机电一体化系统研发设计考试复习资料.docxVIP

机电一体化系统设计复习课(仅供参考) 题型一：问答/填空 1.机电一体化的定义，基本组成要素（五个子系统） 答：定义：在机械的主功能、动力功能、信息功能、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。 五大功能构成要素：机械系统、电子信息处理系统、动力系统、传感系统、执行控制系统（元件） 2.机电一体化系统可靠性的定义 答：指系统（产品）在规定条件下和规定时间内，完成规定功能的能力。“完成规定功能”就是能够连续地保持产品（或系统）的工作能力，使各项技术指标符合规定值。 3.机电一体化系统设计中控制用微机的特点 答：1）较完善的适时中断系统：实时控制能力、紧急处理能力。 2）足够的存储容量：有效地保证微机系统软件、应用软件、数据处理工作的正常运行。 3）完善的输入/输出通道：逻辑、数字、模拟通道，以及输入/输出通道接口数。 4）实时时钟控制：作为控制系统实现控制功能的基准。 除此之外，还有一些特殊要求——字长、运行速度、指令、成本、编程难易、输入/输出接口扩展能力等。 4.光电隔离电路的工作原理及其主要作用 答： 工作原理：控制输出时，如图所示可知，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级管发出的光而导通，于是输出的电平几乎等于零。 作用：1）可将输入/输出两部分的供电电源和电路的地线分离，各自使用一套电源供电。光电耦合输入、输出端之间绝缘电阻很大（1011~1013Ω），寄生的电容很小（0.5~2pF），因而干扰信号很难从输入端反馈到输出端。 2）可进行电平转换，实现要求的电平输出，从而具有初级功率放大作用。 3）提高对负载的驱动能力。可直接驱动光控晶闸管工作。 如果光电隔离电路与滤波电路、屏蔽电路有效的结合起来，将会进一步提高微机控制系统的抗干扰能力。 5.机电一体化系统主要的干扰源有哪些？有哪些抗干扰的措施？ 答： 1）系统干扰源的类型 传导型——---由线路传入信号影响控制系统工作。如：供电干扰、强电干扰、接地干扰等。 辐射型——---由空间感应输入信号影响控制系统工作。如：电磁干扰、电场干扰、静电干扰等。 2）提高系统抗干扰能力的措施 针对不同类型的干扰信号，采取的抗干扰措施也有所不同。 · 供电系统的抗干扰措施：稳压、滤波、隔离。 · 接口电路的抗干扰措施：吸收抑制、阻断隔离。 · 转换接口抵消隔离措施：差动式运算放大器或桥式电路、高频滤波整形电路。 · 接地系统干扰措施：单点接地、并联接地、光电隔离接地。 6.试比较开环、半闭环、和闭环伺服系统的优缺点 答：（1）开环控制就是系统按设定的参数来运转，不作监测，不反馈。开环系统最简单，成本低，但执行精度最差，基本无系统波动。 （2）半闭环控制就是在系统的执行端之前（非最终端）设置监测，反馈回的信号可以对执行端之前的机构进行实时调整。半闭环系统成本介于两者之间。 （3）闭环控制是在系统的最终执行端设置监测，反馈回的信号直接用于系统整体调整。闭环系统最复杂，控制成本最高，但执行精度相当高，系统波动也最大。 7.机电一体化系统的设计方法通常有哪几种？大致有哪几种设计类型？ 答：常用的设计方法：机电互补法、机电结合（融合）法、机电组合法 常见的设计类型：开发性设计、适应性设计、变异性设计 8.机电一体化系统对检测传感器的基本要求是什么? 答：①体积小、重量轻、适应性好。②精度和灵敏性高、响应快、稳定性好、信噪比高。③安全可靠、寿命长。④便于与计算机对接。⑤不易受被检测对象和外部环境的影响。⑥环境适应能力强。⑦现场安装处理简单、操作方便，价格便宜。 9.提高软件设计可靠性的措施是什么？ 答： 1）利用软件提高控制系统的可靠性 ①增加系统的管理软件与硬件的匹配，保护处理信息②利用冗余技术，防止信息输入输出和传送中出错③编制软件对系统的故障诊断程序和故障修复程序④编制可对系统(硬件和软件)进行调试和保护的程序。 2）提高软件自身的可靠性 ① 采用软件分和层次结构编程。②提高软件自身可测试程序的设计。 ③对软件进行测试调试——提高可靠性的关键技术。 3）软件测试调试技术的制定 制定合理的软件测试调试技术方法是提高可靠性的关键技术之一。 具体方法如下：①确定软件测试调试前的初试条件——输入条件、输出结果评价规范②单元或模块测试③局部或系统测试。④系统功能或性能调试与测试。⑤现场安装、综合验收与评价。 10.举例说明单片机、工控机、PLC在 PLC系统中的应用