机电一体化控制系统组成及作用
控制系统
控制系统由数字控制装置、输入输出装置，输入输出接口及功率放大电路、变频等部件组成其作用为：
（1）数字控制装置
作用：程序译码执行；状态信号输入采集处理，产生输出控制信号和状态显示信息。
（2）输入装置
作用：接受现场状态信息和操作命令，（专为可识别的信息格式）
（3）输出装置（输出设备）
作用：接受来自数字控制装置的控制命令，转化并执行相应命令信息，产生调解、改变系统工作状态的操作和动作。
（4）输入输出接口
作用：连接数字控制装置和输入输出设备的信息桥梁，完成I/O信号的电平转换，隔离，信号方式转换，滤波，锁存和缓冲等功能
（5）功率放大电路。
作用：将输出接口的输出控制信号进行功率放大，以足够的功率驱动输出执行设备（输出装置），完成系统的运行。
机电一体化模块化控制系统
WUHAN TEXTILE UNIVERSITY 《机电一体化模块化控制系统》 课程设计名：机电一体化模块化控制系统 指导老师：张智明 班级：机械11201班 姓名：程志超 学号：1202281102
供料单元的结构与控制 一、供料单元功能 供料单元可作为起始单元，在整个系统中，起着向系统中的其它单元提供原料的作用。它的具体功能是：按照需要将放置在料仓中的待加工工件（原料）自动地取出，并将其传送到下个工作单元。 二、供料单元的结构组成 供料单元的结构组成如上图所示。其主要结构组成为：工件推出与支撑，漏斗，阀组，端子排组件，PLC，急停按钮和启动/停止按钮，走线槽、 底板等。 2.1 工件推出与支撑及漏斗部分 该部分如图所示。用于储存工件原料，并在需要时将料仓中最下层的工
件推出到物料台上。它主要由大工件装料管、推料气缸、顶料气缸、磁感应接近 开关、漫射式光电传感器组成。 该部分的工作原理是：工件垂直叠放在料仓中，推料缸处于料仓的底层并且其活塞杆可从料仓的底部通过。当活塞杆在退回位置时，它与最下层工件处于同一水平位置，而夹紧气缸则与次下层工件处于同一水平位置。在需要将工件推出到物料台上时，首先使夹紧气缸的活塞杆推出，压住次下层工件；然后使推料气缸活塞杆推出，从而把最下层工件推到物料台上。在推料气缸返回并从料仓底部抽出后，再使夹紧气缸返回，松开次下层工件。这样，料仓中的工件在重力的作用下，就自动向下移动一个工件，为下一次推出工件做好准备。 为了使气缸的动作平稳可靠，气缸的作用气口都安装了限出型气缸截流阀。气缸截流阀的作用是调节气缸的动作速度。截流阀上带有气管的快速接头，只要 将合适外径的气管往快速接头上一插就可以将管连接好了，使用时十分方便。 A 气缸两端分别有缩回限位和伸出限位两个极限位置，这两个极限位置都分别 装有一个磁感应接近开关，如下图所示。磁感应接近开关的基本工作原理是：当磁性物质接近传感器时，传感器便会动作，并输出传感器信号。若在气缸的活塞（或活塞杆）上安装上磁性物质，在气缸缸筒外面的两端位置各安装一个磁感应式接近开关，就可以用这两个传感器分别标识气缸运动的两个极限位置。当气缸的活塞杆运动到哪一端时，哪一端的磁感应式接近开关就动作并发出电信号。在PLC的自动控制中，可以利用该信号判断推料及顶料缸的运动状态或所处的位置，以确定工件是否被推出或气缸是否返回。在传感器上设置有LED显示用于显
机电一体化系统构成实验
实验目的 1.通过了解物流生产线的结构及工作原理建立典型机电系统基本组成概念；了解机电 系统五要素。 2.了解物流生产线的工作过程，体会各组成部分的作用以及相互间是如何通讯协调工 作的。 实验机电一体化系统组成实验 实验设备： 1-立体仓库系统单元 4-多通道环行线系统单元2 -机械手搬运系统单元 5-视觉检测系统单元 3—多工位加工系统 其中巷式起重机基本结构； 由丝杠驱动步进电机（5-1-1 ）、光杠（5-1-2 ）、气动储取货物机构机（5-1-4 ）、X轴光杠（5-1-5 ）、Z轴气缸（5-1-6 ）、滚珠丝杠（机（5-1）主要是实现货物在仓库内的自动存取（5-1-3）、X轴步进电5-1-7）组成。巷式起重
机械手搬运系统单元 四轴联动机械手机构结构：由伺服电机驱动可旋转角度=270°的气控机械手（具有光电传感器）（1-1-1 ）、②由步进电机驱动丝杠组件构成沿X、Y轴移动装置（含X、y轴 限位开关）（1-1-2）、可回旋=270。的转盘机构（1-1-3）（其电气部分由直流无刷电动机、光电编码器、接近开关等）。型材基体（1-1-4）组成。四轴联动机械手机构主要实现空间货物的存取 (1-1) (5-1-1) (5-1-2) (5-1-6) (5-1-3) (5-1-7) (5-1-4) (5-1-5) ? Dm.! 费 ： 耳 fl b； ■Ilin II ■MHOl ■iiiii'P i -J
多工位工作台 多工位工作台由X 轴步进电机（ 2-3-1）、滚珠丝杠（2-3-2 ）、自动夹紧工作台（2-2- 3）、 直线导轨（2-3-4 ）、Y 轴步进电机（2-3-5 ）、Y 轴丝杠（2-3-6 ）、型材基体（2-3-7）组成， 多工位工作台主要是通过X 、Y 轴步进电机使自动夹紧工作台中的货箱到达预定的钻、 铳工 多工位加工系统单元 4000E2多工位加工系统单元结构图 如图4-3所示。 (2-1) (2-1)—铳床 (2-2) SUE" (2-3) (2-2)—钻床 （2-3）—多工位工作台 ijn ---- d r ----- ctr
机电一体化系统的发展
机电一体化系统的发展 自机电子技术一问世，电子技术与机械技术的结合就开始了，只是出现了半导体集成电路，尤其是出现了以微处理器为代表的大规模集成电路以后，“机电一体化”之后有了明显的进展，引起了人们的广泛注意。（一）“机电一体化”技术的发展历程1.数控机床的问世，写下了“机电一体化”历史的第一页。2.微电子技术为“机电一体化”带来勃勃生机。3.可编程序控制器，“电力电子”等的发展为机电一体化提供了坚强的基础。4.激光技术，模糊技术，信息技术等新技术使“机电一体化”跃上新的台阶。（二）“机电一体化”的发展趋势 1.光机电一体化，一般的机电一体化系统是由传感系统，能源系统，信息处理系统，机械结构等部件组成的。因此，引进光学技术，实现光学技术的先天优点是能有效的改进机电一体化系统的传感系统，能源系统和信息处理系统。光机电一体化是机电产品发展的重要趋势。2.自律分配系统化——柔性化。未来的机电一体化产品，控制和执行系统有足够的“亢余度”，有较强的“柔性”，能较好地应付突发事件，被设计成“自律分配系统”。在自律分配系统中各个子系统是相互独立工作的，子系统为总系统服务，同时具有本身的“自律性”，可根据不同的环境条件做出不同的反应。系统可产生本身的信息并附加所给息，在总的前提下，具体“行动”是可以改变的。这样，既明显的增加了系统的适应能力，有不因某一子系统的故障而影响整个系统。3.全球信息化——智能化。今后的机电一体化产品，“全息”特征越来越明显，智能化水平越来越高。这主要是受益于模糊技术，信息技术的发展。除此以外，其系统的层次结构，也变简单的“从上到下”的形势而为复杂的，有较多亢余度的双向联系。 4.仿生物系统化。今后的机电一体化装置对信息的依赖性很大，并且往往在结构上是处于“静态”时不稳定，但在动态时却是稳定的。这有点类似于活的生物：当控制系统停止工作时，生物便死亡，而当控制系统工作时，生物就很有活力。仿生学研究领域中已发现的一些生物体优良的机构可为机电一体化产品提供新型机体，但如何使这些新型机体具有活的“生命”还有待于深入研究。这一研究领域称为“生物——软件”或“生物系统”，而生物的特点是硬件——软件一体，不可分割。看来，机电一体化产品虽然有向生物系统化发展趋势，但有一段漫长的路要走。 5.微型机电化——微型化。目前，利用半导体器件制造过程中的蚀刻技术，在实验室中已制造出亚微米级的机械元件。当将这一成果用于实际产品时，就没有必要区分机械部分和控制器了。届时机械和电子完全可以“融合”，机体，执行结构，传感器，CPU等可集成在一起，体积很小，并组成一种自律元件。这种微型机械学是机电一体化的重要发展方向。（参考北京大学一篇机电一体化论文的内容） 机电一体化产品系统（整机）和基础元，部件两大类。典型的机电一体化系统有：数控机床，机器人，汽车电子化产品，智能化仪器仪表，电子排版印刷系统，CAD/CAM系统等。典型的机电一体化元，部件有：电力电子器件及装置，可编程序控制器，模糊控制器，微型电机，传感器，专用集成电路，伺服机构等。这些典型的机电一体化产品的技术现状，发展趋势，市场前景分析从略。 发展“机电一体化”而面临的形势和任务机电一体化工作主要包括两个层次：一是用微电子技术改造传统产业，其目的是节能，节材，提高工效，提高产品质量，把传统工业的技术进一步提高；二是开发自动化，数字化，智能化机电产品，促进产品更新换代。前者是面上的工作，普及工作；后者是提高工作，深层次工作。 我国认为机械发展新阶段是机电一体化阶段。机电一体化是机电一体化技术及其产品的统称，并把柔性制造系统和计算机集成自造系统等先进自造技术的生产的生产线和制造也包括在内，发展了机电一体化的含义。机电一体化包括六大类共性关键技术：精密机械技术，伺服驱动技术，传感检测技术，信息处理技术，自动控制技术和系统总体技术。对机电一体化产品的一种认识是“在机械产品的基础上应用微电子技术和计算机技术产生出来的新一代的机电产品。这种认识的核心是：“机电一体化产品必须是由计算机控制的伺服系统”。
探究智能控制在机电一体化系统中的应用
探究智能控制在机电一体化系统中的应用 摘要：随着我国经济的快速增长，机电一体化系统也在飞速发展。机电一体化 技术越来越成熟。本文主要论述了机电一体化系统中智能控制的应用。 关键词：机电一体化系统；应用 一、机电一体化的概述 （一）机电一体化的含义 所谓机电一体化，又称机械电子学，是指将电工电子技术、信息技术、接口技术、机械 技术、微电子技术、传感器技术、信号变换技术等多只技术进行有机地结合，并综合应用到 实际生产生活中去的一项综合性的技术。 （二）机电一体化的基本内容与组成要素及原则 机电一体化的基本内容包括以下几项内容：一是计算机与信息技术；二是机械技术；三 是自动控制技术；四是系统技术；五是传感检测技术。 机电一体化的组成要素包括：一是结构组成要素；二是动力组成要素；三是运动组成要素；四是感知组成要素；五是职能组成要素。 机电一体化的四大原则包括：一是运动传递；二是能量转换；三是结构耦合；四是信息 控制。 二、智能控制的概述 （一）智能控制的含义 所谓智能控制，就是指在无人干预的情况下能自主地驱动智能机器实现控制目标的自动 控制技术，是用计算机模拟人类智能的一个重要领域。传统的控制只是智能控制中的一个组 成部分，是智能控制最底层的阶段。智能控制是由多个学科相互交叉所形成的学科，它的理 论基础包括信息论、自动控制论、运筹学及人工智能等内容。 （二）智能控制的特征 智能控制具有以下特征：一是智能控制的核心在高层控制；二是智能控制器具有非线性 特性；三是智能控制具有变结构特点；四是智能控制器具有总体自寻优特性；五是智能控制 系统应能满足多样性目标的高性能要求；六是智能控制是一门边缘交叉学科；七是智能控制 是一个新兴的研究领域。 （三）智能控制的类型 智能控制的类型包括：一是分级递阶控制系统；二是专家控制系统；三是集成混合控制；四是人工神经网络控制系统；五是模糊控制系统；六是学习控制系统；七是进化计算与遗传 算法；八是组合智能控制方法等。 （四）智能控制发展的趋势 智能控制系统具有极强的学习功能、组织功能及适应性功能，其在机电一体化方面的广 泛应用是当前智能控制的一大发展趋势。模糊系统、遗传算法、专家系统及神经网络是应用 在机电一体化系统中的最常见的四种技术，它们之间存在着相互依存、相辅相成的关系。 三、智能控制在机电一体化系统中的应用 （一）智能控制在机械制造过程中的应用 机械制造是机电一体化系统中的重要组成部分，当前最先进的机械制造技术就是将智能 控制技术与计算机辅助技术有机结合，向智能机械制造技术的方向发展。其最终目标是利用 先进的计算机技术取代一部分脑力劳动，从而模拟人类制造机械的活动。同时，智能控制技 术利用神经网络及模糊系统计算的方法对机械制造的现状进行动态地模拟，通过传感器融合 技术将采集的信息进行预处理，从而修改控制模式中的参数数据。在此过程中利用神经网络 技术中的并行处理与学习功能将一些残缺不全的信息进行有效处理，利用模糊系统所特有的 模糊关系与模糊集合等特征，可以将一些模糊的信息集合到闭环控制中的外环决策机构来选 取相应的控制动作。智能控制在机械制造中的应用领域包括：机械故障智能诊断、机械制造 系统的智能监控与检测、智能传感器及智能学习等。 （二）智能控制在数控领域中的应用
机电一体化系统
机电一体化系统 多选题 CNC控制体统综合应用了（）技术。正确答案：ABCD CNC控制系统的基本组成包括（）。正确答案：ABCDE FR-A500变频器常用的外置选件可能有（）。正确答案：ABCDE PLC常用的编程元件有（）。正确答案：ABCDE PLC可以分为（）结构形式。正确答案：ABCDE PLC指令分为（）。正确答案：ABCD 步进电机可以为（）。正确答案：ABCDE 采用PWM技术的逆变器具具有（）特点。正确答案：ABCD 齿轮传动的优点有（）。正确答案：ABCDE 当PLC用于开关量逻辑程序控制时，其执行过程可分为（）。正确答案：ABCDE 电力电子器件有（）特点。正确答案：ABCDE 电气控制系统设计的步骤包括（）。正确答案：ABCDE 多选题 工业上所使用的机电一体化控制系统一般由（）组成。正确答案：ABCD 光电编码器的信号输出形式有（）。正确答案：ABCDE 光电编码器的信号输出形式有（）。正确答案：ABCDE 光栅内部由（）组成，正确答案：ABCDE 滚珠丝杠副的有点有（）。正确答案：ABCDE 恒量PLC性能的主要技术指标有（）。正确答案：ABCD 机电一体化包括（）。正确答案：ABCDE 机电一体化的优点有（）。正确答案：ABCD 基本单元加扩展型PLC是机电一体化产品常用的PLC，它由（）组成。正确答案：ABCDE 交流电机具有（）优点。正确答案：ABCDE 交流伺服驱动器常用的DO信号有（）。正确答案：ABCDE 交流伺服驱动系统硬件组成包括（）。正确答案：ABCDE 开环CNC属于经济性产品，一般无内置PLC，I/O信号直接连接到CNC的接口上，通常需要（）基本输入信号。正确答案：ABCDE 气动控制系统有一些基本的回路组成，包括（）。正确答案：ABCDE 数控机床种类繁多，包括（）。正确答案：ABCDE 无论就爱那个一个系统分解为多少子系统，都必须具备（）基本要素，才能称之为“机电一体化系统”，否则只能是一正确答案：ABCD 下列哪些属于FX系列PLC计数器（）。正确答案：ABCDE 现代工业自动化技术的4大支柱是（）。正确答案：ABCD 直线滑动导轨的截面形状常用的有（）。正确答案：ABCD 单选题： ∑Ⅱ操作单元分为（）个区域。正确答案：B ∑Ⅱ操作单元分为（）种显示模式。正确答案：D ∑Ⅱ系列驱动器报警显示为A.02，其对应报警名称为（）。正确答案：A ∑Ⅱ系列驱动器报警显示为A.03，其对应报警名称为（）正确答案：B ∑Ⅱ系列驱动器报警显示为A.04，其对应报警名称为（）正确答案：C ∑Ⅱ系列驱动器报警显示为A.05，其对应报警名称为（）。正确答案：D ∑Ⅱ系列驱动器报警显示为A.30，其对应报警名称为（）。正确答案：A ∑Ⅱ系列驱动器报警显示为A.32，其对应报警名称为
机电一体化技术第二版课后习题答案
第1章 1-1、机电一体化是在机械主功能、动力功能、信息功能和控制功能上引进微电子技术，并将机械装置与电子装置用相关软件有机结合而构成系统的总称。 1-2、机电一体化系统的主要组成、作用及其特点是什么？ a、机械本体：用于支撑和连接其他要素，并把这些要素合理地结合起来，形成有机的整体。 b、动力系统：为机电一体化产品提供能量和动力功能，驱动执行机构工作以完成预定的主功能。 c、传感与监测系统：将机电一体化产品在运行过程中所需要的自身和外界环境的各种参数及状态转换成可以测定的物理量，同时利用监测系统的功能对这些物理量进行测定，为机电一体化产品提供运行控制所需的各种信息。 d、信息处理及控制系统：接收传感器与检测系统反馈的信息，并对其进行相应的处理、运算和决策，以对产品的运行施以按照要求的控制，实现控制的功能。 e、执行装置：在控制信息的作用下完成要求的动作，实现产品的主功能。 1-3、工业三大要素：物质、能量、信息。 1-4、机电一体化产品与传统的机械电气化产品相比，具有较高的功能水平和和附加值，它为开发者、生产者和用户带来越来越多的社会经济效益。 1-7、机电一体化的主要支撑技术：传感检测技术、信息处理技术、自动控制技术、伺服驱动技术、接口技术、精密机械技术、系统总成技术。 1-8、机电一体化的发展趋势：智能化、模块化、网络化、微型化、绿色化、人格化、自适应化。 第2章 2-1、机电一体化系统对传动机构的基本要求：传动间隙小、精度高、低摩擦、体积小、重量轻、运动平稳、响应速度快、传动转矩大、高谐振频率以及与伺服电动机等其他环节的动态性能相匹配等要求。 2-2、丝杆螺母机构的传动形式及其特点：a、螺母固定、丝杆转动并移动；b、丝杆转动、螺母移动；c、螺母转动、丝杆移动；d、丝杆固定、螺母转动并移动；e、差动传动。 2-3、滚珠丝杆副的组成及特点：由丝杆、螺母、滚珠和反相器四部分组成；具有轴向刚度高、运动平稳、传动精度高、不易磨损、使用寿命长等优点。 2-4、滚珠丝杆副的选择：结构形式的选择、结构尺寸的选择 2-5、齿轮传动各级传动比分配原则：①等效转动惯量最小原则②重量最轻原则③输出轴转角误差最小原则（最末两级的传动比应取大一些，并尽量提高最末一级齿轮副的加工精度）； 2-8、齿轮传动侧隙的调整有偏心套调整、双片薄齿轮错齿调整和轴向垫片调整等多种方法。 2-9、机械执行机构的基本要求：①惯量小、动力大；②体积小、重量轻；③便于维修、安装；④易于计算机控制。 2-10、简述各种传感器的特性及选用原则？ 一、静态特性是指当测量处于稳定状态下，传感器的输入值与输出值之间的关系。主要技术指标包括：1、线性度。2、灵敏度。3、迟滞。4、重复性。5、分辨率。6、零飘。二、动态特征是指传感器测量动态信号时输出对输入的响应特性。 （1）电气式，具有操纵方便、适宜编程、响应快、伺服性能好、易与微机相接等优点；（2）液压式，优点是输出功率
《机电一体化系统设计》模拟题--机电一体化系统设计1.doc
《机电一体化系统设计》模拟题 一、填空题： 1 机电一体化系统的五大组成要素是(结构组成要素)、(动力组成要素)、(运动组成要素)、(感知组成要素)和(智能组成要素)。 2 机电系统中常用的负载综合方法有( )和( )。 3 按滚珠的循环方式分，滚珠螺旋传动分为( 内循环)和(外循环)两种形式。 4 根据主轴回转精度的定义，其误差表现为三种形式，即( 轴向窜动)、(径向跳动)和(同轴度)。 5 根据摩擦性质分，导轨主要分为：( 滑动摩擦导轨副)、(滚动摩擦导轨副)和(流体摩擦导轨副)。 6支承件的静刚度主要包括(水平支撑)、( 垂直支撑 )和(系杆)三种形式。 7步进电机的主要通电方式有(三相三拍通电方式)、(三相六拍通电方式)和(五相十拍通电方式)三种形式 8 伺服系统按照控制原理分为(直流伺服系统 )、(交流伺服系统)和(交直流伺服系统)。 二、名词解释 1 回差：回差指在固定输入信号量下，从量程起点加至该值与由量程终点至该值时仪表的读数与实际输入信号之差。 2 阿贝误差原理：在长度测量中，应将标准长度量(标准线)安放在被测长度量(被测线)的延长线上。 3分辨率：分辨率就是屏幕图像的精密度，是指显示器所能显示的点数的多少。 4灵敏度：灵敏度指检测仪器示值相对于被测量参数变化的位移率，灵敏度是衡量物理仪器的一个标志 三、思考题 1 说明同步带的设计计算过程。 首先落实电机的额定功率P0、主动轮转速n1、中心距a、工作情况（查取修正系数k0） 1、计算设计功率P，P=k0*P0 2、确定带的型号和节距，根据计算得到的P及主动轮转速n1从相关图表中落实带的型
号及节距 3、选择小带齿轮数，根据主动轮转速n1和确定的带型号从相关表中查取最小许用齿轮 数Z1，根据Z0=i*Z1（i=n1/n2）得到大轮齿轮数，从标准带齿轮数中选取标准值。 4、确定带轮节圆半径d1=Z1*P/∏ d2=Z0*P/∏（圆周率） 5、确定同步带节线长度L=2acos￠+∏（d1+d2）/2+∏￠（d1-d2）/180 ￠=sin-1 （d2-d1）/2a 6、计算同步带齿数Z=L/P 7、计算传动中心距a0=P（Z0-Z1）/2∏cos∮ 8、确定同步带所需带宽：计算基准额定功率P0=（Ta-mv2）v/1000 Ta、m 从表中查 取计算小带轮啮合齿数Zm，计算b0，根据ISO5296-78圆整为标准带宽 9、进行工作能力验算，确定所选参数是否合格。 2简述提高齿轮传动精度的主要措施。 3通过合理的设计丝杠的支撑形式，可以使丝杠副在无论受到哪个方向的轴向力，丝杠只受拉力而不受压，说明这种支撑的形式，并简要说明其原理。 可采用两端单方向确定结构，课本P102页3-51图，由于丝杠两端分别确定一个轴向，丝杠工作时永远处于受拉状态，轴向力也右一个轴承承受，并可以实施预紧等措施。 4简述采用矩形和三角形导轨组合时应注意的问题。 矩形和三角形导轨组合导向性优于双矩形组合，承载能力优于双三角形组合，工艺性介于二者之间，应用广泛。但要注意，若两条导轨上的载荷相等，则摩擦力不等，使摩擦量不同，破坏了两导轨的等高性。结构设计时应考虑，在两导轨面上摩擦力相等的前提下使载荷非对称布置，并使牵引力通过两导轨面上摩擦力合力的作用线。若因结构布置等原因不能做到，则应使牵引力与摩擦力形成的力偶尽量减小。
了解机电一体化系统中的关键技术以及机电一体化系统的构成要素及其功能
一、了解机电一体化系统中的关键技术以及机电一体化系统的构成要素及其功能。 （1）１．精密机械技术２．检测传感技术３信息处理技术 ４．自动控制技术５．伺服传动技术６．系统集成技术 (2) 1.机械本体:作用：用于支撑和连接其他要素，并把这些要素合理地结合起来，形成有机整体。包括机械传动装置和机械结构装置。 2.动力部分:其功能是按照机电一体化系统的要求为系统提供能量和动力使系统正常运行。用尽可能小的动力输入获得尽可能大的输出，是机电一体化系统的显著特征 3.检测部分:其功能是将机电一体化产品在运行过程中所需要的自身和外界环境 的各种参数及状态转换成可以测定的物理量，同时利用检测系统的功能对这些物理量进行测定，为机电系统提供运行控制所需的各种信息。 4.执行机构:功能：执行机构是运动部件，它： ?将输入的各种形式的能量转换为机械能。 ?根据控制信息和指令完成所要求的动作。 5.控制器:控制器是机电一体化系统的核心部分。它根据系统的状态信息和系统的 目标，进行信息处理，按照一定的程序发出相应的控制信号，通过输出接口送往执行机构，控制整个系统有目的地运行，并达到预期的性能。 6.接口: 1). 交换：需要进行信息交换和传输的环节之间,若信号的模式不同(如数字量与模拟 量、串行码与并行码、连续脉冲与序列脉冲等），就无法直接实现信息或能量的交流。 需要通过接口来完成信号或能量的统一。 2). 放大：在两个信号强度相差悬殊的环节间，经接口放大，达到能量的匹配。 3). 传递：变换和放大后的信号在环节间能可靠、快速、准确地交换，必须遵循协调 一致的时序、信号格式和逻辑规范。 二、掌握传感器的静、动态特性参数及其含义。掌握机电一体化系统中传感器的选择原则。（在3第三章传感检测技术(09)） （1）静态特性： 1.测量范围：线性范围或动态线性范围是指机械输入量与传感器输出量之间 维持线性比例关系的测量范围 2.量程(满量程输出)：测量范围的上限与下限之代数差 3.线性范围：线性范围或动态线性范围是指机械输入量与传感器输出量之间 维持线性比例关系的测量范围。 4.非线性度δL ：被测值处于稳定状态时，传感器输出与输入之间的关系曲 线(称校准或标定曲线)对拟合直线的接近程度： 式中：δL—非线性度； ΔLmax—标定曲线对拟合曲线的最大偏差； Y－－满量程输出值 5.灵敏度K0 ：传感器的输出变化量ΔY与引起此变化的输入量的变化量Δ X之比，K0=ΔY/ΔX （不恒定） 灵敏度误差：rs=(ΔK/K0)×100％
机电一体化试题及答案
填空题 1. 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。 2. 机电一体化系统（产品）是机械和微电子技术的有机结合。 3. 工业三大要素是物质、能量、信息；机电一体化工程研究所追求的三大目标是：省能源、省资源、智能化。 4. 机电一体化研究的核心技术是接口问题。 5. 机电一体化系统（产品）构成的五大部分（或子系统）是：机械系统、电子信息处理系统、动力系统、传感检测系统、执行元件系统。 6. 机电一体化接口按输入/输出功能分类机械接口、物理接口、信息接口、环境接口。 7. 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。 8. 机电一体化系统（产品）按机电融合程度分为：机电互补法、机电结合（融合）法、机电组合法。 9. 机电一体化技术是在机械的主功能、动力功能、信息与控制功能基础上引入微电子技术，并将机械装置与电子装置用相关软件有机地结合所构成系统的总称。 10.机电一体化系统实现三大功能应具有的两大重要特征（转换作用方式）： 以能源转换为主和以信息转换为主。 11. 丝杠螺母机构的基本传动形式有：螺母固定丝杆转动并移动、丝杆转动螺母移动、螺母转动丝杆移动、丝杆固定螺母转动并移动四种形式。 12. 滚珠丝杠副按螺纹滚道截面形状分为单圆弧和双圆弧两类；按滚珠的循环方式分为内循环和外循环两类。 13. 滚珠丝杠副轴向间隙调整与预紧的基本方法有：双螺母螺纹预紧调整、双螺母齿差预紧调整、双螺母垫片调整预紧、弹簧自动调整预紧四种方式。 14. 滚珠丝杠副常选择的支承方式有：单推—单推式、双推—双推式、双推—简支式、双推—自由式。 15. 机电一体化系统（产品）常用齿轮传动形式有定轴轮系、行星轮系和谐波轮系三种形式。 16. 在机电一体化系统机械传动中，常用的传动比分配原则有：重量最轻原则、转动惯量最小原则、传动精度最优原则等。 17. 常用导轨副的截面形式有：三角形导轨、矩形导轨、燕尾形导轨、圆形导轨四种形式。 18. 导轨刚度主要指：结构刚度、接触刚度和局部刚度。 19. 机电一体化系统（产品）中，常可选择的执行元件：电磁式、液压式、气压式和其他形式的执行元件。 20. 电动机的工作特性分为恒转矩工作和恒功率两个阶段，其转折点的转速和功率分别称为：额定转速和额定功率；伺服电动机用于调速控制时，应该工作在恒转矩阶段。 21. 步进电机按转子结构形式可分为：反应式步进电机、永磁式步进电机、混合式步进电机三种。
机电一体化系统构成实验
实验一机电一体化系统组成实验 实验目的 1.通过了解物流生产线的结构及工作原理建立典型机电系统基本组成概念；了解机电 系统五要素。 2.了解物流生产线的工作过程，体会各组成部分的作用以及相互间是如何通讯协调工 作的。 实验设备： 1－立体仓库系统单元 2－机械手搬运系统单元3－多工位加工系统4－多通道环行线系统单元 5－视觉检测系统单元 其中巷式起重机基本结构; 由丝杠驱动步进电机（5-1-1）、光杠（5-1-2）、气动储取货物机构（5-1-3）、X轴步进电机（5-1-4）、Ｘ轴光杠（5-1-5）、Ｚ轴气缸（5-1-6）、滚珠丝杠（5-1-7）组成。巷式起重机(5-1)主要是实现货物在仓库内的自动存取
机械手搬运系统单元 四轴联动机械手机构结构:由伺服电机驱动可旋转角度=270°的气控机械手（具有光电传感器）（1-1-1）、②由步进电机驱动丝杠组件构成沿X、Y轴移动装置（含x、y轴限位开关）（1-1-2）、可回旋=270°的转盘机构（1-1-3）（其电气部分由直流无刷电动机、光电编码器、接近开关等）。型材基体（1-1-4）组成。四轴联动机械手机构主要实现空间货物的存取
多工位加工系统单元 （2-1）－铣床（2-2）－钻床（2-3）－多工位工作台 多工位工作台 多工位工作台由Ｘ轴步进电机（2-3-1）、滚珠丝杠（2-3-2）、自动夹紧工作台（2-2-3）、直线导轨（2-3-4）、Ｙ轴步进电机（2-3-5）、Ｙ轴丝杠（2-3-6）、型材基体（2-3-7）组成，多工位工作台主要是通过Ｘ、Ｙ轴步进电机使自动夹紧工作台中的货箱到达预定的钻、铣工位，并对货箱进行钻、铣削加工。见图4-3-3
机电一体化系统中的软件
机电一体化系统中的软件 摘要：提出目前机电一体化系统中软件系统设计上存在的若干问题，结合机电一体化系统发展趋势，借鉴软件工程学的方法和理论，在理论上提出若干可行的解决方法，对机电一体化系统的软件系统设计具有指导意义。并对未来机电一体化系统中的软件系统设计方向展望．关键词：机电一体化软件工程引言随着机电一体化的进程加快 加深，机电一体化系统中对软件系统的设计要求也越来越高。但是，在很多机电一 体化系统的设计中，设计者对软件系统的设计过程中还是存在很多片面的理解，软件设计中存在很多不规范的因素，甚至有些存在严重的不足。本文就机电一体化系统中软件系统的开发进行了一些探讨，并对软件在机电一体化系统中的发展进行了一些展望。1 机电一 体化系统中软件系统的重要性20世纪70～80年代为机电一体化系统的蓬勃发展阶段。 这一时期，计算机技术、控制技术、通信技术的发展，为机电一体化的发展奠定了技术基础。大规模、超大规模集成电路和微型计算机的迅猛发展，为机电一体化的发展提供了物质基础。在机电一体化系统发展中，智能化是一个很重要的发展方向。人工智能在 机电一体化建设中的研究日益得到重视，机器人与数控机床的智能化就是重要应用。这里所说的“智能化” 是对机器行为的描述，是在控制理论的基础上，吸收人工智能、运筹学、计算机科学、模糊数学、心理学、生理学和混沌动力学等新思想、新方法，模拟人类智能，使它具有判断推理、逻辑思维、自主决策等能力，以求得到更高的控制目标。诚然，使机电一体化产品具有与人完全相同的智能，是不可能的，也是不必要的。但是，高性能、高速的微处理器使机电一体化产品赋有低级智能或人的部分智能，则是完全可能而又必要的。从机电一体化系统的发展过程中和未来的发展方向上看，计算机技术始终处于 一个关键的位置，是一体化、自动化、智能化进程中的关键纽带。然而，计算机只是一个软件运行的平台，它所提供的是高效率的数据处理，而真正在机电一体化系统中起作用并控制计算机做有效工作的则是凝结了人们智慧结晶的各类软件。．一些大型的并且独立的软件(比如：pro／e、AuIoa气D、ANSYS等)并不在这篇文章的讨论之中。虽然它们在机 电一体化系统中起着至关重要的作用，并且已经发展地相当成熟，但本文所讨论的是针对那些具体的工程中，在机电一体化系统的设计中，为了满足具体工程所提出的具体要求和细节而需要我们独立开发和设计的软件系统。 2 当前机电一体化系统中软件系统存在的问题随着机电一体化系统的飞速发展，软件系统的发展并没有跟上其步伐。相比程序语言的发展和软件在其他领域的应用中，则更显落后。主要表现在：2．1 编程语言不 够强大目前，在机电一体化系统的开发过程中，大量应用的还是汇编语言和C语言，C++ 语言应用也很广泛，所用的开发平台无外乎BC、TC、VC等。之所以说其不够强大，并 非指这些语言本身不能够胜任目前的机电一体化系统的要求。相反，它们在机电一体化系统的开发中有不可比拟的优势，这也是这些语言得以存在并还将继续存在的原因。但是，我们也应看到编程语言的迅速发展状况。例如JAvA和例等，各类功能更加强大的开发平 台如：JBuilder、．N1玎的出现。虽然这些语言和平台还不能很好的适用在机电一
机电一体化试卷B及答案
一、试分析机电一体化技术的组成及相关关系。 机电一体化系统是多学科技术的综合应用，是技术密集型的系统工程。其技术组成包括：机械技术、检测技术、伺服传动技术、计算机与信息处理技术、自动控制技术和系统总体技术等。现代的机电一体化产品甚至还包含了光、声、化学、生物等技术等应用。 二、一个典型的机电一体化系统，应包含哪些几个基本要素？ 机电一体化系统，应包含以下几个基本要素：机械本体、动力与驱动部分、执行机构、传感测试部分、控制及信息处理部分。我们将这些部分归纳为：结构组成要素、动力组成要素、运动组成要素、感知组成要素、智能组成要素；这些组成要素内部及其之间，形成通过接口耦合来实现运动传递、信息控制、能量转换等有机融合的一个完整系统。 三、试简述机电一体化系统的设计方法。 机电一体化系统的设计过程中，一直要坚持贯彻机电一体化技术的系统思维方法，要从系统整体的角度出发分析研究各个组成要素间的有机联系，从而确定系统各环节的设计方法，并用自动控制理论的相关手段，进行系统的静态特性和动态特性分析，实现机电一体化系统的优化设计。 四、机电一体化对机械系统的基本要求是什么？ 机电一体化系统的机械系统与一般的机械系统相比，除要求较高的制造精度外，还应具有良好的动态响应特性，即快速响应和良好的稳定性。 五、机械一体化系统中伺服机构的作用是什么？ 伺服控制系统是一种能够跟踪输入的指令信号进行动作，从而获得精确的位置、速度及动力输出的自动控制系统。机械传动是一种把动力机产生的运动和动力传递给执行机构的中间装置，是一种扭矩和转速的变换器，其目的是在动力机与负载之间使扭矩得到合理的匹配，并可通过机构变换实现对输出的速度调节。在机电一体化系统中，伺服电动机的伺服变速功能在很大程度上代替了传统机械传动中的变速机构，只有当伺服电机的转速范围满足不了系统要求时，才通过传动装置变速。由于机电一体化系统对快速响应指标要求很高，因此机电一体化系统中的机械传动装置不仅仅是解决伺服电机与负载间的力矩匹配问题。而更重要的是为了提高系统的伺服性能。为了提高机械系统的伺服性能，要求机械传动部件转动惯量小、摩擦小、阻尼合理、刚度大、抗振性好、间隙小，并满足小型、轻量、高速、低噪声和高可靠性等要求。
机电一体化典型实例
8 机电一体化系统典型实例 8.1 机器人 8.1.1 概述 机器人是能够自动识别对象或其动作，根据识别，自动决定应采取动作的自动化装置。 它能模拟人的手、臂的部分动作，实现抓取、搬运工件或操纵工具等。它综合了精密机械技 术、微电子技术、检测传感技术和自动控制技术等领域的最新成果，是具有发展前途的机电 一体化典型产品。机器人技术的应用会越来越广，将对人类的生产和生活产生巨大的影响。 可以说，任何一个国家如不拥有一定数量和质量的机器人，就不具备进行国际竞争所必需的 工业基础。 机器人的发展大致经过了三个阶段。 第一代机器人为示教再现型机器人，为了让机器人 完成某项作业，首先由操作者将完成该作业所需的各种知识（如运动轨迹、作业条件、作业 顺序、作业时间等）通过直接或间接的手段，对机器人进行示教，机器人将这些知识记忆下 来，然后根据再现指令，在一定的精度范围内，忠实地重复再现各种被示教的动作。第二代 机器人通常是指具有某种智能（如触觉、力觉、视觉等）的机器人，即由传感器得到的触觉、 听觉、视觉等信息经计算机处理后，控制机器人完成相应的操作。第三代机器人通常是指具 有高级智能的机器人，其特点是具有自学习和逻辑判断能力，可以通过各类传感器获取信息， 经过思考做出决策，以完成更复杂的操作。 一般认为机器人具备以下要素：思维系统（相当于脑），工作系统（相当于手），移动系 统（相当于脚），非接触传感器（相当于耳、鼻、目）和接触传感器（相当于皮肤）（图8-1）。 如果对机器人的能力评价标准与对生物能力的评价标准一样，即从智能、机能和物理能三个 方面进行评价，机器人能力与生物能力具有一定的相似性。图8-2是以智能度、机能度和物 理能度三座标表示的“生物空间”，这里，机能度是指变通性或通用性以及空间占有性等；物 理能度包括力、速度、连续运行能力、均一性、可靠性等；智能度则指感觉、知觉、记忆、 运算逻辑、学习、鉴定、综合判断等。把这些概括起来可以说，机器人是具有生物空间三座 标的三元机械。某些工程机械有移动性，占有空间不固定性，因而是二元机械。计算机等信 息处理机，除物理能之外，还有若干智能，因而也属于二元机械。而一般机械都只有物理能， 所以都是一元机械。 8.1.2 机器人的组成及基本机能 机器人一般由执行系统、驱动系统、控制系统，检测传感系统和人工智能系统等组成， 各系统功能如下所述。 ① 执行系统。执行系统是完成抓取工件（或工具）实现所需运动的机械部件，包括手部、 信息处理机 图8-2生物空间 图8-1机器人三要素
典型的机电一体化系统
以六足爬虫机器人的设计 来介绍典型的机电一体化系统 姓名：朱尧 班级：给排委培13-1 学号：1323810122
机电一体化系统的简介 一、机电一体化的概念和内涵 “机电一体化”是新生事物,由日本造英语Mechatronics (Mechanics和Electronics)翻译而来，关于它的确切含义，各国专家、学者的论点也各不相同，迄今国际上尚无统一标准。较为人们接受的是由日本机械振兴协会经济研究所1981年提出的解释： 1.机电一体化的概念 机电一体化乃是在机械的主功能、动力功能、信息功能和控制功能上引进微电子技术，并将机械装置与电子装置用相关软件有机结合而构成系统的总称。（如机床电器化不能称为机电一体化） 2.机电一体化的内涵 机电一体化的内涵包括产品和技术。 典型机电一体化产品：BKX-I并联机床 二、机电一体化产品的分类 1.生产用：数控机床、机器人、FMC、FMS、CIMS 2.运输包装用：电梯、数控包装机械、数控运输机械 3.销售及银行用：自动称量机、自动售货机、自动取款机 4.家庭用：录音机、CD/VCD/DVD、全自动洗衣机、微波炉、儿童玩具 5.办公用：打印机、复印机、传真机、磁盘驱动器
6.医疗用：X-射线机 此外，还有航空、航天、国防、天文等及其他民用机电一体化产品，如雷达跟踪系统、射电望远镜. 机电一体化产品的分类并没有统一的标准，一件产品是否属于机电一体化产品应根据前述机电一体化定义来判断。 尽管机电一体化产品（系统）中引入了微电子（计算机）技术，但其中的机械本体仍然是主体，产品（系统）的主要功能必须由机械来完成，否则就不能称其为机电一体化产品。如电子计算器，非指针式电子表等，其主要功能是由电子器件和电路等完成，机械退居次要地位，这类产品应归属于电子产品，而不是机电一体化产品。 三、机电一体化相关技术 1.基础技术： 机械技术（包括机械学、机械加工技术和精密机械技术） 电工电子技术：逻辑代数技术、计算机技术（软/硬件，操作系统）、电路原理、电子技术。 2.机电结合共性技术：系统技术、控制技术（电液气伺服技术）、计算机控制技术、顺序控制技术、接口技术和传感器技术
机电一体化系统网考资料
《机电一体化系统》期末复习题 《机电一体化系统》201712 判断题14*2＝28分，单选10*3＝30分，多选6*5＝30分，综合3*4＝12分 （一）判断题（每题2分，共28分） ●3D打印机可以使用不同颜色的打印材料，来实现彩色模型 或零件的打印。（√） ●D/A转换的方式可分为并行转换的串行转换方式。 （√） ●FMC控制系统一般分三级，分别是单元控制级、整体控制 级和设备控制级。（×） ●FMC是表示柔性制造单元。（×） ●FML是表示柔性制造单元（√） ●FMS具有优化的调度管理功能，无需过多的人工介入，能 做到无人加工（√） ●I/O接口电路也简称接口电路。它是主机和外围设备之间 交换信息的连接部件（电路）。它在主机和外围设备之间的信息交换中起着桥梁和纽带作用。√ ●PWM是脉冲宽度调制的缩写。（√） ●SPWM是指脉冲宽度调制的缩写╳ ●安全可靠性高是机电一体化产品与传统机电产品相比唯一 具有的优越性╳ ●变流器中开关器件的开关特性决定了控制电路的功率、响 应速度、频带宽度、可靠性和等指标。（√） ●步进电机的步距角决定了系统的最小位移，步距角越小， 位移的控制精度越低。（×） ●查询I/O方式常用于中断控制中。（×） ●传感器能检测到的最小输入增量称分辨率。（√） ●串行通信可以分为全双工方式、半双工方式、同步通信、 异步通信四种方式：（√） ●感应同步器是一种应用电磁感应原理制造的高精度检测 元件，有直线和圆盘式两种，分别用作检测直线位移和转角。（√） ●滚珠丝杆不能自锁。（√） ●滚珠丝杆机构不能自锁。（√） ●滚珠丝杠副的轴向间隙是承载时在滚珠与滚道型面接触点 的弹性变形所引起的螺母位移量和螺母原有的间隙的综合。√ ●灵敏度(测量) 传感器在静态标准条件下输入变化对输出 变化的比值。√ ●模数转换就是指D/A转换。（×） ●数字式位移传感器有光栅、磁栅、感应同步器等，它们的 共同特点是利用自身的物理特征，制成直线型和圆形结构的位移传感器，输出信号都是脉冲信号，每一个脉冲代表输入的位移当量，通过计数脉冲就可以统计位移的尺寸。 （√） ●伺服控制系统的比较环节是将输入的指令信号与系统的 反馈信号进行比较，以获得输出与输入间的偏差信号。 （√） ●伺服控制系统的比较环节是将系统的反馈信号与输入的指 令信号进行比较，以获得输出与输入之间的偏差信号。 （√） ●同步通信是以字符为传输信息单位。（×） ●无论采用何种控制方案，系统的控制精度总是高于检测装 置的精度。（×） ●无论采用何种控制方案，系统的控制精度总是高于检测装 置的精度。（√） ●谐波齿轮减速器输入转速一般从刚轮输入。（×） ●异步通信常用于并行通道。（×） ●圆柱坐标式机器人具有二个转动关节和一个移动关节，具 有三个自由度（×） ●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。 （√） ●在机电一体化系统中，通过提高驱动元件的驱动力可有效 提高系统的稳定性。（×） ●在机电一体化系统中，通过提高驱动元件的驱动力可有效 提高系统的稳定性。╳ ●执行机构是机器人完成作业的机械实体，具有和手臂相似 的动作功能，是可在空间抓放物体或进行其它操作的机械 装置。（√） ●直流伺服电机在一定的电磁转矩T（或负载转矩）下的稳 态转速n随电枢的控制电压Ua变化而变化的规律，称为直 流电机的调节特性。√ ●直流无刷电机不需要电子换向器。（×） ●直线运动导轨是用来支承和引导运动部件按给定的方向 作往复直线运动。（√） ●转动惯量大不会对机电一体化系统造成不良影响。（×）●转换元件将敏感元件输出的非电物理量(如位移、应变、 光强等)转换成电量参数(如电阻、电感、电容等)等。√ （二）单选题（每题3分，共30分） ●（D）不是机电一体化产品 A现代汽车 B空调机C复印机 D机械式打字机 ●（B）测距是通过测量发射和接收激光脉冲信号的时间差 来间接获得被测目标的距离。B脉冲法 ●（D）测距是用无线电波段的频率，对激光束进行幅度调制， 通过测定调制光信号在被测距离上往返传播所产生的相 位差，间接测定往返时间，并进一步计算出被测距离。D 相位法
机电一体化系统
一、单选题 题目1 “机电一体化”这一名词产生于20世纪，其产生的年代为（） 正确答案是：70年代 题目2 Mechatronics是两个不同学科领域名称的组合，这两个不同的学科是（）正确答案是：机械学与电子学 题目3 与传统加工方法相比，FMS的生产效率可提高（） 正确答案是：140﹪～200﹪ 题目4 在同步齿型带传动中，节线的长度在工作过程中（） The correct answers are: 不变, 变短 题目5 机电一体化产品的动力与驱动部分的主要功能是（） 正确答案是：A、B和Ｃ 题目6 滚珠丝杠副的基本导程指丝杠相对于螺母旋转2π弧度时，螺母上基准点的 正确答案是：轴向位移 题目7 在滚珠丝杠副中，预紧调整是为了消除其（） 正确答案是：轴向间隙 二、判断题 题目8 “机电一体化”在国外被称为Electronics 正确的答案是“错”。 题目9 “机电一体化”这一名词产生于20世纪，其产生的年代为 70年代 正确的答案是“对”。 题目10 柔性制造系统的特点之一是柔性高,适应多品种中小批量生产。 正确的答案是“对”。 题目11
在滚珠丝杠副JB3162.2-91的标准中，最高的精度等级是2级 正确的答案是“错”。 题目12 滚珠丝杆能自锁。 正确的答案是“错”。 题目13 斜齿轮传动机构中消除齿侧隙的常用方法是垫片调整法、轴向压簧调整法。 正确的答案是“对”。 题目14 转动惯量表示具有转动动能的部件属性。 正确的答案是“对”。 三、多选题 题目15 机电一体化是（）相互融合的产物，是机械的主功能、动力功能、信息功能和控制功能上引进微电子技术，并将机械装置与电子装置与相关软件有机结合而构成系统的总称 The correct answers are: 电子技术, 机械技术 题目16 机电一体化的相关技术包括（）伺服驱动技术、系统总线技术。 The correct answers are: 机械技术, 传感检测技术, 信息处理技术, 自动控制技术 题目17 机电一体化正朝着（）和系统化方向发展 The correct answers are: 复合化, 小型化和轻型化, 高速化和精准化, 智能化 题目18 根据不同的应用场合, 滚珠丝杆副分为（） The correct answers are: 传动型, 定位型 题目19 谐波齿轮传动的三个主要部件是（） The correct answers are: 刚轮, 柔轮, 谐波发生器 题目20 齿轮传动装置是（）的变换器 The correct answers are: 转矩, 转速, 转向 一、单选题