机电系统实验二
机电传动控制实验报告
机电传动控制实验报告
本次实验主要学习了机电传动控制的基础知识和控制方法，通过实际的硬件实验，进一步加深了对于机电传动控制的了解。
实验一：单向行程控制系统
通过本次实验，我们学习了单向行程控制系统的构成和工作原理。
通过按下按钮控制气缸的伸缩，实现了单向行程的控制。
实验二：双向行程控制系统
通过本次实验，我们学习了双向行程控制系统的构成和工作原理。
通过按下按钮控制气缸的伸缩，实现了双向行程的控制。
实验三：速度控制系统
通过本次实验，我们学习了速度控制系统的构成和工作原理。
通过按下按钮控制电机的正反转，结合调节电位器实现了电机的速度控制。
实验四：位置控制系统
通过本次实验，我们学习了位置控制系统的构成和工作原理。
通过按下按钮控制步进电机的转动步数，实现了位置控制。
实验五：机械机构控制系统
通过本次实验，我们学习了机械机构控制系统的构成和工作原
理。
通过按下按钮控制三个气缸的伸缩和机械瓣的运动，实现了机械机构的控制。
实验总结：
通过本次实验，我们掌握了机电传动控制的基础知识和控制方法，了解了不同类型控制系统的工作原理和实现方式，同时也加深了对于控制硬件的认识。
在实验过程中，我们不仅解决了各种控制问题，还加强了团队协作和沟通能力，为我们未来的研究和实践打下了坚实的基础。
机电一体化系统仿真实验报告
机电一体化系统仿真实验报告一、实验目标本实验的目标是通过仿真模拟机电一体化系统，验证系统的工作原理和性能参数，探究机电一体化系统在不同工况下的响应特性。
二、实验原理机电一体化系统是由机械部分和电气部分组成的，其中机械部分包括传动装置、力传感器和负载，电气部分包括控制器和电机。
在机电一体化系统中，电机通过控制器产生驱动信号，控制负载的转动。
力传感器用于测量负载的转动产生的力，并反馈给控制器。
三、实验步骤1.搭建仿真模型：根据实验要求，选择合适的仿真软件，搭建机电一体化系统的仿真模型。
通过连接电机、控制器、传动装置、力传感器和负载，构建完整的系统。
2.设置参数：根据实验设定的工况，设置系统的参数。
包括电机的转速、传动装置的传动比、负载的转动惯量和滑动摩擦系数等。
3.运行仿真：对系统进行仿真运行，记录电机的转速、负载的转动惯量、力传感器的输出力以及电机的功率消耗等参数。
4.分析结果：根据仿真结果，分析系统在不同工况下的响应特性。
可以通过绘制曲线图或制作动画来观察系统的运动轨迹和力的变化情况。
五、实验结果与讨论根据实验设置的参数，在不同转速和负载惯量下进行了多组仿真实验，并记录了系统的各项参数。
1.转速与力的关系：随着电机转速的增加，负载的输出力也随之增加，但是增幅逐渐减小。
当转速达到一定值后，输出力和转速的关系呈现饱和状态。
2.负载惯量与转速的关系：在给定转速范围内，随着负载惯量的增加，电机的转速逐渐降低。
这是因为负载惯量增加会增加系统的惯性，降低了电机的响应速度。
3.功率消耗的变化：随着转速和负载惯量的增加，电机的功率消耗呈现增加的趋势。
这是因为转速和负载惯量的增加会增加电机的负载，使其需要输出更大的功率来维持转速。
四、实验总结通过此次实验，我们深入了解了机电一体化系统的工作原理和性能特点。
在不同工况下，电机的转速、负载的力输出、功率消耗等参数都有相应的变化。
通过仿真实验，我们可以准确地预测系统在不同工况下的性能表现，为设计和优化机电一体化系统提供了依据。
机电一体化实验报告
机电一体化实验报告一体化系统设计实验报告学院专业班级学号姓名指导教师XX 年1月12日实验一机电一体化系统的组成实验目的：以XY简易数控工作台为例，说明机电一体化系统的基本组成和各模块的特点。
实验设备：1台式PC机一台1标准XY工作台一套1运动控制卡一块1游标卡尺一把实验内容：XY简易数控工作台是一典型的机电一体化系统，是许多数控加工设备和电子加工设备的基本部件，XY数控工作台主要由运动控制卡、DC24V 开关电源、步进电机及其驱动器、XY向运动平台、光栅尺和霍尔限位开关组成，其之间的关系如图1、1所示。
工作原理大致为：运动控制卡接受PC机发出的位置和轨迹指令，进行规划处理（插补运算），转化成步进电机驱动器可以接受的指令格式（速度脉冲和方向信号）发给驱动器，由驱动器进行脉冲环行分配和功率放大从而驱动步进电机，步进电机经过联轴器、滚动丝杠推动工作台按指定的速度和位移运动。
实验步骤：（1）在XY数控工作台系统中分别找到上述各个模块，并指出各模块在机电一体化系统中实现哪一模块的功能。
①运动控制卡：运动控制卡是PCL、CPCL、PXL等总线形成的板卡，通俗地讲我们可以把它看成一个单片机，有自己的算法，可以通过VC、VB、labview. BCB等语言实现其功能，数控系统即通过运动控制卡来实现对机床运动轨迹的控制。
②DC24V开关电源：对供电要求质量比较高的控制设备提供纯净、稳定、没有杂波的直流电源。
③步进电机及其驱动器：步进电机用于驱动数控工作台的X、Y两个方向的移动；步进电机通过驱动器细分，可减小步距角，从而提髙步进电机的精确率，实现脉冲分配和功率驱动放大，此外还可以消除电机的低频振荡、提高电机的输出转矩。
④XY向运动平台：分别传输X、Y两个方向的运动。
⑤光栅尺：光栅尺是一种位移传感器，是利用光栅的光学原理工作的测量反馈装置。
经常应用于数控机床的闭环伺服系统中，可用作直线位移或者角位移的检测。
⑥霍尔限位开关：用于限制工作台的运动超出导轨的有效长度。
机电控制实训实验报告
一、实验目的1. 了解机电控制系统的基本原理和组成；2. 掌握常用电气元件的识别和使用方法；3. 熟悉PLC编程软件的使用；4. 培养动手能力和团队协作精神。
二、实验原理机电控制系统是指利用电力电子技术、自动控制技术、计算机技术等手段，实现对机械设备的自动控制。
实验中，我们将通过PLC编程实现对直流电机的调速和转向控制。
三、实验设备1. PLC编程控制器1台；2. 直流电机1台；3. 交流电源1台；4. 电气元件若干；5. PLC编程软件1套。
四、实验步骤1. 熟悉实验设备，了解各部分功能；2. 搭建实验电路，连接PLC与直流电机；3. 编写PLC程序，实现直流电机的调速和转向控制；4. 上传程序到PLC，调试实验电路；5. 观察实验现象，分析实验结果。
五、实验内容1. 直流电机调速实验（1）搭建实验电路，连接PLC与直流电机；（2）编写PLC程序，实现直流电机的调速控制；（3）上传程序到PLC，调试实验电路；（4）观察实验现象，分析实验结果。
2. 直流电机转向实验（1）搭建实验电路，连接PLC与直流电机；（2）编写PLC程序，实现直流电机的转向控制；（3）上传程序到PLC，调试实验电路；（4）观察实验现象，分析实验结果。
六、实验结果与分析1. 直流电机调速实验实验结果表明，通过PLC编程可以实现直流电机的调速控制。
通过改变PLC输出端的脉冲宽度，可以改变直流电机的转速。
实验过程中，我们观察到当脉冲宽度增加时，直流电机的转速也相应增加；当脉冲宽度减小时，直流电机的转速也相应减小。
2. 直流电机转向实验实验结果表明，通过PLC编程可以实现直流电机的转向控制。
通过改变PLC输出端的信号极性，可以改变直流电机的转向。
实验过程中，我们观察到当信号极性改变时，直流电机的转向也相应改变。
七、实验总结本次实验使我们了解了机电控制系统的基本原理和组成，掌握了常用电气元件的识别和使用方法，熟悉了PLC编程软件的使用。
机电一体化系统设计课程实验指导书
机电一体化系统设计课程实验指导书(可编程控制器原理及工程应用)实验一步进电机控制实验一、实验目的1、掌握步进电机工作原理；2、熟悉对步进电机转向、速度、行程进行控制的方法。
二、实验要求1、通过实验，加深并验证学过的理论知识，掌握实验的基本方法和实验原理；2、正确使用仪器设备；3、认真观察仪器设备的运动方式，独立编写控制程序并进行操作。
4、学生在实验过程中，应学会独立思考，应用所学专业理论知识分析和解决实验中遇到的具体问题；三、实验原理1、步进电机工作原理步进电机按工作原理可分为电磁式、磁阻式、永磁式、混合式四类。
其中混合式步进电机从定子或转子的导磁体来看，它如反应式步进电机，所不同的是它的转子上置有磁钢，反应式转子则无磁钢。
从它的磁路内含有永久磁钢这一点来说，又可以说它是永磁式，但因其结构不同，使其作用原理及性能方面，都与永磁式步进电机有明显区别。
它好像是反应式和永磁式的结合，所以常称为混合式。
混合式步进电机具有驱动电流小，效率高，过载能力强、控制精度高等特点，是目前市面上应用最为广泛的一种步进电机。
左图是两相混合式步进电机的剖面示意图。
定子上有两个等分的磁极，相邻两个磁极间的夹角为90°。
磁极上面装有控制绕组且联成A、B两相，转子上均匀分布两个齿，齿间距为180°。
以A、B表示两相绕组正向电流工作，、表示反向电流工作，可实现：1、两相激励四拍整步运行方式，即AB→B→→A 或单相激励的四拍运行方式，即A→B→ → 。
2、八拍半步运行方式，即AB→B→ B→ →→→A→A。
两相混合式步进电机剖面示意图此外还有1/4步距的运行方式、微步距控制运行方式，这里不一一叙述。
本节以八拍半步运行方式为例，讲述其工作原理，从下图可看出，（a）图为当A、B两相同时正向通电时，转子受到两相转矩的矢量和而转至该位置，(b)图为B相通电瞬间时转子的受力情况，(c)图为A相接反向电流，而B相接正向电流时转子受到两相转矩的矢量和而转到该位置，依此类推，可得出八拍半步运行方式（图中只给出了前三拍运行方式）。
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。
机电一体化系统设计实验报告
实验一三相异步电动机正反转控制实验专业年级：学号：姓名：评分：一、实验目的：1．学习和掌握PLC的实际操作和使用方法；2．学习和掌握利用PLC控制三相异步电动机正反转的方法。
二、实验内容及步骤：本实验采用PLC对三相异步电动机进行正反转控制，其主电路和控制电路接线图分别为图2-1和图2-2 。
图中：正向按钮接PLC的输入口X0，反向按钮接PLC的输入口X1，停止按钮接PLC的输入口X2，KM5为正向接触器，KM6反向接触器。
继电器KA5、KA6分别接于PLC的输出口Y23、Y24。
其基本工作原理为：合上QF1、QF5，PLC运行。
当按下正向按钮，控制程序使Y23有效，继电器KA5线圈得电，其常开触点闭合，接触器KM5的线圈得电，主触头闭合，电动机正转；当按下反向按钮，控制程序使Y24有效，继电器KA6线圈得电，其常开触点闭合，接触器KM6的线圈得电，主触头闭合，电动机反转。
实验步骤：1．在断电的情况下，学生按图2-1和图2-2接线（为安全起见，控制电路的PLC外围继电器KA5、KA6以及接触器KM5、KM6输出线路已接好）；2．在老师检查合格后，接通断路器QF1、QF5 ；3．运行PC机上的工具软件FX-WIN，输入PLC梯形图；4．对梯形图进行编辑﹑指令代码转换等操作并将程序传至PLC；5．运行PLC，操作控制面板上的相应开关及按钮，实现电动机的正反转控制。
在PC 机上对运行状况进行监控，同时观察继电器KA5、KA6和接触器KM5 、KM6的动作及变化情况，调试并修改程序直至正确；6。
记录运行结果。
图2-1 主控电路～3～图2-2 控制电路接线图三．实验说明及注意事项1．本实验中，继电器KA5、KA6的线圈控制电压为24V DC，其触点5A 220V AC（或5A 30V DC）；接触器KM5、KM6的线圈控制电压为220V AC，其主触点25A 380V AC。
2．三相异步电动机的正、反转控制是通过正、反向接触器KM5、KM6改变定子绕组的相序来实现的。
机电控制系统实验指导书(二)
实验日期_______班级_____________姓名_____________成绩____________ 实验五单结晶体管触发电路及调光灯电路一、实验目的1、掌握单结晶体管触发电路的调试步骤和方法。
2、掌握单相半波可控整流电路在电阻负载及电阻电感性负载时的工作。
3、了解续流二极管的作用。
二、实验原理1、单结晶体管触发电路的原理：利用单结晶体管(又称双基极二极管)的负阻特性和RC的充放电特性，可组成频率可调的自激振荡电路，如图3-1所示。
图中V6为单结晶体管，其常用的型号有BT33和BT35两种，由等效电阻V5和C1组成组成RC充电回路，由C1-V6-脉冲变压器组成电容放电回路，调节RP1即可改变C1充电回路中的等效电阻。
图3-1 单结晶体管触发电路原理图工作原理简述如下：由同步变压器的付边输出60V的交流同步电压，经VD1半波整流，再由稳压管V1、V2进行削波，从而得到梯形波电压，其过零点与电源电压的过零点同步，梯形波通过R7及等效可变电阻V5向电容C1充电，当充电电压达到单结晶体管的峰值时，单结晶体管V6导通，电容通过脉冲变压器的原边放电，脉冲变压器付电压UP边输出脉冲。
同时由于放电时间常数很小，C1两端的电压很快下降到单结晶体管，使V6关断，C1再次充电，周而复始，在电容C1两端呈现锯齿波形，的谷点电压Uv在脉冲变压器付边输出尖脉冲。
在一个梯形波周期内，V6可能导通、关断多次，但对晶闸管的触发只有第一个输出脉冲起作用。
电容C1的充电时间常数由等效电阻等决定，调节RP1改变C1的充电的时间，控制第一个尖脉冲的出现时刻，实现脉冲的移相控制。
2、单相半波整流电路的工作原理：具体工作原理见《电力电子技术》5.2.1单相半波相控整流电路。
三、实验仪器1、DJK01 电源控制屏：包含“三相电源输出”，“励磁电源”等几个模块。
2、DJK02 晶闸管主电路：包含“晶闸管”，以及“电感”等几个模块。
3、DJK03-1 晶闸管触发电路：包含“单结晶体管触发电路”模块。
机电一体化系统设计实验报告完整版
机电一体化系统设计实验报告完整版
实验目的：通过对机电一体化系统的设计，对机电一体化技术有进一步的认识，学习
机械、电气、控制等知识，提高综合能力。
实验要求：
1.设计一个包括机械、电气、控制等部分的机电一体化系统。
2.系统要求能够实时监测、控制和调整系统的工作状态。
3.设计一份完整的实验报告，包括系统的实现原理、系统软硬件环境以及测试结果等
内容。
实验步骤：
1.设计机械结构：本实验采用的是一种简单的小型输送带机械结构，由电机、减速机、皮带、导轨等组成。
2.设计电气部分：电气部分包括电源、电动机启停控制、传感器信号处理、电机驱动
器等，采用PLC控制。
3.设计控制部分：控制部分采用数字PID控制算法，通过对传感器信号的采集，实时
调整输送带速度，达到对输送带运行状态的监测和控制。
4.软硬件环境的设计：系统的软硬件环境采用LabVIEW 2016版本和SIEMENS S7-300 PLC进行设计，实现软硬件的有机融合，高效稳定地完成了系统的控制。
5.测试结果：经过实验测试，本系统实现了对输送带运行状态的实时监测和控制，具
备了一定程度的自动化操作能力，满足了以第二、第三产业为主的工业自动化生产环境下
对智能机电一体化系统的需求。
实验总结：
本实验通过对机电一体化系统的设计，综合应用了机械、电气、控制等多学科知识，
以及PLC、PID控制和LabVIEW编程等技术，对机电一体化技术有了较深入的认识和理解。
通过实验，不仅使我们掌握了智能机电一体化技术的基本原理和应用方法，同时也提高了
实践操作能力和综合解决问题的能力。
《机电测量系统实验》二极管全波整流及电容滤波电路
《机电测量系统实验》二极管全波整流及电容滤波电路一实验目的1.观察现象，加深对全波整流及滤波的理解。
2.掌握二极管整流桥全波整流及电容滤波的测定方法，清楚AC-DC转换过程。
3.熟悉交流电源、双踪示波器、信号发生器、万用表的使用。
二实验设备与器件信号发生器；示波器；万用表；整流全桥；电容：100uF，1000pF（或33uF）；导线若干。
三实验步骤以及实验原始数据、波形和现象。
1．把Bridge模块插装在试验台相应位置。
在输入端加入一个0～14V的正弦交流信号（或应用信号发生器产生交流信号），同时用示波器观察输入信号波形。
将上述数据均记录在表2-1中。
表2-1 输入、整流、滤波波形2. 用示波器观察全桥整流输出端波形,填入表2-1中。
3.全桥整流输出端依次接入“33uF，35V”和“100Uf,35V”电解电容（注意极性），观察滤波后的输出波形并填入表2-1四实验结果分析及问题讨论（包括：理论计算与实测结果是否相同，如果不同分析产生误差的原因是什么；记录实验中产生故障的情况，说明排除故障的过程和方法等。
）负载电阻没有接地负载电阻接地B端没有波形五收获和体会。
1.要常怀敬畏之心对待科学，科学是一个无底深洲，永远不可能务尽。
老师在讲二极管的时候没用展开，明显它可以将很多很多。
郑是我们现在还不能了解的，我们必须通过不断的学习才能略窥斑2.整流滤波电路实验像其它实验一样，都是在生活中很有用的实验，比如我们手机的电源配置器就用到了其中的原理。
科学要与生活结合起来才会有生命力有活力。
六指导教师评语及成绩七根据上课讲过的交直流电路问题，用自己的语言总结课程中的电路原理和你查到手机充电器电路，其原理上异同，（手机充电器电路可上网查，手机充电器原理要截图，网上应该没有现成答案，自己要根据上课内容和网上电路自己解释）1.整流电路的关键问题是利用二极管的单向导电性，将交流电压变换成单相脉动电压。
单相整流电路可分半波、全波、桥式、倍压整流等。
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。
机电一体化技术与系统实验指导书
实验一、机电系统教学实验台实验一、实验目的1、了解机电一体化系统设计相关技术、设计方法；2、理解、掌握机电一体化系统组成。
二、实验设备（一）、系统概述该实验设备为一台模拟的自动生产线，集机械、气动、PLC控制、交流调速和传感器等技术为一体，是一台典型的机电一体化产品和理想的教学实验设备。
设备设四个工位，第一工位是上下料工位，第二至第四工位是模拟加工工位，为节省空间尺寸，仅在第三工位安装了加工单元，工件为3 5×3 5×8mm的方形铝件，料库中可存放1 5个工件。
自动循环过程是：1、卸料阻挡定位块升起；2、机械手爪抓取己加工工件、提升、旋转至卸料位，松开工件，工件由坡形滑道滑入工件箱内；3、卸料阻挡定位块下降；4、机械手爪转至取料位、下降、抓取工件、上升并旋转至工作台的上料位、下降、放入待加工工件；5、刀具旋转、快进；6、刀具工进；7、刀具延时停留：8、刀具快退、停转；9、旋转工作台定位销松开；10、工作台旋转90O；11、工作台定位销定位锁紧；12、推料缸送出一个工件至取料位。
（二）、装置机械机构机械系统分为四个主要部件：1、刀具及进给部件如图1所示，刀具旋转由一台220V、6W的交流电机驱动。
转轴前端有钻夹头，安装一把钻头作为刀具。
转轴由一个带导向杆的气缸带动，从而完成进给运动。
导杆气缸上装有三个磁性开关，检测原位、快工进转换及延时停留位。
通过二位三通电磁阀的切换，便可使刀具实现快速进给和工作进给。
图1 刀具及进给部件示意图2、工作台部件如图2所示，工作台上设有四个工位，其中一个为上下料位，与之成1800的工位是加工位，另外两个工位可增设其他加工刀具。
工作台由可调速电机驱动，采用一台220V、6W的交流电机，通过I=50的减速器带动台面旋转，该电机有调速系统，调整范围是0~350转/分。
工作台由定位气缸实现工作台的定位夹紧。
气缸上装有两个磁性开关，检测定位和松开两个位置。
台面下段还装有三个传感器，一个接近开关检测台面的900换位，另两个光点开关检测上下料位和加工位的工件有无。
《机电系统动态仿真》实验指导书2010版
实验一MATLAB基本操作一、实验目的：①通过上机实验操作，使学生熟悉MATLAB实验环境，练习MATLAB命令、m文件，进行矩阵运算、图形绘制、数据处理。
②通过上机操作，使得学生掌握Matlab变量的定义和特殊变量的含义，理解矩阵运算和数组运算的定义和规则。
③通过上机操作，使得学生掌握数据和函数的可视化，以及二维曲线、三维曲线、三维曲面的各种绘图指令。
For personal use only in study and research; not for commercial use二、实验原理与说明Matlab是Matrix 和Laboratory两词的缩写，是美国Mathworks公司推出的用于科学计算和图形处理的可编程软件，经历了基于DOS版和Windows版两个发展阶段。
三、实验设备与仪器：PC电脑，Matlab7.0仿真软件四、实验内容、方法与步骤：数组运算与矩阵运算数组“除、乘方、转置”运算符前的“.”决不能省略，否则将按矩阵运算规则进行运算；执行数组与数组之间的运算时，参与运算的数组必须同维，运算所得的结果也与参与运算的数组同维。
A=[ 1 2 3; 4 5 6; 7 8 9];B=[-1 -2 -3；-4 -5 -6；-7 -8 -9];X=A.*Bplot用于二维曲线绘图，若格式为plot（X，Y，’s’），其中X为列向量，Y是与X等行的矩阵时，以X 为横坐标，按Y的列数绘制多条曲线；若X为矩阵，Y是向量时，以Y为纵坐标按X的列数（或行数）绘制多条曲线。
参考程序如下：t=(0:pi/100:pi)'y1=sin(t)*[-1 1];y2=sin(t).*sin(9*t);plot(t,y1, 'r:', t, y2, 'b-.')axis([0 pi, -1, 1])title('Drawn by Dong-yuan GE')程序运行界面如下：plot3用于三维曲线绘制，其使用格式与plot十分相似。
机电一体化系统设计试验
• 四．思考题 • 1．控制柜接线以PLC 程序的控制逻辑为基础 的，思考各接线端子与 程序中I/O之关系。 并 填充表I/O分配表中功 能一栏。 • 2．画出I/O接线图（见 下页）。
I/O接线图
1 2 3 4 5 6 D
EM 10.0 TC SB1 SB2 SB3 ST1 ST2 ST3 SE1 10.1 10.2 10.3 10.4 10.5 10.6 10.7 12.0 12.1 12.2 12.3 12.4 12.5 12.6 12.7 Q0.0 LP1 LP2 LP3 LP4 LP5 LP6 LP7 LP8 X1 X2 X3 变频 器 X4 X5
• 2)．在物料传送系统简图中标出各机构传动比，求槽数z 及槽轮机构的运动系数τ。若将槽轮机构的传动比近似为2， 列出物料传送速度V与电机转速n之间的关系式。
• 三．思考题 • 1．在滑块传动系统中，当电机速度为700r/min时，滑块 移动速度是多少？ • 2．在物料传送系统中，当电机速度为300r/min时，物料 传送速度是多少？ • 3．槽轮机构的优点是什么？
C
SE2 SE3 SE4 SW1-1 SW1-2 SW2-1 SW2-2
S7-200 CPU224 DC/DC/DC
？I2.0
？Q2.0
B
设备状态 输入设备 输入设备 输入设备 输入设备 输入设备 输入设备 输入设备 输入设备 输入设备 输入设备 输入设备 输入设备 输入设备 输入设备 输入设备 输入设备 输入设备 输出设备 输出设备 输出设备 输出设备 输出设备
实验三、机电系统控制柜接线与调试实验
• 一．实验目的 • 1．掌握PLC、变频器、传感器、按钮和指示灯的基本工 作原理； • 2．通过PLC与输入输出设备的接线连接，掌握控制系统 各部分如何协同工作。
机电一体化系统设计实验
实验一、直流电机与步进电机调速实验
• 1.直流电机闭环调速实验 • 一．实验要求 编写程序，实现直流电机闭 环调速，使速度稳定在某一给定 值上。 • 二．实验目的 巩固闭环控制系统的基本概 念；了解闭环控制系统中反馈量 的引入方法；掌握PID算法数字化 的方法和编程。
• 2.步进电机调速实验 • 一．实验要求 编制程序，控制步进电动机的运转速度；编制程序，控制 步进电动机的旋转方向。 • 二．实验目的 掌握步进电动机控制系统的硬件设计方法；掌握步进 电动机速度调节、方向控制技术；进一步学习编制步进电 动机驱动程序的软件设计方法。
设备
I/O端子号
功能
EM TC SB1 SB2 SB3 ST1 ST2 ST3 SE1 SE2 SE3 SE4 SW1-1 SW1-2 SW2-1 SW2-2 LP1~LP8 X1 X2 X3 X4 X5
10.0 10.1 10.2 10.3 10.4 10.5 10.6 10.7 12.0 12.1 12.2 12.3 12.4 12.5 12.6 12.7 Q0.0~Q0.7 Q2.0 Q2.1 Q2.2 Q2.3 Q2.4
机电一体化系统设计
实验介绍
实验项目
• • • • 实验一、直流电机与步进电机调速实验 实验二、机电系统机构装配与集成实验 实验三、机电系统控制柜接线与调试实验 实验四、机电系统创意组合实验
实验设备
• 设备一：启东达爱思实验设备 • 启东达爱思计算机有限公司研制 • 完成实验：实验一、直流电机与步进电机调速实验 • 设备二：机电一体化创意实验系统 • 南京航空航天大学研制 • 完成实验：实验二、机电系统机构装配与集成实验 实验三、机电系统控制柜接线与调试实验 实验四、机电系统创意组合实验
机电传动控制实验报告
机电传动控制实验报告实验⼀：机电控制系统与传动系统认知实验实验⽬的：认识直流电机，交流电机，步进电机，伺服电机及对应的驱动器与变频器，认识可编程控制器，理解机电系统基本组成及控制原理实验⼯具：电梯模型，柔性制造中⼼，机电装调实训台，三轴运动实训台，变频⽔泵系统。
实验内容：认识柔性制造单元：24V直流电机经过涡轮减速器减速后带动⽪带传送装置，传送被加⼯件；电磁吸和装置、步进电机、直流电机与丝杠及其他结构件构成了机械臂完成空间移动箱体的功能；直流电机、⽪带及槽轮机构完成放置箱体的功能；电机与⽓动装置配合完成给箱体加盖与插销的功能；喷漆装置与加热装置完成喷漆与烘⼲功能；转盘与摇臂装置完成传送物件的转弯功能；液压装置完成给箱体盖盖章功能；光电传感器、霍尔传感器、颜⾊传感器完成质检功能；最后通过伺服电机及丝杠传动完成合格品的⼊库功能；通过⽓动吸盘与三相异步电动机将不合格产品抛弃。
柔性制造系统共有13个单元及模块构成，各个单元通过可编程控制器进⾏控制，各个控制器之间通过以太⽹进⾏通信。
认识三轴运动实训系统：三轴运动实训系统通过步进电机与丝杠结构进⾏运动控制，步进电机是可编程控制器通过控制步进电机驱动器进⾏控制，利⽤此基本原理可实现3D打印，激光雕刻等功能。
认识电梯实训系统：电梯基本原理是通过可编程控制器控制三相异步交流电动机带动钢丝绳实现电梯的上下运动，通过位置传感器、接触开关来判断电梯位置，通过拉⼒传感器判断电梯是否过载，可编程控制器通过采集电梯按键数据以控制电梯上下运动。
认识机电装调实验台：机电装调试验台是通过可编程控制器对材料进⾏分拣，通过霍尔传感器判断材料是否⾦属，将⾦属材料分拣出来。
认识变频⽔泵系统：变频⽔泵系统通过压⼒传感器判断⽔位⾼低，通过可编程控制器控制变频器控制三相交流异步电动机转动带动⽔泵以调节⽔箱⽔位，使⽔箱保持恒定⽔位。
实验⼆：液压控制回路的搭建实验⽬的：认识液压控制系统，通过搭建液压控制回路理解控制的基本原理实验⼯具：液压试验台，电磁换向阀，液压缸，霍尔传感器实验内容：搭建液压顺序控制回路：利⽤霍尔传感器检测液压缸缸体运动位置，将位置信号传送回可编程控制器，可编程控制器依据接收到的位置信号控制两电磁阀的通断电，以完成下⼀步动作。
机电一体化技术实验报告
实验设备
数控机床
伺服电机
用于加工和制造各种机械零件，具备高精 度和高效率的特点。
用于精确控制机械运动的位置、速度和加 速度，具有高动态响应和高精度的特点。
传感器
可编程逻辑控制器（PLC）
用于检测和测量各种物理量，如温度、压 力、位移和速度等，为控制系统提供反馈 信息。
用于自动化控制系统的逻辑控制，能够实 现复杂的控制算法和逻辑控制。
05 结论与建议
结论
实验目标达成
实验不足之处
通过本次实验，我们成功实现了机电 一体化系统的搭建和测试，验证了系 统的可行性和稳定性。
在实验过程中，我们也发现了一些问 题和不足之处，如部分硬件设备的兼 容性、软件控制算法的优化等方面仍 需改进。
系统性能评估
实验结果表明，所搭建的机电一体化 系统在速度、精度和稳定性方面均达 到了预期要求，能够满足实际生产的 需求。
拓展实验内容与范围
为了更好地了解机电一体化技术的应用场景和效 果，建议在今后的实验中进一步拓展实验内容与 范围，引入更多的实际应用案例，提高实验的实 用性和针对性。
06 参考文献
参考文献
学术期刊
作者，文章标题，期刊名，年份，卷号，期号，页码。
学术书籍
作者，书名，出版社，年份。
专利
申请人，专利名称，专利号，授权日期。
结果分析
数据分析
通过对实验数据的分析，我们发现了一 些有趣的规律和现象。例如，在电机性 能测试中，我们发现随着电流的增加， 电机的转速和力矩也相应增加。这表明 电流对电机性能具有重要影响。
VS
结果验证
除了对实验数据的分析，我们还通过对比 已知的理论公式和实验结果，验证了实验 的准确性和可靠性。这有助于我们更好地 理解机电一体化技术的原理和应用。
机电综合实训模拟实验报告
一、实验目的本次实验旨在通过模拟实验的方式，使学生深入了解机电一体化系统的基本组成、工作原理和实际应用，提高学生的动手能力、分析问题和解决问题的能力，并培养学生的团队协作精神。
二、实验原理机电一体化系统是将机械、电子、计算机、控制等技术有机地结合在一起，实现对机械设备的智能化控制。
本实验模拟了一个典型的机电一体化系统，包括传感器、控制器、执行器和被控对象等部分。
三、实验设备与材料1. 实验平台：机电一体化系统综合实验平台2. 传感器：温度传感器、位移传感器3. 控制器：PLC控制器4. 执行器：电机5. 被控对象：实验台上的机械装置6. 其他：电源、连接线、编程软件等四、实验步骤1. 系统搭建：按照实验平台说明书，连接好传感器、控制器、执行器和被控对象，确保各部分电路连接正确。
2. 系统调试：通过编程软件对PLC控制器进行编程，实现温度和位移的检测与控制。
调试过程中，观察传感器输出信号，确保传感器正常工作。
3. 实验操作：a. 温度控制：设定实验台上的机械装置工作温度，通过温度传感器实时检测温度，当温度超出设定范围时，PLC控制器控制电机启动或停止，实现对温度的精确控制。
b. 位移控制：设定实验台上的机械装置移动距离，通过位移传感器实时检测位移，当位移达到设定值时，PLC控制器控制电机停止，实现对位移的精确控制。
4. 数据分析：记录实验过程中温度和位移的变化数据，分析实验结果，验证实验原理。
五、实验结果与分析1. 温度控制实验：实验过程中，温度传感器实时检测温度，当温度超出设定范围时，PLC控制器控制电机启动或停止，实现对温度的精确控制。
实验结果表明，系统能够稳定地控制温度在设定范围内，满足实验要求。
2. 位移控制实验：实验过程中，位移传感器实时检测位移，当位移达到设定值时，PLC控制器控制电机停止，实现对位移的精确控制。
实验结果表明，系统能够稳定地控制位移在设定范围内，满足实验要求。
六、实验总结1. 通过本次实验，使学生深入了解了机电一体化系统的基本组成、工作原理和实际应用。
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姓名：张英伟学号：1120830107 课程名称：机电系统控制基础实验
实验序号：实验二实验日期：2014.12.1 实验室名称：机电系统控制基础实验室
同组人：吴涛甘建安
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
1.1 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。
1.2 实验原理
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2.1.
图 2.1 计算机控制的角位置伺服系统示意图
1.3 实验内容
1.绘制同一频率输入/输出信号的时域曲线
选择输入为5V——6.5Hz，其输入输出数据如下所示，其中左侧为输入数据，右侧为输出数据。
通过Originpro绘出的输入输出曲线分别为：
6.5Hz5V输入
6.5Hz5V输出2.绘出系统幅频特性曲线
频率（Hz）输入信号幅值V
（伏）
输出信号幅值B
（度）
)
/
lg(
20V
B相位差
0.1 6 366.77 35.7248511 -67.5
根据数据使用Originpro绘出的幅频曲线如下图所示。
幅频特性曲线（横坐标为频率的自然对数）
拟合后的曲线如下图所示
（横坐标为频率的自然对数）
3.在幅频特性曲线中，穿越零分贝线的频率即为开环剪切频率ω。
由幅频特性曲线可知，剪切频率为6.09Hz。
4.绘出系统相频特性曲线
经拟合后如下图所示
6. 实测系统传递函数
由系统的幅频特性曲线可知，此系统为一阶系统，传递函数设为
)
1()(+=
Ts s K
s G
系统的转折点频率为5Hz ，所T=0.2，由频率为1Hz 时的幅频特性可知
2815.5lg 20=⇒=K K
所以，系统的开环传递函数为
)
12.0(2
)(+=
s s s G
7. 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。
对系统的传动韩硕经过matlab 的simulink 仿真，其输入为6.5Hz5V 的正弦波，仿真结果如下。
将K改为10以后的输出曲线如下，其稳态值升高。
1.4 思考题
1. 电动机选择的依据是什么？
（1）根据负载启动特性及运行特性，选择最适于这些特性的电动机；
（2）选择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动机；
（3）计算相确定合适的电动机容量；
（4）选择可靠性高，便于维护的电动机；
（5）考虑到互换性，尽量选择标准电动机；
（6）为使整个系统高效率运行，要综合考虑电机的极数和电压等级。
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？
系统输入余弦电枢电压的幅值和系统参数辨识精度无关。
由最后得出的Bode图得
出参数，Bode图幅频特性曲线为
)
/
lg(
20
V
B与 关系，幅值变化位置幅度也变化，但
比值不变。
因为系统参数辨识精度是系统本身的特性，和输入信号无关，即系统组成器件不发生改变，系统参数辨识精度就不会改变。
3. 采样频率的高低对系统参数辨识精度有何影响？
实验数据是辨识的基础，只有高质量的数据才能得出良好的数学模型，因此，采样频率较高时，得到精度高，采样频率低时，得到精度低。
4. 分析输出信号的时域曲线零点漂移的原因。
由于传感器桥路中元件参数本身就不对称，弹性元件和电阻应变计和取感栅材料温度系数，线胀系数不同，组桥引线长度不一致等综合因素，最后导致传感器组成电桥后相邻臂总体温度系数有一定差异，当温度变化时，相邻臂电阻变化量不同，从而使电桥
产生输出不平衡，即产生了零点漂移。
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？
（1）启动和反转时，电机由于惯性，不能对输入信号及时反映，而且电机和零件之间有间隙，也会对死区影响；
（2）在死区时，系统不会对输入信号作出相应回应，会影响系统功能；
（3）提高电机参数，减小各零件的误差。
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？
（1）原因：由于正反转转变时，电机的三相电路要对调两相，在实际中，难以保证三相完全相同。
（2）提高采样频率。
7. 满足相角滞后10o 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10o 和幅值衰减10%的频带宽是多少？
满足相角滞后10°时的频带宽是5.5Hz，满足幅值衰减10%的频带宽是6.35Hz，同时满足相角滞后和幅值衰减10%的频带宽是4.3Hz。
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。
（1）Bode图幅频特性，相频特性，系统的稳定裕度，频带宽；
（2）扩展内容：搭接不同的反馈电路；对电路各部分的分析和认识，加深理解。