口技术的时候，需要注意以下问题：技术人员在运用接口技术将接口连接于各个子系统模块之问，需要注意接口技术是否与机电一体化技术相匹配，是否能够符合机电一体化产品在性能上的要求，这些都是技术人员需要思考的问题。只有合理选择、运用接口技术，才能为机电一体化产品的性能正常发挥起到基础的作用；任何技术在运用过程中，都需要进行调试，以确保技术运用的科学性、合理性与可靠性。同样，接口技术约运用也需要进行智能调试。一般来说，技术人员在运用接口技术连接各个子系统模块之后，就要及时地进行系统测试与接口的智能调试，这样才能在第一时问发现问题、解决问题，保证机电一体化产品的可靠运行，也可以为以后接口技术的发展提供参考；接口在使用过程中，人机接口是比较常见的，它是根据实际生产需要而进行的人T调整的接口，也就是说，这种接口是可调的。因此，技术人员运用接口技术必须积极思考机电一体化产品的实际生产效能，并注重接口技术的各项指标能够按照要求合理调控，结合实际情况运用接口技术。这样的接口技术才能保证机电一体化系统可以按照需要随时进行调控，实现智能化、网络化，提高接口技术的运用效果。

七、结束语

机电一体化系统功能应用原理 篇9

关键词 机电一体化系统;接口配置;控制方式;动力功能;应用原理

现如今机电一体化这个新兴的产业技术已逐步应用到现代工业生产中，在诸多领域中都有应用，该系统融合了多种现代数据参数控制的技术，其中包括计算机控制技术、微电子接口配置技术、动力传感测控技术、应用自动化控制技术以及机械设备数控参数优化技术，这种系统可以根据用户的需求自动调整设备的动态变化过程，与传统的生产工艺相比，传统的模块比较单一，只能实现单独的生产模式，比如在数控车床生产工艺中，只是有效整合了机械设备数据参数的优化以及应用自动化控制功能，所以在生产加工过程中，只是履行单独的生产调配功能。

在动力传感测控技术以及微电子接口配置技术上没有进行有效的整合，使之在生产过程中出现阻力加大，得不到足够动力上的供应，使之出现生产效率低，工程任务量大的现象，但是在经过技术的不断整合后，结合了多方面的动态数据参数控制技术，其中在电子接口配置模式上整合了现代化生产接口配置的特性，实现了各个机电系统之间能够有效的进行物质和能量之间的信息传递，采用了统一接口配置模式的调整，使之在生产过程中发挥出巨大的经济效益。

1 机电一体化主要组成部分

1.1 机械配置部分

机械配置在机电一体化结构中充当着十分重要的角色，是构成该系统总体结构的框架部分，其中包括机械设备的核心处理器、外部的机身框架结构以及机械连接线的配置都是机械主体的重要组成部分，机电一体化在机械主体配置中主要设计机身的外置轮廓，在轮廓设计结构过程中利用多种配置设计参数，有效的将各种组成部分有效的整合到一起，其中在外观轮廓设计中，利用CAD操作软件将大致轮廓模拟到液晶显示平面上，然后通过通信网传输到设备动态参数模块中，与之进行操作流程的执行。

1.2 动力控制部分

对于动力控制部分，一般在机电一体化系统中充当着一种提供能源的机构，这种组成部分有效的整合了传感控制部分，当在实际设备进行正常工作时，会出现欠压、功率不足等现象，这时设备中机电一体化系统的传感器将这种欠缺动力的数据资料通过有线传输，依次经过线路传输部分、核心处理部分，最后由核心处理系统下达命令指标，调整动力控制系统部分，使之能够在短时间内，达到生产流程中的足够的应用力度，并且动力控制部分，能够有效调整动力分配参数，当设备在欠缺动力时，会自动分析动力欠缺的原因，以及对动力欠缺的多少做出及时性的调整，以满足实际的生产需要。

1.3 传感控制部分

传感控制部分可以规划至数据信息的传输，对于传感装置主要是有针对性的监测，及时了解动态数据的变化，在有限的时间内反馈到终端系统中，这种测定的结构主要还是由一些测控装置掌握，传感控制分为很多种其中包括光控制器，对于光源的敏感程度，在照光亮度比较良好的条件下，传感控制器会显示一种动态变化过程，当遇到光线照射强度差时，又会出现另外一种显示变化过程，随着环境的不同调配产生与之不同的变化过程，传感控制在多方面都有应用。

2 功能原理接口配置模型及分析进程

2.1 接口配置模型的分析

在机电一体化模块中由上面介绍的多种重要组成部分，并且把多种部分结构有效的整合到一个系统模式中，使之能够实现彼此之间信息的传递，所以大部分的系统结构设计都是采用的是相同或相异的协同调做功能，完成彼此之间的需要，设计接口的分配流程如下图所示，这种流程的分配与传统机电的流程相比较，不但在整体布局上有了一个更深层次的认识并且还综合了多个参考接口配置的配置模式，使之在无人看守状态下，自动完成模式转化功能。

对于图中的接口配置主要定义了系统在结构优化原理上对系统各部分的功能、配置原理、动态变化程序都能够在模型下作出简单的分析过程，并且这种方式的探索可在运行程序中自动求解出分析过程，是机电一体化系统中最核心的配置模型。

2.2 机械配置原理分析

在数控车床加工相应零部件时，不仅需要大型操作设备的配合还需要微观电子计算机的使用，在操作设备中主要依据刀口的排序方式，对零部件加工时采用不同的道具，而这些刀具的使用是由计算机微观控制的，做到了机与电的有效结合，对于电子的使用是对数据参数的设定，在仪表X、Y、Z轴中设定动态变数变化，X轴是水平的变化结构单纯操作平面的设计结构，可以设定长度的微量变化，Y轴设定的是宽度上的调整，对于削去沟槽的宽度，以及旋转角度都可以在Y轴上操作，在Z轴上设定的只是高度的变化。

对于内边沿和外边沿在高度上的差距，都可以在此坐标设定的数值上进行调整，然而对于内部结构的勾勒只能依靠计算机CAD的制图操作系统，主要在测定标准体系中，结构的具体模型还得完全依靠图纸的详细介绍，这充分结合了机器与电子行业有效性结合，所以在参考动态数据变化过程中，主要参照图纸中一些数据性的变化，对于整改的部分，可以很方便的在计算机制图操作系统中做出合理性的调整，做好调整之后的数据模型传送至设备动态微观控制器上，做出不同结构层次坐标轴的调整，使之完成合理的布局方案。

2.3 动力控制系统原理分析

在生产工艺过程中难免出现一些意外性的障碍，其中对于动力系统的调解，机电一体化系统可以很好地做出动态分析过程，并且在存在欠缺的故障点做出及时性的排查，对于一些机械强度大的设备才正常运行时，由于线路老化等原因，造成主体运行部分瘫痪，使之难以运行工作，但是一般的检测设备很难辨认出故障的原因，并且也不会采取相应的变更措施，但在一体化系统中合理的做到了有效性的布局结构，其分析的原理是根据供电线路的电压加以识别。

对于大型机械设备中磁感线圈每秒震动的频率会到达3000多次，正常工作时的电压会达到30 kW，动力系统的支撑点依靠的是每秒的震动次数，然后传送至电压适配器当中，然后根据计算机中设定的参考值作出调整，以此来调整皮带轮的转速，由公式v=rω=2πr/T，得出运转的角速度和线速度，当设备出现动力不足时，系统会自动做出排查，解析现在的运转的带速与系统中设定的转速参数做出对比，然后根据浮动的偏差作出调整，通过调整线圈运转的角速度带动皮带轮线速度的变化，以此来满足系统动力供应的需求。

2.4 传感控制原理分析

这种原理技术主要基于传输设备的应用，传感控制器里面包含了对噪声强度以及光线强度的分析，对于设备正常工作时产生的震动赫兹都是经过应用系统处理过之后使用的，其噪声源传感器依据震动产生的赫兹强度做出排查，人类听觉的范围在20 Hz～0 Hz，分贝值在20 dB～30 dB，但是超过90 dB时就会产生强烈的噪声源。

但是传感器会根据产生不同的分贝值做出检测分析，噪声传感器里面设定的有振动膜、频谱分析仪，其中振动膜根据内部震动的幅度做出变化，当幅度过高就会使振动膜产生强烈的震动效应，下图为震动频率与产生分贝值之间的关系，对于频谱分析仪主要分析分贝值知否达到噪声的标准界限。

在频谱分析仪器上会显示正弦波与余弦波的幅值的变动情况，如果设备内部中产生强烈的震动达到振动膜的标准参考频率，便会把这种数据结构传送至频谱分析仪上做出估测分析，以便及时做好防范处理准备工作。

3 结束语

随着机电一体化系统的不断发展，在企业诸多领域中都有广阔的发展应用场景，不仅带动了国内企业市场的发展，而且为我国科技技术的研发建立了良好的开端。

机电一体化技术与系统 篇10

10.一般说来，如果增大幅值穿越频率ωc的数值，则动态性能指标中的调整时间ts(B)A.增大 B.减小 C.不变 D.不定 11.已知f(t)=a+bt，则它的拉氏变换式为(B)A.as+b B.asbs2 C.bsas2 D.asbs3

11.复合控制器必定具有（D)

A.顺序控制器

B.CPU

C.正反馈

D.前馈控制器 13.一般说来，如果增大幅值穿越频率ωc的数值，则动态性能指标中的调整时间ts(B)A.产大

B.减小

C.不变

D.不定

10.一般来说，引入微分负反馈将使系统动态性能指标中的最大超调量(B)A.增加

B.减小

C.不变

D.不定

11.在采样—数据系统中，执行实时算法程序所花费的时间总和最好应小于采样周期的（A)A.0.B.0.2

C.0.5

D.0.8 6.步进电机一般用于（A）控制系统中。A.开环

A.比例 B.闭环

C.半闭环

D.前馈

11.PD称为（B）控制算法。

B.比例微分

C.比例积分

D.比例积分微分

13.如果增加相位裕量υm，则动态性能指标中的最大超调量σ%为（C）。A.增大

B.不变 C.减小

D.不能确定

10．若考虑系统抑制干扰的能力，选择采样周期的一条法则是：采样速率应选为闭环系统通频带的【 D 】

A．5倍 B．8倍 C．10倍 D．10倍以上 11．在数控系统中，软伺服系统的系统增益Ka为【 B 】

A．(2～5)1／s

B．(8～50)1／s

C．(50～100)1／s

D．(120～150)1／s

10．若考虑对系统响应速度的影响，采样－数据系统中的采样周期应选为系统最小时间常数的 【 A 】

A．(O.1～1)倍 B．2倍 C．5倍 D．10倍 11．在串联校正的比例－积分－微分(PID)控制器中，I的作用是 【 C 】 A．改善稳定性B．加快系统响应速度 C．提高无静差度 D．增大相位裕量

10.在最佳阻尼比条件下，伺服系统的自然频率wn唯一取决于

【

C

】

A.速度环开环增益

B.电动机机电时间常数

C.速度环开环增益与电动机机电时间常数之比

D.速度环开环增益与电动机机电时间常数之积

11在伺服系统中，若要提高系统无静差度，可采用串联

【 A

】

A.PI校正

B.P校正

C.PD校正

D.D校正 7．PID控制器中，P的作用是 【 A 】

A．降低系统稳态误差 B．增加系统稳定性 C．提高系统无静差度 D．减小系统阻尼

7．采样一数据系统中，若考虑系统的抑制干扰能力时，采样速率应为闭环系统通频带的【 A 】

A.10倍以上 B．5倍 C.2倍 D.(0.1～1)倍 8．PID控制器中，P的含义是

【 D 】 A.前馈

B.微分

C.积分

D.比例(2011 07)9.在软伺服系统中，一般认为速度环的闭环增益最好为系统的 A.0.1倍

B.2～4倍

C.5倍

D.10倍

【 】

1．PID控制器中，I的作用是 【 A 】

A．提高系统误差精度 B．增加系统通频带 C．加快系统调整时间 D．减小系统伺服刚度 2.要求系统响应应以零稳态误差跟踪输入信号可采用（C）A.前馈控制器 B.PI控制器

C.复合控制器

D.反馈控制器

3.一般说来，如果增大自然频率ωn的数值，则动态性能指标中的调整时间ts将(B)A.增大

B.减小

C.不变

D.不定

4.在伺服系统中，若要提高系统无静差度，可采用串联

【

A 】

A.PI校正

B.P校正

C.PD校正

D.D校正 5.伺服系统的输入可以为

A.模拟电流

A.换向结构 B.模拟电压

C.控制信号

D.反馈信号

6.伺服系统一般包括控制器、受控对象、比较器和（D）等部分

B.转化电路

C.存储电路

D.反馈测量装置

（）

D.工业机器人 7.下列那一项是反馈控制系统

A.顺序控制系统

B.伺服系统

C.数控机床

（B）

8.PD称为（B）控制算法。A.比例

B.比例微分

C.比例积分 D.比例积分微分 9.已知f(t)=δ（t）+3，则它的拉氏变换式为

A.1+ 3s

(A)

B.1s3s

C.1s

D.1s3

(B)D.不起作用

10.位置环采用PI控制器,伺服系统对参考输入做到了

A.一阶无静差

B.二阶无静差

C.三阶无静差

二、简答题

1、按照系统信号传递方式，伺服系统有哪几种类型?（2011）

答：模拟式伺服系统、参考脉冲系统、采样——数据系统（计算机闭环控制系统）（模拟电压、参考脉冲信号、二进制数字信号）

2、闭环伺服系统由哪几部分组成?(2011)答: 控制器、受控对象、比较器和反馈测量装置等部分 3．半闭环控制系统的定义及特点是什么? 答:（1）伺服系统中，当位置传感器安装在伺服电动机轴上，用以间接测量工作台的位移时，这种间接测量的系统称为半闭环系统。

（2）特点：可以避免传动机构非线性引起系统产生极限环和爬行振荡，比全闭环系统容易实现，可节省投资。

4．在实际系统中，数字PID控制器的两种实现方式是什么?

答 ：（1）在双传感器系统中，PI由微处理器位置控制器实现，D的作用由测速机负反馈实现；

（2）在单个位置传感器的系统中，PID由微型机单独实现。5．全闭环控制系统的定义及特点是什么?

答：伺服系统中，当位置传感器安装于输出轴（工作台）上时，传感器直接测量工作台移动，这种直接测量的系统统称为全闭环系统。

特点：对输出进行直接控制，可以获得十分良好的控制精度。但受机械传动部件的非线性影响严重，只有在要求高精度的场合，才使用全闭环系统。

2002 6.复合控制器

答：在反馈控制器的基础上附加一个前馈控制器，二者的组合称为复合控制器。它的作用是使系统能以零稳定误差跟踪已知的输入信号。7.伺服系统的刚度

答：伺服系统的刚度定义为输出轴的单位位置误差做承受的负载转矩。8．闭环技术

答：将反馈控制技术与传感器相结合，可构成闭环测量系统。9.半闭环伺服系统

19．采样——数据系统

答：采样——数据系统是指计算机参与闭环控制的伺服系统，其输入往往是由上位机生成并经过精插补的参考指令，输出是转轴的角位移或工作台的线位移。

三、计算题

1、解：

（2011）

2.最小相位系统的开环对数幅频渐近特性如图所示。试求开环传递函数G(s)。解：由对数幅频渐近特性可知：

22某直流电机伺服系统结构如题22图所示，已知：TMJRaKvKtKf=0.05s，Ra=4Ω，KvKt=0.1N²m／A，Kf=O.1V²s／rad，Kp=10V／rad，求：（1）Td=0.002 N²m时，系统的稳态误差θessT；

（2）伺服刚度KR。

r（s）e(s)KpRaT（ds）KvKt（s）1Kt1sTms1（s）

22．某伺服系统结构如题22图所示，已知：Kp=60V／rad，Kf=O.24V²s／rad，Kn=2.5³10V／V，Kt=7.1N²m／A 求：(1)系统增益Kv：(2)伺服刚度KR。

330．已知系统结构图如题30图所示。

(1)若K1=25，Kf=0，求阶跃响应的最大超调量％(定义：％=e

调节时间ts(取△=±0．05)．

‘

（2）当K1=25，欲使系统为最佳阻尼，确定Kf的值。

12100%)和

四、简单应用题

答：

五、综合应用题

1、（2011）

解：

P208

26．某位置反馈系统如题26图所示，已知：电动机时间常数T=0.2s，K1=0.1V／()，K2=400(r／min)／V，K3=0．5。／(r．min1.s)，求：。

(1)=0时,系统的最大超调量%和调整时间ts(按△=±2％计算)；(2)欲使系统具有最佳阻尼比，增设转速负反馈校正，确定的值；(3)校正后，系统的开环增益K及单位速度输入时的稳态误差。

26．控制系统的结构图如题26图所示，已知G(s)=，Gc(s)=Ts+l(1)当T=0时，试确定系统的自然频率ωn，阻尼比ξ和最大超调量σ%；(2)欲希望系统成为最佳阻尼比状态，试确定T值；

(3)校正后，系统的开环增益和单位速度输人时的稳态误差essv。

2005

2004

2003 26.某伺服系统的结构图如图所示，其中Kp、Ti均为正数，试确定使闭环系统稳定，Kp、Ti取值的条件。

30.已知控制系统结构图如下图所示。

①选择K1和K2，使系统性能满足：σ％≤20%和ts=1.8s。②求系统的静态误差系数Kp、Kv和Ka。

32.设单位反馈系统如图所示，已知T1=0.5s,T2=0.05s，为使系统获得最大的相应裕量υm，试确定此时的K值及相应的υm值。

浙江省2003

23.二阶系统结构图如图所示： 设k1=0.4,k2=1.0,T1=1 1）求系统固有频率，阻尼比； 2）求系统增益ks； 3）求系统灵敏度k。

26.绘出由感应同步器等组成的工作台闭环伺服系统框图。

2002 32.某控制系统结构图如图所示，图中GC(s)=Kp(1+Tds),Gp(s)=

K1s(Ts+1)2 =

2S(0.1s+1)2

(1)确定Kp和Td的值，以使系统性能同时满足：

在单位抛物线(恒加速度)函数作用下的稳态误差essa≤0.2，幅值穿越(截止)频率ωc=5

s1(2)计算系统在上述取值条件下的相位裕量m。32.(1)开环传函

G(s)=Gc(s)Gp(s)=(2)确定Kp和Td

2Kp(1Tds)s(Ts1)22Kp(1Tds)S(0.1s1)2

由essa=1Ka12Kp0.2Kp2.5 取Kp=2.5

51（5Td）251(0.5)22 在c51/s时，|Gc(jc)||Gp(jc)|1即 1+25T2d1

25(10.25)Td1.1s

.s)

Gc(s)Kp(1TdS)2.5(111(3)相应的m

tg1Tdctg1Tctg11.15tg10.1579.726.653.1

30.二阶系统结构图如图所示。

设K1=0.1, K2=10,T1=0.5s(1)求系统对r(t)的阶跃响应的最大超调量σ%及调节时间ts(取△=±5%);(2)求系统增益Ks及伺服刚度KR;(3)求r(t)=1+t及n(t)=0.1共同作用下系统的稳态误差ess。30.(1)G(s)=pK1K2s(T1S1)1型 Ｋv=limsG(s)K1K21,Ｋ

s0=limG(s)，s02n2n (s)G(s)1G(s)T1sK1K22s2

sK1K22ns nK1K2T12 1/T12n22

(2)性能指标

12 %e100%0.7074.3%

ts=3n313s

(3)系统增益与伺服刚度 Ks=Kv=K1K2=1，KR=K1=0.1

（4）essr= essn=-

26.某二阶系统如图所示

(1)求系统对r(t)阶跃响应的最大超调量σ%和调节时间ts。

(2)求r(t)=1+t,n(t)=0.1共同作用下的稳态误差ess。

26.(1)求闭环传函及误差表达式 CR(s)R(s)(s)0.210s(s2)0.210s22.11Kp1Kv01

0.1K10.10.11essessressn110

sn222s22ns2nn2,22

CN(s)N(s)N(s)10(s2)s22s2 C(s)=CR(s)+CN(s)=(s)R(s)N(s)N(s)

ss(s2)2 E(s)=R(s)-C(s)=[1-(s)]R(s)-N(s)N(s)(2)求%及ts

12R(s)10(s2)s2N(s)

2s22s20.70710.7072 % ts=e100%e100%4.3%

3n3s

(3)求ess

二阶系统ai>0闭环稳定 R(s)=1s1s2,N(s)0.1s

Ess=lim

1110(s2)0.1()lims1102ss2ss0s22s2s0s2s2ss(s2)3.某二阶系统如图所示：

1)求该系统的固有频率ωn，阻尼比ζ；

2)求系统对r(t)为单位阶跃响应时的最大超调量σ%和调节时间ts

1.已知一阶系统H(s)=

100.1s1，试绘出如图输入时，系统的输出示意图。

1.某单位负反馈系统，受控对象为G(s)=