光機(jī)電一體化控制技術(shù)

1、四、主觀題(共5道小題)16. 機(jī)電一體化系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)有那些? 機(jī)電一體化系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)有那些答：關(guān)鍵技術(shù)主要包括：系統(tǒng)總體技術(shù)、機(jī)械技術(shù)、傳感器檢測技術(shù)、計(jì)算機(jī)與信息技術(shù)自動(dòng)控制技術(shù)及伺服傳動(dòng)技術(shù)。系統(tǒng)總體技術(shù)：基于系統(tǒng)總線技術(shù)使機(jī)電一體化系統(tǒng)高度集成化、信息化、可靠性及實(shí)時(shí)性得到保證。機(jī)電一體化系統(tǒng)的多功能、高精度、高效能要求和多技術(shù)領(lǐng)域交叉特點(diǎn)，使系統(tǒng)本身和開發(fā)設(shè)計(jì)變得復(fù)雜，系統(tǒng)總體性能不僅與各構(gòu)成要素功能、精度、性能相關(guān)，還與各構(gòu)成要素之間的相互協(xié)調(diào)和融合相關(guān)。系統(tǒng)總體技術(shù)即以整體為概念，組織應(yīng)用各相關(guān)技術(shù)、從全局和系統(tǒng)目標(biāo)出發(fā)，將總體分解成相互關(guān)聯(lián)的若干功能單元，通過協(xié)調(diào)

2、和組織各個(gè)組成單元的技術(shù)方案，并找出最優(yōu)總體技術(shù)方案。機(jī)械技術(shù)：是機(jī)電一體化基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)、材料、性能的要求。主要包括：機(jī)械設(shè)計(jì)，機(jī)構(gòu)學(xué)，材料，工藝等技術(shù)。機(jī)械技術(shù)是機(jī)電一體化的基礎(chǔ)，通過現(xiàn)代設(shè)計(jì)理論和方法，運(yùn)用計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)、有限元分析和制造等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)和制造。傳感器和檢測技術(shù)：傳感器裝置是系統(tǒng)的感受器，是系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)控制，檢測，調(diào)節(jié)的關(guān)鍵部件，主要包括：傳感器技術(shù)，物理，信息檢測與處理，數(shù)字信號處理技術(shù)等。傳感檢測裝置是系統(tǒng)的受感器，是機(jī)電一體化系統(tǒng)達(dá)到更高水平的保證。計(jì)算機(jī)與信息技術(shù)：通過采集，處理，分析機(jī)電一體化各種參數(shù)和狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)對機(jī)電一體化系統(tǒng)的檢測，控制和智能決策。主要包

3、括：計(jì)算機(jī)技術(shù)，人工智能技術(shù)，軟件技術(shù)，微電子技術(shù)，硬件技術(shù)，電子技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù)等。在機(jī)電一體化系統(tǒng)中，與各種參數(shù)和狀態(tài)以及自動(dòng)控制有關(guān)的信息輸入、交換識別、存取運(yùn)算、判斷及決策均屬于該技術(shù)領(lǐng)域。機(jī)電一體化系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)與信息處理裝置是系統(tǒng)的核心。它是控制和指揮整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行，了解各個(gè)部件和環(huán)境狀態(tài)的核心。自動(dòng)控制技術(shù)：控制技術(shù)是在無人直接參與的情況下，通過控制器實(shí)現(xiàn)被控對象或過程自動(dòng)按規(guī)律運(yùn)行。主要技術(shù)包括：系統(tǒng)建模，控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)理論和方法，系統(tǒng)仿真。自動(dòng)控制作為機(jī)一體化系統(tǒng)中重要支撐技術(shù)，是其核心組成部分?？刂萍夹g(shù)是機(jī)電一體化系統(tǒng)在無人直接參與的環(huán)境下，通過控制器完成預(yù)定控制目標(biāo)的技術(shù)保

4、證。伺服傳動(dòng)技術(shù)：主要是指機(jī)電一體化系統(tǒng)在執(zhí)行元件的驅(qū)動(dòng)裝置設(shè)計(jì)技術(shù)，伺服裝置包括電動(dòng)，氣動(dòng)及液壓等，是實(shí)現(xiàn)電信號到機(jī)械動(dòng)作的轉(zhuǎn)換裝置。對系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能、控制質(zhì)量和功能有決定性的影響。作為機(jī)電一體化系統(tǒng)的主要執(zhí)行部件，擔(dān)負(fù)著機(jī)電一體化系統(tǒng)的最終功能實(shí)現(xiàn)，是實(shí)現(xiàn)電信號到機(jī)械動(dòng)作的轉(zhuǎn)換和控制裝置和部件。伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括：電氣、氣動(dòng)、液壓各種類型的傳動(dòng)裝置。17. 為什么采用機(jī)電一體化技術(shù)可以提高系統(tǒng)的精度?為什么采用機(jī)電一體化技術(shù)可以提高系統(tǒng)的精度? 答：機(jī)電一體化技術(shù)使機(jī)械傳動(dòng)部分減少，因而使機(jī)械磨損，配合間隙及受力變形等所引起的誤差大大減少，同時(shí)由于采用電子技術(shù)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測，控制，補(bǔ)

5、償和校正因各種干擾因素造成的誤差，從而提高精度。18. 在機(jī)電一體化系統(tǒng)建模過程中，電路系統(tǒng)主要有三個(gè)基本元件：              、               和            &

6、#160;  。在機(jī)電一體化系統(tǒng)建模過程中，電路系統(tǒng)主要有三個(gè)基本元件： 電阻 、電容 和 電感 。19. 傳感器從結(jié)構(gòu)上一般由              、               、          

7、     三部分組成。參考答案：傳感器從結(jié)構(gòu)上一般由 敏感元件  、 轉(zhuǎn)換元件  、 接口電路 三部分組成。 20. 放大器主要技術(shù)指標(biāo)包括：                、             

8、;    、                 及                 參考答案：放大器主要技術(shù)指標(biāo)包括： 放大倍數(shù) 、 輸入阻抗  、輸出阻抗 及 通頻帶 三、主觀題(共14道小

9、題)7. 在未來機(jī)電一體化系統(tǒng)發(fā)展呈現(xiàn)          ，          、          、         ，          、  

10、        趨勢參考答案：在未來機(jī)電一體化系統(tǒng)發(fā)展呈現(xiàn) 模塊化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化、微型化、綠色化、人格化 趨勢8. 機(jī)電一體化系統(tǒng)的未來發(fā)展趨勢？機(jī)電一體化系統(tǒng)的未來發(fā)展趨勢？l  模塊化：設(shè)備和零部件的通用化和標(biāo)準(zhǔn)化，功能模塊化。l  智能化：控制論、信息論和系統(tǒng)論的技術(shù)應(yīng)用和發(fā)展，使得智能科學(xué)不斷地滲透于機(jī)電一體化系統(tǒng)或產(chǎn)品中，智能化使得機(jī)電一體化產(chǎn)品具有更加靈活的，科學(xué)的能力來完成更加復(fù)雜的，不確定的工作。智能化機(jī)電一體化系統(tǒng)具有一下幾個(gè)特征：1.    &

11、#160;    復(fù)雜性：具有多功能，高適應(yīng)性、高可靠性、是多技術(shù)集成與優(yōu)化的產(chǎn)物。智能化機(jī)電一體化系統(tǒng)通常由機(jī)、光、電裝置構(gòu)成，計(jì)算機(jī)與信息處理，控制論在系統(tǒng)中占據(jù)中心位置。2.         交叉性：廣泛應(yīng)用以控制論、信息論及系統(tǒng)論為中心的各種現(xiàn)代理論，在經(jīng)典控制理論的基礎(chǔ)上，吸收人工智能，運(yùn)籌學(xué)，計(jì)算機(jī)科學(xué)，模糊數(shù)學(xué)等，以求得更高的控制和決策目標(biāo)。3.         擬人性：模擬人的思維，具有基本

12、的學(xué)習(xí)和判斷能力，從而具有一定的推理，決策功能。l  網(wǎng)絡(luò)化：機(jī)電一體化系統(tǒng)作為網(wǎng)絡(luò)終端，和各種系統(tǒng)組成一定的集成網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，從而具有更加廣泛的應(yīng)用和控制能力。l  微型化：隨著微機(jī)械電子系統(tǒng)（MEMS）的技術(shù)成熟和應(yīng)用，越來越多的機(jī)電一體化系統(tǒng)的檢測、執(zhí)行功能由這些MEMS來實(shí)施，從而形成微機(jī)電一體化系統(tǒng)和產(chǎn)品，具有體積小，能耗低，運(yùn)動(dòng)靈活等特點(diǎn)。l  綠色化：機(jī)電一體化的綠色化主要指制造，使用時(shí)不污染生態(tài)環(huán)境，能回收利用。綠色機(jī)電一體化產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和應(yīng)用具有遠(yuǎn)大的前途。l  人格化：注重產(chǎn)品與人的關(guān)系，機(jī)電一體化系統(tǒng)或產(chǎn)品具有良好的與人交互的能力。9.&

13、#160;光機(jī)電一體化系統(tǒng)所涉及的信號有兩類             和              。光機(jī)電一體化系統(tǒng)所涉及的信號有兩類 模擬信號 和 數(shù)字信號 。10. 論述模擬信息數(shù)字化的基本原理。論述模擬信息數(shù)字化的基本原理。機(jī)電一體化系統(tǒng)所涉及的信號有兩類，連續(xù)信號（模擬信息）和離散時(shí)間信息。由于計(jì)算機(jī)或微處理器的信息和控制都是基

14、于數(shù)字信號（0.1）信息，而往往系統(tǒng)輸入或輸出確實(shí)模擬量，所以，就出現(xiàn)了將連續(xù)時(shí)間信號變?yōu)殡x散時(shí)間信息，離散時(shí)間信息變?yōu)閿?shù)字信號或數(shù)字信息又變?yōu)檫B續(xù)時(shí)間信號等信號轉(zhuǎn)換問題。模擬信號數(shù)字化的第一步是在時(shí)間上對信號進(jìn)行離散化處理，即將在時(shí)間上連續(xù)的信號處理為時(shí)間上離散的信息，這一過程稱為采樣。采樣要遵循采樣定理。模擬信號經(jīng)采樣后，雖然在時(shí)間上是離散的，但采用脈沖序列幅度仍然取決于輸入模擬信號，采用信息仍屬于模擬信號，必須進(jìn)行量化，使其在幅值上離散化。這個(gè)過程稱為量化。量化后的信息，即變?yōu)榱藭r(shí)間離散、幅值離散的數(shù)字信號。11. 機(jī)電一體化系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型一般按特征分類，常見的有 &

15、#160;             和                ，               和       &

16、#160;        ，                和                ，           &

17、#160;    和                。機(jī)電一體化系統(tǒng)的的數(shù)學(xué)模型一般按特征分類，常見的有 靜態(tài)模型 和 動(dòng)態(tài)模型， 確定性模型和不確定性模型 ， 線性模型和非線性模型和 連續(xù)模型和離散模型。12. 在機(jī)電一體化系統(tǒng)建模過程中，機(jī)械系統(tǒng)主要有三個(gè)基本元件：       

18、60;       、               和               。 在機(jī)電一體化系統(tǒng)建模過程中，機(jī)械系統(tǒng)主要有三個(gè)基本元件： 質(zhì)量 、彈簧 和 阻尼 13. 簡述系統(tǒng)仿真的目的和意義參考答案：答：機(jī)電一體化系統(tǒng)分析和設(shè)計(jì)中，常用系

19、統(tǒng)實(shí)驗(yàn)或仿真方法來確定系統(tǒng)特性，以尋求改進(jìn)系統(tǒng)性能的途徑。在很多情況下，研究系統(tǒng)的目的是要預(yù)測系統(tǒng)的若干特性，往往在建立系統(tǒng)之前或在討論方案階段就能預(yù)測系統(tǒng)建成后將出現(xiàn)的情形。若用系統(tǒng)自身做實(shí)驗(yàn)難于達(dá)到目的。因此，人們常借助于系統(tǒng)模型而不是系統(tǒng)本身進(jìn)行仿真。仿真的目的在于：新系統(tǒng)的建立和調(diào)試，實(shí)現(xiàn)對系統(tǒng)最佳的設(shè)計(jì)和最佳控制問題以及模擬實(shí)驗(yàn)和訓(xùn)練。由于機(jī)電一體化系統(tǒng)越來越復(fù)雜，成本高，加上要考慮安全性要求，數(shù)字仿真技術(shù)在機(jī)電一體化系統(tǒng)中的系統(tǒng)分析、設(shè)計(jì)和調(diào)試尤為重要。14. 已知一系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如下圖所示，求系統(tǒng)傳遞函數(shù) 分析：整個(gè)方框圖等價(jià)于：首先，和 串聯(lián)，再與G4并聯(lián)，再加入

20、H反饋環(huán)節(jié)，再與G1串聯(lián)，最后再引入一個(gè)單位負(fù)反饋。其總方框傳遞函數(shù)如下：說明，控制系統(tǒng)方框圖的簡化15. 機(jī)電一體化系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)的多采用電動(dòng)機(jī)作為驅(qū)動(dòng)器件，在機(jī)電一體化反饋控制系統(tǒng)中，常用的電動(dòng)機(jī)有                   和              

21、    兩種。機(jī)電一體化系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)的多采用電動(dòng)機(jī)作為驅(qū)動(dòng)器件，在機(jī)電一體化反饋控制系統(tǒng)中，常用的電動(dòng)機(jī)有 直流伺服電動(dòng)機(jī) 和 交流伺服電動(dòng)機(jī) 兩種。16. 簡述直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性？簡述直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性？答：直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性是指外加電壓Uc勵(lì)磁電流If和電樞回路電阻Ra保持不變時(shí)，直流電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩T與轉(zhuǎn)速n之間的關(guān)系。即： n=f(T).機(jī)械特性是直流電動(dòng)機(jī)的一個(gè)重要特性。17. 控制系統(tǒng)從組成通路上分，可以分為          

22、;         和                   控制?？刂葡到y(tǒng)從組成通路上分，可以分為 開環(huán) 和 閉環(huán) 控制。18. 在機(jī)電一體化控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，我們常用到PID控制器，試說明PID控制器中P, I ,D的主要作用和特點(diǎn)。P：比例控制器的作用是指控制器的輸出與輸入偏差（也即誤差）信號成比例。比例控制器能迅速反映誤差，

23、從而使系統(tǒng)減少誤差，但不能消除穩(wěn)態(tài)誤差。比例系數(shù)的加大，會引起系統(tǒng)的不穩(wěn)定。即比例控制作用雖然及時(shí)，快速，但存在靜態(tài)誤差，被控對象不能完全回復(fù)到給定值，故控制精度不高.I：調(diào)節(jié)器輸出信號的變化速度與偏差信號成正比。則可以消除靜態(tài)誤差。因?yàn)榉e分作用是隨時(shí)間的積累而逐漸增強(qiáng)，因此在時(shí)間上其輸出信號總是落后于輸入偏差信號變化（稱相位滯后），所有積分調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)作用緩慢。即積分控制作用可以消除穩(wěn)態(tài)誤差，但它有滯后作用，會使系統(tǒng)超調(diào)量增加，甚至引起系統(tǒng)振蕩。D：調(diào)節(jié)器輸出信號與偏差變化速度成正比，微分控制主要作用是克服被控參數(shù)的滯后。為減小滯后，可根據(jù)被控對象的變化趨勢來進(jìn)行控制。19. 說明

24、智能系統(tǒng)與傳統(tǒng)系統(tǒng)能的主要區(qū)別？智能系統(tǒng)與傳統(tǒng)的系統(tǒng)的主要區(qū)別在于：1、學(xué)習(xí)能力。智能系統(tǒng)所具備的學(xué)校功能使系統(tǒng)具有對一個(gè)過程或未知環(huán)境所提供的信息進(jìn)行識別、記憶、學(xué)習(xí)并利用積累的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)一步改善系統(tǒng)的能力。具有與人類學(xué)習(xí)功能相似的能力；2、適應(yīng)能力。除包括對輸入輸出自適應(yīng)估計(jì)外，還包括故障情況下自修復(fù)等功能，具有處理不確定環(huán)境的能力。3、組織能力。對應(yīng)復(fù)雜任務(wù)和分散的傳感信息具有自組織和協(xié)調(diào)的功能，是系統(tǒng)具有主動(dòng)性和靈活性。具有在任務(wù)要求范圍內(nèi)進(jìn)行自行決策。主動(dòng)采取行動(dòng)，當(dāng)出現(xiàn)多目標(biāo)沖突時(shí)，在一定限制下，各控制器可以在一定的范圍內(nèi)自行解決。20. 屏蔽技術(shù)通常分為： 

25、60;                、                  、                 

26、; 和                  。參考答案：屏蔽技術(shù)通常分為：電磁屏蔽技術(shù) 、電場屏蔽技術(shù) 、 磁場屏蔽技術(shù) 和 電磁場屏蔽技術(shù) 。9. 舉例說明光機(jī)電一體化系統(tǒng)和機(jī)電一體化技術(shù)含義機(jī)電一體化技術(shù)的定義：是指機(jī)械技術(shù)、電子技術(shù)、傳感器和測試技術(shù)、接口技術(shù)、信息及控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)等相結(jié)合的一種綜合技術(shù)；機(jī)電一體化系統(tǒng)定義及理解：是指具有機(jī)電一體化技術(shù)的新型機(jī)電系統(tǒng)。是機(jī)械、電子、信

27、息技術(shù)的有機(jī)結(jié)合和應(yīng)用。機(jī)電一體化系統(tǒng)體現(xiàn)整體性，它不是簡單機(jī)械系統(tǒng)、微電子系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等系統(tǒng)的簡單組合或拼湊。而是由相互區(qū)別和相互作用的機(jī)械與光、電子部分有機(jī)結(jié)合在一起，為同一目的而完成特定功能的集合體。機(jī)電一體化的特點(diǎn):集成性 最優(yōu)設(shè)計(jì) 智能化 基于模型和控制 設(shè)計(jì)上基于并行的科學(xué)設(shè)計(jì)，系統(tǒng)更具有協(xié)同性10. 通常情況下，將系統(tǒng)模型可以分為兩大類：             和       &

28、#160;      。參考答案：通常情況下，將系統(tǒng)模型可以分為兩大類： 實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?和 數(shù)學(xué)模型 。11. 研究系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)品質(zhì)與特征時(shí)，通常有兩種數(shù)學(xué)模型描述方法：             和             。研究系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)品質(zhì)與特征時(shí)，通常有兩種數(shù)學(xué)模型描述方法： 末

29、端描述法 和 內(nèi)部描述法。12. 簡述基爾霍夫電流、電壓定理基爾霍夫電流定理：在一個(gè)閉環(huán)環(huán)路內(nèi)，流入一個(gè)節(jié)點(diǎn)的電路的代數(shù)和等于流出此節(jié)點(diǎn)的電流代數(shù)和 基爾霍夫電壓定理：在一個(gè)閉環(huán)環(huán)路內(nèi)，一個(gè)封閉路徑的所有電壓的代數(shù)和為零。13. 機(jī)電一體化反饋控制系統(tǒng)的主要組成部分是什么？反饋控制是將被控參數(shù)作為反饋信號引入系統(tǒng)輸入端，來控制系統(tǒng)。其結(jié)構(gòu)如下圖：反饋控制系統(tǒng)的主要組成部分：控制器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、被控對象、檢測裝置及比較器。 1：檢測裝置，進(jìn)行信號檢測和信息采集，如溫度，壓力，位置，速度等 2：執(zhí)行機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)所要求的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)作，如電動(dòng)機(jī)，液壓缸和液壓馬達(dá)，氣動(dòng)

30、裝置等 3：控制器, 根據(jù)控制系統(tǒng)的控制目標(biāo)和系統(tǒng)模型，接收傳感器所采集的輸入信息，通過控制律計(jì)算，最后得出控制輸出，并將其用于對執(zhí)行機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng) 4：常見傳感器，光電開關(guān)，聲敏傳感器，壓電傳感器，溫度和濕度傳感器，扭矩傳感器，力傳感器，應(yīng)變傳感器等14. 下圖RLC串聯(lián)電路。寫出輸出電壓與輸入電壓之間傳遞函數(shù) 根據(jù)基爾霍夫電壓定理，可以得出如下表達(dá)式      （1）式（1）為二階微分方程。 對式（1）進(jìn)行拉氏變換，得到 RLC串聯(lián)電路的傳遞函數(shù)為       &#

31、160;  （2）15. 傳感器分辨率是？傳感器分辨率 分辨率定義為傳感器能檢測到的測量值的最小增量，也稱為測量的適應(yīng)度。16. 測量準(zhǔn)確度是？測量準(zhǔn)確度 準(zhǔn)確度表示測量值與實(shí)際值之間的偏差，它受限于儀器本身。如果未受實(shí)驗(yàn)誤差的影響，就稱實(shí)驗(yàn)為準(zhǔn)確的，在實(shí)際應(yīng)用中，準(zhǔn)確度用真值的百分比表示，即：真值的百分比=（測量值-真值）/真值 （100）17. 一他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)，額定電壓 UN=440 V，額定功率KW,額定電流，額定轉(zhuǎn)速r/min，電樞回路總電阻，額定勵(lì)磁電流，忽略電樞反應(yīng)影響。試求：額定輸出轉(zhuǎn)矩和在額定電流時(shí)的電磁轉(zhuǎn)矩。參考答案： 18

32、. 在機(jī)電一體化系統(tǒng)數(shù)字PID控制器設(shè)計(jì)中，需要確定的控制器主要參數(shù)是                  、                 、         

33、0;       和                 。在機(jī)電一體化系統(tǒng)數(shù)字PID控制器設(shè)計(jì)中，需要確定的控制器主要參數(shù)是 比例系數(shù)、 積分系數(shù) 、 微分系數(shù) 和 采樣周期T 。19. 簡述AD、DA接口的功能, 并說明保持器應(yīng)用的目的。答：AD接口的功能是將溫度、壓力等物理量經(jīng)傳感器變成的電壓、電流等信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字量。具體來說，包括如下階段：1：對物理信號

34、（通常為電壓信號進(jìn)行采樣，并將其轉(zhuǎn)換成一個(gè)10至16位的二進(jìn)制數(shù)；2：實(shí)現(xiàn)從模擬y(t)到采樣值y(kt)的轉(zhuǎn)換每隔 T秒時(shí)間間隔重復(fù)一次，T為采樣周期；3：y(kt)為采樣后的信號，為離散信號；DA接口是將二進(jìn)制數(shù)字量轉(zhuǎn)換成電壓信號。包括如下階段：1：將離散信號u(kt)轉(zhuǎn)換成為連續(xù)信號u(t)并保持下來；2：將二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成為模擬電壓值；3：零階保持(ZOH)將電壓值保持一個(gè)采樣周期；保持器的作用是保證在采用過程中，使被采用的信號能在電壓上保持一個(gè)采樣周期。從而保證后面的A/D轉(zhuǎn)換能獲得準(zhǔn)備的數(shù)字。20. 在實(shí)際設(shè)計(jì)數(shù)字控制器時(shí)，采用周期的確定要考慮那些因素？需要考慮如下因素：（

35、1）符合采樣定理（2）考慮系統(tǒng)穩(wěn)定性影響；采樣周期對系統(tǒng)的穩(wěn)定性有直接影響，應(yīng)在滿足系統(tǒng)穩(wěn)定性的條件下選擇最大采用周期。（3）給定值與擾動(dòng)信息頻率的影響； （4）計(jì)算機(jī)計(jì)算精度 （5）控制回路的影響 （6）執(zhí)行機(jī)構(gòu)的特征（7）閉環(huán)系統(tǒng)的頻帶范圍，要求采樣周期的頻率范圍要大于（25-100）系統(tǒng)的頻帶寬度。11. 光機(jī)電一體化系統(tǒng)的主要組成要素一個(gè)完善的機(jī)電一體化系統(tǒng)，一般由如下機(jī)構(gòu)組成部分：機(jī)械系統(tǒng)部分 動(dòng)力與驅(qū)動(dòng)部分 執(zhí)行機(jī)構(gòu)部分 傳感器測試部分控制和信息處理部分          

36、   機(jī)電一體化五大基本要素:結(jié)構(gòu)組成要素 動(dòng)力組成要素 運(yùn)動(dòng)組成要素 感知組成要素 智能要素基本要素內(nèi)部及各要素之間，通過接口耦合、運(yùn)動(dòng)傳遞、物質(zhì)流動(dòng)、信息控制、能量轉(zhuǎn)換有機(jī)結(jié)合，集成一個(gè)完整的系統(tǒng)。各要素（環(huán)節(jié)）之間必須遵循接口耦合、物質(zhì)流動(dòng)、信息控制、能力轉(zhuǎn)換的四大原則，完成如下內(nèi)容：變換：信息及信號變換， 放大：控制信息實(shí)現(xiàn)控制及能力匹配 耦合：信息必須符合規(guī)定模式傳遞能力轉(zhuǎn)換：包括執(zhí)行器。驅(qū)動(dòng)器各要素之間的不同能力轉(zhuǎn)換.信息及控制：完成數(shù)據(jù)采集，分析，判斷，決策及控制，知識驅(qū)動(dòng)等運(yùn)動(dòng)傳遞：各要素之間不同運(yùn)動(dòng)的變化和傳輸以及運(yùn)動(dòng)控制目的12. 論述機(jī)電一體

37、化系統(tǒng)信息傳輸過程。上圖為機(jī)電一體化系統(tǒng)信號傳遞過程，系統(tǒng)中既有受控物理參量連續(xù)變化的模擬信號，又有計(jì)算機(jī)等數(shù)字裝置所能處理的離散數(shù)字信號。在系統(tǒng)中，數(shù)字控制器產(chǎn)生控制策略，也就是負(fù)責(zé)接收給定指令，采集傳感器的反饋信號，按一定的控制規(guī)律計(jì)算出數(shù)字形式的控制信號，如其輸入是經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換的時(shí)間誤差e(t)的二進(jìn)制數(shù)字信號e(kT) ,其輸出是二進(jìn)制控制策略信號m(kT).經(jīng)過伺服放大后驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)并跟蹤給定指令運(yùn)動(dòng)。13. 簡述為什么在機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)，需要進(jìn)行機(jī)電一體化系統(tǒng)建模和仿真分析。并說明模型建立的兩種基本方式和他們的主要特點(diǎn)。答，機(jī)電一體化系統(tǒng)中，機(jī)械系統(tǒng)，電子系統(tǒng)已經(jīng)其他

38、系統(tǒng)之間的連接往往是通過傳感器或換能器，將被測物理量（位移，速度，加速度，聲波，液壓）等信號轉(zhuǎn)換為電壓或電流，系統(tǒng)在給定條件下，完成一定的功能。因此，從結(jié)構(gòu)上，系統(tǒng)復(fù)雜。與所有系統(tǒng)一樣，無論在系統(tǒng)設(shè)計(jì)還是分析，都需要進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，以確保功能得以實(shí)現(xiàn)，各系統(tǒng)之間工作協(xié)調(diào)，信息交流通暢，執(zhí)行可靠。因此，在實(shí)驗(yàn)前，需要進(jìn)行系統(tǒng)的描述，即建立系統(tǒng)模型，以便于從分析該模型得出整個(gè)系統(tǒng)的性能，功能指標(biāo)。利用模型進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，獲取所需要的信息，這一過程稱為模擬和仿真。即通過模擬來達(dá)到對真實(shí)系統(tǒng)的了解和分析。從而減少費(fèi)用，降低風(fēng)險(xiǎn)，并提高整體性能。建模的方式通常被分為兩大類，物理模型和數(shù)學(xué)模型，物理模型是以系統(tǒng)間

39、的相似原理為基礎(chǔ)建立的。包括系統(tǒng)按比例縮小的實(shí)體模型。數(shù)學(xué)模型是用數(shù)學(xué)符號描述系統(tǒng)的數(shù)學(xué)表達(dá)式，系統(tǒng)屬性由變量表示?？梢酝ㄟ^計(jì)算機(jī)方式進(jìn)行仿真。14. 線性度是？線性度 是用來衡量輸出是輸入的線性函數(shù)的程度，因完全的線性特性并不能獲得，與理想值的偏差定義為線性度容差。線性度是指在校準(zhǔn)周期內(nèi)，輸出曲線與最佳擬合直線之間的最大偏差的百分比。非線性度通常是由非線性元件、如機(jī)械滯后、粘性流動(dòng)若蠕變以及電子放大器等引起。15. 傳感器靈敏度是？傳感器靈敏度 靈敏度是儀表對被測量參數(shù)變化的響應(yīng)能力。也可用輸出變化量與輸入變化量的比值來表示。 ：輸入變化量：輸出變化量；16.&

40、#160;傳感器的接口電路主要功能包括：對傳感器的輸出信號進(jìn)行                、                、              &

41、#160; 、                、                及                等處理。參考答案：傳感器的接口電路主要