哈工大机电系统控制基础实验报告材料 二
哈工大 机电产品现代设计方法实验报告
1 实验目的（1）掌握典型机电产品多学科协同优化设计软件环境组成，包括建模软件、分析软件、协同平台；（2）自主设计产品模型、分析过程、优化目标；(3) 对得到的优化结果进行定性分析，解释结果的合理性，编写上机实验报告。
2 实验内容(1) 轴或负载台的有限元分析(2) 基于Adams的运动学分析与仿真3实验相关情况介绍（包含使用软件或实验设备等情况）网络协同设计环境，如图1所示：包括产品CAD建模、有限元分析FEM、动力学仿真ADAMS和控制仿真MATLAB。
计算机网络硬件环境和相应软件环境。
图形工作站和路由器，安装协同设计仿真软件。
型图1 协同设计仿真平台组成典型机电产品协同设计仿真工作流程如下图2所示。
1）利用CAD建模工具，建立产品模型；2）利用ADAMS建立产品运动学模型；3）根据CAD和ADAMS传过来的结构模型和边界条件分析零件应力场和应变场；4）用ADAMS分析得到的运动参数（位移、速度）。
图2 协同设计仿真平台组成SysML语言是UML语言(Unified Modeling Language，统一建模语言，一种面向对象的标准建模语言，用于软件系统的可视化建模)在系统工程应用领域的延续和扩展，是近年提出的用于系统体系结构设计的多用途建模语言，用于对由软硬件、数据和人综合而成的复杂系统的集成体系结构进行可视化的说明、分析、设计及校验。
在这里我们绘制参数图如下。
在下面的参数图中，我们确定了系统中各部件的相互约束情况。
图４产品初步结构与ＳｙｓＭＬ图4实验结果（含操作过程说明、结果记录及分析和实验总结等，可附页）（一）底座转台关键件有限元分析：1，在CAD中打开零件的三维模型图，导出为IGES格式模型文件（*.igs）,在Ansys中运行file->import->IGSE...导入该模型; 或者按照以下步骤创建零件模型。
运行Preprocessor->Modeling->V olumns->Cylinder->Solide Cylinder，弹出如下对话框，在对话框中输入相应数值，。
哈工程自控实验报告(3篇)
第1篇一、实验目的1. 理解自动控制系统的基本概念和组成。
2. 掌握典型环节的阶跃响应特性。
3. 学习系统稳定性分析的方法。
4. 培养动手操作能力和实验数据分析能力。
二、实验仪器1. 自动控制系统实验箱2. 计算机3. 示波器4. 阶跃信号发生器三、实验原理自动控制系统是指通过自动控制装置对被控对象进行控制的系统。
实验中，我们采用复合网络法模拟典型环节，并通过阶跃响应分析系统的动态性能。
四、实验内容1. 构建一阶系统的模拟电路，分析其阶跃响应。
2. 构建二阶系统的模拟电路，分析其阶跃响应。
3. 进行连续系统串联校正实验，分析校正效果。
五、实验步骤1. 一阶系统阶跃响应实验（1）搭建一阶系统的模拟电路，包括运算放大器、电阻、电容等元件。
（2）使用阶跃信号发生器产生阶跃信号，接入系统输入端。
（3）使用示波器观察并记录系统输出端的阶跃响应曲线。
（4）分析阶跃响应曲线，计算系统的性能指标。
2. 二阶系统阶跃响应实验（1）搭建二阶系统的模拟电路，包括运算放大器、电阻、电容等元件。
（2）使用阶跃信号发生器产生阶跃信号，接入系统输入端。
（3）使用示波器观察并记录系统输出端的阶跃响应曲线。
（4）分析阶跃响应曲线，计算系统的性能指标。
3. 连续系统串联校正实验（1）搭建连续系统的模拟电路，包括运算放大器、电阻、电容等元件。
（2）使用阶跃信号发生器产生阶跃信号，接入系统输入端。
（3）使用示波器观察并记录系统输出端的阶跃响应曲线。
（4）根据系统性能要求，设计串联校正电路。
（5）搭建串联校正电路，接入系统输入端。
（6）使用示波器观察并记录校正后系统输出端的阶跃响应曲线。
（7）分析校正前后系统性能指标的变化。
六、实验结果1. 一阶系统阶跃响应（1）阶跃响应曲线如图1所示。
（2）系统性能指标如下：- 调节时间：0.5s- 超调量：0%- 峰值时间：0.1s2. 二阶系统阶跃响应（1）阶跃响应曲线如图2所示。
（2）系统性能指标如下：- 调节时间：2s- 超调量：10%- 峰值时间：0.5s3. 连续系统串联校正（1）校正前后阶跃响应曲线如图3所示。
哈工大_机电系统控制基础实验_实验一
姓名：学号：课程名称：机电系统控制基础实验实验序号： 1 实验日期：实验室名称：同组人：实验成绩：总成绩：教师评语：教师签字：年月日机电系统控制基础原理性仿真实验一、实验目的通过仿真实验，掌握在典型激励作用下典型机电控制系统的时间响应特性，分析系统开环增益、系统阻尼、系统刚度、负载、无阻尼自振频率等机电参数对响应、超调量、峰值时间、调整时间、以及稳态跟踪误差的影响；掌握系统开环传递函数的各参数辨识方法，最后，学会使用matlab 软件对机电系统进行仿真，加深理解系统动态响应特性与系统各参数的关系。
二、实验原理1．一阶系统的单位脉冲响应惯性环节（一阶系统）单位脉冲响应simulink 实现图，如图2-1 所示(a)可观测到输出曲线(b)输入、输出曲线均可观测到图2-1 惯性环节（一阶系统）单位脉冲响应simulink 实现图2．一阶系统的单位阶跃响应一阶系统的单位阶跃响应simulink 实现图如图2-2 所示。
图2-2 一阶系统的单位阶跃响应simulink 实现图3．二阶系统的单位脉冲响应二阶系统的单位脉冲响应simulink 实现图，如图2-3 所示。
图2-3 二阶系统的单位脉冲响应simulink 实现图4．二阶系统的单位阶跃响应二阶系统的单位阶跃响应实验simulink 实现图如图2-4 所示。
图2-4 二阶系统的单位阶跃响应实验simulink 实现图三、实验要求1. 掌握在典型激励作用下典型机电控制系统的时间响应特性。
2. 掌握系统开环传递函数的各参数辨识方法。
3. 使用matlab 软件对机电系统进行仿真四、实验结果1. 一阶系统的单位脉冲响应Simulink 模型图如图4-1图4-1 一阶系统单位脉冲响应模型图单位脉冲函数波形图如图4-2图4-2 单位脉冲函数波形图图4-3 输出函数波形图2. 一阶系统的单位阶跃响应Simulink 模型图如图4-4图4-4一阶系统的单位阶跃响应模型图单位阶跃函数波形图如图4-5图4-5 单位阶跃函数波形图图4-6 输出函数波形3.二阶系统的单位脉冲响应Simulink 模型图如图4-7图4-7 Simulink 模型图单位脉冲函数波形图如图4-2。
《机电系统控制基础》实验指导书
哈尔滨理工大学《机电系统控制基础》机械电子工程专业实验指导书班级：姓名：学号：实验名称：荣成学院机械工程系机电教研室2017年 8月目录实验一Matlab语言基础实验 (1)实验二控制系统建模及模型转换 (6)实验三控制系统的时域分析实验 (9)实验四控制系统的频域分析实验 (14)实验五控制系统的稳定性分析实验 (21)附录一Matlab中输入希腊字母的方法 (30)实验一Matlab语言基础实验一、实验目的和要求1、掌握Matlab软件使用的基本方法2、熟悉Matlab的数据表示、基本运算和程序控制语句3、熟悉Matlab绘图命令及基本绘图控制4、掌握Matlab软件求拉普拉斯变换与逆变换基本方法二、实验内容1、MATLAB工作环境平台①Command Window命令窗口是对MATLAB 进行操作的主要载体，默认的情况下，启动MATLAB 时就会打开命令窗口，如图 1 所示。
一般MA TLAB的所有函数和命令都可以在命令窗口中执行。
图1 MATLAB工作界面平台掌握MALAB 命令行操作是走入MA TLAB 世界的第一步。
命令行操作实现了对程序设计而言简单而又重要的人机交互，通过对命令行操作，避免了编程序的麻烦，体现了MATLAB 所特有的灵活性。
在运行MA TLAB提示符“>>”表示MA TLAB正在等待执行命令。
注意：每个命令行键入完后，都必须按回车键。
当需要处理相当繁琐的计算时，可能在一行之内无法写完表达式，可以换行表示，此时需要使用续行符“…”，否则MA TLAB 将只计算一行的值，而不理会该行是否已输入完毕。
使用续行符之后MA TLAB 会自动将前一行保留而不加以计算，并与下一行衔接，等待完整输入后再计算整个输入的结果。
在MATLAB 命令行操作中，有一些键盘按键可以提供特殊而方便的编辑操作。
比如当然下面即将讲到的历史窗口也具有此功能。
②Command History历史命令窗口在默认设置下历史命令窗口会保留自安装时起所有命令的历史记录，并标明使用时间，以方便使用者的查询。
机械控制基础实验报告(3篇)
第1篇一、实验目的1. 掌握机械控制基础实验的基本原理和方法。
2. 熟悉实验设备和仪器，了解其工作原理。
3. 培养实验操作技能，提高实验数据分析能力。
4. 培养团队合作精神，提高沟通协调能力。
二、实验内容本次实验主要分为以下三个部分：1. 机械系统运动学分析2. 机械系统动力学分析3. 机械控制系统仿真三、实验原理1. 机械系统运动学分析运动学分析是研究物体运动规律的科学，主要包括位移、速度、加速度等基本运动参数。
在本实验中，我们通过实验设备对机械系统进行运动学分析，得到位移、速度、加速度等运动参数，进而研究机械系统的运动规律。
2. 机械系统动力学分析动力学分析是研究物体运动状态变化的原因和规律的科学。
在本实验中，我们通过实验设备对机械系统进行动力学分析，得到力、力矩、惯性力等基本力学参数，进而研究机械系统的动力学特性。
3. 机械控制系统仿真控制系统仿真是一种基于计算机的技术，通过对控制系统进行数学建模，模拟实际控制系统的工作过程。
在本实验中，我们利用仿真软件对机械控制系统进行建模和仿真，研究控制系统在不同参数下的性能。
四、实验设备1. 机械系统运动学分析实验设备：运动传感器、数据采集卡、计算机等。
2. 机械系统动力学分析实验设备：测力传感器、测力矩传感器、数据采集卡、计算机等。
3. 机械控制系统仿真软件：MATLAB/Simulink等。
五、实验步骤1. 机械系统运动学分析1.1 连接实验设备，确保传感器与数据采集卡连接正常。
1.2 启动数据采集软件，设置采样频率和采集时间。
1.3 启动机械系统，观察运动传感器输出信号。
1.4 对采集到的数据进行处理，得到位移、速度、加速度等运动参数。
1.5 分析机械系统的运动规律。
2. 机械系统动力学分析2.1 连接实验设备，确保传感器与数据采集卡连接正常。
2.2 启动数据采集软件，设置采样频率和采集时间。
2.3 启动机械系统，观察测力传感器和测力矩传感器输出信号。
机械工程控制基础实验报告
机械工程控制基础实验报告一、实验目的机械工程控制基础实验是机械工程专业的重要实践环节，通过实验可以加深对机械工程控制理论的理解，掌握控制系统的基本分析和设计方法。
本次实验的主要目的包括：1、熟悉典型控制系统的组成和工作原理。
2、掌握控制系统的数学模型建立方法。
3、学会使用实验设备对控制系统进行性能测试和分析。
4、培养动手能力和解决实际问题的能力。
二、实验设备本次实验所使用的设备主要包括：1、控制实验台：包括控制器、执行机构、传感器等组件，可搭建多种控制系统。
2、计算机：用于数据采集、处理和分析。
3、示波器：用于观测系统的输入输出信号。
三、实验原理1、控制系统的组成一个典型的控制系统通常由控制器、执行机构、被控对象和传感器组成。
控制器根据给定的输入信号和反馈信号，产生控制信号来驱动执行机构，从而改变被控对象的输出。
传感器则用于测量被控对象的输出，并将其反馈给控制器，形成闭环控制。
2、数学模型控制系统的数学模型是描述系统输入输出关系的数学表达式。
常见的数学模型有传递函数、状态空间方程等。
在实验中，我们通常通过对系统的物理原理进行分析，建立其数学模型。
3、系统性能指标控制系统的性能指标包括稳定性、准确性和快速性。
稳定性是指系统在受到扰动后能够恢复到平衡状态的能力；准确性是指系统输出与给定输入之间的偏差；快速性是指系统从初始状态到稳定状态的过渡过程时间。
四、实验内容1、一阶系统的时域响应搭建一阶系统的实验电路，输入阶跃信号，使用示波器观测系统的输出响应。
通过改变系统的参数，如时间常数，观察其对系统响应的影响。
记录不同参数下的响应曲线，并计算系统的上升时间、峰值时间和调整时间等性能指标。
2、二阶系统的时域响应搭建二阶系统的实验电路，输入阶跃信号，观测系统的输出响应。
改变系统的阻尼比和自然频率，研究其对系统响应的影响。
分析不同阻尼比下系统的超调量、振荡次数和调整时间等性能指标。
3、系统的频率特性测试使用扫频法测试系统的频率特性，绘制波特图和奈奎斯特图。
机电控制系统实验报告
一、实验目的1. 理解机电控制系统的基本原理和组成；2. 掌握机电控制系统的调试方法；3. 熟悉常用控制元件的性能和特点；4. 提高动手能力和分析问题、解决问题的能力。
二、实验原理机电控制系统是指由电动机、执行机构、控制器、传感器等组成的，用于实现特定运动或控制功能的系统。
本实验主要研究步进电机驱动系统，通过控制步进电机的旋转角度和速度，实现机械装置的运动控制。
三、实验内容1. 步进电机驱动系统原理研究2. 步进电机驱动电路设计3. 步进电机驱动系统调试四、实验步骤1. 步进电机驱动系统原理研究（1）了解步进电机的工作原理和驱动方式；（2）分析步进电机驱动电路的基本组成和功能；（3）掌握步进电机驱动电路的调试方法。
2. 步进电机驱动电路设计（1）根据步进电机的参数（如相数、步距角等）选择合适的驱动电路；（2）设计步进电机驱动电路的硬件电路，包括驱动芯片、驱动模块、电源电路等；（3）绘制电路原理图和PCB布线图。
3. 步进电机驱动系统调试（1）搭建实验平台，包括步进电机、驱动电路、控制器、传感器等；（2）编写控制程序，实现步进电机的正转、反转、定位等功能；（3）调试系统，观察步进电机的运行状态，调整参数，使系统达到预期效果。
五、实验结果与分析1. 步进电机驱动系统原理研究通过学习，掌握了步进电机的工作原理和驱动方式，了解了步进电机驱动电路的基本组成和功能。
2. 步进电机驱动电路设计根据步进电机的参数，选择了合适的驱动电路，并完成了电路原理图和PCB布线图的绘制。
3. 步进电机驱动系统调试搭建了实验平台，编写了控制程序，实现了步进电机的正转、反转、定位等功能。
调试过程中，观察了步进电机的运行状态，调整了参数，使系统达到预期效果。
六、实验总结1. 通过本次实验，加深了对机电控制系统原理的理解，掌握了步进电机驱动系统的设计方法；2. 提高了动手能力和分析问题、解决问题的能力；3. 了解了常用控制元件的性能和特点，为今后从事相关领域工作奠定了基础。
哈工大自动控制理论实验一、二
实验一 典型环节的时域响应一、实验目的1、掌握典型环节模拟电路的构成方法、传函及输出时域函数的表达式。
2、掌握各典型环节的特征参数的测量方法。
3、熟悉各种典型环节的阶跃响应曲线。
二、实验设备Pc 机一台，TD-ACC+教学实验系统一套三、实验原理及内容1、比例环节 1）结构框图图1-1 比例环节的结构框图2）传递函数K S R S C =)()( 3）阶跃响应K t C =)( )0(≥t 其中 01/R R K =4）模拟电路图1-2 比例环节的模拟电路图注：图中运算放大器的正相输入端已经对地接了100k 电阻。
不需再接。
2、积分环节1）结构框图图1-3 积分环节的结构框图2）传递函数TSS R S C 1)()(= 3）阶跃响应t Tt C 1)(=)0(≥t 其中 C R T 0= 4）模拟电路图1-4 积分的模拟电路图3、比例积分环节1）结构框图图1-5 比例积分环节的结构框图2）传递函数 TSK S R S C 1)()(+= 3）阶跃响应t TK t C 1)(+= )0(≥t 其中 01/R R K = ；C R T 0= 4）模拟电路图1-6 比例积分环节的模拟电路图4、惯性环节1）结构框图图1-7 惯性环节的结构框图2）传递函数3）阶跃响应)1()(/T t e K t C --= 其中 01/R R K = ；C R T 1=4）模拟电路图1-8 惯性环节的模拟电路图四、实验步骤1、按图1-2比例环节的模拟电路图将线接好。
检查无误后开启设备电源。
2、将信号源单元的“ST ”端插针与“S ”端插针用“短路块”。
将信号形式开关设在“方波”档，分别调节调幅和调频电位器，使得“OUT ”端输出的方波幅值小于5V ，周期为10s 左右。
3、将方波信号加至比例环节的输入端R （t ），用示波器的“CH1”和“CH2” 表笔分别监测模拟电路的输入R （t ）端和输出C(t)端。
记录实验波形及结果。
哈工大现代控制理论实验报告之二
现代控制理论基础上机实验报告之二基于降维观测器的亚微米超精密车床振动控制院系航天学院专业自动化姓名李蒙班号1004102指导老师王述一哈尔滨工业大学2013年6月5日一、工程背景介绍1.超精密车床隔振系统的作用超精密机床是实现超精密加工的关键设备，而环境振动又是影响超精密加工精度的重要因素。
为了充分隔离基础振动对超精密机床的影响，目前国内外均采用空气弹簧作为隔振元件，并取得了一定的效果，但是这属于被动隔振，这类隔振系统的固有频率一般在2Hz左右。
这种被动隔振方法难以满足超精密加工对隔振系统的要求。
为了解决这个问题，有必要研究被动隔振和主动隔振控制相结合的混合控制技术。
2.隔振系统的物理描述空气弹簧上图表示了亚微米超精密车床隔振控制系统的结构原理，其中被动隔振元件为空气弹簧，主动隔振元件为采用状态反馈控制策略的电磁作动器。
上图表示一个单自由度振动系统，空气弹簧具有一般弹性支承的低通滤波特性，其主要作用是隔离较高频率的基础振动，并支承机床系统；主动隔振系统具有高通滤波特性，其主要作用是有效地隔离较低频率的基础振动。
主、被动隔振系统相结合可有效地隔离整个频率范围内的振动。
床身质量的运动方程为：p a 0ms F F ++= （1）p F ——空气弹簧所产生的被动控制力；a F ——作动器所产生的主动控制力。
假设空气弹簧内为绝热过程，则被动控制力可以表示为：0s sm 机床质量c 空气弹簧粘性阻尼系数0k 空气弹簧刚度系数 G 主动隔振系统作动器（不表示参数）s 0s 地基位移机床位移p 0r r r e e {1[/()]}n F cy k y p V V A y A =++-+ （2）r V ——标准压力下的空气弹簧体积；0y s s =-——相对位移（被控制量）；r p ——空气弹簧的参考压力；r A ——参考压力下单一弹簧的面积；e r 4A A =——参考压力下空气弹簧的总面积；n ——绝热系数。
哈工大 第二章 机电系统的数学模型 彭高亮9-2
但 是y1 ( t )＋y2 ( t ) x1 ( t )＋x 2 ( t ) 2 〔 〕
为解决非线性带来的问题通常采用局部线性化
哈尔滨工业大学 机电工程学院
2.2 系统的微分方程
二、系统微分方程的建立步骤
a)建立物理模型（包括力学模型、电学模型等），确 定系统或元件的输入量和输出量； b)按照信号的传递顺序，根据各元件或环节所遵循的 有关定律建立各元件或环节的微分方程； c)消去中间变量，得到描述系统输入量和输出量之间 关系的微分方程； d)整理为标准式，将与输出量有关的各项放在方程的 左侧，与输入量有关的各项放在方程的右侧，各阶导 数项按降幂排列。
哈尔滨工业大学 机电工程学院
?
2.2.2 机械系统的微分方程
机械系统中基本物理量的折算
实例: 图(a)为丝杠螺母传动机构，(b)为齿轮齿条传动机构，(c) 为同步齿形带传动机构，求三种传动方式下，负载m折算到 驱动电机轴上的等效转动惯量J
电机输入
m m
电机输入 电机输入
m
（a）
（b）
（c）
电机驱动进给装置
线性定常系统 线性系统 系统 非线性系统
哈尔滨工业大学 机电工程学院
线性时变系统
2.2 系统的微分方程
线性系统
系统的数学模型能用线性微分方程描述。
线性定常系统： 微分方程的系数为常数
k2 y(t ) k1 y(t ) y(t ) x(t )
线性时变系统：微分方程的某一（些）系数随时间的变化。
2.2.2 机械系统的微分方程
质量—弹簧—阻尼系统各部分基本物理规律： • 质量（块）
y
v(t )
f m (t )
0
m
机电系统控制实验报告2
机电系统控制实验报告穿销单元工件穿销实验报告一、前言模块化柔性制造综合实训系统最大特点是以机器人技术为核心的技术综合性和系统性，又兼顾模块化特征。
综合性体现在机器人技术、机械技术、微电子技术、电工电子技术、传感测试技术、接口技术、PLC工控技术、信息变换技术、网络通信技术等多种技术的有机结合，并综合应用到生产设备中；而系统性指的是，生产线的传感检测、传输与处理、控制、执行与驱动等机构在微处理单元的控制下协调有序地工作，有机地融合在一起。
系统模块化结构，各工作单元是相对独立的模块，并具有较强的互换性。
可根据实训需要或工作任务的不同进行不同的组合、安装和调试，达到模拟生产性功能和整合学习功能的目标，十分适合教学实训考核或技能竞赛的需要。
通过该系统，学生经过实验了解生产实训系统的基本组成和基本原理，为学生提供一个开放性的，创新性的和可参与性的实验平台，让学生全面掌握机电一体化技术的应用开发和集成技术，帮助学生从系统整体角度去认识系统各组成部分，从而掌握机电控制系统的组成、功能及控制原理。
可以促进学生在掌握PLC技术及PLC网络技术、机械设计、电气自动化、自动控制、机器人技术、计算机技术、传感器技术等方面的学习,并对电机驱动及控制技术、PLC控制系统的设计与应用、计算机网络通信技术和高级语言编程等技能得到实际的训练，激发学生的学习兴趣，使学生在机电一体化系统的设计、装配、调试能力等方面能得到综合提高。
体现整体柔性系统教学的先进性。
二、实验目的1、了解PLC的工作原理；2、掌握PLC编程与操作方法；3、了解气缸传感器的使用方法；4、掌握PLC进行简单装配控制的方法。
三、实验设备1、模块化柔性制造综合实训系统一套；2、安装西门子编程软件STEP7-MicroWIN SP6的计算机一台；3、西门子S7-200 PLC编程电缆一条。
四、实验原理学生可通过实验验证工业现场中如何使用PLC对控制对象进行控制，我公司提供PLC源程序，学生可在源程序的基础上进行进一步编程，将编写好的程序通过编程电缆写入到PLC中，来验证自己的设计。
机电控制工程基础实验报告(4实验)参考模板
西华大学实验报告（理工类）开课学院及实验室：电气信息专业实验中心 6a-201 实验时间 ：2016年 5 月 日一、实验目的1、 通过模拟实验，定性和定量地分析二阶系统的两个参数T 和ζ对二阶系统动态性能的影响。
2、 通过模拟实验，定性和定量地分析系统开环增益K 对系统稳定性的影响。
二、实验原理1．典型的二阶系统稳定性分析结构框图如下图所示。
图1-1系统开环传递函数为：先算出临界阻尼、欠阻尼、过阻尼时电阻R 的理论值，再将理论值应用于模拟电路中，观察二阶系统的动态性能及稳定性，应与理论分析基本吻合。
在此实验中(图1-2)，系统闭环传递函数为：其中自然振荡角频率：阻尼比：对应的模拟电路图：如图1-2所示。
（其中R 取10 K Ω，50 K Ω，160 K Ω，200 K Ω）图1-2三、实验设备、仪器及材料TDN-AC/ACS 教学实验系统、导线四、实验步骤（按照实际操作过程）1. 典型二阶系统瞬态性能指标的测试(1) 按模拟电路图1-2接线，将阶跃信号接至输入端，取R = 10K 。
(2) 用示波器观察系统响应曲线C(t)，测量并记录超调M P 、峰值时间t p 和调节时间t S 。
(3) 分别按R = 50K ；160K ；200K ；改变系统开环增益，观察响应曲线C(t)，测量并记录性能指标M P 、t p 和t S ，及系统的稳定性。
并将测量值和计算值(实验前必须按公式计算出)进行比较。
将实验结果填入表1-1中。
五、实验过程记录(数据、图表、计算等) 参数项目RKΩKl/sωnl/sC(t p) C(∞)pM tp t s阶跃响应曲线计算值测量值计算值测量值计算值测量值0<ζ<1欠阻尼1050ζ=1临界阻尼160ζ>1过阻尼200表1-1六、实验结果分析及问题讨论西华大学实验报告（理工类）开课学院及实验室：电气信息专业实验中心 6a-201 实验时间：2016年5 月日一、实验目的掌握波特图的绘制方法及由波特图来确定系统开环传函。
机电控制实验报告 (2)
班级机设1204 姓名伍艺鹏学号12405700235 成绩电机控制实验(一)实验设备：电机控制台实验目的：（1）掌握电机原理及其基本控制方法和电路（2）了解多种电器元件原理电路图及其原理：(1) 顺序控制电路启动：1、按控制按钮SB2或SB4可以分别使接触器KM1或KM2线圈得电吸合，主触点闭合，M1或M2通电电机运行工作。
2、接触器KM1、KM2的辅助动合接点同时闭合电路自锁。
停止：1、按控制按钮SB3按纽，接触器KM2线圈失电，电机M2停止运行。
2、若先停电机M1按下SB1按纽，由于KM2没有释放，KM2动合辅助触点与SB1的动合触点并联在一起并呈闭合状态，所以按钮SB1不起作用。
只由当接触器KM2释放之后，KM2的动合辅助触点断开，按钮SB1才起作用。
(2) 正反向控制电路图中主回路采用两个接触器，即正转接触器KM1和反转接触器KM2。
当接触器KM1的三对主触头接通时，三相电源的相序按U―V―W接入电动机。
当接触器KM1的三对主触头断开，接触器KM2的三对主触头接通时，三相电源的相序按W―V―U接入电动机，电动机就向相反方向转动。
电路要求接触器KM1和接触器KM2不能同时接通电源，否则它们的主触头将同时闭合，造成U、W两相电源短路。
为此在KM1和KM2线圈各自支路中相互串联对方的一对辅助常闭触头，以保证接触器KM1和KM2不会同时接通电源，KM1和KM2的这两对辅助常闭触头在线路中所起的作用称为联锁或互锁作用，这两对辅助常闭触头就叫联锁或互锁触头。
班级机设1204 姓名伍艺鹏学号12405700235 成绩电机控制实验(一)实验设备：windows 系统，GX- Developer软件，eplan软件实验目的：设计一小车运行控制线路，小车由异步电动机施动，其动作如下：（1）小车由原位开始前进，到终端后自动停止：（2）在终端停留2min后自动返回原位停止；（3）要求能在前进或后退途中任意位置都能停止或启动。
哈工大自动控制原理课程设计实验报告
图2-15
这里给出校正装置、校正前和校正后的系统的开环Bode图，如图2-16所示。系统幅频特性的折线图如图2-17所示。手绘系统bode图近似该形式。
图2-16
图2-17
2.2.4
为了输出能更好的跟踪输入信号，这里我们仍然引入前馈控制，关于前馈控制分析详见根轨迹法校正部分。这里求得
同样的，考虑到该环节不易实现，我们取
引入前馈控制后，系统的Bode图如图2-18所示。可以看出，校正后系统的带宽增大。系统幅频特性的折线图如图2-19所示。手绘系统bode图近似该形式。
图2-18
图2-19
3
3.1
未加前馈控制时，校正后系统跟踪 正弦信号的波形如图3-1。
图3-1
当引入前馈控制后，系统的框图如图3-2所示。
图3-2
系统跟踪 正弦信号时，波形如图3-3所示。考虑到系统的转动惯量 可变， 取 时，系统跟踪 的正弦信号波形如图3-4和图3-5所示。可以看出，此时相位差接近于0°，幅值差不大于10%，满足性能指标的要求。
时，闭环幅频特性不出现谐振峰。
而二阶系统的截止频率 为
同时我们给出以下结论：
(1)闭环系统的截至频率 与相对应的开环系统的剪切频率 成正比关系。
(2)系统的谐振峰值 时，系统震荡趋势将剧烈增大。
(3)闭环带宽越宽，上升时间越短，但高频抗干扰的能力变差。
1.3.3
高阶系统的闭环极点都应在复数平面左半平面，其中距离虚轴近的闭环极点对动态过程影响大；反之距离虚轴远的闭环极点，对动态过程影响小。此外，极点附近有零点时，对动态过程影响较小。
图2-4
根据图2-2，可以求出速度反馈闭环的传递函数为
其特征方程为
该方程应有两个根 和 。由此解得
机电系统控制基础实验报告
.姓名：学号：课程名称：实验序号：实验日期：实验室名称：同组人：实验成绩：总成绩：教师评语：教师签字：年月日二角位置伺服系统频域特性测试与分析实验2.1实验目的熟悉直流伺服电动机角位置控制系统的组成及各环节工作原理，包括：电机参数、增量式码盘精度、机械负载惯量、信号采样频率、死区、控制方法等与角位置伺服系统控制性能指标的关系，针对该典型机电对象或系统，掌握输入信号的设置与离散方法，输出信号的采集与归一化方法，通过速度阶跃响应进行系统参数辨识，通过扫频法，测试系统的频域特性的相位特性和幅频特性曲线，分析系统的稳定性、快速性并掌握系统PID 控制的离散方法，主要目的是培养学生进行基本性能实验和综合设计实验的能力。
1、掌握各环节的设计方法；2、掌握机电系统基本调试方法；3、通过扫频法，绘出系统的对数频率特性曲线，从实验数据曲线上，分析系统的稳定性、稳定裕度、快速性、频带宽、校正环节的形式与基本离散化方法。
2.2 实验原理2.2.1 直流电动机角位置伺服系统组成直流电动机角位置伺服系统，由直流减速电机、膜片联轴器、磁滞制动器、增量式空心轴码盘组成的角位置反馈闭环系统。
码盘感知的角位置信号通过采集卡的I/O 传给计算机，由计算机的控制模型计算输出位置信号，通过采集卡的DA、驱动电路，使直流电动机转动，组成的计算机控制的角位置伺服系统示意图如图2.2.2.2.2 电动机及其驱动电路直流减速电动机采用惠城区日松菱五金电气商行的Z2D15-24GN，电动机额定电压24V，额定电流1A，额定转速60rpm，额定转矩2.4Nm，减速比为50。
直流减速电动机的电枢接驱动电路板，当电动机的电枢电压从1.8v 升高至7.5v 时，电机转速从4.763671875 度/秒（约0.79rpm）升高至243.28125 度/秒（约40.5rpm），而且呈线性关系y = 42.797* x − 77.48，式中x 为给定电压（伏），y为电机正转转速（度/秒），死区电压0 ∼ 1.81伏，线性相关系数为1，用码盘测得电动机正转转速与电枢电压的关系如图2.5直流电动机的电枢接驱动电路板，当电动机的电枢电压从0.7v减小至-4.7v 时，电机转速从12.19921875 度/秒(约2rpm)升高至244.9863281 度/ 秒（约40.1rpm ），而且呈线性关系y = 42.436* x − 45.277，式中x 为给定电压（伏），y 为电机反转转速（度/秒），死区电压0 ∼1.067伏，线性相关系数为1，用码盘测得电动机反转转速与电枢电压的关系如图2.6。
《机电控制技术》实验报告
《机电控制技术》实验报告詹如平机制124班5901112154一、实验特点本实验指导分为验证性基础实验和综合性实验，涉及到程序设计与调试实验。
基础实验包括PLC面板结构认识、编程器的使用练习、常用指令的使用练习。
综合性实验包括十字路口交通信号灯自动控制设计、多级传送控制系统设计和PLC自动控制的程序设计与调试。
鉴于实验设备不能到位，因此，主要开设验证性基础实验，通过实验进一步加深对PLC各种指令功能的理解。
程序设计与调试实验包括编写程序、PLC的电源及I/O接线、上机调试程序等技能和技巧的训练，为今后从事PLC控制系统的设计打下良好的基础。
二、实验设备OMRON C28P和CQM1H可编程控制器、PRO15编程器、输入开关实验板。
三、实验内容1．PLC认识实验2．常用指令练习3．三相异步电动机的PLC控制4．交通信号灯的PLC控制设计四、实验注意事项1．事先预习相关实验内容，编制好实验程序。
2．在实验教师指导下按规程进行相关操作。
3．注意观察实验过程和结果，并写出实验报告。
实验一、PLC认识实验一、实验目的熟悉PLC主机的结构，熟悉编程器的功能及使用方法。
二、预习要求(1)复习相关参考书中OMRON PLC的面板结构。
(2)仔细阅读课文中编程器的组成和主要操作；预习实验内容及要求。
三、实验内容和步骤(1)熟悉主机和编程器的结构了解主机面板各组成部分的功能及各端子、端口与外部电路的连接方法。
了解编程器与主机的连接方法及面板各组成部分的功能。
答：OMRON C28Pa、结构：整体式；b、CPU模块号：C28P-CDR-AE；①电源电压：100～240 V AC；②输入电压：24VDC；③输出器件：继电器；c、内存区结构：d、专用内部辅助继电器：1808：备份电池电压低时为“ON”；1809：扫描周期大于100ms时为“ON”；1810：高速计数器指令的硬件复位；1811、1812、1814：常“OFF”；1813：常“ON”；1815：当PLC开始运行时，“ON”一个扫描周期；1900：产生0.1S时钟脉冲；1901：产生0.2S时钟脉冲；1902：产生1S时钟脉冲；1903：BCD码指令中操作数大于9999时为“ON”；1904：进位标志；1905～1907：执行CMP指令时，大于、等于、小于标志。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
姓名：高超学号：1120830223 课程名称：机电系统控制基础实验
实验序号：二实验日期：2014.12.2 实验室名称：机电系统控制基础实验室
同组人：晏理邦赵京昊
实验成绩：总成绩：
教师评语：
教师签字：
年月日
一、实验目的
熟悉直流伺服电动机角位置控制系统的组成及各环节工作原理，包括：电动机参数、增量式码盘精度、机械负载惯量、信号采样频率、死区、控制方法等与角位置伺服系统控制性能指标的关系，针对该典型机电对象或系统，掌握输入信号的设置与离散方法，输出信号的采集与归一化方法，通过速度阶跃响应进行系统参数辨识，通过扫频法，测试系统的频域特性的相位特性和幅频特性曲线，分析系统的稳定性、快速性并掌握系统PID 控制的离散方法，主要目的是培养学生进行基本性能实验和综合设计实验的能力。
1、掌握各环节的设计方法；
2、掌握机电系统基本调试方法；
3、通过扫频法，绘出系统的对数频率特性曲线，从实验数据曲线上，分析系统的稳定性、稳定裕度、快速性、频带宽、校正环节的形式与基本离散化方法。
二、实验原始数据及数据处理
表2.1 不同频率的输入和输出信号幅值关系
表 2.2 不同频率的输入和输出信号相位差
2.5 101 6.7 12
3.24 8.5 130.2 10.3 139.16
3.0 105.6 6.8 123.96 9.0 130.8 10.4 140.88
3.5 110.2 6.9 12
4.68 9.5 131.4 10.5 141.6
4.0 114.8 7.0 12
5.4 9.6 132.12 11.0 145.2
4.5 116.4 7.1 126.12 9.7 132.84 11.5 153.8
5.0 118 7.2 12
6.84 9.8 133.56 12.0 160.4
三、绘制同一频率输入/输出信号的时域曲线
图一：5HZ输入信号时域曲线
图二：5HZ 输出信号时域曲线
四、绘出系统已知频率点的幅值和相角，用折线作为渐近线逼近幅频特性曲线，给出开环剪切频率c ω。
图三：幅频特性曲线
开环剪切频率Hz c 61.6=ω。
五、给出系统的开环增益 K 和系统开环传递函数，各惯性环节的时间常数。
图四：系统幅频相频图
系统的开环增益943.7=K ,转折点处Hz 37.5=ω，系统的开环传递函数为
)137
.51(943
.7)(+=
s s s G ,惯性环节的时间常数186.037.51==
T . 六、给出控制系统的 simulink 实现图，通过改变开环增益K ，用示波器观察系统输出。
=
K12 943
.7
K
=
K
= 10
=
K6
K
= 4
=
K2
由系统输出可以看出，随着开环增益K值的增大，系统输出的幅值也会随之增大。
反之，则会减小。
七、思考题
1. 电动机选择的依据是什么？
电动机选择的依据：根据负载类型来选择电机功率和电机类型。
此外，具有与使用场所的环境相适应的防护方式及冷却方式的电机，在结构上因能适应电动机所处的工作环境条件。
2.系统输入余弦电枢电压的幅值和系统参数辨识精度是否有关？为什么？
无关。
因为
系统输入余弦电枢电压的幅值和系统参数辨识精度没有关系，因为系统输入的幅值只会随着系统的传递函数由输出反映出来，而系统的辨识精度是指系统对输入的信号变化快慢的测量即输入的频率。
所以，系统的辨识精度只是与输入信号的频率有关系，而与幅值无关。
3.采样频率的高低对系统参数辨识精度有何影响？
采样的频率越高就要求系统的辨识精度越好，这样才能够在极短的时间进行采样并且保证采样的准确性，所以说系统的辨识精度越高所能达到的采样频率也就越高。
相反，如果采样频率过高，就会使得系统的辨识精度降低，不能确保准确性。
4.分析输出信号的时域曲线零点漂移的原因；
在系统的控制电路中存在放大电路，而在放大电路中任何参数的变化，如电源电压的波动、元件的老化、半导体元件参数随温度变化而产生的变化，都将产生输出电压的漂移。
所以在本次试验中，电压的波动，或者是外界环境的干扰，都会使得输出信号时域曲线产生零点漂移。
5. 分析电机转速和电枢电压之间产生死区的原因？死区如何影响系统的
控制性能？在运动控制中如何减小死区的影响？
死区对系统控制性能的影响：因为有死区的存在，在电压小于死区电压时，电动机无法启动，当电压在正负之间转换时就会有一段时间电动机不能转动，从而系统的灵敏度就会降低，即系统控制的准确性和快速性都会降低。
减小死区影响：尽量增大电压升高的快速性，减小死区的时间，使电压快速的超出死区电压启动电机。
6. 分析电机的正反转转速与电压的线性系数不同的原因以及如何提高系
统辨识精度？
电机的正反转转速与电压的线性系数不同的原因：系统各环节存在摩擦阻力，系统的反应精度会有所降低，在电压较小时，由于外负载和各个环节的摩擦阻力，电机无法启动，当电压逐渐提高，输入转矩大于负载转矩时，电机和负载开始转动。
提高系统辨识精度：提高码盘的相角识别精度。
标准
文案 7. 满足相角滞后 ο
10时的频带宽是多少？满足幅值衰减10%的频带宽是多 少？同时满足相角滞后ο10和幅值衰减10%的频带宽是多少？
满足相角滞后 ο10时的频带宽是Hz 3.2，满足幅值衰减10%的频带宽是Hz 2.3，同时满足相角滞后ο10和幅值衰减10%的频带宽是Hz 4.1。
8. 在绘制对数频率特性图时，为什么将余弦电枢电压幅值作为输入信号， 将由码盘检测的角位置信号作为输出信号？并分析输入信号为角位置 信号时，对数频率特性的变化。
如何计算输入角位置信号的大小？，
输入余弦电枢电压幅值是为了获得角速度输入信号，以为码盘检测的是角位置信号，而输入信号经过系统所得到的输出信号为角位置信号，所以用码盘检测得到的角位置信号作为输出信号符合要求。
9. 简述本实验涵盖的基本知识点，以及你建议可扩展实验内容。
基本知识点：系统的时间响应时域分析，系统的频率响应、频率特性、频域分析，系统的稳定性分析。