电机拖动与运动控制综合设计报告
电机拖动实训报告
电机拖动实训报告
电机拖动实训报告
一、实验目的
1、通过实验了解电机的特点及用途。
2、掌握电机的运行原理及相关技术。
3、了解电动拖动的安装及诊断的步骤。
4、提高学生安装、技术诊断与维修的能力。
二、实验步骤
1、上机准备
先将电机绕组的正反极接线，然后接入控制柜，最后在控制柜上启动电机，进行上机准备。
2、安装拖动轮
将电机拖动轮安装到电机上，使用螺钉固定，并将电动拖动绳拉动电机拖动轮。
3、拉动电缆
将控制电缆和拖动电缆拉到电机上，并将其接在电机上。
4、拖动驱动器的安装
安装拖动驱动器，确定安装位置，并固定此位置。
5、绕组
将电机绕组接线，确保所有组件正确安装，确保绕组的接线正确。
6、检查工作
检查电机的接线，以及拖动驱动器的安装，确保启动电机的运行
可靠。
三、实验结果
1、通过实验了解电机的特点及用途，可以用电机来推动特定的机械运动。
2、掌握了电机的运行原理及相关技术，可以正确使用电机，以及对电机进行调试和维修。
3、了解电动拖动的安装及诊断的步骤，可以熟练的进行电动拖动的安装及诊断。
4、学生也提高了安装、技术诊断，与维修的能力，可以将所学知识应用到实际操作中。
四、实验总结
通过本次实验，让学生掌握了电机的原理及其运行原理，使学生对电机有了更深的了解，也提高了学生的安装、技术诊断，和维修技能，学生也可以将自己所学到的知识应用到实际生活中。
《电机与拖动实验》实验报告
《电机与拖动实验》实验报告实验报告：电机与拖动实验一、实验目的1.了解电机的工作原理和性能；2.掌握电机拖动的基本原理和方法；3.通过实验，培养实际操作和问题解决的能力。
二、实验仪器和材料1.电机拖动系统实验装置；2.直流电机；3.万用电表；4.直流电源；5.电阻箱。
三、实验原理电机是将电能转换为机械能的重要设备，常用于各种机械传动系统、发电机等设备中。
在电机中，电流通过电枢和励磁线圈，产生的磁场与永磁体或电磁体相互作用，导致电枢受到力矩的作用，从而实现旋转。
电机可根据其旋转方向和转速的要求进行接线，从而实现不同的拖动目标。
本实验中，我们使用直流电机作为实验对象，通过改变电源的电压和电阻的大小，来实现对电机的拖动控制。
通过调整电源电压和电阻大小，可以改变电机的拖动转速和负载能力。
四、实验步骤1.将直流电机的正负极与直流电源相连接；2.调节电源电压，观察电机的转速，并记录下来；3.调节电阻箱的电阻大小，改变电机的负载能力，并观察电机的转速；4.重复步骤2和3，记录不同电压和电阻下电机的转速。
五、实验结果分析根据实验步骤中记录的数据，我们可以分析电机拖动性能和控制的情况。
通过实验我们发现，电机的转速与电源电压和电阻的大小成正比，即电压或负载增加时，电机的转速也会相应增加。
这是因为电机的转速受到电源电压和负载的影响。
此外，我们还可以观察到在一定范围内，电机的转速随着电阻的增加而减小，这是因为电阻的增加导致了电流的减小，从而减小了电机的转矩，进而使转速减小。
六、实验总结通过本次实验，我们对电机的工作原理和性能有了更深入的理解。
电机拖动实验让我们通过实际操作和观察结果，进一步加强了对电机转速和负载的控制方法的掌握。
同时，实验还让我们更加了解了电机在不同电压和电阻条件下的工作特性。
电压和电阻的改变会直接影响电机的转速和负载能力，合理的选择和控制这些参数可以使电机的工作更加高效和稳定。
此外，本实验还培养了我们的实际操作和问题解决能力，提高了我们的实验能力和分析能力。
《电机拖动与运动控制综合设计》任务书
转速、电流反馈控制的直流调速系统设计一、系统基本参数转速、电流反馈控制直流调速系统采用晶闸管三相桥式整流装置供电，其基本参数如下：直流电动机额定转速n N = 1200 r/min，额定电压U N = 220V，额定电流I N = 180A，电动势系数C e = 0.196V·min/r，电流允许过载倍数λ=1.25；电动机电枢电阻R a = 0.2Ω，回路总电感L = 20 mH；晶闸管整流装置放大倍数K s = 36；电枢回路总电阻R = 0.6 Ω；机电时间常数T m = 0.22 s；额定转速时的给定电压U n* = 10V；转速调节器和电流调节器的输出限幅值为10V。
二、系统设计要求和内容1、要求转速、电流反馈控制直流调速系统稳态无静差，电流环的超调量σ≤5%，i系统从空载起动到额定转速时的转速超调量σ≤10%；n2、设计出转速、电流反馈控制直流调速系统的结构原理图，并分析转速、电流反馈控制直流调速系统的工作原理；3、采用工程设计方法分别设计双闭环直流调速系统中转速环和电流环调节器的结构，并利用相关方法和原理，结合给定的系统参数计算出各参数值，然后进行调节器中相关电阻、电容等元器件选型；4、要求利用Protel 99等软件分别画出基于运算放大器、电阻和电容等元器件实现的转速、电流调节器的模拟电路原理图；5、双闭环直流调速系统的结构和参数设计完后，在MATLAB 的Simulink 中建立相应的模型进行仿真实验，记录相应的仿真曲线和实验数据，并分析相关的实验数据，给出相应的结论，验证设计的系统是否满足要求；6、撰写一份设计报告，要求结构合理、格式规范、内容详实、条理清晰、论证充分，具体格式可参考仲恺农业工程学院毕业设计论文要求；7、严禁抄袭，若发现课程设计或者设计报告中存在抄袭，则一律按不及格处理；8、调节器的工程设计方法请参考《运动控制系统》教材《电力拖动自动控制系统——运动控制系统》P79中3.3.3节内容进行相关的设计。
电机与拖动课程设计报告
电机与拖动课程设计报告电机与拖动课程设计报告一、引言电机与拖动课程是电气工程专业的一门重要课程，主要涉及电机的基本原理、结构和控制方法，以及电机在工程实际中的应用。
本次课程设计旨在通过模拟实验的方式，加深对电机与拖动的理论知识的理解，提高实践操作能力。
二、设计目标本次课程设计的目标是设计一个电机拖动系统，其中包括电机驱动电路的设计、传感器采集电路的设计和控制系统的设计。
主要实现以下功能：1. 实现电机的正、反转控制，可以通过开关或按键控制电机的运行方向。
2. 实现电机的调速控制，可以通过旋钮或模拟信号输入控制电机的转速。
3. 实现电机位置的闭环控制，可以通过编码器或位置传感器获取电机的位置反馈信号，并控制电机按照指定位置运行。
三、系统设计1. 电机驱动电路设计电机驱动电路采用H桥电路，可以实现电机的正、反转控制。
根据电机的额定电流和电源电压确定H桥电路的功率。
并根据电机的类型（直流电机还是交流电机）选择相应的调速控制方法。
2. 传感器采集电路设计传感器采集电路主要包括电机的转速传感器和位置传感器。
转速传感器可以采用光电编码器或霍尔传感器，用于测量电机的转速。
位置传感器可以采用位移传感器或光电编码器，用于测量电机的位置。
3. 控制系统设计控制系统采用微处理器或单片机作为核心控制器，实现对电机的控制。
根据输入的控制信号，经过处理后输出控制信号给电机驱动电路，实现电机的正、反转、调速和位置控制。
四、实验步骤1. 搭建电机驱动电路，连接电机和电源，测试电机的正、反转控制功能。
2. 设计传感器采集电路，将传感器连接到微处理器或单片机上，测试传感器的采集功能。
3. 设计控制系统，编写控制程序，实现电机的正、反转、调速和位置控制。
4. 进行系统调试和性能测试，验证设计的功能是否符合要求。
五、实验设备1. 直流电机或交流电机2. 电源3. H桥电路4. 光电编码器或霍尔传感器5. 位移传感器或光电编码器6. 微处理器或单片机七、总结通过本次课程设计，我对电机与拖动的原理和实际应用有了更深入的理解。
电机与拖动设计报告
青岛理工大学琴岛学院设计报告课题名称：正反转与降压起动学院：琴岛学院专业班级：电气工程及其自动化091班学号：学生：指导教师：青岛理工大学琴岛学院教务处2011 年6月20日学生指导教师姚广芹课题名称正反转与降压起动设计时间２０１１年６月２０日设计地点实训基地３０２设计目的通过电气控制系统的设计实践，使学生掌握电气控制的设计方法、安装过程、资料整理和电气绘图软件的使用方法。
在此过程中培养从事设计工作的整体观念，通过较为完整的工程实践基本训练，为全面提高学生的综合素质及增强工作适应能力打下一定的基础。
1正反转设计过程一、识读电路图：位置控制电路图如图１所示。
工厂车间里的行车常采用这种线路，右下角是行车运动示意图，行车的两头终点处各安装一个位置开关SQl和SQ2，将这两个位置开关的常闭触头分别串接在正转控制电路和反转控制电路中。
行车前后各装有挡铁1和挡铁2，行车的行程和位置可通过移动位置开关的安装位置来调节。
二、线路的工作原理：线路的工作原理叙述如下：先合上电源开关QS。
按下SB1KM1线圈得电KM1 自锁触头闭合自锁KM1 主触头闭合KM1 联锁触头分断对KM2联锁电动机M正转至限定位置挡铁1碰开关SQ1KM2线圈得电KM2 自锁触头闭合自锁KM2 主触头闭合KM2 联锁触头分断对KM1联锁电动机M反转工作台左移SQ1—1先分断SQ1—2后闭合KM1线圈失电KM1 自锁触头分断解除自锁KM1 主触头分断KM1 联锁触头恢复闭合电动机停止正转，工作台停止左移工作台右移（SQ1触头复位）限制位置挡铁２碰ＳＱ２ＳＱ２－１先分断ＫＭ２线圈失电ＫＭ２自锁触头分断解除自锁工作台停止右移ＫＭ２主触头分断ＫＭ２联锁触头恢复闭合若按下SB3，整个控制电路失电，接触器各触头复位，电机M失电停转。
注意事项1、各个元件的安装位置要适当，安装要牢固、排列要整齐；2、按钮使用规定：红色：SB3停止控制；绿色：SB1正转控制；黑色：SB2反转控制；3、按钮、电机等金属外壳都必须接地，采用黄绿双色线；4、主电路必须换相（即V相不变，U相与W相对换），才能实现正反转控制；5、接线时，不能将控制正反转的接触器自锁触头互换，否则只能点动；6、接线完毕，必须先自检查，确认无误，方可通电；7、通电时必须有电气工程师在现场监护，做到安全文明生产；电动机可逆运行控制电路的调试1、检查主回路路的接线是否正确，为了保证两个接触器动作时能够可靠调换电动机的相序，接线时应使接触器的上口接线保持一致，在接触器的下口调相。
电机拖动实验报告小结(3篇)
第1篇一、实验背景与目的电机拖动实验是电气工程及其自动化专业一门重要的实践课程，旨在通过实验操作，使学生掌握电机的基本工作原理、运行特性及控制方法。
本次实验报告小结将对电机拖动实验过程中的操作、现象、数据及结论进行总结，以提高学生对电机拖动理论知识的理解和应用能力。
二、实验内容与过程1. 实验一：直流电动机的认识与特性测试（1）实验目的：掌握直流电动机的结构、工作原理和特性曲线。
（2）实验内容：观察直流电动机的构造，测量电动机的额定电压、额定电流、额定功率等参数，绘制电动机的机械特性曲线。
（3）实验过程：首先，观察直流电动机的构造，了解其主要部件及作用。
然后，连接实验电路，将电动机接入电路，测量电动机在不同电压下的电流、转速等参数，绘制电动机的机械特性曲线。
2. 实验二：三相异步电动机的工作特性（1）实验目的：掌握三相异步电动机的工作特性，了解电动机的启动、运行和制动过程。
（2）实验内容：观察三相异步电动机的启动、运行和制动过程，测量电动机在不同负载下的电流、转速、功率因数等参数。
（3）实验过程：首先，观察电动机的启动过程，分析启动过程中的电流、转速等参数变化。
然后，在电动机运行过程中，测量不同负载下的电流、转速、功率因数等参数，绘制电动机的工作特性曲线。
3. 实验三：三相异步电动机的启动与调速（1）实验目的：掌握三相异步电动机的启动与调速方法，了解不同调速方法的特点及应用。
（2）实验内容：观察三相异步电动机的启动与调速过程，分析不同调速方法的特点。
（3）实验过程：首先，观察电动机的启动过程，分析不同启动方法的特点。
然后，在电动机运行过程中，采用不同的调速方法，观察电动机的转速变化，分析调速方法的特点。
4. 实验四：电机拖动自动控制系统（1）实验目的：掌握电机拖动自动控制系统的原理和操作方法，提高学生的实际操作能力。
（2）实验内容：观察电机拖动自动控制系统的运行过程，分析控制系统的原理和操作方法。
电力拖动设计与仿真报告
电力拖动设计与仿真报告1. 引言电力拖动是一种利用电车辆近零排放的动力系统，实现汽车的运动和驱动的技术。
电力拖动可以大大减少对环境的污染，并提高能源利用率。
本报告将介绍电力拖动的设计与仿真，以及对比分析不同设计参数对系统性能的影响。
2. 设计概述电力拖动的系统由电机、电池、控制器等组成。
电机通过控制器控制电池的输出电流，从而驱动汽车运动。
设计的目标是实现高效率的能量转换和卓越的性能。
3. 电机选择和建模在本次设计中，我们选择了无刷直流电机。
针对设计要求，我们建立了电动机的数学模型，包括电动机的转矩方程、速度方程和电流方程。
通过模拟电机在不同负载下的性能，我们可以进一步优化电机设计参数。
4. 电池容量选择和优化电池的容量直接影响电车的续航里程。
我们根据电动机的模型和预设的运动路线，计算了不同电池容量下的续航里程。
通过综合考虑续航里程和整车重量的关系，我们选取了最佳的电池容量，并进一步优化了电池的充放电策略。
5. 控制器设计与仿真控制器是电力拖动系统的核心，负责实时监测车辆状态，并根据需求控制电池的输出电流。
我们采用了PID控制算法来实现速度调节和位置控制。
通过仿真，我们可以评估不同控制参数对系统响应时间、稳定性等性能指标的影响。
6. 仿真结果与分析基于以上设计与建模，我们进行了电力拖动系统的仿真，并分析了不同设计参数对系统性能的影响。
通过仿真结果，我们发现优化的电池容量能够显著提升续航里程，而适当调整控制器参数可以提高系统的稳定性和响应速度。
此外，我们还发现高效的电机设计能够减少能量损失，从而提高系统效率。
7. 结论本报告介绍了电力拖动系统的设计与仿真。
通过建立电动机模型、优化电池容量选择和设计控制器，我们能够对电力拖动系统的性能进行预测和优化。
通过仿真分析，我们可以明确不同设计参数对系统性能的影响，为实际系统的设计和开发提供指导。
电力拖动系统的应用具有重要的意义，能够推动汽车行业向环保和高效能源的发展方向迈进。
电机拖动的课程设计--三相鼠笼异步电动机的工作特性-精品
编号：____________审定成绩：____________电机与拖动控制课程设计报告设计（报告）题目:三相鼠笼异步电动机的工作特性单位（系别）：自动化系摘要本设计主要介绍了三项鼠笼异步电动机的工作特性。
三项鼠笼异步电动机从结构上说主要有定子和转子两部分组成。
定子是电动机的不动部分，由定子铁心、定子绕组和机座等构成。
转子绕组用作产生感应电势，并产生磁转矩。
它分鼠笼式和绕线式两种，鼠笼式转子绕组是自己短路的绕组，转子在每个槽中放有一根导体，导体比铁芯长，在铁芯两端用两个端环将导体短接，形成短路绕组。
若讲铁芯去掉，剩下的绕组形状似松鼠笼子，故称为鼠笼式绕组。
鼠笼异步电动机结构简单，制造容易、成本低、运行维护方便，它被广泛的应用在工农业生产中，作为电力拖动的原动力。
缺点是调速性能差，启动力矩较小，因此在一些要求平滑调速和气动力矩很大的场合常用其他类型电动机来完成。
在使用鼠笼式三相异步电动机时，如果需要改变电动机的转动方向，只要把接绕组始端的三根电源线中的任意两根位置对调，是三个线圈中电流达到最大值的先后顺序改变，旋转磁场的旋转方向也就随之改变，电动机的转动方向就变过来了。
课程设计要求和任务已知三相鼠笼异步电动机的参数为：额定电压380N U V =、额定电流0.5N I A =、额定转速()1420/min N n r =、容量100N P W =。
根据课题要求设计电路图测取：1、空载：电机绕组为Y 接法(220N U V =)，直接与测速发电机同轴联接，负载电机不接。
调节电压在1.2倍额定电压的范围内测取空载电压、空载电流、空载功率。
2、负载：同轴联接负载电机，调节负载电阻，使异步电动机的定子电流逐渐上升，直至电流上升到1.25倍额定电流。
在这范围内读取异步电动机的定子电流、输入功率、转速、直流电机的负载电流I F 等数据。
3、作工作特性曲线1P 、1I 、η、S 、()12cos f P φ=。
电机拖动课程设计报告
电力拖动自动控制系统课程设计报告——不可逆V-M双闭环直流调速系统设计目录不可逆V-M双闭环直流调速系统设计一、任务书 (3)二、概述 (4)三、工作原理 (5)四、参数计算 (10)五、动态设计 (13)六、总结 (18)七、附录 (18)八、参考文献 (18)一、任务书不可逆V-M 双闭环直流调速系统设计一 性能指标要求：稳态指标：系统无静差动态指标：%5≤i σ；空载起动到额定转速时%10≤n σ 。
二 给定电机及系统参数：KW P N 40=，V U N 440=，A I N 104=，2=λ，min 1000r n N =，Ω=4.0a R 主回路总电阻Ω=8.0R 主回路总电感mH L 15= 电机飞轮惯量22.5.77m N GD = 系统最大给定电压 V U nm 10*= ACR 、ASR 调节器限幅值调到为±8V 三 设计步骤及说明书要求：1 画出双闭环系统结构图，并简要说明工作原理。
2 根据给定电机参数，设计整流变压器，并选择变压器容量；选择晶闸管的参数并确定过流、过压保护元件参数。
3 分析触发电路及同步相位选择。
4 设计ACR 、ASR 并满足给定性能指标要求。
5 完成说明书，对构成系统的各环节分析时，应先画出本环节原理图，对照分析。
6 打印说明书（A4），打印电气原理图（A2）。
并交软盘（一组）一张。
二、概述在控制系统中如果采用比例积分调节，可使系统稳定，并有足够的稳定裕度，同时还能满足稳态性能，达到消除稳态速差的地步。
也就是说，带比例放大器的反馈控制闭环调速系统是有静差的调速系统，采用比例积分调节器的闭环调速系统则是无静差调速系统。
采用PI调节的单个转速闭环直流调速系统可以保证系统稳定的前提下实现转速无静差。
但是，如果对系统的动态性能要求较高，例如要求快速起制动，突加负载动态速降小等等，单闭环系统就难以满足。
为了实现在允许条件下的最快起动，关键是要获得一段使电流保持为最大值的恒流过程。
电机拖动控制实验报告
一、实验目的1. 理解电机拖动的基本原理和基本特性。
2. 掌握电机拖动控制系统的工作原理和基本操作。
3. 学习电机拖动控制实验的基本步骤和方法。
4. 培养动手能力和分析问题、解决问题的能力。
二、实验原理电机拖动控制实验主要涉及电机的基本工作原理、电机的特性以及电机控制系统的设计。
实验中，我们将使用三相异步电动机作为拖动对象，通过实验来了解电机的工作状态、特性以及控制方法。
三、实验设备1. 三相异步电动机一台2. 交流电源一台3. 电机控制器一台4. 电流表、电压表、转速表各一个5. 实验台及连接线四、实验步骤1. 连接实验电路将三相异步电动机、交流电源、电机控制器以及相关仪表连接到实验台上，确保电路连接正确无误。
2. 空载实验（1）开启交流电源，观察电机启动过程，记录电机启动时间和启动电流。
（2）观察电机空载运行状态，记录电机的转速和电流。
（3）关闭交流电源，断开电机，记录电机停机时间和停机电流。
3. 负载实验（1）在电机轴上加上一定的负载，观察电机运行状态，记录电机的转速、电流和功率。
（2）改变负载大小，重复步骤（1），观察电机在不同负载下的运行状态，记录相应的数据。
（3）分析实验数据，得出电机在不同负载下的特性曲线。
4. 电机拖动控制系统实验（1）设置电机控制器的参数，实现电机的基本控制功能。
（2）观察电机在不同控制策略下的运行状态，记录电机的转速、电流和功率。
（3）调整控制器参数，优化电机控制效果。
五、实验结果与分析1. 空载实验空载实验结果显示，电机在启动过程中电流较大，启动时间较短。
空载运行时，电机转速稳定，电流较小。
2. 负载实验负载实验结果显示，电机在不同负载下的转速、电流和功率有所不同。
随着负载的增加，电机的转速逐渐降低，电流和功率逐渐增大。
3. 电机拖动控制系统实验通过调整控制器参数，可以实现电机的基本控制功能，如启动、停止、调速等。
在不同控制策略下，电机的运行状态和性能有所不同。
电机拖动实践报告范文
电机拖动实践报告范文1. 引言电机是现代工业中必不可少的设备，广泛应用于各个领域，如工厂生产线的自动化、交通工具的驱动系统等。
电机拖动是利用电机实现物体运动或效果的一种应用方式。
本报告将介绍我们小组在电机拖动实践中的经验和教训，以及收获和改进。
2. 实践过程我们小组的实践项目是设计和制作一个能够抓取小物体的机械手。
我们选择了直流电机作为机械手的驱动力源，同时还使用了传感器和控制器来实现对机械手运动的精确控制。
2.1 设计和制作在设计阶段，我们首先确定了机械手的结构和功能要求。
然后，我们进行了零件的选购和加工，如轴承、齿轮、机械臂等。
接下来，我们组装了机械手的各个零部件，并进行测试和优化。
最后，我们进行了外观的美化和喷漆处理。
2.2 电机拖动的实现机械手的运动是通过电机的拖动来实现的。
我们选择了直流电机作为机械手的驱动力源，因为直流电机具有结构简单、体积小、功率密度高等优点。
我们通过电路连接和控制器编程，实现了对电机的启动、停止、正转、反转等操作。
2.3 传感器和控制器的应用为了实现对机械手运动的精确控制，我们还使用了传感器和控制器。
传感器可以测量机械手在运动中的位置、速度和力度等参数，控制器可以根据传感器的反馈信号来调整电机的转速和转向。
通过调整控制器的参数，我们可以实现机械手的快速、稳定和准确的运动。
3. 实践经验和教训在电机拖动实践中，我们积累了一些经验和教训。
3.1 注意电机的选择和驱动方式在选择电机时，需要考虑到工作环境、载荷要求、功率需求等因素。
同时，不同电机有不同的驱动方式，如直流电机可以使用直流电源或控制器来驱动，步进电机可以通过脉冲信号来控制。
正确选择电机和驱动方式是保证机械手正常运行的关键。
3.2 编程和调试的重要性在实践中，编程和调试是必不可少的环节。
通过编程，我们可以将机械手的运动和控制参数进行实时调整和优化。
同时，调试过程中可能会出现问题，如电路接线错误、传感器故障等，需要耐心分析和排查，并及时修复。
电机拖动课程设计报告(完整版)
课程设计直流电动机机械特性测试与分析目录摘要.............................................................................................................................................. - 1 -一设计的目的和意义.................................................................................................................. - 1 -1.1设计题目............................................................................................................................... - 1 -1.2设计目的............................................................................................................................... - 1 -1.3设计要求............................................................................................................................... - 1 -二总体设计方案.......................................................................................................................... - 2 -2.1 并励(他励)直流电动机的起动.......................................................................................... - 2 -2.1.1电枢回路串电阻起动................................................................................................. - 2 -2.1.2减压起动..................................................................................................................... - 2 -2.2并励(他励)直流电动机的调速........................................................................................... - 3 -2.2.1调节电枢电压调速................................................................................................... - 3 -2.2.2调节串入电枢回路电阻调速................................................................................... - 3 -2.2.3调节励磁电流调速................................................................................................... - 4 -三调速的性能指标...................................................................................................................... - 4 -3.1 调速范围与静差率.............................................................................................................. - 4 -3.2 调速的平滑性...................................................................................................................... - 4 -3.3调速的经济性....................................................................................................................... - 4 -四.设计过程................................................................................................................................ - 5 -4.1 实验设备.............................................................................................................................. - 5 -4.2 设计原理图.......................................................................................................................... - 5 -4.3设备屏上挂件排列顺序........................................................................................................ - 6 -4.4调速步骤............................................................................................................................... - 6 -4.4.1选择仪器..................................................................................................................... - 6 -4.4.2直流并励电动机的起动准备................................................................................... - 6 -4.4.3并励直流电动机起动步骤....................................................................................... - 7 -五、设计心得.............................................................................................................................. - 9 -六．参考文献.............................................................................................................................. - 9 -摘要随着工业的不断发展，电动机的需求会越来越大，电动机的应用越来越广泛，电动机的操作系统是一个非常庞大而复杂的系统，它不仅为现代化工业、家庭生活和办公自动化等一系列应用提供基本操作平台，而且能提供多种应用服务，使人们的生活质量有了大幅度的提高，摆脱了人力劳作的模式。
电机与拖动实验-实验报告
网络教育学院电机与拖动实验报告学习中心：陕西礼泉奥鹏学习中心层次：专升本专业：电气工程及其自动化学号： 151547409401 学生：刘洁完成日期： 2017 年 2 月 27 日实验报告一实验名称： 单相变压器实验实验目的： 1、通过空载和短路实验测定变压器的变比和参数。
2、通过负载实验测取变压器的运行特性。
实验项目： 1、空载实验 测取空载特性0000U =f(I ), P =f(U )。
2、短路实验 测取短路特性k k k U =f(I ), P =f(I)。
3、负载实验 保持11NU =U ，2cos 1ϕ=的条件下，测取22U =f(I )。
（一）填写实验设备表（二）空载实验1．填写空载实验数据表格2. 根据上面所得数据计算得到铁损耗Fe P 、励磁电阻m R 、励磁电抗m X 、电压比k（三）短路实验1.填写短路实验数据表格表2 室温θ=25O（四）负载实验1. 填写负载实验数据表格（五）问题讨论1. 什么是绕组的同名端？答：铁心上绕制的所有线圈都被铁心中交变的主磁通所穿过在任意瞬间当变压器一个绕组的某一出线端为高电位时则在另一个绕组中也有一个相对应的出线端为高电位那么这两个高电位如正极性的线端称同极性端而另外两个相对应的低电位端如负极性也是同极性端。
即电动势都处于相同极性的线圈端就称为绕组的同名端。
2. 为什么每次实验时都要强调将调压器恢复到起始零位时方可合上电源开关或断开电源开关？答：主要是为了防止在高压下合闸产生产生较大的冲击损坏设备。
其次是因为既然需要调压器对负载进行调压，那么调压器后面的负载情况就是一个不确定因素，就不能事先预料在较高电压下负载可能情况。
因此，就需要从低电压慢慢调高电压，观察负载的情况。
而断开电源时，如果负载时隔较大的感性负载，那么在高压状况下突然停电会产生很高的感应电势。
3. 实验的体会和建议录间隔相同的一段数据。
使得实验结果比较有普遍性。
建议：数据结果可以用图表显示。
电机拖动与运动控制综合设计报告
电机拖动与运动控制综合设计报告************学院课程设计报告电机拖动与运动控制综合设计院系：自动化学院题目：基于状态观测器单级倒立摆控制系统的设计班级：自动化****姓名：*****学号：************时间：************指导老师：************目录前言 (1)1 倒立摆系统的组成与工作原理 (1)2 倒立摆系统的控制目标 (1)3 建立单级倒立摆系统的状态空间模型 (1)4 基于状态观测器的状态反馈极点配置 (3)4.1系统能控性和能观性的判断 (3)4.2系统和状态观测器极点的配置 (3)4.3状态反馈矩阵和状态观测器矩阵 (4)5 倒立摆系统仿真模型以及Simulink仿真 (4) 5.1倒立摆Simulink仿真模型 (4)5.2倒立摆Simulink仿真曲线图 (5)6 倒立摆系统Matlab仿真动态模型 (6)6.1运动中倒立摆小车仿真效果图 (6)6.2稳定后倒立摆小车仿真效果图 (7)7 总结 (7)参考文献 (8)附录 (8)倒立摆系统MA TLAB2022仿真动态模型代码 (8)基于状态观测器单级倒立摆控制系统的设计前言倒立摆系统式日常生活中所见到的重心在上支点在下的控制问题的抽象，对其机理的研究具有重要的应用意义。
倒立摆系统是非线形、强耦合、多变量和自然不稳定的系统，是进行控制理论教学及开展各种控制实验的理想实验平台。
对倒立摆系统的研究能有效的反映控制中的许多典型问题：如非线性问题、鲁棒性问题、镇定问题、随动问题以及跟踪问题等。
倒立摆系统具有生动直观的教学特点，在研究方面，也具有重要的价值，如航空航天控制、机器人等等，都存在类似于倒立摆的控制问题。
1倒立摆系统的组成与工作原理下面为一级倒立摆系统为例，说明倒立摆系统的工作原理，如下图所示，倒立摆系统是由工程机、运动控制模块、伺服电机与驱动器、倒立摆本体和位置传感器等几大部分构成的一个闭环系统。
电机与拖动实验报告讲解
电机与拖动实验报告讲解
对于电机与拖动实验的报告讲解，可以从以下几个方面进行说明：
1. 实验目的和原理
首先要说明本次实验的目的是什么，以及本实验采用的主要原理是什么。
如此可以让读者明确掌握实验的意义和科学基础。
2. 实验器材和步骤
接下来要讲解使用了哪些器材进行实验，整个实验过程采取了哪些步骤。
例如，使用了哪种型号的电机、电源等实验器材，还有实验的具体操作流程和注意事项都要进行详细说明。
3. 实验数据和结果
此处要将实验所测数据进行清晰的陈述，例如测量电机输出功率、拖动负载的效果等。
此外还需说明每一数据背后的含义，如此可使读者了解到数据的意义，得到清晰直观的认识。
4. 结论和讨论
最后，需要进行结论和讨论，整个实验达到了什么效果，是否初步验证了实验原理的有效性，还有采取哪些优化措施可以进一步改进实验结果等，这些都是报告的重要内容。
综上所述，对于电机与拖动实验报告的讲解，需注重实验过程、数据整理与分析等每个环节的详细呈现，同时还需注意结论的客观性和可行性。
最新电机与拖动实验实验报告
最新电机与拖动实验实验报告实验目的：1. 了解并掌握最新电机的基本原理和工作特性。
2. 研究电机拖动系统的动态响应和稳定性。
3. 通过实验验证电机控制策略的有效性。
实验设备：1. 变频调速器。
2. 三相异步电机。
3. 电机负载模拟装置。
4. 电流和电压测量仪器。
5. 示波器和数据采集系统。
实验原理：本实验采用的电机为三相异步电机，其工作原理是通过三相交流电产生旋转磁场，进而驱动转子旋转。
电机拖动是指电机驱动机械设备进行运动的过程，涉及到电机与负载之间的能量转换和控制。
实验中，我们将通过调整变频调速器的输出频率和电压，改变电机的转速和扭矩，观察电机的拖动性能变化。
实验步骤：1. 准备工作：连接电机与变频调速器，确保电机负载模拟装置准备就绪，设置测量仪器。
2. 启动电机：开启变频调速器，逐步调整频率，使电机从静止状态启动至设定转速。
3. 负载变化：在电机运行过程中，逐步改变负载，记录电机的电流、电压和转速变化。
4. 稳态和暂态响应测试：通过快速改变负载或频率，观察电机的响应时间和稳定性。
5. 控制策略验证：实施不同的控制策略（如PID控制），比较电机性能的差异。
实验数据与分析：1. 记录实验中电机的启动时间、最大转速、稳态转速等数据。
2. 分析电机在不同负载下的电流和电压变化，评估电机的效率和稳定性。
3. 绘制电机的转速-时间曲线和电流-电压曲线，分析电机的动态特性。
4. 对比不同控制策略下的实验结果，评估其对电机性能的影响。
实验结论：通过本次实验，我们得出了电机在不同工作条件下的性能表现，验证了变频调速器对电机性能的调控能力。
同时，实验结果表明，合理的控制策略可以有效提高电机的响应速度和稳定性，对于电机拖动系统的设计和优化具有重要意义。
电机拖动实习报告
电机拖动实习报告第1篇：电机拖动实习报告A(一)实验目的1.学习电机实验的基本要求与安全操作注意事项。
2.认识在直流电机实验中所用的电机、仪表、变阻器等组件及使用方法。
3.熟悉他励直流电动机(即并励直流电动机按他励方式)的接线、起动、改变电机转向与调速的方法。
(二)设计心得通过本次实习得到很多以前不了解的知识，加强了自己的动手能力，知道了直流电动机的特性的额定控制。
我觉得这次的课程设计的出发点和落足点都是很好的，让我们在把理论付诸于实践的过程中，复习了知识，又动手实践一番，了解了电动制作的过程，学会了对电机的各种试验的方法步骤，遇到问题和故障时，懂得如何解决。
首先，感谢学校和老师给我们这个一次实训机会，了解这些东西，老师我们这么多天来的关心，每一次一次的失败，得到的是老师的鼓励，让我我知道干我们一行额只有通过一次一次的失败，总结教训才能获得成功的。
做事一定要有一丝不苟的精神，不能有一丝的马虎。
再次，在上课时不理解的、不太清楚的，在这里得到一个正面的认识，学以致用，以前总是知道自己学的东西是干什么的，现在知道了理论是实践的基础，有了这次经验，知道做事不能一口吃个胖子。
谢谢老师。
工厂的生活过过！那是一种快的节奏的生活，我们的生活是很慢的那种，通过实践学习的！电机与拖动综合实训心得体会电机、仪表、拖动综合实训报告一、电机实训部分1、三相异步电动机的结构(1)定子定子铁心：导磁和嵌放定子三项绕组，0.5mm硅钢片冲制涂漆叠压而成，内圆均匀开槽，槽形有半闭口、半开口和开口槽三种，适用于不同的电机定子绕组。
电枢绕组：绝缘导线绕制线圈，由若干线圈按一定规律连接成三项对称绕组，交流电机的定子绕组成为电枢绕组。
(2)转子铁芯：导磁和嵌放转子绕组，0.5mm硅钢片，外圆开槽转子绕组：分为笼型和绕线型两种笼型绕组：其电路为铸铝或铜条绕线型绕组：对称三项绕组星型接法气隙：中小型电机的气隙为0.2—2mm(3)工作原理定子三相对称绕组，接通三相对称电源，流过三相对称电流，产生旋转磁场(电生磁)，切割转子导体，感应电势和电流(磁变生电)，载流导体在磁场中受到电磁力的作用，形成电磁转矩(电磁生力)，使转子朝着旋转磁场旋转的方向旋转。
《电机与拖动实验》实验报告
《电机与拖动实验》实验报告实验目的：1.通过实验研究电机的基本原理及拖动实验。
2.掌握电机的各种性能参数的测量方法。
3.理解电机在实际应用中的拖动效果。
实验仪器和材料：1.直流电机2.电流表和电压表3.频率表4.力矩表5.功率计6.动力装载机7.电机控制装置8.适量导线9.滑动变阻器10.实验样品实验原理：电机是将电能转化为机械能的装置，其工作原理基于电磁感应定律。
利用斯奥伐尔定律，当一根导线带有电流时，它会受到一个力矩，从而使电机转动。
同时，根据洛伦兹定律，当电机的转子相对于固定磁场运动时，会产生感应电动势，从而形成拖动效果。
本次实验主要研究电机转动所需的电压和功率，以及电机的拖动效果。
通过测量电流、电压和转速等参数，可以计算出电机的转动功率、效率和拖动系数。
实验步骤：1.建立电路连接：将电机接入直流电源，通过滑动变阻器控制电流大小。
2.测量基本参数：将电流表、电压表和频率表连接到电路中，分别测量电流、电压和频率的数值。
3.测量力矩和功率：通过力矩表测量电机的转动力矩，并通过功率计测量电机的输出功率。
4.测量转速：通过频率表测量电机的转速。
5.计算结果：根据测量得到的各项参数，计算电机的效率和拖动系数。
实验结果：实验结果显示，当电机的电流和电压增加时，其输出功率也随之增加。
同时，电机的效率在一定范围内随着电压的增加而提高，但超过一定电压后，效率开始下降。
拖动系数则表明电机的转动与外部负载的大小有关，当负载增大时，拖动系数也随之增加。
实验讨论：1.电机的效率与电压的关系：电势差越大，电机的效率越高。
因为较高的电压可以提供更大的功率输入，从而减小了能量的损耗。
2.电机的拖动效果：根据实验结果，可以看出电机的拖动系数与外部负载大小有关。
在实际应用中，需要根据不同的负载来选择合适的电机类型和规格。
3.实验误差分析：在实验过程中，由于仪器精度和操作技巧的限制，测量值可能存在一定的误差。
为了减小误差，可以采取多次测量取平均值的方法，并加强对仪器的校准和操作规范。
电力拖动及控制设计报告
电力拖动及控制设计报告1. 引言电力拖动是一种通过电力系统转换能量并传递给机械设备以实现运动的技术。
它在现代工业生产中得到广泛应用，具有高效、可靠、精确控制等优点。
本报告将介绍电力拖动的基本原理、设计要点以及控制策略。
2. 电力拖动的基本原理电力拖动的基本原理是通过电机将电能转换为机械能，并通过传动装置将机械能传递给被控制的设备。
主要包括电源、电动机、传动装置和控制系统。
2.1 电源：电力拖动系统的电源一般为交流电源或直流电源。
交流电源多用于大功率的电力拖动系统，而直流电源多用于小功率或需要精确控制的电力拖动系统。
2.2 电动机：电动机是电力拖动系统的关键组成部分，负责将电能转换为机械能。
根据不同的应用需求，电动机可以选择直流电机、交流感应电机、步进电机等。
2.3 传动装置：传动装置用于将电动机输出的旋转运动传递给被控制的设备，并实现变速、变扭矩等功能。
常见的传动装置包括齿轮传动、皮带传动、链传动等。
2.4 控制系统：控制系统根据需求对电力拖动系统进行控制，包括启停控制、速度控制、位置控制等。
常用的控制方法有开环控制和闭环控制，闭环控制通常采用反馈控制策略。
3. 电力拖动设计要点3.1 功率匹配：在电力拖动系统的设计中，电机的功率应与被控制设备的负载特性相匹配，以确保系统的工作稳定性和效率。
通常，电机的功率应略大于被控制设备的工作需求。
3.2 传动装置选型：传动装置的选型应根据被控制设备的运动特性和工作环境进行合理选择。
不同的传动装置具有不同的传动效率、精度和寿命等特点，设计师应进行综合考虑。
3.3 控制策略：根据电力拖动系统的工作要求，采用合适的控制策略进行设计。
例如，对于速度和位置较为精确的应用，可以采用闭环控制策略，不断根据反馈信息进行调整。
4. 电力拖动控制策略4.1 开环控制：开环控制是最简单的控制策略，通过设定电机的运行参数来实现控制。
该方法适用于负载较为稳定、工作要求不严格的场景。
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************学院课程设计报告电机拖动与运动控制综合设计院系：自动化学院题目：基于状态观测器单级倒立摆控制系统的设计班级：自动化****姓名：*****学号：************时间：************指导老师：************1目录前言 (1)1 倒立摆系统的组成与工作原理 (1)2 倒立摆系统的控制目标 (1)3 建立单级倒立摆系统的状态空间模型 (1)4 基于状态观测器的状态反馈极点配置 (3)4.1系统能控性和能观性的判断 (3)4.2系统和状态观测器极点的配置 (3)4.3状态反馈矩阵和状态观测器矩阵 (4)5 倒立摆系统仿真模型以及Simulink仿真 (4)5.1倒立摆Simulink仿真模型 (4)5.2倒立摆Simulink仿真曲线图 (5)6 倒立摆系统Matlab仿真动态模型 (6)6.1运动中倒立摆小车仿真效果图 (6)6.2稳定后倒立摆小车仿真效果图 (6)7 总结 (7)参考文献 (7)附录 (7)倒立摆系统MA TLAB2007仿真动态模型代码 (7)基于状态观测器单级倒立摆控制系统的设计前言倒立摆系统式日常生活中所见到的重心在上支点在下的控制问题的抽象，对其机理的研究具有重要的应用意义。
倒立摆系统是非线形、强耦合、多变量和自然不稳定的系统，是进行控制理论教学及开展各种控制实验的理想实验平台。
对倒立摆系统的研究能有效的反映控制中的许多典型问题：如非线性问题、鲁棒性问题、镇定问题、随动问题以及跟踪问题等。
倒立摆系统具有生动直观的教学特点，在研究方面，也具有重要的价值，如航空航天控制、机器人等等，都存在类似于倒立摆的控制问题。
1 倒立摆系统的组成与工作原理下面为一级倒立摆系统为例，说明倒立摆系统的工作原理，如下图所示，倒立摆系统是由工程机、运动控制模块、伺服电机与驱动器、倒立摆本体和位置传感器等几大部分构成的一个闭环系统。
图 1倒立摆系统的组成与工作原理在图中，位置传感器l为伺服电机自带的光电编码器，对于直线型倒立摆，可以根据该码盘的反馈通过换算获得小车的位移，小车的速度信号可以通过差分法得到；摆杆的角度由位置传感器2测得并直接反馈到控制卡，速度信号可以通过设计观测器获得（或者通过差分方法得到）。
计算机从运动控制卡中实时读取数据，确定控制决策（小车向哪个方向移动、移动速度、加速度等），并发送给运动控制卡。
运动控制卡经过DSP内部的控制算法实现决策，产生相应的控制量，驱动电机转动，从而带动小车运动，保持摆杆平衡。
2 倒立摆系统的控制目标倒立摆的控制目标就是在忽略执行电机的惯性以及摆轴、轮轴、轮与接触面之间的摩擦力及风力的理想环境下，使摆杆尽快地达到一个动态平衡位置，并且使角度和速度变化量不大。
当摆杆到达期望的位置后，系统能克服随机扰动而保持稳定的位置。
3 建立单级倒立摆系统的状态空间模型单级倒立摆系统如下图所示，其中，摆杆长度为L，摆球质量（包括摆杆的质量）为m，小车的质量为M。
在水平方向施加控制力u，相对参考系产生位移为y。
为了简化问题并且保其实质不变，忽略执行电机的惯性以及摆轴、轮轴、轮与接触面之间的摩擦力及风力。
图 2 单级倒立摆系统设该系统的动态特性可以用小车的位移和速度及杆偏离垂线的角度θ和角速度θ来描述。
摆球质心坐标为：y G=y+L sinθz G=L cosθ在y轴方向上应用牛顿第二定律得到以下方程：M d2dt2y+m d2dt2(y+L sinθ)=u（1）而微分方程：ddtsinθ=θcosθd2 dt2sinθ=θcosθ−θ2sinθddtcosθ=−θsinθd2dt2cosθ=−θ2cosθ−θsinθ代入（1）式，化简为：(M+m)ÿ−mLθ2sinθ+mLθcosθ=u (2) 倒立摆在转动方向上，其转矩平衡方程为：m d2y Gdt2∙(L cosθ)−m d2z Gdt2∙(L sinθ)=mgL sinθ (3)或[m d2dt2(y+L sinθ)]∙(L cosθ)−[m d2dt2∙(L cosθ)]∙(L sinθ)=mgL sinθ (4)化简后得：mÿcosθ+mLθ=mg sinθ (5)线性化：当|θ|和|θ|较小时，有sinθ≈0cosθ≈1θ∙θ≈0式（2）经过线性化处理后得:(M+m)ÿ+mLθ=u (6) 式（5）经过线性化处理后得：mÿ+mLθ=mgθ (7) 选择状态变量：x1=θ, x2=θ, x3=y, x4=ẏ。
则其空间表达式为[ẋ1ẋ2 ẋ3 ẋ4]=[0100(M+m)gML0000001−mgM000][x1x2x3x4]+[−1ML1M]u, [y1y2]=[10000010][x1x2x3x4]4 基于状态观测器的状态反馈极点配置设L=0.8m, M=5Kg ,m=0.5Kg , g=9.8m s2⁄。
则系统的状态空间表达式为[ẋ1ẋ2 ẋ3 ẋ4]=[010013.4750000001−0.98000][x1x2x3x4]+[−0.250.2]u, [y1y2]=[10000010][x1x2x3x4]其中，u为输入，y为输出。
4.1系统能控性和能观性的判断接下来使用matlab2007和线性系统的能控性判据，通过是否为满秩来判断能控性。
程序如下：%系统能控性和能观性判断A = [0 1 0 0;13.475 0 0 0;0 0 0 1;-0.98 0 0 0];B = [0;-0.25;0;0.25];C = [1 0 0 0;0 0 1 0];Rc = rank(ctrb(A,B))ro = rank(obsv(A,C))语句运行结果为：rc =4ro =4这表明系统能控性矩阵满秩，系统能控，可以进行状态反馈极点配置；能观性矩阵满秩，系统能观可以设计状态观测器。
因此，可以设计具有状态观测器的状态反馈控制系统。
4.2系统和状态观测器极点的配置在matlab2007的工作窗口输入如下的命令：eig(A),计算出系统矩阵A的特征值为：设计状态观测器矩阵，使的特征值的实部均为负，且其绝对值要大于状态反馈所配置极点的绝对值。
因此，可以配置控制系统的极点为：-5、-5.2、-5.6、-6，并且可设计状态观测器的极点为：-20、-21、-22、-23。
4.3 状态反馈矩阵和状态观测器矩阵 输入如下命令：P = [-5 -5.2 -5.6 -6];K = place (A ,B ,P ) %状态反馈矩阵K P1 = [-20 -21 -22 -23]; G1 = place (A ',C ',P1);G = G1' %状态观测器矩阵G得到状态反馈矩阵为：得到状态观测器的矩阵为：即：G =[42.85 1.04471.8322.390.9443.15−19.17464.64], K =[−1050.8−297.6−356.6−263.0]5 倒立摆系统仿真模型以及Simulink 仿真5.1 倒立摆Simulink 仿真模型采用MATLAB/Simulink构造基于状态观测器一级倒立摆状态反馈控制系统的仿真模型，如下图所示。
图 3 单级倒立摆Simulink 仿真模型5.2 倒立摆Simulink 仿真曲线图首先，在MATLAB 的Command Window 中输入矩阵A,B,C,G 和K 的值，并且在模型中的积分器中设置非零初值，这里设置积分器Integrator 的初值为[1;0;0;0]，积分器Integrator1的初值为[1;0;-1;0]。
然后运行仿真程序，得到的仿真曲线。
图 4基于状态观测器的单级倒立摆系统状态控制仿真曲线图基于状态观测器的单级倒立摆系统状态反馈控制系统仿真曲线图Time(sec)x 1/x 2/x 3/x 4从上图仿真结果可以看出，可以将倒立摆的杆子与竖直方向的偏角控制在θ=0（即小球和杆子被控制保持在竖直倒立状态），并且小车最终停留在坐标原点上。
其中绿色线表示角度，黑色线表示角速度，红色线表示位移，蓝色线表示速度。
6 倒立摆系统Matlab仿真动态模型6.1运动中倒立摆小车仿真效果图在系统的仿真过程中，小车左右移动，位移和摆球的角度逐渐减小，最终达到一个动态平衡状态，运行中的倒立摆小车仿真效果如下：图 5 运动中的倒立摆小车6.2稳定后倒立摆小车仿真效果图在闭环的系统控制中，倒立摆系统的位移和角度趋于零，最终达到动态平衡状态，其稳定后倒立摆小车仿真效果图如下：图 6 稳定后的倒立摆小车7 总结本次课程设计主要选题是基于状态观测器单级倒立摆控制系统的设计。
通过对一级倒立摆系统的状态反馈极点配置设计和倒立摆系统的建模，实现了系统的能控性和能观性进行了分析。
通过本次电机拖动与运动控制综合设计，我对课本《自动控制原理》、《过程控制系统与仪表》和《电机与拖动》等理论基础知识的认识和理解有了进一步的提高。
课程设计是我们专业课程知识综合应用的实践训练，其提高了综合运用各门知识分析问题，解决问题的能力。
运用本专业所学课程的理论和生产实际知识来独立完成本次课程设计。
总言而之，通过本次的课程设计，我受益颇多，巩固和掌握了许多相关的专业知识。
参考文献[1] 赵广元．MATLAB与控制系统仿真实践[M]．北京：北京航空航天大学出版社，2011．[2] 张德江．计算机控制系统[M]．北京，机械工业出版社，2015．[3] 程鹏．自动控制原理(第二版)[M]．北京：高等教育出版社，2009．[4] 阮毅,陈伯时．电力拖动自动控制系统运动控制系统第4版[M]．北京：机械工业出版社，2014．[5] 赵士鑫.基于状态观测器的倒立摆控制系统的设计与研究[J].中国优秀硕士学位论文全文数据库,2016,(1):7-19.附录倒立摆系统MATLAB2007仿真动态模型代码%单级倒立摆小车控制系统动态模型A = [0100;13.475000;0001;-0.98000];%设置倒立摆小车控制系统参数B = [0;-0.25;0;0.2];C = [1000;0010];K = [-1050.8 -297.6 -356.6 -263.0 ];G = [42.851.04;471.8322.39;0.9443.15;-19.17464.64];sim('CAR.mdl'); %运行倒立摆小车控制系统simulink模型'CAR.mdl'midpoint=0; %系统的底座中点，单位：mH_PULLEY = 0.14; %滑轮的直径，单位：mH_CAR = 0.4; %小车车体高度，单位：mH_WHEEL = 0.08; %小车轮子直径，单位：mL = 0.8; %倒立摆杆长度，单位：mLINEWIDTH = 4.0; %画倒立摆杆的线粗CARWIDTH = 3.0; %画车体的线粗ARROWWIDTH = 2.5; %画车体行车方向箭头的线粗PULL YWIDTH = 2; %画滑轮的线粗TRACKWIDTH = 2.5; %轨道的线粗BELTWIDTH = 1.5; %尼龙带的线粗N = length(yout.signals.values); %仿真得到的采样数据点个数for i=1:N %FOR循环画出倒立摆小车控制过程的动画clf;y = yout.signals.values(i,1);theta = yout.signals.values(i,2)*pi/180;y_line = y+L*sin(theta); %摆杆顶端坐标（y_line，z_line）z_line = L*cos(theta)+H_CAR;plot([(y+0.04),(y+0.3),(y+0.3),(y-0.3),(y-0.3),(y-0.04)],[H_CAR,H_CAR,H_WHEEL,H_WHEEL,H_CAR,H_CAR],'b','LineWidth',CARWIDTH);%画车体hold onplot([y,y],[H_CAR,H_CAR+L+0.2],'--k','LineWidth',1);%画垂直虚线hold on%画车体中间的半圆r = 0.04;hseta = 0:0.001:pi; %步长yh = y+r*cos(hseta);zh = H_CAR+r*sin(hseta);plot(yh,zh,'b','LineWidth',CARWIDTH);hold on;%画两个车轮yl_circle = y-0.2;yr_circle = y+0.2;z_circle = H_WHEEL/2;r = H_WHEEL/2;seta = 0:0.001:2*pi;yyl = yl_circle+r*cos(seta);yyr = yr_circle+r*cos(seta);zz = z_circle+r*sin(seta);plot(yyl,zz,yyr,zz,'b','LineWidth',CARWIDTH);hold on;plot([y,y_line],[H_CAR,z_line],'r','LineWidth',LINEWIDTH); %画单摆杆hold on;r_ball = 0.05; %画摆球,设置半径y_ball = y_line + r_ball * cos(seta);z_ball = z_line + r_ball * sin(seta);fill(y_ball,z_ball,'r'); %对摆球填充颜色为红色hold on;%画四个滑轮L_BODY = 3; %机座主体长度的一半pl_circle = midpoint - L_BODY; %左滑轮pully的横坐标，其中2.5为机座的长度的一半pr_circle = midpoint + L_BODY; %右滑轮pully的横坐标up_circle = (H_CAR+H_WHEEL-H_PULLEY)/2 ; %上滑轮高度down_circle = -0.5; %下滑轮的高度r_p = H_PULLEY/2; %滑轮的半径seta = 0:0.001:2*pi; %画圆步长ypl = pl_circle + r_p*cos(seta);ypr = pr_circle + r_p*cos(seta);zup = down_circle + r_p*sin(seta); %上滑轮画圆函数zdp = up_circle + r_p*sin(seta);plot(ypl,zup,ypr,zup,'b','LineWidth',PULL YWIDTH);hold on;plot(ypl,zdp,ypr,zdp,'b','LineWidth',PULL YWIDTH);hold on;%画轨道track线pl_track = pl_circle + (H_CAR+H_WHEEL-H_PULLEY)/2; %轨道左端点pr_track = pr_circle - (H_CAR+H_WHEEL-H_PULLEY)/2; %轨道右端点plot([pl_track pr_track],[00],'k','LineWidth',TRACKWIDTH);hold on;plot([pl_track pl_circle],[0up_circle],'k','LineWidth',TRACKWIDTH);hold on;plot([pr_track pr_circle],[0up_circle],'k','LineWidth',TRACKWIDTH);hold on;plot([pl_circle pr_circle],[down_circle down_circle],'k','LineWidth',TRACKWIDTH);hold on;%画尼龙带线beltplot([(pl_circle - r_p) (pl_circle - r_p)],[up_circle down_circle],'b','LineWidth',BELTWIDTH);hold on;plot([(pr_circle + r_p) (pr_circle + r_p)],[up_circle down_circle],'b','LineWidth',BELTWIDTH);hold on;plot([pl_circle pr_circle],[(down_circle-r_p) (down_circle-r_p)],'b','LineWidth',BELTWIDTH);hold on;%画尼龙带运动动态显示标志B_Length = L_BODY * 0.2; %尼龙带运动动态显示线段长度,为机座主体长度的一半的20%，即机座主体长度的10%Dist = L_BODY * 0.05; %尼龙带运动动态显示标志与车体的距离Bl1 = y - 0.3 - Dist; %左边尼龙带端点1，其中0.3为车体长度的一半Bl2 = y - 0.3 - Dist -B_Length ; %左边尼龙带端点2，其中0.3为车体长度的一半Br1 = y + 0.3 + Dist; %右边尼龙带端点1Br2 = y + 0.3 + Dist + B_Length; %右边尼龙带端点2if Bl2>(midpoint - L_BODY) && Br2<(midpoint + L_BODY) %尼龙带动态显示标志完全在轨道上plot([Bl1Bl2],[(H_CAR+H_WHEEL)/2(H_CAR+H_WHEEL)/2],'g','LineWidth',BELTWIDTH);hold on;plot([Br1Br2],[(H_CAR+H_WHEEL)/2(H_CAR+H_WHEEL)/2],'y','LineWidth',BELTWIDTH);hold on;plot([pl_circle Bl2],[(H_CAR+H_WHEEL)/2(H_CAR+H_WHEEL)/2],'b','LineWidth',BELTWIDTH);hold on;plot([y - 0.3Bl1],[(H_CAR+H_WHEEL)/2(H_CAR+H_WHEEL)/2],'b','LineWidth',BELTWIDTH);hold on;plot([pr_circle Br2],[(H_CAR+H_WHEEL)/2(H_CAR+H_WHEEL)/2],'b','LineWidth',BELTWIDTH);hold on;plot([y + 0.3Br1],[(H_CAR+H_WHEEL)/2(H_CAR+H_WHEEL)/2],'b','LineWidth',BELTWIDTH);hold on;endif Bl2<(midpoint - L_BODY) %尼龙带运动动态显示标志偏离在轨道左侧plot([Bl1pl_circle],[(H_CAR+H_WHEEL)/2(H_CAR+H_WHEEL)/2],'g','LineWidth',BELTWIDTH);hold on;plot([y - 0.3Bl1],[(H_CAR+H_WHEEL)/2(H_CAR+H_WHEEL)/2],'b','LineWidth',BELTWIDTH);hold on;plot([y + 0.3Br1],[(H_CAR+H_WHEEL)/2(H_CAR+H_WHEEL)/2],'b','LineWidth',BELTWIDTH);hold on;plot([Br1Br2],[(H_CAR+H_WHEEL)/2(H_CAR+H_WHEEL)/2],'y','LineWidth',BELTWIDTH);hold on;plot([pr_circle Br2],[(H_CAR+H_WHEEL)/2(H_CAR+H_WHEEL)/2],'b','LineWidth',BELTWIDTH);hold on;endif Br2>(midpoint + L_BODY) %尼龙带运动动态显示标志偏离在轨道右侧plot([Bl2pl_circle],[(H_CAR+H_WHEEL)/2(H_CAR+H_WHEEL)/2],'b','LineWidth',BELTWIDTH);hold on;plot([Bl1Bl2],[(H_CAR+H_WHEEL)/2(H_CAR+H_WHEEL)/2],'g','LineWidth',BELTWIDTH);hold on;plot([y - 0.3Bl1],[(H_CAR+H_WHEEL)/2(H_CAR+H_WHEEL)/2],'b','LineWidth',BELTWIDTH);hold on;plot([y + 0.3Br1],[(H_CAR+H_WHEEL)/2(H_CAR+H_WHEEL)/2],'b','LineWidth',BELTWIDTH);hold on;plot([pr_circle Br1],[(H_CAR+H_WHEEL)/2(H_CAR+H_WHEEL)/2],'y','LineWidth',BELTWIDTH);hold on;endif i>1 && i<N %画出表示行车方向的箭头if yout.signals.values(i,1) > yout.signals.values(i-1,1)plot([(y-0.08),(y+0.08)],[(H_CAR+H_WHEEL)/2,(H_CAR+H_WHEEL)/2],'m','LineWidth',ARROWWIDTH); %画箭头的直线部分hold onplot([(y+0.08),(y+0.08)-0.05*cos(pi/6)],[(H_CAR+H_WHEEL)/2,(H_CAR+H_WHEEL)/2+0.05*sin(pi/6)],'m','LineWidth', ARROWWIDTH); %画箭头hold onplot([(y+0.08),(y+0.08)-0.05*cos(pi/6)],[(H_CAR+H_WHEEL)/2,(H_CAR+H_WHEEL)/2-0.05*sin(pi/6)],'m','LineWidth',ARROWWIDTH); %画箭头hold onelseif yout.signals.values(i,1) < yout.signals.values(i-1,1)plot([(y-0.08),(y+0.08)],[(H_CAR+H_WHEEL)/2,(H_CAR+H_WHEEL)/2],'m','LineWidth',ARROWWIDTH); %画箭头的直线部分hold onplot([(y-0.08),(y-0.08)+0.05*cos(pi/6)],[(H_CAR+H_WHEEL)/2,(H_CAR+H_WHEEL)/2+0.05*sin(pi/6)],'m','Line Width',ARROWWIDTH);hold onplot([(y-0.08),(y-0.08)+0.05*cos(pi/6)],[(H_CAR+H_WHEEL)/2,(H_CAR+H_WHEEL)/2-0.05*sin(pi/6)],'m','LineWidth',ARROWWIDTH);hold onendendxlabel('y(t) / m'), ylabel('z(t) / m'),title('倒立摆小车二维动态效果图');axis equal; %保持坐标比例协调pause(0.3);end。