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光机电一体化控制技术第 3次作业

三、主观题（共12道小题）

举例说明光机电一体化系统和机电一体化技术含义

答：

机电一体化技术的定义：

是指机械技术、电子技术、传感器和测试技术、接口技术、信息及控制技术、计算机技术、自动控制技术等相结合的一种综合技术；机电一体化系统定义及理解：

是指具有机电一体化技术的新型机电系统。是机械、电子、信息技术的有机结合和应用。

机电一体化系统体现整体性，它不是简单机械系统、微电子系统、控制系统等系统的简单组合或拼凑。而是由相互区别和相互作用的机械与光、电子部分有机结合在一起，为同一目的而完成特定功能的集合体。

机电一体化的特点

集成性

最优设计

智能化

基于模型和控制

设计上基于并行的科学设计，系统更具有协同性

通常情况下，将系统模型可以分为两大类： 实验模型 和 。

研究系统的动态品质与特征时，通常有两种数学模型描述方法： 末端描述法和内部描述法。

简述基尔霍夫电流、电压定理

答：

基尔霍夫电流定理：在一个闭环环路内，流入一个节点的电路的代数和等于流出此节点的电流代数和基尔霍夫电压定理：在一个闭环环路内，一个封闭路径的所有电压的代数和为零。

机电一体化反馈控制系统的主要组成部分是什么？

答：

反馈控制是将被控参数作为反馈信号引入系统输入端，来控制系统。其结构如下图：

检测装買

—?

信息处理

1_?

执行机构

?

?—

反盪控制

反馈控制系统的主要组成部分：控制器、执行机构、被控对象、检测装置及比较器。

1:检测装置，进行信号检测和信息采集，如温度，压力，位置，速度等

:执行机构，实现所要求的运动和动作，如电动机，液压缸和液压马达，气动装置等

:控制器，根据控制系统的控制目标和系统模型，接收传感器所采集的输入信息，通过控制律计算，最后得

出控制输出，并将其用于对执行机构的驱动

:常见传感器，光电开关，声敏传感器，压电传感器，温度和湿度传感器，扭矩传感器，力传感器，应变

传感器等

下图RLC串联电路。写出输出电压‘5与输入电压匕之间传递函数

UifflUo(t)

Uiffl

Uo(t)

答:

根据基尔霍夫电压定理，可以得出如下表达式

zj=PL

(1)

式（1）为二阶微分方程。

对式（1）进行拉氏变换，得到RLC串联电路的传递函数为

m1

匚皆+甩％41

15.答:

15.

答:

传感器分辨率是?

测量准确度是?分辨率定义为传感器能检测到的测量值的最小增量，也称为测量的适应度。

测量准确度是?

16.

答：

测量准确度：

准确度表示测量值与实际值之间的偏差，它受限于仪器本身。如果未受实验误差的影响，就称实验为准确的,在实际应用中，准确度用真值的百分比表示，即：

真值的百分比=（测量值-真值）/真值（100）

一他励直流电动机，额定电压 Un=440V，额定功率；KW,额定电流“ ■，额定转速?

r/min，电枢回路总电阻’亠’’■，额定励磁电流’沪“，忽略电枢反应影响。试求：额定输出转矩 ，J-和

在额定电流时的电磁转矩亠。

答:

解，计算颔宦输出转矩石川

7^=^/d=22^-=9.j5^-=9.^x96xl°3=1833.5NLIm加切g 500

计算在颔宦电流时的电磁转拒丁：

E涼二U簣一g=440-250x0.0T78=4205V

^-420.5x250=105.125KWr

=2Q03.7NLknT_3Qxl.0^125xlOJjt500

=2Q03.7NLkn

在机电一体化系统数字 PID控制器设计中，需要确定的控制器主要参数是 比例系数、

积分系数、微分系数和 采样周期T

简述A/D、D/A接口的功能，并说明保持器应用的目的。

答：A/D接口的功能是将温度、压力等物理量经传感器变成的电压、电流等信号转换为数字量。具体来说，包括如下阶段：

1:对物理信号(通常为电压信号进行采样，并将其转换成一个 10至16位的二进制数；

2：实现从模拟y(t)到采样值y(kt)的转换每隔T秒时间间隔重复一次， T为采样周期；

3:y(kt)为采样后的信号，为离散信号；

D/A接口是将二进制数字量转换成电压信号。包括如下阶段：

1：将离散信号u(kt)转换成为连续信号u(t)并保持下来；

2:将二进制数转换成为模拟电压值；

3:零阶保持(ZOH)将电压值保持一个采样周期；

A/D转换

A/D转换

能获得准备的数字。

在实际设计数字控制器时，采用周期的确定要考虑那些因素？

答：需要考虑如下因素：

符合采样定理

考虑系统稳定性影响；采样周期对系统的稳定性有直接影响，应在满足系统稳定性的条件下选择最大采用周期。

给定值与扰动信息频率的影响；

计算机计算精度

控制回路的影响

执行机构的特征

7)闭环系统的频带