机械工程实验2---控制部分doc - 前 言
机械工程控制基础01绪论
闭环系统
优点：抗干扰能力强，稳态精度高，动态精度好。 缺点：构造复杂，设计与制造较困难，成本较高。
机械工程控制基础01绪论
开环控制系统 如：步进电机驱动的数控机床 、普通洗衣机 、微波炉
步进电机驱动的数控机床原理图 步进电机驱动的数控机床开环控制系统方框图
机械工程控制基础01绪论
闭环控制系统 如：伺服电机驱动的数控机床、离心调速系统、恒温箱(冰箱、 空调)
反馈控制方式的优点：可以自动调节由于干扰和内部参数的 变化而引起的变动。
给定值
E
比较
－
运算执行 测量
干扰 被控量 被控对象
反馈回来的信号与给定值相减，即根据偏差进行控制，称为 负反馈；反之称为正反馈。在正反馈系统中，正反馈信号只 会让偏差信号、输入信号变得越来越大，会导致系统失稳、 发散，即“恶性循环”。
机械工程控制基础01绪论
例：发动机离心调速系统
被控对象： 发动机 被控量： 转速ω
控制信息传递与反馈：
转速ω
离心机构 偏差
(检测或感知）
杠杆
油门
液压比例控制器
机械工程控制基础01绪论
表示系统结构与工作原理的物理框图：
比较
控制器
运算放大
执行
控制部分
检测 离心调速系统控制方框图
被控对象 被控部分
机械工程控制基础01绪论
出量变化规律的信号；
✓ 输出信号：（输出量、被控制量、被调节量、响应）输出是 输入的结果，它的变化规律通过控制应与输入信 号之间保持有确定的关系；
✓ 反馈信号：输出信号经反馈元件变换后全部或部分返回到输
入端的信号称反馈信号；
✓ 偏差信号：输入信号与（主）反馈信号之差； ✓ 误差信号：输出量实际值与希望值之差； ✓ 扰动信号：偶然的无法加以人为控制的信号；
机械工程控制基础实验指导书
《机械工程控制基础》实验指导书青岛科技大学前言机械工程控制基础是针对过程装备与控制工程专业而开设的一门专业基础课，主要讲解自动控制原理的主要内容，是一门理论性较强的课程，为了帮助学生学好这门课，能够更好的理解理论知识，在课堂教学的基础上增加了该实验环节。
《机械工程控制基础》实验指导书共编写了4个实验，有实验一、典型环节模拟研究实验二、典型系统动态性能和稳定性分析实验三、控制系统的频率特性分析实验四、调节器参数对系统调节质量的影响《机械工程控制基础》实验指导书的编写主要依据“控制工程基础”教材的内容，结合本课程教学大纲的要求进行编写。
利用计算机和MATLAB程序完成实验。
注：1）每个实验的实验报告均由5部分组成，最后一部分“实验数据分析”或“思考题”必须写。
2）每个实验所记录的图形均需标出横轴和纵轴上的关键坐标点。
目录实验一典型环节模拟研究 (4)一、实验目的二、实验要求三、实验原理四、实验内容及步骤五、实验报告要求实验二典型系统动态性能和稳定性分析 (7)一、实验目的二、实验要求三、实验原理四、实验内容及步骤五、实验报告要求实验三控制系统的频率特性分析 (9)一、实验目的二、实验要求三、实验原理四、实验内容及步骤五、实验报告要求实验四调节器参数对系统调节质量的影响 (11)一、实验目的二、实验要求三、实验原理四、实验内容及步骤五、实验报告要求附录一：MATLAB6.5的使用 (13)实验一典型环节模拟研究一、实验目的1．熟悉各种典型环节的阶跃响应曲线2．了解参数变化对典型环节动态特性的影响。
二、实验要求1．观测并记录各种典型环节的阶跃响应曲线2．观测参数变化对典型环节阶跃响应的影响，测试并记录相应的曲线三、实验原理1．惯性环节（一阶环节），如图1-1所示。
(a) 只观测输出曲线(b) 可观测输入、输出两条曲线图1-1 惯性环节原理图2．二阶环节，如图1-2所示。
或图1-2 二阶环节原理图3．积分环节，如图1-3所示。
机械设备计算机控制原理及应用教案
机械设备计算机控制原理及应用教案一、教学目标1. 了解机械设备计算机控制的基本概念、原理及应用。
2. 掌握计算机控制系统的组成、工作原理和特点。
3. 熟悉常用的计算机控制算法及其在机械设备中的应用。
4. 能够分析机械设备计算机控制系统的性能，并提出改进措施。
二、教学内容1. 机械设备计算机控制的基本概念1.1 计算机控制系统的定义1.2 计算机控制系统的分类1.3 计算机控制系统的特点2. 计算机控制系统的组成2.1 硬件系统2.2 软件系统2.3 输入输出系统3. 计算机控制算法及其应用3.1 比例-积分-微分（PID）控制算法3.2 模糊控制算法3.3 神经网络控制算法3.4 其他控制算法简介4. 计算机控制系统的性能分析4.1 稳定性分析4.2 快速性分析4.3 精确性分析三、教学方法1. 讲授法：讲解基本概念、原理、算法和性能分析。
2. 案例分析法：分析实际应用案例，加深对计算机控制原理的理解。
3. 实验法：进行计算机控制系统实验，掌握实际操作和调试技巧。
4. 讨论法：组织学生分组讨论，培养合作能力和解决问题的能力。
四、教学安排1. 课时：共计32课时，每课时45分钟。
2. 教学计划：第1-4课时：基本概念、原理及组成第5-8课时：控制算法及其应用第9-12课时：性能分析第13-16课时：案例分析及实验五、教学评价1. 平时成绩：考察学生的出勤、作业完成情况，占30%。
2. 考试成绩：考察学生对计算机控制原理的掌握，占70%。
六、教学资源1. 教材：《机械设备计算机控制原理及应用》2. 课件：教师自制的PPT课件3. 实验设备：计算机控制系统实验平台4. 网络资源：相关论文、案例及软件工具七、教学过程1. 导入：通过简单的实例介绍机械设备计算机控制的应用，激发学生的兴趣。
2. 新课导入：讲解基本概念、原理及组成，引导学生了解计算机控制系统的框架。
3. 案例分析：分析实际应用案例，让学生了解控制算法在机械设备中的应用。
机械控制1
一、引言 1、控制系统简介
自动控制成为一门科学是从1945发展起来的。 •开始多用于工业：压力、温度、流量、位移、 湿度、粘度自动控制 •后来进入军事领域：飞机自动驾驶、火炮自动 跟踪、导弹、卫星、宇宙飞船自动控制 •目前渗透到更多领域：大系统、交通管理、图 书管理等
2、控制的定义: 控制:对对象施加某种操作，使其产生所期望的行
例：m-c-k系统
解：由题可得：m
d 2 y(t) dt 2
c
dy(t) dt
ky(t)
f
(t)或
m
d
2 y(t dt 2
)
f
(t) c
dy(t) dt
ky(t)
显然这是一个内反馈， 因为没有附加反馈控 制装置。内反馈是系 统内部的信息交互， 反映了系统的动态特 性。
3、系统方框图及其组成
系统方框图由许多对信号（量）进行单向传递的 元件方框和一些连线组成，表征了系统各元件之间及 系统与外界之间进行信息交换的过程。它包括三个基 本的单元，即：
解：人骑自行车时，总是希望自行车具有一定的理想
状态（如速度，方向等），人脑根据这个理想状态指
挥四肢动作，使自行车按预定的状态运动，此时，路
面的状况等因素会对自行车的实际子的状
态，并将此信息返回到大脑，大脑根据实际状态与理
想状态的偏差调整四肢动作，如此循环往复。其信息
恒温箱自动控制系统
~220V
恒温箱自动控制系统工作原理：
➢恒温箱实际温度由热电偶转换为对应的电压u2 ➢恒温箱期望温度由电压u1给定，并与实际温度
u2比较得到温度偏差信号u＝u1 u2
➢温度偏差信号经电压、功率放大后，用以驱动 执行电动机，并通过传动机构拖动调压器动触 头。当温度偏高时，动触头向减小电流的方向 运动，反之加大电流，直到温度达到给定值为
机械工程试验方案
机械工程试验方案一、试验目的和背景机械工程是一门研究机械和机械部件工作性能、结构、运动、设计、制造、维修和改进的学科。
在机械工程领域，各种试验是十分重要的手段。
试验可以用来验证理论模型，分析试验数据，评估产品性能，验证设计可靠性等。
本文旨在研究某机械部件的耐久性能，为设计和生产提供参考。
二、试验对象试验对象为某型号某厂家的机械部件，该部件在特定工况下需要承受频繁的机械震动和动态负荷。
因此，需要对该部件的耐久性能进行评估。
三、试验方案3.1 试验内容本试验旨在评估该机械部件在特定工况下的耐久性能，包括静态负荷、动态负荷、振动负荷等方面的试验。
3.2 试验装置本试验需要使用静态负荷测试机、动态负荷测试机和振动测试台等试验装置。
3.3 试验步骤① 静态负荷试验：将机械部件放置在静态负荷测试机上，加载特定的静态负荷，并记录应力应变数据。
② 动态负荷试验：将机械部件装配到动态负荷测试机上，加载特定的动态负荷，并记录疲劳寿命数据。
③ 振动试验：将机械部件放置在振动测试台上，进行特定的振动频率和幅值的振动试验，记录振动响应数据。
3.4 试验指标本试验的主要指标包括静态强度、疲劳寿命和振动稳定性等方面的指标。
四、试验过程4.1 静态负荷试验将机械部件放置在静态负荷测试机上，加载特定的静态负荷，并记录应力应变数据。
根据应力应变数据，可以分析机械部件的强度情况，评估其静态负荷承载能力。
4.2 动态负荷试验将机械部件装配到动态负荷测试机上，加载特定的动态负荷，并记录疲劳寿命数据。
通过分析疲劳寿命数据，可以评估机械部件在动态负荷下的寿命特性。
4.3 振动试验将机械部件放置在振动测试台上，进行特定的振动频率和幅值的振动试验，并记录振动响应数据。
通过分析振动响应数据，可以评估机械部件在振动环境下的稳定性。
五、试验数据分析和结论根据试验数据分析，得出机械部件在不同工况下的性能表现。
结合试验结果，可以给出相应的改进建议，为设计和生产提供参考。
控制工程基础实验教案
一. 实验教学目的和任务机械设计制造及其自动化、机械电子工程专业培养目标为机械与电子结合、信息与控制相结合的宽口径的人才，要求学生有扎实的基础理论知识、较强的实践动手能力与创新能力。
因而要求本专业的学生必须掌握《控制工程基础》的相关基础知识。
实验的主要目的是使学生通过实验中的系统设计及理论分析，帮助学生进一步理解自动控制系统的设计和分析方法，综合应用所学的工程数学、模拟电路、数字电路等基础知识，培养控制系统的独立设计与研究开发能力，从自动控制工程的角度自觉地建立系统的思维方法。
二. 实验教学基本要求1. 本实验课程单独设课，教师需向学生讲解实验课程的性质，任务，要求，课程安排和进度，平时考核内容，期末考试办法，实验守则及实验室安全制度等。
2. 实验课以设计性与验证性实验为主，实验指导书中给出设计题目与方法，也可由学生自主设计实验方法，实验前学生必需进行预习，设计报告经教师批阅后，方可进入实验室进行实验。
3. 在规定的时间内，学生分组独立完成，出现问题，教师要引导学生独立分析解决，不得包办代替。
4. 任课教师要认真上好每一堂课，实验前清点学生人数，实验中按要求做好学生实验情况及结果记录，实验后认真填写实验开出记录。
5. 学生必须严格遵守实验室规定，实验分组独立进行。
实验完成后一周内学生完成实验报告，指导教师二周内完成实验报告的批改、成绩登记，并上交相关文件存档。
三. 实验教学内容本课程实验教学安排以下2个实验。
可根据具体教学情况及实验设备性能情况，在THBCC-1信号与系统·控制理论及计算机技术实验平台实验指导书所给13个实验中合理选取2个实验项目进行。
实验项目一：控制系统时域分析实验项目二：控制系统频域分析四. 实验项目与学时分配实验项目与学时分配表五. 实验考核办法与成绩评定实验考核成绩占课程总成绩的权重为10%，计入平时成绩。
六. 实验教材（或参考书、指导书）本专业实验采用自编实验指导书。
机械工程基础课程教学大纲
机械工程基础课程教学大纲1. 课程概述机械工程基础课程是机械工程专业的核心课程之一，旨在培养学生对机械原理与工程基础知识的理解和应用能力。
本课程全面介绍机械工程的基本概念、原理和方法，为学生今后的学习与实践打下坚实的基础。
2. 课程目标通过本课程的学习，学生应能够：- 理解机械工程学科的基本概念和原理，并能够应用于实际问题；- 熟悉机械工程领域的基本术语和专业技术；- 掌握机械系统的设计原则和方法，并能够进行初步的设计计算和评估；- 培养学生的创新思维和解决问题的能力。
3. 教学内容及进度安排3.1 第一章：机械工程概述- 3.1.1 机械工程的定义和历史发展- 3.1.2 机械工程的学科体系和专业知识结构3.2 第二章：力学基础- 3.2.1 矢量力学- 3.2.2 力的合成与分解- 3.2.3 动力学基本定律3.3 第三章：材料力学- 3.3.1 弹性力学- 3.3.2 塑性力学- 3.3.3 疲劳与断裂力学3.4 第四章：流体力学基础- 3.4.1 流体力学基本概念和假设- 3.4.2 流体静力学- 3.4.3 流体动力学3.5 第五章：热力学基础- 3.5.1 热力学基本概念和规律- 3.5.2 热力学过程与循环- 3.5.3 热力学第一和第二定律3.6 第六章：电气与电子基础- 3.6.1 电路基本概念和定律- 3.6.2 电机原理与应用- 3.6.3 传感器与自动控制4. 教学方法为了提高学生的学习效果和兴趣，本课程将采用多种教学方法，包括：- 讲授：教师以PPT和板书的形式，结合实例进行课堂讲解；- 实验：组织学生进行机械工程实验，培养实践操作和观察分析能力；- 讨论：开展小组讨论，提高学生的思维能力和问题解决能力；- 课程设计：组织学生进行机械系统的初步设计和实施。
5. 考核评价方法为了全面评价学生的学习情况和能力，本课程将采用以下方式进行考核：- 平时成绩：包括课堂表现、作业完成情况和参与度等综合评定；- 实验报告：学生需根据实验内容，撰写实验报告并进行展示；- 期中考试：对上半学期所学内容进行笔试和计算题等形式的考核；- 期末考试：对全学期所学内容进行综合考核，包括理论和计算题。
《机械工程概论》课程教学大纲
《机械工程概论》课程教学大纲
一、课程名称
《机械工程概论》
二、课程目的和任务
本课程旨在介绍机械工程的基本概念、发展历程、主要领域和相关技术，培养学生对机械工程的认识和理解，为学生今后深入研究和研究机械工程奠定基础。
三、课程内容
1. 机械工程的定义与发展历程
2. 机械工程的主要领域与应用
3. 机械结构与运动原理
4. 机械设计基础
5. 机械制造工艺与技术
6. 机械工程材料与热处理
7. 机械工程中的电气控制技术
8. 机械工程中的自动化技术
四、教学方法和手段
1. 讲授：通过教师讲解，介绍机械工程的基本理论和相关知识。
2. 实例分析：通过实际案例的讲解，加深学生对机械工程概念
和应用的理解。
3. 实践操作：设置实验、实等实践环节，提供机械工程相关技
能的培训和实践机会。
4. 群体讨论：鼓励学生参与课堂讨论，提高问题解决能力和思
维能力。
五、教材和参考书目
- 教材：《机械工程概论教程》（主编：XXX）
- 参考书目：
- 《机械工程概论导论》（作者：XXX）
- 《机械工程与自动化控制理论》（作者：XXX）
- 《机械制图与CAD技术基础》（作者：XXX）
六、考核方式与标准
1. 日常作业：占总成绩的10%。
2. 期中考试：占总成绩的30%。
3. 实验与实成绩：占总成绩的20%。
4. 期末考试：占总成绩的40%。
七、其他事项
- 请学生按时上课，积极参与课堂活动。
- 如有疑问，请及时向任课教师咨询。
以上就是《机械工程概论》课程教学大纲的主要内容，祝您顺利教学！。
《机械控制工程基础》课程教学大纲
《机械控制工程基础》课程教学大纲一、课程基本信息1．课程编号：MACH4008012．课程体系 / 类别：专业类/专业核心课3．学时 /学分：56学时/ 3学分4．先修课程：高等数学、积分变换、理论力学、电工电子技术、机械设计基础、大学计算机基础、高级程序设计5．适用专业：机械大类专业（包括机械工程、车辆工程、测控技术与仪器、能源与动力工程和工业工程）二、课程目标及学生应达到的能力《机械控制工程基础》是西安交通大学机械类专业的一门专业核心课程，主要授课内容是运用现代数学知识、自动控制理论和信息技术来分析、设计典型机电控制系统。
旨在培养学生运用科学方法和工具来解决机械工程基本问题的系统分析设计能力、综合创新能力。
本课程的主要任务是通过课堂教学、计算机仿真实训、实验教学等教学方式，使学生掌握实现机械系统自动控制的基本理论；学会典型机电系统的数学建模、运行性能分析和系统设计、校正与补偿等基本知识和基本技能；具有基本的机电控制系统分析设计能力，以及对复杂机械系统的控制问题进行分析、求解和论证的能力，并了解机械控制领域的新理论和新技术，支撑毕业要求中的相应指标点。
课程目标及能力要求具体如下：课程目标 1. 掌握机械控制系统的基本概念和组成原理，具备自动控制原理与系统的基础概念；掌握典型机电传动单元与系统的数学建模方法；掌握机电系统的时域和频域分析设计校正方法。
（毕业要求中的第 1）课程目标 2. 培养学生对机械控制工程中复杂问题的分析能力，能够对复杂机械控制系统进行分析、设计，并能够采用相关软件进行模拟仿真，能够构建实验控制系统进行分析研究，具有研究和解决机械控制工程问题的能力。
（毕业要求中的第 2 、4）课程目标 3. 初步了解机械系统常用的控制方法，以及现代控制和智能控制的原理，了解机械控制理论的现状与发展趋势。
培养学生运用机械控制工程领域新技术新方法对复杂机械工程中的系统控制问题进行理论分析、实验研究的能力。
机械工程测试实验
《机械工程测试技术》实验指导书实验一、霍尔传感器的直流激励特性一、实验目的加深对霍尔传感器静态特性的理解。
掌握灵敏度、非线性度的测试方法，绘制霍尔传感器静态特性特性曲线，掌握数据处理方法。
二、实验原理当保持元件的控制电流恒定时，元件的输出正比于磁感应强度。
本实验仪为霍尔位移传感器。
在极性相反、磁场强度相同的两个钢的气隙中放置一块霍尔片，当霍尔元件控制电流I不变时，Vh与B成正比。
若磁场在一定范围内沿X方向的变化梯度dB/dX为一常数，则当霍尔元件沿X方向移动时dV/dX=RhXIXdB/dX=K，K为位移传感器输出灵敏度。
霍尔电动势与位移量X成线性关系，霍尔电动势的极性，反映了霍尔元件位移的方向。
三、实验步骤1.有关旋钮初始位置：差动放大器增益打到最小，电压表置2V档，直流稳压电源置±2V档。
2..RD、r为电桥单元中的直流平衡网络。
3.差动放大器调零，按图6－1接好线，装好测微头。
4.使霍尔片处于梯度磁场中间位置，调整RD使电压表指示为零。
5.上、下旋动测微头，以电压表指示为零的位置向上、向下能够移动5mm，从离开电压表指示为零向上5mm的位置开始向下移动，建议每0.5mm读一数，记下电压表指示并填入数据记录表。
6.用以上的位移和输出电压数据，绘出霍尔传感器静态特性的位移和输出电压特性V-X曲线, 指出线性范围。
7.将位移和输出电压数据分成两组，用“点系中心法”对数据进行处理，并计算两点联线的斜率，即得到灵敏度值。
实验可见：本实验测出的实际是磁场的分布情况，它的线性越好，位移测量的线性度也越好，它们的变化越陡，位移测量的灵敏度也就越大。
数据记录表四、思考题1.为什么霍尔元件位于磁钢中间位置时，霍尔电动势为0。
2.在直流激励中当位移量较大时，差动放大器的输出波形如何？实验二、电容传感器的直流特性实验内容：加深对电容传感器静态特性的理解。
掌握灵敏度、非线性度的测试方法，绘制电容传感器静态特性曲线，掌握数据处理方法。
机械电子工程专业毕业论文--机车振动平台装置及控制
摘要本文主要针对机车振动平台装置及其控制进行设计，通过autocad软件进行辅助设计。
首先分析机车振动平台的运动特性及运动方式确定其主要参数，包括液压缸的推力，带传动带轮的位置；根据主参数和设计要求进行液压缸，控制系统的设计及选用。
本设计的机车振动台共有三大部分，包括机架部分，液压部分，和控制部分。
本课题主要模拟机车的颠簸情况，为振动试验搭建测试平台。
该项目的研发具有重要的现实意义和工程应用价值。
关键词：振动平台，液压缸，机架，控制ABSTRACTIn this paper, vibration platform for the locomotive control device and its design, through autocad software computer aided design. First, the movement of locomotive vibration platform features and sports determine its main parameters, including the thrust hydraulic cylinder, the amplitude of vibration may; according to the main parameters and design requirements for hydraulic cylinders, control system design and selection. The design of the locomotive vibration table a total of three parts, including chassis parts, hydraulic parts, and the control section. The main subject of the rough conditions simulated locomotive, built for the vibration test test platform. The project's research and development has important practical significance and engineering applications.Key words: vibration platform, hydraulic cylinders, design, rack目录1 绪论------------------------------------------------------------11.1 国内外基本情况----------------------------------------------11.2 目前存在问题------------------------------------------------31.3 完成设计的方案及主要措施------------------------------------32 机车振动平台的总体设计---------------------------------------42.1 振动台介绍--------------------------------------------------42.2 振动台分类--------------------------------------------------42.3 各种类型振动台的性能比较和选择原则--------------------------82.4 机车振动平台的主要设计参数----------------------------------93 总体设计及计算------------------------------------------------113.1 液压缸的选用------------------------------------------------113.2 电动机的选择------------------------------------------------183.3 V 带的设计及计算--------------------------------------------194 控制系统的设计------------------------------------------------234.1 控制系统总体设计及选择--------------------------------------234.2 D/A 转换器接口电路的设计------------------------------------244.3 机车振动平台的控制电路设计----------------------------------264.4 总接线电路--------------------------------------------------304.5 D/A转换电路控制流程图---------------------------------------315 结论------------------------------------------------------------33 参考文献-------------------------------------------------------34 致谢-----------------------------------------------------------351 绪论随着轨道交通发展的日益成熟，越来越多的机车将被投入使用，期间不仅对机车的制造生产有较高的质量要求，还包括对生产完毕，投入使用之前的机车的运行测试。
机械工程控制基础
机械工程控制基础机械工程控制是现代工程中一个重要的领域，它涵盖了许多关键概念和技术。
本文将介绍机械工程控制的基础知识，包括控制系统的组成、控制器的类型、传感器的作用以及闭环和开环控制等内容。
1. 控制系统的组成机械工程控制系统由多个组件组成，这些组件协同工作来实现所需的控制效果。
主要组件包括传感器、执行器、控制器和反馈环路。
- 传感器：传感器用于检测和测量各种物理量，如温度、压力、速度等。
它们将这些物理量转换为电信号，并将其传送给控制器进行处理。
- 执行器：执行器根据控制器的指令，执行相应的动作。
常见的执行器包括电机、液压缸和阀门等。
- 控制器：控制器是控制系统的核心部分，它接收传感器传来的信号，并根据预设的控制策略，发出指令给执行器。
控制器的选择取决于具体的应用和控制要求，常见的控制器包括PID控制器、PLC和微控制器等。
- 反馈环路：反馈环路用于将执行器的状态信息反馈给控制器，以便进行调节和校正。
反馈可以实现闭环控制，提高系统的稳定性和准确性。
2. 控制器的类型控制器根据其工作原理和应用范围的不同，可分为多种类型。
常见的控制器类型包括模拟控制器、数字控制器和逻辑控制器等。
- 模拟控制器：模拟控制器使用连续模拟信号来进行控制。
它们通常适用于需要连续调节的系统，如温度控制、压力控制等。
- 数字控制器：数字控制器使用数字信号进行控制。
它们通常具有更高的精度和更强的稳定性，在现代工程中得到广泛应用。
数字控制器可以通过编程来实现不同的控制策略，例如PID控制。
- 逻辑控制器：逻辑控制器使用逻辑运算来进行控制。
最常见的逻辑控制器是可编程逻辑控制器（PLC），它们被广泛用于工业自动化领域。
逻辑控制器适用于需要基于逻辑条件进行开关控制的系统。
3. 传感器的作用传感器在机械工程控制中起着至关重要的作用。
它们用于将物理量转换为可测量的电信号，并将其传送给控制器进行处理。
传感器的选择取决于所需测量的物理量和精度要求。
(完整版)机械工程材料实验指导书
机械工程材料实验指导实验一：金相显微镜的原理、构造及使用[实验目的]1、了解金相显微镜的基本构造及工作原理。
2、掌握金相显微镜的使用方法。
[实验内容]1、观察显微镜的构造，了解各部件的作用。
2、装好显微镜的物镜、目镜，调好光阑进行观察。
3、用不同的放大倍数观察同一试样并画出所观察的组织示意图。
[实验报告要求]1、写出实验目的及所用设备。
2、写出实验步骤。
3、画出所观察到的显微组织示意图，并对实验现象进行分析。
[实验原理]用于研究金属显微组织最常用的光学显微镜是金相显微镜，它是一种反射式显微镜。
1. 显微镜的成相原理显微镜的基本放大原理如图1--1所示。
起放大作用主要由焦距很短的物镜和焦距较长的目镜来完成。
为了减少像差，显微镜的目镜和物镜都是由透镜组构成的复杂的光学系统，其中物镜的构造尤其复杂。
为了便于说明，图中的物镜和目镜都简化为单透镜。
物体AB位于物镜的前焦点外但很靠近焦点的位置上，经过物镜形成一个倒立放大的实像A'B'，这个像位于目镜的物方焦距内但很靠近焦点的位置上，作为目镜的物体。
目镜将物镜放大的实像再放大成虚像A''B''，位于观察者的明视距离（距人眼250mm）处，供眼睛观察。
在视网膜上形成的是实像A'''B'''。
图1—1显微镜的成像原理图2. 显微镜的照明系统金相显微镜的光源通常采用钨丝灯、卤素灯、碳弧灯及氙灯等。
2.1 钨丝灯一般中小型显微镜照明部分采用6—8伏钨丝灯泡做光源。
其原理是光线通过物镜射至试样表面，然后靠金属本身反射能力，由试样表面反射，再通过物镜进行放大，这种灯适合于金相显微组织的观察。
2.2 氙灯其特点是光强高，输出稳定，寿命较长，此外，它具有类似日光性质的连续光谱，可用于彩色照相。
是金相显微组织观察的最新光源之一。
氙灯容易爆炸，因此，在使用时要特别注意安全。
使用时间最多不得超过规定时间的125%，尽量减少启动次数可以显著延长氙灯的使用寿命。
机械工程控制基础实验指导书
《机械工程控制基础（经典控制部分）》——MATLAB 仿真实验指导书曹昌勇皖西学院机电系二〇一三年二月目录实验一 MATLAB的基本使用 (1)实验二控制系统的时域分析 (3)实验三控制系统频域特性分析 (5)实验四控制系统稳定性分析实验 (8)实验五控制系统校正 (10)第一章 MATLAB的基本使用 (12)第二章系统的时域特性 (22)第三章系统的频率特性 (40)第四章系统的校正 (54)参考文献 (77)实验一 MATLAB的基本使用（1）MATLAB最基本的矩阵操作实验；（2）MATLAB的符号运算操作实验；一、实验目的了解MATLAB 的强大功能、使用范围与特点，正确理解并掌握MATLAB 的基本知识、基本操作，为后续实验的顺利进行打好基础。
二、实验设备计算机、MATLAB 软件、打印机等三、实验要求1、必须进行实验预习，要求认真浏览实验内容，最好能够自己上机独立操作一遍。
2、由于后续实验均以本实验为基础，因此实验一至关重要，认真学习MATLAB 的基本使用方法。
3、于实验学时有限，而本实验内容多，并且本实验所涉及的仅是MATLAB的部分内容，所以要求同学们自学，利用课余时间学习MATLAB的相关知识。
四、实验内容与步骤参考实验指导书注意：1、MATLAB中所有命令及表达式必须在英文状态下输入（汉字除外），而且MATLAB 严格区分字母的大小写。
2、所有命令都可通过help 来显示该命令的帮助信息，如help sin(显示正弦函数sin 的帮助信息)。
3、所有命令都必须以小写字母形式输入才能正确执行，否则出错。
五、实验报告要求1、书写实验目的、实验所用设备。
2、习题的具体解题过程（包括所用的命令、所用的步骤）。
3、实验体会：的对MATLAB强大功能的了解,体会MATLAB 给我们带来的方便与快捷。
实验二控制系统的时域分析（1）传递函数的几种形式及其相互转换实验；（2）传递函数方块图化简实验（3）控制系统的单位脉冲响应曲线分析实验；（4）控制系统的单位阶跃响应曲线分析实验；（5）一阶、二阶系统响应曲线的动态分析实验；一、实验目的1、掌握一阶系统的时域特性，理解时间常数T对系统性能的影响。
机械基础实验报告模板
机械基础实验报告模板一、实验目的本实验旨在通过实践操作，加深对机械基础原理的理解，学习基本的机械加工操作和安全操作规范。
二、实验设备与材料- 实验设备：铣床、车床、钻床、磨床等- 实验材料：金属工件、刀具、夹具等三、实验原理机械加工是利用机床对工件进行切削、钻孔、磨削等加工过程的一种方法。
根据加工过程中切削速度、进给量和切削深度的不同组合，可以得到不同的加工效果。
四、实验内容1. 利用铣床进行平面铣削操作，实现工件的平面加工。
2. 利用车床进行圆柱加工，研究不同刀具和切削参数对加工表面质量的影响。
3. 利用钻床进行钻孔加工，并测量孔径和孔位精度。
4. 利用磨床进行工件的精密加工，研究不同砂轮粒度对加工效果的影响。
五、实验步骤1. 实验前准备：检查机床状态，熟悉操作规程，选择适当的加工刀具和参数。
2. 实验操作：按照实验要求进行加工操作，注意安全操作规范，避免事故发生。
3. 实验测量：在加工完成后，使用相应的测量工具对加工尺寸进行测量，记录实验数据。
4. 数据处理：根据实验测量结果，进行数据处理和分析，得出结论。
六、实验结果及讨论通过实验操作和测量，我们得到了一系列数据，根据数据处理和分析的结果，我们得出以下结论：1. 平面铣削操作中，切削速度和进给量的选择会影响加工表面的光洁度和尺寸精度。
2. 圆柱加工中，合理选择刀具和切削参数可以得到较好的加工表面质量。
3. 钻孔加工中，刀具的几何形状和切削液的选择会影响孔径和孔位精度。
4. 磨削加工中，砂轮粒度越小，加工表面质量越好，但加工时间也会增加。
七、实验总结通过本次实验，我们掌握了机械加工的基本原理和操作技巧，加深了对机械基础知识的理解。
同时，我们也意识到了机械加工操作中的安全隐患和注意事项，提高了安全意识。
八、实验存在问题及改进措施在实验过程中，我们也遇到了一些问题，例如操作不熟练、测量误差较大等。
为了改进这些问题，我们可以增加实验次数，提高操作熟练度；同时加强对测量工具的使用和保养，减小测量误差。
(完整版)《机械工程控制基础》课程教学大纲-2012版
《机械工程控制基础》课程教学大纲课程名称：机械工程控制基础英文名称：Control Fundamental of Mechanical Engineering课程编码：51510502学时/学分：36/2课程性质：必修课适用专业：机械类各专业先修课程：高等数学，理论力学，电工与电子技术，复变函数与积分变换（可选）一、课程的目的与任务《机械工程控制基础》是机械设计制造及其自动化专业的机械电子工程及相近专业方向的一门技术基础课。
本课程是在高等数学和工程数学（复变函数与积分变换）的知识基础上，结合力学、电学等相关知识，介绍机械工程类专业的重要理论基础之一——工程控制论。
这门学科既是一门广义的系统动力学，又是一种合乎唯物辩证法的思想论和方法论，对启迪与发展人们的思维与智力有很大的作用。
本课程的基本任务是将自动控制理论应用于机械工程实际，基本要求是在阐明机械工程控制论的基本概念、基本知识与基本方法的基础上，使学生学会建立和变换系统的数学模型，掌握控制系统的时间响应分析和频率特性分析方法，并在此基础上具备讨论控制系统的稳定性，以及系统分析和校正、系统辨识等问题的能力。
使学生以辩证方法冲破形而上学的思想方法，推动这一领域的生产与学科向前发展。
在学习本课程之前，学生应当从先修课程中获得动力学分析、电路分析的能力，了解微分方程求解知识和复变函数的概念，初步掌握积分变换及其逆变换的基本方法。
学习本课程之后，学生还应当注意结合其它机械工程学的知识，将控制理论应用到工程实践中去。
二、教学内容及基本要求第一章绪论教学目的和要求：本章首先阐述了机械工程控制基础这门课程的重要意义，然后介绍控制工程的基本思想、基本概念、控制系统的分类和基本要求，使学生了解机械工程控制论的研究对象与任务和系统、模型等知识，深刻理解反馈和反馈控制，接下来对控制理论的发展进行简单介绍。
教学重点和难点：1．系统及其模型2．反馈和反馈控制3．系统的基本要求教学方法与手段：以课堂讲授为主，注意举例和采用启发式教学，配合适当的课堂练习和课外作业。
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前言随着现代科学和计算机技术的迅速发展，控制工程科学在机电系统中的应用越来越广泛。
为了密切结合机械工程实际，注重基础理论知识和专业知识之间的联系，培养学生的创新精神和实践能力，将机械工程控制类实验分两大类：第一类为慧鱼创新组合模型的PLC控制实验，该项实验不仅能培养学生综合知识的应用能力，如机械系统的设计、制造、组装；而且能通过系统的学习与使用可编程序控制器（PLC），加强工程实用技能的训练。
提高学生工作能力和创新能力。
第二类为经典控制理论的应用型实验，主要是PID 控制实验包括：PID调解器的设计与一级直线倒立摆的PID控制实验，既加强了计算机仿真技术在控制系统中的应用，也将控制理论应用于工程实际中打下了良好的基础。
一、慧鱼创新组合模型的PLC控制实验（一）实验目的①开阔学生视野，拓宽学生的知识面，激发学生的设计与创新热情，培养学生的设计与创新能力。
②通过对一些工业模型的了解、熟悉机械制造与工艺，并对控制过程进行模拟，使学生对现代化生产过程、先进的控制技术等方面有一个初步的了解。
③通过学习PLC控制器工作原理，初步掌握PLC编程方法与控制技术。
（二）实验任务（1）冲床模型的PLC控制实验1. 了解实际冲床的结构与加工工艺2. 搭建冲床模型3. 熟悉西门子S7—200（CPU224型）可编程控制器的功能及主要性能指标。
4. 实现冲床模型的PLC控制（2）焊接机器人组合模型的PLC控制实验1. 了解焊接工艺2. 自行设计焊接机器人模型3. 熟悉西门子S7—200（CPU224型）可编程控制器的功能及主要性能指标。
4. 实现焊接机器人模型的PLC控制（3）气动机器人组合模型的PLC控制实验1. 了解气压传动工作原理2. 自行设计气动机器人模型3. 熟悉西门子S7—200（CPU224型）可编程控制器的功能及主要性能指标。
4. 实现气动机器人模型的PLC控制（4）温度控制系统模型的 PLC控制实验1. 了解传热学的基本原理2. 自行设计温控装置模型如：烘手机等。
3. 熟悉西门子S7—200（CPU224型）可编程控制器的功能及主要性能指标。
4. 实现温控装置模型的PLC控制（三）实验内容1、模型的搭建：慧鱼组合模型(fishertechnic) 是一种仿真模型，是由机械构件、电气构件、传感器、气动构件、等组成的创新系统，模型设计采用模块式设计，可无限扩充；反复拆装；产品系统化，种类多；可逼真地表现机械构造；达到现场真实操作的效果。
模型的搭建主要是依据机器构造以及熟悉模型各个部件的构造及其相互间的连接方式。
如图1-1所示图1-12. 熟悉西门子S7—200（CPU224型）可编程控制器的功能及主要性能指标。
如图1-2所示：图1-2S7—200（CPU224型）PLC的主要功能：顺序逻辑控制；运动控制；定时控制；计数控制；步进控制；数据处理；模/数和数/模转换；通信及联网。
主要性能指标：CPU224型PLC有14 输入/10 输出共24 个数字量I/O 点。
可连接7 个扩展模块，最大扩展至168 路数字量I/O 点或35 路模拟量I/O 点。
16K 字节程序和数据存储空间。
6 个独立的30kHz 高速计数器，2 路独立的20kHz 高速脉冲输出，具有PID 控制器。
1 个RS485 通讯/编程口， I/O 端子排很容易地整体拆卸。
常用的编程元件如下：输入继电器I，输出继电器Q，变量寄存器L，辅助继电器M，特殊继电器SM，定时器T，计数器C，高速计数器HSC，累加器AC等。
3. 掌握梯形图与语句编程方法，学会使用STEP7编程软件，编制、调试控制模型程序，4.熟悉 CPU224型PLC 功能模块的安装接线与使用方法。
5.下装、运行程序，实施模型的控制。
（四）仪器设备①慧鱼组合模型一套（主要构件是齿轮、齿条、光敏电阻、气缸等）。
②西门子S7-224型PLC控制器及EM235扩展模块一套（五）实验原理1、搭建机构模型如图1-3所示：图1-32、正确连接CPU224的I/O电路：CPU224的I/O端子连接图，如图1-4所示：3、程序的下装、运行（七）实验过程①设计与搭建机构模型，制定控制方案；1、确定模型的工作原理：以气压传动为例，如图1-5所示：图1-52、确定工艺过程与控制要求：机械手的动作过程示意如下图1-6：原位下移夹紧上升右移左移上升放松下移图1-63、工作流程：机器人动作PLC输入开关状态PLC输出继电器状态控制面板按钮1.支撑打开I0.3 I0.0 闭合Q0.3 通电，其余断电开关打到“支撑”，启动按钮按下2.吊臂升起I0.1 I0.2 闭合Q0.1通电，其余断电开关打到“上/下”，停止按钮按下3.夹子张开I0.4 I0.2 闭合Q0.2复位，其余断电开关打到“夹/松”，停止按钮继续闭合4.旋转至工件上方不用PLC控制5.下降I0.1 I0.0 闭合Q0.0 通电，其余断电开关打到“上/下”，启动按钮按下6.夹紧I0.4 I0.0 闭合Q0.2置位，其余断电开关打到“夹/松”，启动按钮继续闭合7.升起I0.1 I0.2 闭合Q0.1通电，Q0.2保持开关打到“上／下”启动按钮弹开8.旋转至目的位置不用PLC控制9.下降I0.1 I0.0 闭合Q0.0通电，Q0.2 保持开关打到“上／下”启动按钮闭合10.放松I0.4I0.2闭合Q0.2断电开关打到“夹／松”停止按钮按下11.上升I0.1I0.2闭合Q0.1通电开关打到“上／下”停止按钮按下12.旋转至原位不需用ＰＬＣ控制13.吊臂下降I0.1I0.0闭合Q0.2通电开关打到“上／下”启动按钮按下14.支撑收回（停车）I0.3I0.2闭合Ｑ0.４通电开关打到“支撑”停止按钮按下4、程序设计流程图 如下图1-7所示：图1-75、LAD 编程---梯形图 如图1-8所示：上/下I0.3 I0.0 Q0.4 Q0.3 I0.1 I0.0 Q0.1 Q0.0 开支撑 下降 支撑I0.2 Q0.3 Q0.4 I0.1 I0.2 Q0.0 Q0.1收支撑 上升 夹/松I0.4 I0.0 Q0.2 夹紧 1 I0.4 I0.2 Q0.2 放松 1图1-8② 使用PLC 编程软件STEP7进行编程、调试：1、 STEP7编程软件界面如下图1-9所示：R S图1-92、编写程序并进行调试。
检查无误后下装至PLC运行采用调试软件模拟调试，如图1-10所示，其调试过程：设定CPU型号——＞载入程序——＞将CPU置于运行状态——＞打开或断开开关，检查输出状态是否符合，若不符合，重新检查程序继续调试，直至程序无误为止。
图1-10③正确安装S7-224型PLC及EM235扩展模块及接线；1、S7-224型PLC及EM235扩展模块及接线示意图：如图1-11所示图1-112、输入/输出端子地址分配下图为机器人控制系统的端子分配：④程序的下装、运行；⑤对机构模型实施控制。
（八）结果及分析要求对控制效果进行分析，包括；①过程控制中，编程存在的问题；②机构模型搭接的问题。
参考资料：1、《PLC应用技术》----课件2、慧鱼组合模型控制实验----课件3、STEPT7软件使用方法---课件二、PID 调解器的设计（一）实验目的（1）培养学生的综合实验能力与钻研精神。
（2）加深对理论分析的认识，基本掌握PID 控制规律，实践如何确定PID 参数。
（3）学习PID 控制器的参数对系统稳定性及过渡过程的影响 （4）学习采样周期对系统特性的影响（5）掌握MatLab 控制系统的仿真与分析应用。
（二）实验任务1、建立系统模型，用于模拟实际的机械系统，并对该系统模型进行时域、频域响应分析；2、受控系统的Matlab/Simulink 仿真；3、受控系统的PID 校正；（三）实验内容① 熟悉Matlab/Simulink 仿真；② 建立受控系统模型，并对受控系统模型进行Matlab/Simulink 仿真，判断系统的稳定性； ③ 由受控系统的频域响应曲线确定其幅值裕量与相位裕量；④ 采用PID 控制，调整受控系统的幅值裕量与相位裕量（006030,208-=-=γdB K g ）， ⑤ 受控系统与PID 电路的物理实现及调整⑥ 完整控制系统的物理实现及时域、频率特性分析。
（四）仪器设备EL-AT-Ⅱ型实验系统（五）实验原理① Matlab/Simulink 仿真SIMULNK 是一个用来对动态系统进行建模、仿真和分析的软件包，它支持连续、离散及两者混合的线性和非线性系统，也支持具有多种采样速率的多速率系统。
主要有以下9个特点： 1、具有仿真与连接功能可以利用鼠标器在模型窗口上画出所需的控制系统模型，然后利用该软件提供的功能来对系统直接进行仿真，使得一个很复杂系统的输入变得相当容易。
2、用方框图进行建模采用此结构画模型就像用笔和纸来画一样容易，与普通的利用微分方程或者差分方程建模相比，其具有直观、方便、灵活等优点。
3、建模具有递阶结构用户在建模时，可以采用从上到下或从下到上的结构建立模型，建完后可以从最高级开始观看模型，然后用鼠标双击其中的子系统模块，来查看下一级的内容，从而，用户可以了解整个模型的细节。
4、仿真方便有两种仿真方式，第一种是通过simulation 的菜单方式，直接点击simulation，然后再点Start 即可，非常方便、快捷。
第二种是在MA TLAB命令窗口键入命令进行仿真也很简单，同时用户可以通过屏幕观察仿真结果。
另外，若在仿真系统中采用一些画图模块如Scope 模块、Graph Scope 模块等，那么直接点击模块就可观看仿真结果了。
5、具有丰富的子模型库SIMULINK包括有一个庞大的结构方块图库，用户可以既快又方便地对系统建模、仿真，而不必写任何代码程序。
并且SIMULINK让你在同一个屏幕上进行仿真，显示数据及输出数据和图形。
6、控制坏节控制模型建立要用到的环节有SIMULINK的Discrete，Linear，Nonlinear，Connections，Extras 共5 大模块。
基本上包括了从离散系统到连续系统，线性系统到非线性系统，传递函数描述到状态空间描述等各种环节。
7、仿真信号源仿真信号源由SIMULINK 的Sources 模块定义，包括一系列信号模型。
其中有：数字时钟，周期序列，信号发生器．正弦信号，阶跃信号，脉冲信号，文件，工作区变量，噪声信号函数等。
由此可见，SIMULINK 提供的信号源模型是非常广泛灵活的，能满足大部分情况下的需要。
8、仿真方式SIMULINK的动态仿真能力可以分析研究控制系统的动态特性。
它具有先进的积分算法和分析函数，提供了固定步长、变步长和刚性系统等7 种积分方法，能进行Monte－Caro 仿真。