机电一体考点总结_机电一体化知识点总结
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1，一个完善的机电一体化系统应包括：机械本体、动力单元、传感检测单元、执行单元、驱动单元、控制及信息
处理单元，各要素和环节之间通过接口接口相联系。
2，接口的作用是将各个要素或子系统连接成为一个有机的整体，使各个功能环节有目的的协调一致运动，从而形
成机电一体化的系统工程。如上所述，机电一体化系统由许多要素或子系统组成，各子系统之间必须能够顺利地进
行物质、能量和信息的传递与交换，为此各要素或各子系统相接处必须具备一定的连接部件，这个部件就称为接口，其基本功能主要有三个：一是变换，在需要进行信息交换和传输的环节之间由于信号的模式不同，无法直接实现信
息或能量的交流，通过接口完成能量的转换、统一。二是放大，在两个信号强度相差悬殊的环节间，经接口放大，达到能量匹配。三是传递，变换和放大后的信号在环节间能可靠、快速、准确地交换，必须遵循协调一致的时序、信号格式和逻辑规范。接口具有保证信息传递的逻辑控制功能，使信息按规定模式进行传递。3，伺服系统技术就是在控制指令的指挥下，控制驱动元件，使机械的运动部件按照指令要求运动，并具有良好的 动态性能。常见的伺服驱动系统主要有电气伺服和液压伺服两类。
4，机电一体化系统设计方法：取代法，整体设计法，组合法。
5，机械移动系统的基本元件是质量、阻尼和弹簧，建立机械移动系统数学模型的基本原理是牛顿第二定律。
6，传动的主要性能取决于传动类型、传动方式、传动精度、动态特性及可靠性等。影响机电一体化系统中传动链
动力学性能的因素一般有：（1）负载的变化（2）传动链惯性（3）传动链固有频率（4）间隙、摩擦、润滑和温升。
7，机械传动系统的特性：为满足机电一体化机械系统的良好伺服性能，不仅要求机械传动部件满足转动惯量小、摩擦小、阻尼合理、刚度大、抗振动性能好、间隙小的要求，还要求机械部分的动态特性与电机速度环的动态特性 相匹配。
8，转动惯量会使机械负载增大、系统响应速度变慢、灵敏度降低、固有频率下降，容易产生谐振。
9，摩擦力可化简为：粘性摩擦力、库伦摩擦力与静摩擦力。机电一体化系统对机械传动部件的摩擦特性要求为：
静摩擦力尽可能小，动摩擦力应为尽可能小的正斜率，反之若为负斜率则易产生爬行、降低精度、减少寿命。
10，间隙的主要形式有齿轮传动的齿侧间隙、丝杠螺母的传动间隙、丝杠轴承的轴向间隙、联轴器的扭转间隙等。
11，通常采用负载角加速度最大原则选择总传动比，以提高伺服系统的相应速度。
12，各级传动比分配原则：1，最小等效转动惯量原则 2，质量最小原则 3，输出轴的转角误差最小原则。选择方 法：1，对于以提高传动精度和减小回程误差为主的降速齿轮传动链，可按输出轴转角误差最小原则设计 2，对于要
求运动平稳、启停频繁和动态性能好的伺服减速传动链，可按最小等效转动惯量和输出轴转角误差最小原则进行设
计 3，对于要求质量尽可能小的降速传动链，可按质量最小原则进行设计 4，对于传动比很大的齿轮传动链，可把
定轴轮系和行星轮系结合使用。
13，传感器是借助于检测元件接受一种形式的信息，并按一定规律将它转化成另一种信息的装置。14，位置传感器分接触式和接近式两
种，所谓接触式传感器就是能获取两个物体是否已接触的信息的一种传感器； 而接近式传感器是用来判别在某范围内是否有某一物体的一种传感器
15，接触式位置传感器分为：1，由微动开关制成的位置传感器 2，二维矩阵式配置的位置传感器。接近式位置传 感器分为：1，电磁式传感器 2，电容式传感器 3，光电式传感器。16，这种电路，只要运算放大器 A1 和 A2 性能对称，其漂移将大大减小，具有高输入阻抗，高共模抑制比，对微 小的差模电压很敏感，并适用于测量远距离传输过来的信号，因而十分适宜于微小信号输出的传感器配合使用。17，隔离放大器定义：在有强电或强电磁干扰的环境中，为了防止电网电压等对测量回路的损坏，其信号输入通道 采用隔离技术，能完成这种任务，具有这种功能的放大器成为隔离放大器。隔离放大器的作用（特点）：1，保 护系统元件不受高共模电压的损害，防止高压对低压系统的损坏。2，泄露电流低，对于测量放大器的输入端无需 提供偏流返回通道。3，共模抑制比高，能对直流和低频信号进行准确安全的测量。
18，当传感器将非电物理量转换成电量，并经放大、滤波等处理后，需经模/数转换器转换成数字量，才能输入到计
算机系统。19，用软件进行线性化处理的方法：计算法、查表法和插值法。
20，数字滤波与硬件 RC 滤波器相比具有的优点：1，数字滤波使用程序实现的，不需增加任何硬件设备，也不存在阻抗匹配问题，滤波程序可以多个通道共用，不但节约投资，还可以提高稳定性、可靠性。2，可以对频率很低的 信号实现滤波，而模拟 RC 滤波器由于受电容容量的限制，滤波频率不可能太低。3，灵活性好，可以用不同的滤波
程序实现不同的滤波方法，或根据需要改变滤波器的参数。
21，数字滤波方法：算数平均值法、中值滤波法、防脉冲干扰平均值法、程序判断滤波法。（前两种编程）22，步进电动机工作原理：步进电动机是将电脉冲激励信号转换成相应的角位移或线位移的离散值控制电动机。这 种电动机每当输入一个电脉冲就动一步，所以又称脉冲电动机。步进电动机的转子由软磁材料或永磁材料制成多极的形式，定子上装有多相不同连接的控制绕组。它的激励信号有直流脉冲、方波、多相方波和逻辑序列多种。步进 电动机的步距和速度不受电压波动、环境温度和负载变化的影响，而仅与脉冲频率有关。改变脉冲频率就能在很大 范围内准确调节电动机的速度。因此步进电动机用于开环数字控制，可大大简化控制系统。步进电动机配以位置检 测元件时也可用于闭环数字控制，常用于打印机、带读出器、计数器、绘图机、数控机床、阀门执行机构、定位平 台和数模转换器等。步进电动机种类繁多，按运动形式分为旋转式步进电动机和直线式步进电动机。
23，直流伺服电动机特点：1，稳定性好 2，可控性好 3，响应迅速 4，控制功率低、耗损小 5，转矩大。24，直流伺服电机的工作原理：直流电机里边固定有环状永磁体，电流通过转子上的线
圈产生安培力，当转子上的线圈与磁场平行时，再继续转受到的磁场方向将改变，因此此时转子末端的电刷跟转换片交替接触，从而线圈上的电流方向也改变，产生的洛伦兹力方向不变，所以电机能保持一个方向转动
25，变频调速方法：交—直—交变频调速、交—交变频调速、SPWM 变频调速。
26，工业控制计算机系统是机电一体化系统的中枢，其主要作用是按编制好的程序完成系统信息采集、加工处理、分析和判断，作出相应的调节和控制决策，发出数字形式或模拟形式的控制信号，控制执行机构的动作，实现机电
一体化系统的目的功能。
27，工业控制计算机系统组成：由计算机基本系统、人—机对话系统、系统支持模块、过程输入/输出子系统等组成。
28，工业控制计算机系统的要求：1，具有完善的过程输入/输出功能 2，具有实时控制功能 3，具有可靠性 4，具有
较强的环境适应性和抗干扰能力 5，具有丰富的软件。
29，工业控制计算机分为：可编程序控制器、总线型工业控制计算机、单片机。
30，变频器分类：1，按变频方式：（1）交—直—交变频器：电压型、电流型，（2）交—交变频器，2，按控制方
式：（1）脉冲宽度调制型（2）脉冲幅度调制型（3）矢量控制型。
31，步进电动机功率驱动接口包含环形脉冲分配器和功率放大器两部分。
32，常用的功率放大电路有单电压、双电压、斩波型、调频调压型和细分型等。
33，估算输入、输出点数 估算 PLC 输入输出点数及种类应考虑下列问题：1，估算 I/O 口点数及电压值 2，开关量
输出的点数及输出功率 3，模拟量的 I/O 口个数 4，PLC 距现场的最远距离。
34，数字调节器和模拟调节器相比的优点：1，数字调节器能实现复杂控制规律的控制 2，计算机具有分时能力，可
实现多回路控制 3，数字调节器具有灵活性 4，可靠性高。
35，机电一体化产品开发设计过程阶段：准备阶段（在这个阶段中首先对设计对象进行机理分析，对用户的需求进
行理论抽象，确定产品的规格、性能参数；然后根据设计对象的要求，进行技术分析，拟定系统总体设计方案，划
分组成系统的各功能要素和功能模块，最后对各种方案进行可行性研究对比，确定最佳总体方案、模块设计的目标
和设计人员的组织。）、理论设计阶段（在这个阶段中首先根据设计目标、功能要素和功能模块，画出机器工作时
序图和机器传动原理简图；对于有过程控制要求的系统应建立各要素的数学模型，确定控制算法；计算各功能模块
之间接口的输入输出参数，确定接口设计的任务归属；然后以功能模块为单元，根据接口参数的要求对信号检测及
转换、机械传动及工作机构、控制微机、功率驱动及执行元件等进行功能模块的选型、组配、设计；最后对所进行的设计进行整体技术经济评价、设计目标考核和系统优化，挑选出综合性能指标最优的设计。）、产品的设计实施
阶段（在这一阶段中首先根据机械、电气图样，制造和装配各功能模块；然后进行模块的调试：最后系统整体的安
装调试，复核系统的可靠性及抗干扰性。）、设计定型阶段（该阶段主要任务是对调试成功的系统进行工艺定型，整理出设计图纸、软件清单、零部件清单、元器件清单及调试记录等；编写设计说明书，为产品
投产时的工艺设计、材料采购和销售提供详细的技术档案资料。纵观系统的设计流程，设计过程的各阶段均贯穿着围绕产品设计的目
标所进行的“基本原理一总体布局一细部结构”三次循环设计，每一阶段均构成一个循环体）。36，接口设计的总任务是解决功能模块间的信号匹配问题，根据划分出来的功能模块，在分析研究各功能模块输入
输出关系的基础上，计算制定出各功能模块相互连接时所必须共同遵守的电器和机械的规范和参数约定，使其在具
体实现时能“直接”相连。
37，PWM 功放电路的工作原理：PWM 整流电路也可分为电压型和电流型两大类，目前电压型的较多。半桥电路直
流侧电容必须由两个电容串联，其中点和交流电源连接。
38，常用组合控制算法
P 控制算法
根据控制理论可知，在没有积分环节的系统中采用系统响应具有恒值稳态误差（静差），且误差值随 Kp 的过大时将会引起系统振荡，影响稳定性。若系统中包含采用比例控制可使系统阶跃响应的稳态误差为 O。
PI 控制算法
在控制算法中引入积分项有利于消除稳态误差，在电动机伺服控制中广泛采．的就是 PI 控制。但积分作用导
致控制器相位滞后，每增加一个积分环节产生相滞后 90 度，对系统的稳定性有影响。积分作用还存在着积分饱和
问题，即当系统入给定值产生大幅度变化时，在较长时间内误差 e(t)保持相同符号，使得积分有较大的积累值，造
成系统输出在达到给定值后仍需继续变化，再经过相当一段时间才能回到正常控制状态。积分饱和的抑制有赖于控
制算法的改进。
PD 控制算法
微分作用是根据偏差的变化趋势进行控制，有利于改善高阶系统的控制品质，同时产生相位超前，每引入一个微分
环节，相位就超前 90 度，有利于改进稳定性。但微分作用对于噪声信号非常敏感，存在有较大噪声影响的系统一
般不引入微分项
将 PID 三种控制作用完全组合起来，称为完全微分 PID 控制。
delay();} for(j=0;j { for(i=0;i { if(value_buf>value_buf[i+1]){ temp = value_buf;value_buf = value_buf[i+1];value_buf[i+1] = temp;} } } return value_buf[(N-1)/2];} 以上为 C 编程，你也可以创造性的采取汇编编程
算术平均法就是将多个信号平均化处理，中值滤波法就是将三个信号，取数制局中的那个
算术平均法程序
#define N 12
char filter()
{
int sum = 0;
char count;
for(count=0;count {
sum+=get_ad();
delay();
}
return(char)(sum/N);
}
中值滤波法程序
#define N 11
char filter()
{
char value_buf[N];
char count,i,j,temp;
for(count=0;count {
value_buf[count] = get_ad();
