机电一体化系统设计名词解释与简答
度，使之不易产生共振；③刚度越大闭环伺服系统的稳定性越高。 7.转动惯量对系统有哪些影响？
7.答：在传动系统中，转动惯量增大使机械负载增加，功率消耗大；使系统相应速度变慢，降低灵敏度；使系统固有频率下降，容易产生谐振。 8.为减小机械系统的传动误差，可采用哪些结构措施？
8.答：减小机械系统的传动误差可采用的结构措施有：适当提高零部件本身的精度；合理设计传动链，减小零部件制造、装配误差对传动精度的影响；采用消隙机构，以减小或消除回程误差。 第二章 检测系统设计
1.试按滤波器的选频作用对滤波器进行分类。
1.答：1）低通滤波器；2）高通滤波器；3）带通滤波器；4）带阻滤波器。 2.信号的调制与解调有哪些类型。
2.答：1）幅度调制及其解调；2）频率调制及其解调；3）相位调制及其解调；4）脉冲宽度调制及其解调。
3.试用旋转变压器的数学表达式说明其鉴相工作方式。
3.答：旋转变压器处于鉴相式工作方式时，其转子绕组中的感应电动势为
VB?KVmsin(?t??)
由式可见，旋转变压器转子绕组中的感应电动势VB与定子绕组的励磁电压同频率，但相位不同，其差值为?。通过比较感应电动势与定子励磁电压信号的相位，便可求出旋转变压器转子相对于定子的转角?。
4.简答莫尔条纹的特点。
4.答：1）放大作用；2）起平均误差的作用（平均效应）；3）莫尔条纹的移动与栅距间的移动成正比。
5.简述对测量放大电路的性能要求。 5.答：具有高输入阻抗、共模抑制能力强、失调及漂移小、噪声低、闭环增益稳定性高等。 6.试用旋转变压器的数学表达式说明其鉴幅工作方式。
6.答：旋转变压器处于鉴幅式工作方式时，其转子绕组中的感应电动势为
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机电一体化系统设计名词解释与简答
VB?Vmsin(???)sin?t
由上式可以看出，感应电动势VB是以角速度?为角频率的交变信号，其幅值为Vmsin(???)。若电气角?已知，那么只要测量出VB的幅值，便可间接地求出即被测位移?值的大小。 7.简述调制与解调的一般应用场合。
7.答：1）经过传感器变换以后的信号常常是一些缓变的微弱电信号，直接传输受到干扰，并且损失大，因此往往先将信号调制成变化较快的交流信号，交流放大后传输。2）传感器的电参量在变换成电压量的过程中用调制和解调的方法进行变换。
8.隔离放大器的应用场合主要有哪些？ 8.答：1）测量处于高共模电压下的低电平信号；2）消除由于信号源地网络的干扰所引起的误差；3）避免形成地回路及其寄生拾取问题（不需要对偏流提供返回通路）；4）保护应用系统电路不致因输入端或输出端大共模电压造成损坏；5）为仪器仪表提供安全接口。 第三章 控制系统设计
1.试述带死区的PID数字控制调节原理。
1.答：采用带死区的PID控制的基本原理是：给定误差死区宽度E0，当e(n)≤E0时，取e(n)＝0，控制器输出的控制量?c(n)＝0，当e(n)＞E0时，采用PID控制。 2.当二阶系统随阻尼比变化时其极点在复平面上将怎么变化？
2.答：1)当??0时，闭环极点处于右半S平面。2) 当0??时，闭环极点位于左半S平面。3)当??0时，闭环极点位于虚轴上。
3.简述采样控制系统的闭环极点对系统性能的影响。
3.答：1）控制系统极点在z平面单位圆外时，对应的暂态响应是发散或振荡发散的；2）控制系统极点在z平面单位圆内时，对应的暂态响应是衰减或振荡衰减的；3）控制系统极点在z平面单位圆上时，对应的暂态响应是不变或等幅振荡的。 4.试述积分分离式PID数字控制调节原理。
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4.答：调节原理为：给定最大允许偏差值E0，在控制过程中，当e(n)≤E0时，进行PID控制；而当e(n)＞E0时，则采用PD (比例微分)控制，即去掉积分作用，以减小系统超调量。 5.分析系统的阻尼比对系统的性能影响。
5.答：1)当??0时，系统的瞬态响应均处于不稳定发散状态。2) 当0??时，系统的瞬态响应总是稳定收敛的。3)当??0时，系统的瞬态响应变为等幅振荡的临界稳定系统。4）对于稳定系统，当无阻尼振荡频率?n越大时，系统的响应速度越快，但超调量越大。
6.简述利用直接数字设计法设计最少拍控制系统的具体要求。 6.答：1）对于特定的参考输入信号，达到稳态后系统在采样时刻精确实现对输入的跟踪；2）系统以最快速度达到稳态；3）设计的数字控制器应是物理可实现的；4）闭环系统应是稳定的。 7.说明比例微分控制的调节作用。 7.答：在比例微分控制器中，由于微分控制作用的加入，可缩短瞬态响应的过渡过程，使系统稳定性和动态精度都得到提高。但是，比例微分控制不能消除稳态误差，且容易引入干扰。比例微分控制对具有较大容量滞后(如温度控制中由物体热容量引起的滞后)的系统具有显著的控制效果。 8.说明比例积分控制的调节作用。 8.答：在比例控制的基础上加上积分控制，既可保证系统的快速响应性，又可消除系统的稳态误差，使系统稳态和瞬态特性都得到改善，因而应用比较广泛。 第四章 机电一体化计算机接口设计 1.简述D/A转换器的主要特性。
1. 答：1）数字输入特性；2）模拟量输出特性；3）锁存特性及转换控制；4）参考电压源特性。 2.简述在D/A转换时产生尖峰的原因。
2.答：是由于开关在换向过程中“导通”延迟时间与“截止”延迟时间不相等所致，若模拟开关电路“截止延迟时间”较短而“导通延迟时间”较长，在D/A转换器逐位增加时，就可能出现尖峰波形。
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3.对多路转换开关有哪些基本要求？
3.答：1）导通电阻小；2）开路电阻大，交叉干扰小；3）开关的切换速度快；4）传输信号的线性度好。
4.简述接口电路的主要任务。
4.答：1）控制信息的传递路径，即根据控制任务在众多的信息源中进行选择，以确定该信息传递路径和目的地。2）控制信息传送的顺序，即计算机控制的过程是执行程序的过程，为确保进程正确无误，接口电路应根据控制程序的要求，适时地发出一组有序的门控信号。 5.在进行过程输入通道设计时，应考虑的哪些问题？
5.答：1）信号拾取方式；2）信号的调节；3）模/数转换方式的选择；4）电源的配置；5）抗干扰措施。
6.简答过程输入输出通道类型。
6.答：模拟量输入通道；模拟量输出通道；数字量（开关量）输入通道；数字量（开关量）输出通道。
7.简述CPU对开关量输入信号的处理形式。
7.答：1）开关状态检测；2）脉宽测量：对开关量输入的某个状态（“1”或“0”）的持续时间进行测量；3）脉冲计数。
8.D/A转换器0832有哪些工作方式？ 8.答：单缓冲、双缓冲和直通三种工作方式。 第五章 伺服系统设计
1.简答三相（A、B、C）感应步进电动机的所有通断电控制方式及其步距角大小。
1.答：1）三相单三拍通电方式为：A→B→C→A→……，步距角为30°。2）三相双三拍通电方式为：AB→BC→CA→AB→……，步距角为30°。3）三相六拍通电方式为：A→AB→B→BC→C→CA→A→……，步距角为15°。 2.简述交流伺服电动机控制方式。
2.答：1）幅值控制：保持控制电压和励磁电压之间的相位差为90°，仅仅改变控制电压的幅值；2）相位控制：保持控制电压的幅值不变，仅仅改变控制电压与励磁电压的相位差；3）幅值-相
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位控制：在励磁电路中串联移相电容，改变控制电压的幅值以引起励磁电压的幅值及其相对于控制电压的相位差发生变化。
3.简述转速、电流双闭环直流调速系统中PI调节器的特点。
3.答：1）当调节器饱和时，输出为恒值，输入量的变换不再影响输出，除非输入为反极性信号使调节器退出饱和。即饱和的调节器暂时隔断了输入和输出之间的关系，系统相当于开环状态；2）当调节器不饱和时，PI的作用使输入偏差电压 在稳态时为零，实现无静差控制。
4.如何提高伺服系统的响应速度？
4.答：伺服系统的响应速度主要取决于系统的频率特性和系统的加速度。
（1）提高系统的固有频率，减小阻尼。增加传动系统的刚度，减小折算的转动惯量，减小摩擦力均有利于提高系统的响应速度。（2）提高驱动元件的驱动力可以提高系统的加速度，由此也可提高系统的响应速度。
5.简述交流伺服电动机的变频调速控制特性。 5.答：1）在工频以下按恒压频比控制方式，维持励磁磁通不变，属于恒转矩调速性质；2）在工频以上维持定子电压为额定值，增加频率减小磁通的恒功率调速性质的控制方式。 7.简述四相（A、B、C、D）感应步进电动机的所有通断电控制方式。
7.答：1）四相单四拍通电方式为：A→B→C→D→A→……。2）四相双四拍通电方式为：AB→BC→CD→DA→AB→……。3）四相八拍（单双相）通电方式为：A→AB→B→BC→C→CD→D→DA→A→……。4）四相八拍（双三相）通电方式为：AB→ABC→BC→BCD→CD→CDA→DA→DAB→AB→……。 8.影响直流伺服电动机特性的因素有哪些？
8.答：1）功放电路对机械特性的影响；2）内部摩擦对调节特性的影响；3）负载变动对调节特性的影响；4）电枢电压较小时对调节特性的影响。
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