1. 机电一体化的2个狭义概念、1个广义概念

机电一体化是利用计算机的信息处理功能对机械进行各种控制的技术。

机电一体化是利用电子、信息（包括传感器、控制、计算机等）技术使机械柔性化和智能化的技术。

广义上可以简要概括为“机械工程与电子工程相结合的技术，以及应用这些技术的机械电子装置”。

2. 机电一体化系统主要组成与控制方式

① 机械部分(机构要素)：像机器人的机械手那样实现目标动作。

②执行装置(能量转换要素)：将信息转换为力和能量，驱动机械部分运动。

③传感器(检测要素)：对机械运动结果进行测量、监控和反馈。

④控制装置(控制要素)：对控制信息和反馈信息进行处理，向执行装置发出动作指令。

3. 机械式调速器与电子调速器

机械式：直接利用飞重产生的离心力去移动执行机构。完全由机械零件构成，必须在准确得知各零件的重量和摩擦系数的基础上，通过选择和调整重锤及弹簧来进行精确控制。

电子调速器：信号监测或执行机构采用电气方式。只要改变设定值和电路或者改变软件就可以选择采用P、I、D、PI、PID，甚至更高级的控制，对于实现最佳控制具有很好的柔性

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4. 机电一体化机械系统的组成 ,特点, 解决措施

(1)传动机构 :传动机构不仅仅是转速和转矩的变换器,而且已成为伺服系统的一部分,它要根据伺服控制的要求进行选择设计,以满足整个机械系统良好的伺服性能。

(2)导向机构 :导向机构的作用是支承和导向,它为机械系统中各运动装置能安全、准确地完成其特定方向的运动提供保障,

(3)执行机构 :执行机构是用来完成操作任务的直接装置。执行机构根据操作指令的要求在动力源的带动下完成预定的操作。

机电一体化机械系统除了应具备普通机械系统的要求外,还有其特殊要求。

（1）高精度：影响因素包括间隙、刚度、导向精度等。

（2）快速响应：影响因素包括摩擦、惯量、刚度、阻尼等。

（3）稳定性：影响因素包括温度、环境等。

解决措施 :(1) 采用低摩擦阻力的传动部件和导向支承部件

(2) 缩短传动链，提高传动和支承刚度

(3) 选用最佳传动比，提高系统分辨率，减少等效到执行元件输出轴上的等效转动惯量

(4) 缩小反向死区误差

(5)改进支承和架体的结构设计以提高刚性，减少振动，降低噪声

5.机电一体化执行装置分类

执行装置就是“按照电信号的指令，将来自电、液压和气压等各种能源的能量转换成旋转运动、直线运动等方式的机械能的装置”。

按利用的能源分类，可将执行装置分为电动、液压和气动执行装置。

(1)电动执行装置

[优点]以电源为能源，在大多数情况下容易得到；容易控制；可靠性、稳定性和环境适应性好；与计算机等控制装置的接口简单。

[缺点]在多数情况下，为了实现一定的旋转运动或者直线运动，必须使用齿轮等运动传递和变换机构；容易受载荷的影响；获得大功率比较困难。

(2)液压执行装置

[优点]容易获得大功率； 功率／重量比大，可以减小执行装置的体积；刚度高，能够实现高速、高精度的位置控制；通过流量控制可以实现无级变速。

[缺点]必须对油的温度污染进行控制，稳定性较差；有因漏油而发生火灾的危险；液压油源和进油、回油管路等附属设备占空间较大。

(3)气动执行装置

[优点]利用汽缸可以实现高速直线运动；利用空气的可压缩性容易实现力控制和缓冲控制； 无火灾危险和环境污染；系统结构简单，价格低。

[缺点]由于空气的可压缩性，高精度的位置控制和速度控制都比较困难； 虽然撞停等简单动作速度较高，但在任意位置上停止的动作速度很慢，能量效率较低。

6机电一体系统执行装置选用时应考虑的主要因素

1> 惯量小，动量大

2> 体积小，重量轻

3> 便于维修，安装

4> 宜于微机控制

7.直流伺服电机的两种驱动方法 P99

利用晶体管放大器的开关驱动方式（脉宽调制PWM）和晶闸管直流调速驱动

8. 交流伺服电机的种类 原理

交流伺服电机按结构可分为同步电机和异步电机。转子是由永磁体构成的为同步电机，转子是由绕组形成的电磁铁构成的为异步电机。此外还有无刷电机。

同步电机将永磁体装在转子上，定子上装有绕组。单相或者三相交流电流通过定子绕组，在定子上产生旋转磁场。旋转磁场与转子磁场相互作用驱动转子转动。

异步电机的转子和定子都装有绕组，定子绕组通入交流电→旋转磁场→切割转子绕组→转子绕组产生感应电动势和感应电流→电磁转矩（与旋转磁场同向）。

无刷电机的工作原理与同步电机相同，其特性与直流电机相同。

9.步进电机的特性曲线 驱动方法

步进电机也叫做脉冲电机，每当输入一个脉冲时，电机就旋转一个固定的角度(这个固定的角度称为步距角)。

【步进电机驱动流程】信号发生电路输出旋转方向、旋转角度和转速脉冲信号，经环形分配电路进行判断分配，再经过功率放大电路放大，按励磁顺序对各个线圈进行励磁。

步进电机静特性，动态特性P108

10.增量编码器YU绝对编码器

增量编码器有A相、B相、Z相三条光栅，A相与B相的相位差为90度。利用B相的上升沿触发检测A相的状态，以此判断旋转方向

绝对编码器光栅盘如图所示，与位数(4，8，12，16)相对位置有栅格，光敏二极管的个数也与位数对应。用光敏二极管输出的二进制码可以检测转动的绝对角度。

11.视觉反馈系统工作原理

分为位置基准法和特征基准法两种。

12. 机电一体化微机控制系统整体方案如何确定P126

13.微处理器的选择原则

1>较完善的中断系统

2》足够的存储容量

3》完备的输入、输出通道和实时时钟

4》字长 1）对于通常的顺序控制、程序控制，选用1位的微处理器就可满足。 2）对于计算量小、计算精度和速度要求不高的系统，可选用4位机 3）对于计算精度要求较高、处理速度要求较快的系统，可选用8位机 4）对于计算精度高、处理速度快的系统，可选用16位机 5）对于大批量数据的高速处理，可选用32位或64位微处理器 5》速度 对于同一算法、同一精度要求，字长短时就要采用多字节运算，费时就多，为了保证实时控制，就必须选择速度快的处理器。同理，当处理器的字长足够保证精度要求时，就不必使用多字节运算，因此费时较少，可选用速度较慢的处理器。另外，通常微处理

器的速度选择可根据被控对象而定。

6》指令 通常8位的微处理器都具有足够的指令种类和数量，可以满足大多数控制系统的要求。

选择微处理器时，还应考虑成本的高低、程序编制的难易，以及扩充I/O接口是否方便等多种因素。

14．

MCS-51

15. 分析说明弱电转强电的几种电路原理方框图

微机应用系统中的微机发出的控制信号一般要经过功率放大后，才能驱动各类执行元件，如下图所示的几种电路。图a表示微机输出的开关量信号通过功率放大后，能够驱动有关小功率的直流电磁铁YA，如果是交流电磁铁，或大功率的直流电磁铁，就需使用继电器K作进

一步的功率放大，如图b所示。利用继电器K也可以驱动小功率的交流电动机，如图c所示。对于大功率的交流电动机，还需增加交流接触器KM才能驱动，如图d所示。

16.分析说明光电隔离电路的工作原理

控制输出时，从上图a可知，微机输出的控制信号经74LS04非门反相后，加到光电耦合器G的发光二极管正端。当控制信号为高电平时，经反相后，加到发光二极管正端的电平为低电平，因此，发光二极管不导通，没有光发出。这时光敏晶体管截止，输出信号几乎等于加在光敏晶体管集电极上的电源电压。当控制信号为低电平时，发光二极管导通并发光，光敏晶体管接收发光二极管发出的光而导通，于是输出端的电平几乎等于零。同样的道理，可将光电耦合器用于信息的输入，如上图b所示。

17.PLC应用举例分析

18.试说明检测传感器与微机接口基本方式

19.简述自动控制理论与机电一体化系统设计的关系

自动控制理论是机电一体化系统的控制基础，随着机电一体化技术的发展，控制理论在机电一体化系统中的应用越来越广泛。机电一体化系统的操作过程控制目的有两个，其一是根据操作条 件的变化，制定最佳操作方案；其二是对操作过程进行自动检测和自动控制，提高控制性能，实现规定的目的功能。对被控对象来说，系统的各构成要素的特性参数比较容易掌握，而随操作条件和环境条件变化的过程控制较难掌握，为此，以反馈控制理论为基础的控制理论是机电一体化系统不可缺少的理论基础。

20.简述传递函数、系统的过渡过程、伺服系统的动态特性含义P199 (5.1)

线性定常系统(或元件)的传递函数定义为：零初始值下，系统（元件）输出量拉氏变换与输入量拉氏变换之比。

系统（或执行元件）在阶跃信号作用下(即操作量阶跃变化时)的过渡过程，大致可分为稳定过程、不稳定过程(发散)、稳定过程(有振荡)三种情况

通过随动系统的传递函数可以分析： 1）系统过渡过程品质，即系统响应的快速性和振荡性。2） 系统的稳态精度，即稳态误差的大小。

21.机械系统的动态特性模型 P207

22.动电式变换器的动态特性分析P219

23.振动传感器的动态特性分析P222

24.电磁变换执行元件的动态特性分析P224

25.执行元件与机械惯性阻转矩的匹配方法分析 P228

26.简述机电一体化系统的稳态与动态设计P249

稳态设计包括使系统的输出运动参数达到技术要求、执行元件(如电动机)的参数选择、功率（或转矩）的匹配及过载能力的验算、各主要元部件的选择与控制电路设计、信号的有效传递、各级增益的分配、各级之间阻抗的匹配和抗干扰措施等，并为后面动态设计中的校正补偿装置的引入留有余地。

动态设计主要是设计校正补偿装置，使系统满足动态技术指标要求，通常要进行计算机仿真，或 借助计算机进行辅助设计

27典型负载的等效转动惯量与转矩的换算方法P250

28不同控制方式下的传递函数的建立方法P255

29机械传动系统的传递函数的建立方法P257

30PID控制作用的三种基本形式及其作用P263

31速度反馈校正方法分析P269

 

第二篇：机电一体化总结

理论水平方面。实践需要理论指导，只有理论成立才有实践的可能，工作后，我时刻意识到自己知识的贫乏，电厂是生产一线，各个环节充满着技术，但对于普通的操作等工作，即便是吃老本，也是能操作的，但要使得工作能够游刃有余，懂得操作背后的原理，那就必须树立强烈的紧迫感和坚持不懈的再学习毅力，我常常为这些貌似复杂原理而发呆，为了使得自己能较透彻掌握自己岗位的技术原理，提高自己的技术水平，19xx年我参加了报考参加由天津水利学校发起的水利系统中专自学考试，不耻下问，经过较为艰苦的努力，20xx年获得毕业证书毕业，当年获得了技术员资格，在理论上友赢得了主动权。但是，随着时代脚步的快速前进，知识、技术更新的速度日新月异，面对新形势，自己又仿佛是井底之蛙，掌握的知识也是杯水车薪，为掌握新的理论，与时俱进，20xx年，我踊跃参加了三峡水利大学的函授学习，将在今年毕业。自从参加工作以来，在历年机组的大修期间我都积极参加，并对照自己原有的各项知识结合电厂的设备具体运行状况使自己的理论知识和实践更好的结合，一方面放弃休息时间利用各种资料进行专业学习，有针对性地强化自己的专业知识储备;另一方面对自己不清楚的问题向老师傅求教，勤思、多做、苦学、牢记。利用较短的时间学会了各个设备的电器、机械图纸，弄清楚各个设备的运行原理和各个机电保护设备的铭牌参数和整定值，使自己能更准确地在运行工作中判断运行状况，给自己增添了许多工作信心。