伺服驱动系统实验指导书
伺服系统个人实验报告
实验一: SIMOTION和TCPU 配置1.SIMOTION 配置实验目的1.掌握SIMOTION 设备和S120的工程配置2.能够在电脑端控制电机的启停实验设备编程电脑一台、SIMOTION D425 设备一套、PLC+S120 设备一套实验内容A.创建项目并组态硬件一、创建项目在桌面上双击打开“SIMOTION SCOUT”，启动SCOUT 软件。
输入工程的名字，选择工程的路径，点击OK。
双击导航中的“Insert SIMOTION device”条目插入一个新设备，在Decive 中选择SIMOTIOND，在Device characteristic 中选择D425，在SIMOTION version 中选择V4.3 版本，勾选Open HW Config。
设置编程电脑与SIMOTION 的连接方式，根据实际硬件的连线选择。
选择以太网连接Ethernet IE1-OP（X120 端口），TCP/IP(AUto)协议。
二、网络组态工程创建完成之后，会得到下图的画面，对网络进行组态。
双击图中的蓝色条状区域X120 IE1-OP，设置SIOMTION 的IP 地址点击按钮Properties，修改SIMOTION 的IP 地址修改IP 地址，保证此处的IP 地址与编程电脑的IP 地址在一个网段内。
三、激活路由1.设置路由点击“Configure network”，进行设置路由操作。
双击上图右侧的PG/PC（1），设置IP 地址。
IP 地址要和编程电脑的IP地址一致。
2.保存路由和下载路由按下图所示，点击工具栏中的保存与编译按钮，没有错误后，再点击下载按钮，下载NetPro 组态到SIOMTION 中，使编程电脑可以和SIMOTION 中集成的驱动器通讯。
四、保存和下载硬件组态点击View 按钮，寻找能够访问的节点，出现节点后选中该节点，点击OK。
B. 配置SINAMICS 驱动器一、在线配置：1.建立在线连接：在打开的画面中点击工具栏上的在线图标，在出现的画面中将D425 和Sinamics_Integrated 全选，点击OK 后即可自动建立连接。
伺服运动控制---实验2+实验4指导书
实验二 步进电机控制实验[实验目的]1.掌握使用步进电机驱动器控制步进电机的系统设计方法；2.熟悉步进电机驱动器的用法；3.掌握基于步进驱动器的步进电机单轴控制方法。
[实验设备] 1.计算机; 2.台达EH 系列可编程序控制器； 3.步进电机驱动器WD3-007;4.三相步进电机VRDM 3910/50 LWA 。
[实验原理及线路] 1.德国百格拉步进电机驱动器WD3—007如图1所示，驱动器面板说明如下：信号接口：PULSE+ 电机输入控制脉冲信号；DIR+ 电机转动方向控制信号；RESET+ 复位信号，用于封锁输入信号； READY+ 报警信号；PULSE-、DIR-、RESET-和READY-短接公共地；状态指示：RDY 灯亮表示驱动器正常工作；TEMP 灯亮表示驱动器超温； FLT 灯亮表示驱动器故障； 功能选择：MOT.CURR 设置电机相电流；STEP1、STEP2 设置电机每转的步数； CURR.RED 设定半流功能PULSE.SYS 可设置成“脉冲和方向”控制方式； 也可以设置成“正转和反转”控制方式； 功率接口：DC+和DC-接制动电容；U 、V 、W 接电机动力线，PE 是地；L 、N 、PE 接驱动器电源，电源电压是220VAC 输入时，最大电流是3A 。
电源线横截面≥1.5平方毫米，尽量短。
驱动器的L 端和N 端接供电电源，同时要串接一个6.3A 保险丝；PE 为接地。
信号说明:（1）PULSE ：脉冲信号输入端，每一个脉冲的上升沿使电机转动一步。
（2）DIR ：方向信号输入端，如“DIR ”为低电平，电机按顺时针方向旋转；“DIR ”为高电平电机按逆时针方向旋转。
（3）CW ：正转信号，每个脉冲使电机正向转动一步。
（4）CCW ：反转信号，每个脉冲使电机反向转动一步。
（5）RESET ：复位信号，如复位信号为低电平时,输入脉冲信号起作用，如果复位信号为高电平时就禁止任何有效的脉冲，输入信号无效，电机无保持扭矩。
直流伺服电机控制实验指导书资料
直流伺服控制系统实验实验一速度试运行 (2)实验二点动控制运行 (5)实验三位置控制模式实验 (8)实验四转速、转矩控制实验 (13)附录关于参数 (16)实验一速度试运行一、实验目的通过本实验熟悉伺服驱动器参数设置基本操作方法，了解电机运行原理。
二、实验器件挂箱NMEL-30-YJ-A 以及直流伺服电机一只三、关于速度试运行：内部指令控制，无需接收上位机指令四、实验内容速度试运行模式系统接线方式：速度试运行模式参数一览五、实验步骤：1.将NMEL-30-YJ-A 直流伺服挂箱与伺服电机相连接。
UVW三相一一对应；连接航空插座线。
2.确认接线无误后，上电。
3.设置参数Pn-4为4 （速度试运行模式）4.保存当前的参数设置，然后重启。
保存参数操作流程如下：⑴ 选择参数管理菜单⑵ 进入参数管理子菜单⑶ 选择“E-SA0”⑷ 点击“Enter ” 键确认执行保存当前参数列表的操作⑸ 操作完成后 “Finish ” 表示操作成功，“Erro ”表示操作失败注意事项：如果不保存或备份参数列表，驱动器断电后参数将丢失。
5. 打开伺服使能。
方法：通过接通信号SRV_ON 或者设置参数Pn-8 为100000. 6. 进入速度试运行。
步骤如下图：⑴ 选择速度试运行模式菜单⑵ 点击“Enter ” 键进行速度指令设置选项⑶ 点击“UP ”键或 “DOWN ” 键设置速度指令，正值表示正向，负值表示反向实验二点动控制运行一、实验目的通过本实验熟悉伺服驱动器参数设置基本操作方法，了解电机运行原理。
二、实验器件挂箱NMEL-30-YJ-A 以及直流伺服电机一只三、关于点动控制运行内部指令控制，无需接收上位机指令四、实验内容点动控制系统接线方式图2-1点动（JOG）控制模式标准接线图点动(JOG)控制模式参数一览五、实验步骤：1.将NMEL-30-YJ-A 直流伺服挂箱与伺服电机相连接。
UVW三相一一对应；连接航空插座线。
现在伺服系统实验报告
数字交流伺服系统实验报告姓名：学号：指导老师：学院：数字交流伺服系统实验报告一、实验目的通过实验深入理解伺服系统的系统结构及工作原理，掌握伺服系统的位置控制器设计与系统调试方法。
二、实验内容及结果1. 对系统进行理论分析伺服系统又称随动系统，是用于精确地跟随或复现某个过程的反馈控制系统。
随着工业应用要求的进一步提高，使得位置伺服系统不仅要有很高的定位精度，无超调的定位过程，而且还要保证有尽可能快的动态响应。
目前，应用于数控机床的伺服定位系统中，位置指令通常由上位控制器经固定的算法提供给伺服系统。
由于伺服系统在对指令的响应过程中存在加速和减速的过程，为了避免加速过程中的失步，以及减速过程中的位置超调现象，通常采用一定的速度控制算法。
在实际应用中位置环通常设计成比例控制环节，通过调节比例增益，可以保证系统对位置响应的无超调，但这样会降低系统的动态响应速度。
另外，为了使伺服系统获得高的定位精度，通常要求上位控制器对给定位置和实际位置进行误差的累计，并且要求以一定的控制算法进行补偿，因此，单纯对位置环采用比例调节不仅不能获得理想的响应速度，而且会增加上位控制器的算法复杂度。
另外一种方法是把位置环设计成比例积分环节，通过对位置误差的积分来保证系统的定位精度，这使上位控制器免除了对位置误差的累计，降低了控制复杂度。
但这和采用比例调节的位置控制器一样，在位置响应无超调的同时，降低了系统的动态响应性能。
为了满足高性能伺服定位系统的要求，通常可以采用前馈控制对系统干扰进行抑止，增强控制系统的鲁棒性。
伺服电机控制系统采用了PID和前馈的混合控制，对干扰噪声起到了较好的抑制作用;另外，在输出要求直接跟踪输入信号的应用场合中，系统的闭环调节通常造成跟踪的延迟，这时也可以采用前馈控制来加快系统的跟踪速度。
对于位置信号前馈，可以分为速度前馈和加速度前馈两种，采用速度前馈可以通过开环控制特性来加快伺服系统的速度响应，并且当加大速度前馈增益时，可以减少位置环对位置误差的累积，从而加快位置误差的补偿速度。
“直流伺服电机系统的PID校正” 实验指导书 - 开放型实验管理系统
开放型实验 “直流伺服电机系统的PID 校正” 实验指导书一、实验目的1. 掌握PID 控制及其校正在控制系统中的应用；2. 熟悉直流伺服电机系统的PID 校正理论；3. 设计并验证PID 校正环节。
二、实验要求1. 根据给定的性能给定的性能指标，采用试凑法设计PID 校正环节，校正未校正系统，并验证。
2. 设未校正系统的开环传递函数为()()()112.01052.010++=s s s G ，设计PID 校正环节，使系统的性能指标达到：调整时间小于2s ，超调量不大于10%，稳态误差不大于1%。
三、实验设备1. GSMT2014 型直流伺服系统控制平台；2. PC 、MATLAB 平台； 四、直流伺服系统控制平台简介实际GSMT2014型直流伺服系统控制平台如图1.1所示。
该平台所使用的直流电机的额定电压为26V ，额定功率为70W ，最高转速为3000r/min ，电机的编码器为1000p/r 。
图1.1 GSMT2014型直流伺服系统控制平台GSTM2014实验平台是基于双电机高性能运动控制器GT400和智能伺服驱动器的直流伺服电机控制系统，由于GSMT2014平台增加了高性能的GT2014运动控制器，可以在MATLAB/simulink 软件下完成实时控制实验掌握通过实验数据来建立系统的数学模型的实验方法，以及现代控制理论的状态反馈法。
五、实验原理1．PID 简介在工业生产过程控制中，常用的基本调节规律有：P ，PI ，PD 和PID 控制。
加入PID 控制后，控制系统如图1.2所示。
图1.2 加入PID 控制器的系统框图1）P 控制器控制器的输出()t u 与误差作用信号()t e 的关系为 ()()t e K t u p =拉普拉斯变换量的形式为 ()()()()11-==pK s E s U s G式中，p K 为比例增益。
在相同的偏差下，p K 越大，输出也越大，因此p K 是衡量比例作用强弱的参数。
伺服系统个人实验报告
实验一: SIMOTION和TCPU 配置1.SIMOTION 配置实验目的1.掌握SIMOTION 设备和S120的工程配置2.能够在电脑端控制电机的启停实验设备编程电脑一台、SIMOTION D425 设备一套、PLC+S120 设备一套实验内容A.创建项目并组态硬件一、创建项目在桌面上双击打开“SIMOTION SCOUT”，启动SCOUT 软件。
输入工程的名字，选择工程的路径，点击OK。
双击导航中的“Insert SIMOTION device”条目插入一个新设备，在Decive 中选择SIMOTIOND，在Device characteristic 中选择D425，在SIMOTION version 中选择V4.3 版本，勾选Open HW Config。
设置编程电脑与SIMOTION 的连接方式，根据实际硬件的连线选择。
选择以太网连接Ethernet IE1-OP（X120 端口），TCP/IP(AUto)协议。
二、网络组态工程创建完成之后，会得到下图的画面，对网络进行组态。
双击图中的蓝色条状区域X120 IE1-OP，设置SIOMTION 的IP 地址点击按钮Properties，修改SIMOTION 的IP 地址修改IP 地址，保证此处的IP 地址与编程电脑的IP 地址在一个网段内。
三、激活路由1.设置路由点击“Configure network”，进行设置路由操作。
双击上图右侧的PG/PC（1），设置IP 地址。
IP 地址要和编程电脑的IP地址一致。
2.保存路由和下载路由按下图所示，点击工具栏中的保存与编译按钮，没有错误后，再点击下载按钮，下载NetPro 组态到SIOMTION 中，使编程电脑可以和SIMOTION 中集成的驱动器通讯。
四、保存和下载硬件组态点击View 按钮，寻找能够访问的节点，出现节点后选中该节点，点击OK。
B. 配置SINAMICS 驱动器一、在线配置：1.建立在线连接：在打开的画面中点击工具栏上的在线图标，在出现的画面中将D425 和Sinamics_Integrated 全选，点击OK 后即可自动建立连接。
伺服系统实验指导书要点
实验一数控二维平台实验指导书数控二维平台是数控系统中的基础装置。
不难想象，当人们对数控二维平台配备以不同的第三维方向的设计便可以满足不同场合的需求。
例如，当第三维设计成笔架形式时，就可组成一台绘图仪，当设计成缝纫机头时，就有可能具备电脑提花机的功能；当我们将二维数控平台设计成自动铣床的一部分时，又可以组成一台电脑雕刻机…等等。
本实验的主要目的。
本实验中，我们给数控二维平台配以磁性笔架作为平台运动轨迹的记录装置，从中体验数控二维平台的一些基本功能。
通过实验，我们还将进一步加深对于数控装置和数控系统的认识和理解。
本次实验的任务是：1．认识数控二维平台实验设备的组成。
1．1 数控二维平台实验设备总体上由：机床本体、伺服系统、计算机控制界面、数控装置、测量反馈装置及相关的电气供配电系统组成。
1．2 除机床本体之外，数控二维平台实验设备的伺服系统由两台步进电动机及其驱动器组成。
步进电动机及驱动器的技术参数见说明书：《两相混合式步进电动机细分驱动器SH-20403》一文和图纸：《步进电动机及其驱动器》。
1．3 数控二维平台实验设备的计算机控制界面用VB6.0编写，具体使用和操作方法将在本文的第2小节中介绍。
1．4 在数控二维平台实验设备中，数控装置由以单片机89C51为核心的自制实验板卡StepMotorsDriver1组成，该板卡的具体硬件电路可见图纸：《两维平台步进控制电路》。
1．5 数控二维平台实验设备中提供的测量反馈装置有两种，一种是开关量信号，是由每台机床的X、Y轴两端安装的干簧管开关在磁铁接近时实现的；另一种是由光栅采集的数字量信号，两种装置所采集的信息都要经过单片机处理之后才能实现所要求的功能。
1．6 电气供配电系统的组成线路和工作原理见《两维数控平台电气线路图说明书》。
2．通过实践操作，体验数控二维平台的基本功能。
实验步骤。
2．1 对照实物设备和相关图纸，认识系统的各个功能部分及实现该功能部分的主要元器件。
实验三 伺服控制系统综合实验20101207
实验三伺服控制系统综合实验伺服控制系统综合实验由两部分构成，它们分别为交流电动机变频调速实验和直流伺服电机控制实验。
第一部分：交流电动机变频调速实验一、实验目的了解工业现场的控制过程，掌握通用变频器的原理、工程应用及开发。
二、实验内容1、了解工业现场控制思想及通用变频器的应用；2、控制盘控制变频器；3、I/O接口板控制变频器。
三、实验仪器交流电动机变频调速实验系统ACS 600变频器四、实验原理1、变频调速实验系统（1）ACS 600变频器的控制功能变频器运行的控制信号也叫操作指令，如启动、停止、正转、反转、点动、复位等。
本变频调速系统可采用三种控制方式：本地控制、远程遥控、通过I/O接口板或通讯模块的外部控制。
三种控制方式可通过控制盘的LOC·REM键来选择。
若显示屏上的第一行显示L，表示本地控制；R表示现行状态为控制盘的外部控制；如果显示的是空白格，则为外部控制。
（2）本地控制即通过控制盘上的键盘输入操作指令。
大多数变频器的控制盘都可以取下，安置到操作方便的地方，控制盘和变频器之间用延长线相联接，从而实现了距离较远的控制（3）外部I/O接口控制操作指令通过外接端子来进行控制。
本变频调速实验系统已将外部I/O端子连接到操作面板上，通过操作面板就可以直接控制变频器。
（4）通讯模块控制本变频器还可以由计算机经MODBUS现场总线进行远程控制。
变频器在出厂时，设定的都是键盘操作方式，用户如需要采用其他控制方式，在使用前必须通过功能预置进行选择。
2、频率给定的方式与选择要调节变频器的输出频率，首先应向变频器提供可变频率的信号，即频率给定信号，也称为频率指令信号或频率参考信号的。
所谓给定方式，就是调节变频器输出频率的具体方法，也就是提供给定信号的方式。
（1）控制盘给定方式通过控制盘面板上的键盘进行频率给定。
键盘给定频率的大小通过键盘上的升键(▲键)和降键(▼键)来进行给定。
键盘给定属于数字量给定，精度较高。
液压伺服控制技术课程实验指导书
东北林业大学实验指导书液压伺服控制技术课程常同立2012.01.01实验项目一：小正开口四通滑阀流量——压力特性一、实验目的：四通滑阀流量特性描述了阀芯位移、负载压力和负载流量三个参数的变化关系。
相对较为难理解，采用计算机软件进行数学公式图示化操作加强理解效果。
二、实验内容：小正开口四通滑阀的负载流量公式如下，将其绘制成曲线图。
⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧-<≤-+--≤≤-+---+≤<-+=Ux p x U x p x p x x U p x U q v L v v Lv L v v L v L 11)(1)(1)(11)( 三、实验方法用MA TLAB/Simulink 编写如下程序。
% %%%%%%%%% Draw flow-pressure curves clear all u=0.06;for xv=[[1-u 0.8-u 0.6-u 0.4-u 0.2-u u] [u:-0.03:-1*u] [-1*u -0.2+u -0.4+u -0.6+u -0.8+u -1+u]] if xv >= 0,plps=[-1:0.01:1];if xv-u>=0,ql=(u+xv)*sqrt(1-plps);else ql=(u+xv)*sqrt(1-plps)-(u-xv)*sqrt(1+plps); endplot(plps,ql);hold on else plps=[-1:0.01:1];if u+xv<=0,ql=-1*(u-xv)*sqrt(1+plps); else ql=(u+xv)*sqrt(1-plps)-(u-xv)*sqrt(1+plps); end u-xvplot(plps,ql);hold on end xv; end grid on;ylabel('qL'), xlabel('PL'),%%%%%%%%%%四、实验结果运行计算机程序，观察分析结果。
2.伺服电动机实验
伺服电动机实验伺服电动机在自动控制系统中，作为执行元件又称为执行电动机，它把输入的控制电压信号，变为输出的角位移或角速度。
它的运行状态由控制信号控制，加上控制信号它应当立即旋转，去掉控制电压它应当立即停转，转速高低与控制信号成正比。
一、直流伺服电动机 （一）实验目的1. 通过实验测出直流伺服电动机的参数r a 、K e 、K T 。
2. 掌握直流伺服电动机的机械特性和调节特性的测量方法。
（二）预习要点1. 分析掌握直流伺服电动机的运行原理。
2. 如何测量直流伺服电动机的机电时间常数，并求传递函数。
（三）实验项目1. 测直流伺服电动机的电枢电阻。
（必做）2. 测直流伺服电动机的机械特性T =f(n)。
3. 测直流伺服电动机的调节特性n =f(U a )。
4. 测定空载始动电压和检查空载转速的不稳定性。
5. 测量直流伺服电动机的机电时间常数。
（四）实验方法1. 实验设备2. 屏上挂件排列顺序D31、D42、D51、D31、D44、D413. 用伏安法测直流伺服电动机电枢的直流电阻(1) 按图（a ）接线，电阻R 用D44上1800Ω和180Ω串联共1980Ω阻值，A 表选用D31量程选用5A 档，开关S 选用D51。
(2) 经检查无误后接通电枢电源，并调至220V ，合上开关S ，调节R 使电枢电流达到0.2A ，迅速测取电机电枢两端电压U 和电流I ，再将电机轴分别旋转三分之一周和三分之二周。
同样测取U 、I ，记录于表1中，取三次的平均值作为实际冷态电阻。
表1(3) 计算基准工作温度时的电枢电阻由实验直接测得电枢绕组电阻值，此值为实际冷态电阻值，冷态温度为室温，按下式换算到基准工作温度时的电枢绕组电阻值。
a235ref 235aarefθθ++=R R式中： aref R — 换算到基准工作温度时电枢绕组电阻，(Ω)aR — 电枢绕组的实际冷态电阻，(Ω)refθ— 基准工作温度，对于E 级绝缘为75℃aθ— 实际冷态时电枢绕组温度，(℃)4. 测取直流伺服电动机的机械(1) 按图（b ）接线，R f1选用D44上1800Ω阻值，R f2选用D42上1800Ω阻值，R 1选用D41上6只90Ω串联共540Ω阻值，R 2选用D44上180Ω阻值采用分压器接法，R L 选用D42上1800Ω加上900Ω并联900Ω共2250Ω阻值，开关S 1选用D5l ，S 2选用D44，（a ）测电枢绕组直流电阻接线图A 1、A3选用两只D31上200mA档，A2、A4选用D31上安培表。
伺服控制系统综合实验.
六、实验报告要求 1、画出原理图。 2、分析原理图的每一个模块工作原理。 3、(计算说明)原理图的每一个模块工作电压。 4、分析原理图整体工作原理(电压、电流反馈起到的作用)。 5、分析直流电动机工作特性。
第二部分：交流电动机变频调速实验
一、实验目的 了解工业现场的控制过程，掌握通用变频器的原理、工程应用及开发。
UF 为电机测速反馈的输入，该电路在用于闭环调节时， 即使没有电流反馈，也能使 系统非常稳定。 （7）结论
直流PWM调速系统与由晶闸管相控整流装置供电的直流调速系统的区别在于主电路和 PWM 控制电路。至于闭环控制系统、静、动态分析，和设计基本相同。在提高主电路驱动 能力，完善相应的保护电路后， PWM系统还可用于一般直流电机的调速。由于PWM 系统 具有上述的诸多优点，在用可控硅直流调速系统难以满足其高技术要求的场合，采用PWM 调速系统是很好的选择。
GM-调制波发生器
TA-电流传感器
DLD-逻辑延时环节
GD-基极发生器
TG-测速发电机
PWM-脉宽调制变换器 FA-瞬时动作的限流保护
ASR-速度调节器
ACR-电流调节器
Un*、Un-转速给定电压和转速反馈电压 Ui*、Ui-电流给定电压和电流反馈电压
图2-2 直流调速实验系统的原理框图
五、实验步骤 1、将电动机与实践系统连接好； 2、接通电源； 3、将所有的扭子开关拨到接通状态(向右)； 4、手动缓慢调节电位器，观察电动机的转动方向及速度变化。
= E (2 t1 – T ) / T
从式中看出，当t1 = T / 2 时， Ud = 0，电机停转。但4 个功率场效应管仍在频繁交替 工作，电枢两端的瞬时电压和瞬时电流都不为零，而是交变的。这样就有如下优点: 1) 可 使电机在四象限中运行; 2) 低速时，每个功率场效应管有较宽的脉宽，保证晶体管可靠导 通; 3) 低速平稳性好，调速比可达10000 左右。最低转速可达0. 1r/ min ，并有一定力矩输 出。
伺服实训指导书
第 1 页实训项目一：步进控制系统一、实训目的：练习步进驱动器、步进电机的应用，学会应用PLC 去控制步进电机转动。
二、实训任务：利用 PLC 作为上位机，控制步进电动机按一定的角度旋转。
控制要求：利用PLC 控制步进电动机顺时针转 2 周，停 5 秒，逆时针转1周，停 2 秒，如此循环进行，按下停止按钮，电机马上停止。
三、相关知识：了解步进电机的原理。
了解步进驱动器的原理。
四、实训设备：kinco（2M530）步进驱动器 2 套，步进电机 2 台，FX2N-60MT PLC1 个，万用表、 DC24V 电源。
PLC 编程软件，计算机。
螺丝刀，导线。
五、实训过程：1、画出 PLC、步进驱动器、步进电机之间的接线图，并安图接线。
驱动器控制器步进电机VCC（+DC5V）A+PLS++脉冲信号RA-PLS--B+DIR++R方向信号B-DIR--V+FREE++脱机信号RDC24~48V FREE- -GND图 1-1步进控制系统的接线原理图340欧姆+-图1-2控制信号输入电路注意：如果控制信号电源电压为24V，那么要串联 2K Ω的限流电阻。
2、设置步进电机的细分数。
在本实训中我们设置 4 细分。
DIP开关的正视图如下：ON12 3 4 5 6 78图 1-3 DIP 开关分布图在驱动器的顶部有一个红色的八位 DIP 功能设定开关，可用来设定驱动器的工作方式和工作参数，使用前请务必注意。
表 1-1 DIP 开关的功能开关序号ON 功能OFF 功能特别说明DIP1~DIP4细分设置用细分设置用DIP5静态电流半流静态电流全流DIP6~DIP8输出电流设置输出电流设置用用细分设定表如下：表 1-2 细分设置表DIP DIP为为ON OFFDIP2DIP3DIP4细分细分ON ON ON N/A2OFF ON ON44ON OFF ON85OFF OFF ON1610ON ON OFF3225OFF ON OFF6450ON OFF OFF128100OFF OFF OFF2562003、设置驱动器的输出电流。
现在伺服系统实验报告
辚姓名：学号：指导老师：学院：数字交流伺服系统实验报告一、实验目的通过实验深入理解伺服系统的系统结构及工作原理，掌握伺服系统的位置控制器设计与系统调试方法。
二、实验内容及结果1. 对系统进行理论分析伺服系统又称随动系统，是用于精确地跟随或复现某个过程的反馈控制系统。
随着工业应用要求的进一步提高，使得位置伺服系统不仅要有很高的定位精度，无超调的定位过程，而且还要保证有尽可能快的动态响应。
目前，应用于数控机床的伺服定位系统中，位置指令通常由上位控制器经固定的算法提供给伺服系统。
由于伺服系统在对指令的响应过程中存在加速和减速的过程，为了避免加速过程中的失步，以及减速过程中的位置超调现象，通常采用一定的速度控制算法。
在实际应用中位置环通常设计成比例控制环节，通过调节比例增益，可以保证系统对位置响应的无超调，但这样会降低系统的动态响应速度。
另外，为了使伺服系统获得高的定位精度，通常要求上位控制器对给定位置和实际位置进行误差的累计，并且要求以一定的控制算法进行补偿，因此，单纯对位置环采用比例调节不仅不能获得理想的响应速度，而且会增加上位控制器的算法复杂度。
另外一种方法是把位置环设计成比例积分环节，通过对位置误差的积分来保证系统的定位精度，这使上位控制器免除了对位置误差的累计，降低了控制复杂度。
但这和采用比例调节的位置控制器一样，在位置响应无超调的同时，降低了系统的动态响应性能。
为了满足高性能伺服定位系统的要求，通常可以采用前馈控制对系统干扰进行抑止，增强控制系统的鲁棒性。
伺服电机控制系统采用了PID和前馈的混合控制，对干扰噪声起到了较好的抑制作用;另外，在输出要求直接跟踪输入信号的应用场合中，系统的闭环调节通常造成跟踪的延迟，这时也可以采用前馈控制来加快系统的跟踪速度。
对于位置信号前馈，可以分为速度前馈和加速度前馈两种，采用速度前馈可以通过开环控制特性来加快伺服系统的速度响应，并且当加大速度前馈增益时，可以减少位置环对位置误差的累积，从而加快位置误差的补偿速度。
伺服驱动器控制实训
目录第一章SB15伺服驱动器实训模块介绍1一、产品概述1二、产品特点2三、技术性能2第二章交流伺服电机及驱动器的使用2一、交流伺服电机及驱动器介绍2二、交流伺服电机驱动器及伺服电机的选型2三、交流伺服电机及驱动器的接线3四、控制模式3五、I/O信号说明3六、参数表3七、显示和操作3八、故障处理及报警处理方法3第三章实训工程4实训一交流伺服电机驱动器的参数设置4实训二PLC控制伺服电机的转向和速度4实训三小车综合运行控制5实训四三菱伺服软件控制伺服运行7实训五小车位置控制8第一章SB15伺服驱动器实训模块介绍一、产品概述"SB15伺服驱动器实训模块〞是根据"机电一体化技术"、"可编程控制器及其应用"等课程实训教学的需求而研制的，该实训模型由运动小车、滚珠丝杆传动机构、三菱MR-E系列交流伺服电机及伺服驱动器、检测传感器等组成，适合机电一体化、电气工程、自动化等专业实训教学。
二、产品特点"SB15伺服驱动器实训模块〞为电机控制及电气实训课程的教学平台，可完成传动控制、键值优化比拟行走控制、定向控制、定位控制、加减速控制、点动控制、位置控制等实训容。
该系统为学生提供一个具有高度完整性、开放性、平安性的实训平台。
通过实际动手操作，加深对伺服电机原理及性能的深入理解，可以使学生对自动控制系统形成一定的认知。
三、技术性能1.输入电源：单相三线AC220V±10% 50Hz2.工作环境：温度-10℃～40℃相对湿度≤85%〔25℃〕海拔＜4000m3.装置容量：＜1.0kVA4.外形尺寸：680*300*150mm第二章交流伺服电机及驱动器的使用一、交流伺服电机及驱动器介绍交流伺服电动机的构造主要可分为两局部，即定子局部和转子局部。
交流伺服电机的转子有笼型和杯型两种，它的转子电阻都做得比拟大，其目的是使转子在转动时产生制动转矩，使其控制绕组不加电压时，能及时制动，防止自转。
现代交流伺服系统实验指导书
《现代交流伺服系统》实验指导书舒志兵南京工业大学自动化学院2006.2目录实验一篇 NUT型机电一体化与交流伺服数控机床实验部分 (3)实验一 NUT-I型交流伺服数控机床搜索参考点实验 (10)实验二 NUT型交流伺服机床数控插补实验（平面） (14)实验二 NUT型交流伺服机床数控插补实验（立体） (20)实验三编码器实验 (22)实验四交流伺服电机控制方式及运行特性实验 (27)实验五交流伺服系统的滤波器实验（选做） (31)实验一篇 NUT型机电一体化与交流伺服数控机床实验部分预备知识：数控机床系统简介及机床本体结构认识实验数控机床是一种以数字量作为指令信息形式，通过数字逻辑电路或计算机控制的机床。
它综合运用了机械、微电子、自动控制、信息、传感测试、电力电子、计算机、接口、软件编程等多种现代技术，是一个典型的机电一体化产品。
数控机床与一般机床相比具有较强的适应性和广泛的通用性，能获得更高的加工精度和稳定的加工质量，具有较高的生产率，能改善劳动条件，减轻工人的劳动强度，并便于现代化生产管理。
数控机床自从20世纪50年代问世以来，至今已迅速发展到在发达国家的机床工业产值中占大部分的程度，应用范围已从小批生产扩展到大批量生产领域。
一．数控机床的分类1．按工艺特征分类（1）一般数控机床即数控化的通用机床，如数控车床、数控铣床、数控滚齿机、数控线切割机床等等。
（2）加工中心，即配有刀库和自动换刀装置的数控机床。
工件一次装夹能完成多道工序。
（3）多坐标数控机床，一般在5轴以上，机床结构复杂。
用于加工特殊形状复杂零件。
2．按数控装置功能分类（l）点位控制数控机床：机床移动部件获得点位控制，移动中不加工，如数控坐标镗床、钻床、冲床。
（2）点位直线控制数控机床：在点位控制基础上增加直线控制，移动中可以加工，如简易数控车床。
（3）轮廓控制数控机床：实现连续轨迹控制，即控制加工过程每个点的速度和位置。
有各种全功能的数控机床。
数控机床伺服及检测技术实验指导书
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现代数控机床伺服与检测技术
实验三 步进电动机实验
步进电动机又称脉冲电机，是数字控制系统中的一种重要的执行元件，它是 将电脉冲信号变换成转角或转速的执行电动机，其角位移量与输入电脉冲数成正 比；其转速与电脉冲的频率成正比。在负载能力范围内，这些关系将不受电源电 压、负载、环境、温度等因素的影响，还可在很宽的范围内实现调速，快速启动、 制动和反转。
四、实验原理
4．步进电机； 5．双踪示波器。
步进电机是一种感应电机，它的工作原理是利用电子电路，将直流电变成分 时供电的，多相时序控制电流，用这种电流为步进电机供电，步进电机才能正常 工作，驱动器就是为步进电机分时供电的，多相时序控制器。
步进电机分三种：永磁式（PM），反应式（VR）和混合式（HB）。 步进电机的工作原理如图 1 所示，通常电机的转子为永磁体，当电流流过定 子绕组时，定子绕组产生一矢量磁场。该磁场会带动转子旋转一角度，使得转子 的一对磁场方向与定子的磁场方向一致。当定子的矢量磁场旋转一个角度。转子 也随着该磁场转一个角度。每输入一个电脉冲，电动机转动一个角度前进一步。 它输出的角位移与输入的脉冲数成正比、转速与脉冲频率成正比。改变绕组通电 的顺序，电机就会反转。所以可用控制脉冲数量、频率及电动机各相绕组的通电 顺序来控制步进电机的转动。 步进电机旋转方向与内部绕组的通电顺序相关，例如，三相步进电机有如下 三种工作方式： 1．单三拍工作方式，通电顺序为
U1 =U msin ωt
时，副边产生感应电动势
E2 = kU1 = kU m sin ωt
当转子绕组的磁轴与定子绕组的磁轴位置为任意角度θ时，绕组中产生的感 应电动势应为
E2 = kU1 sinθ = kU m sin ωt sinθ
伺服电机实验
实验一异步电机变频调速实验1. 正弦波脉宽调制（SPWM）方式的实验1.1实验目的1）过实验掌握SPWM的基本原理和实现方法2）悉与SPWM控制方式相关的信号波形1.2实验原理所谓正弦波脉宽调制就是把一个正弦波分成等幅而不等了与正弦宽的方波脉冲串，每一个方波的宽度，与其所对应时刻的正弦波的值成正比，这样就产生波等效的等幅矩形脉冲序列波，由于各脉冲的幅值相等，所以逆变器可由恒定的直流电源供电，也就是说，逆变器输出脉冲的幅值就是整流器的输出电压。
当逆变器各开关器件都是在理想状态下工作时，驱动相应开关器件的信号也应与逆变器的输出电压波形相似。
从理论上讲，这一系列脉冲波形的宽度可以严格地用计算方法求得，作为控制逆变器中各开关器件通断的依据。
但较为实用的办法是引用“调制”这一概念，以所期望的波形(在这里是正弦波)作为调制波，而受它调制的信号称为载波。
在SPWM中常用等腰三角波作为载波，因为等腰三角波是上下宽度线性对称变化的波形，当它与任何一个光滑的调制函数曲线相交时，在交点的时刻控制开关器件的通断，即可得到一组等幅而脉冲宽度正比于该调制函数值的矩形脉冲。
1.3 实验设备及仪器1）KR-1系列变频调速实验系统一套。
2）双踪示波器一台。
1.4实验步骤1）接通电源，打开开关。
2）将P07号参数设置为00，选择SPWM控制方式。
将加速度设置到10，按“运行”键，控制电动机运行，观察电动机的加速过程，直至电动机达到稳速运行状态，按照60HZ的频率运行。
3）通过示波器，观察三相正弦波信号（在测试孔1、2、3）。
分别如下4）通过示波器，观察三角波载波信号，并估算其频率（在测试孔5）。
5）通过示波器。
观察SPWM波信号（在测试孔6、7、8、9、10、11）。
6）将频率设定值在0.1HZ—100HZ的范围内不断变化，通过示波器在测试孔1、2、3中观察信号的频率和幅值的关系。
1.5 实验总结2. 六脉冲型电压矢量控制方式的实验2.1实验目的1）通过实验，掌握空间电压矢量控制方式的原理和实现方法。
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《伺服驱动系统》实验指导书
适用专业:机电、自动化
课程代码:8402021
学时: 4 学分:
编写单位:
编写人:肖继学
审核人:
审批人:
目录
实验一（实验代码1） (2)
实验二（实验代码2） (7)
实验一 伺服驱动系统结构
一、实验目的和任务
1、 了解伺服驱动系统在数控机床中所处的位置及作用；
2、 了解伺服驱动系统的构成及其与其它部件的联系；
3、 了解伺服驱动系统各主要组成部分的作用、功能。
二、实验仪器、设备及材料
一套基于PWM 的直流伺服驱动系统；一套MTC-2M FAG GR 数控系统，一套型号为AC 200的具有一个主轴、三个进给运动的交流伺服驱动系统及相应的工作台，
三、实验原理 四、实验步骤
一套基于PWM 的直流伺服驱动系统如图1所示。
其中“1”为直流伺服系统平台；“2”为直流伺服系统驱动电路板；“3”为直流伺服系统驱动电路板安装支架；“4”为直流伺服电动机；“5”为直流伺服电动机速度、位移信号反馈线；“6”为直流伺服电动机的驱动电源线；“7”为直流伺服电动机的安装支架。
其中，直流伺服驱动电路是整个伺服系统的核心、“大脑”。
该直流伺服驱动系统的伺服驱动电路
其中“1”为直流电源90V 的驱动电源开关；“2”为直流电源15V 的控制电源开关；“3”为220V 交流电源开关；“4”为直流伺服电动机的励磁电源开关；“5”为信号、电源接口；“6”为电容；“7”为排阻；“8”为电容；“9”为直流伺服驱动电动机接口。
2． 交流伺服驱动系统
整个伺服驱动系统及工作台的总体概况如图3所示。
图中，“1”为交流伺服驱动控制柜；“2”为交流伺服工作台；“3”为数控系统运行状态显示区；“4”为交流伺服驱动系统状态显示区；“5”为数控系统操作面板；“6”为交流伺服系统硬复位等按钮；“7”为工作模式选择等开关；“8”为伺服驱动系统各轴的能使开关；“9”为伺服系统紧停按钮；“10”为手摇脉冲发生器。
交流伺服驱动系统仍由交流伺服电动机和交流伺服驱动电路两大模块构成。
其中，交流伺服驱动电路模块安装在如图3所示的伺服驱动控制柜里，其外观如图4所示。
图中，
“1”为交流伺服驱动电路的散热孔；
“2”为交流伺服驱动控制柜背面板；“3”为主轴伺服驱动电路模块外观图；
“4”为X 轴伺服驱动电路模块外观图；“5”为Y 轴伺服驱动电路模块外观图；“6”为Z 轴伺服驱动电路模块外观图。
在伺服驱动控制柜里，除了有伺服驱动电路，还有如图5所示的电源总开关、如图6所示的与伺服驱动电机、数控系统联系的电源、信号接口以及变压器等附件。
如图6中，“1”为输出到伺服电动机的驱动电源接口；“2”为与数控系统联系的信号、控制线以及来自于伺服电动机位移等反馈信号线；“3”为伺服驱动电路输入电源接口；“4”为变压器。
7所示。
“5”“9”为横向交流伺服电源线；“10”为横向交流伺服反馈线。
五、实验报告要求
严格按照西华大学规定的理工科实验报告格式、要求完成本次实验报告。
六、实验注意事项
实验中不允许触摸各种设备、器件、接头、电缆，不允许动各种开关。
否则，自行负责、处理由此造成的伤、亡事故，并赔偿由此造成的设备损坏的经济损失。
七、思考题
1、 伺服驱动系统在当今数控机床中处于怎样的地位？
2、 伺服驱动系统主要由哪几部分构成，它们具有哪些主要的作用、功能？
3、 请谈谈本次实验的体会。
实验二 进给伺服系统误差测试
一、验目的和任务
1、 了解进给伺服系统误差测试原理；
2、 了解伺服系统增益对伺服系统运动轮廓精度的影响；
3、 认识理论分析对实践的重要指导作用。
二、 验仪器、设备及材料
一套型号为MTC-2M FAG GR 的数控系统，一套型号为AC 200具有一个主轴、三个进给运动的交流伺服驱动系统及相应的工作台，一套数控系统（包含伺服驱动系统）精度测试仪。
三、实验原理 四、实验步骤
1、 伺服系统误差测试基本原理
伺服系统误差测试的基本结构如图1所示。
来自于光电编码器或其它伺服电动机传感器的位置、速度信号经滤波、整形、鉴相、倍频等处理后，被送入计数接口电路，计算机在京接口电路获得这些位置、速度信号后，进行相关分析、处理，并将分析结果通过显示器输出或送往打印机打印，也可通过以太网送往远程监控系统。
2、 数控系统精度测试仪
型号为CNC2000-B 的数控系统精度测试仪的外观如图2所示，其操作界面如图3所示。
它能进行数控系统的单脉冲、定位精度、重复定位精度、数控插补直线、数控插补圆等多种数控系统运行状态的精度测试。
当然，也可以通过数控插补直线、数控插补圆的精度测试直观地观测系统增益对伺服系统运动轮廓精度的影响。
经过分析，测试仪会对伺服系统的增益是否匹配给出一个结论。
3、 进给伺服系统误差测试
这里主要演示当伺服系统的增益相匹配时数控插补直线的精度如图4，数控插补圆的精度如图5，以及当伺服系统的增益相不匹配时数控插补直线的精度如图6、7，数控插补圆的精度如图8、9。
五、实验报告要求
严格按照西华大学规定的理工科实验报告格式、要求完成本次实验报告。
六、实验注意事项
实验中不允许触摸各种设备、器件、接头、电缆，不允许动各种开关。
否则，自行负责、处理由此造成的伤、亡事故，并赔偿由此造成的设备损坏的经济损失。
七、思考题
1、从理论上分析，伺服驱动系统的增益匹配标准是什么？
2、伺服系统误差测试对实践有何意义？
3、请谈谈本次实验的体会。
图 3 数控系统运行状态测试仪操作界面图 4 伺服系统增益匹配时数控直线插补精度
图5 伺服系统增益匹配时数控圆插补精度
图 6 伺服系统增益不匹配时数控直线插补精度（1）
图7 伺服系统增益不匹配时数控直线插补精度（2）图8 伺服系统增益不匹配时数控圆插补精度（1）
图9 伺服系统增益不匹配时数控圆插补精度（2）。