伺服控制系统综合实验.
伺服电机实验报告心得
伺服电机实验报告心得引言伺服电机是一种能够实现精确定位和控制运动的电机。
在实验中，我们通过搭建电路和编写程序来实现对伺服电机的控制。
本次实验的目标是掌握伺服电机的原理和控制方法，并利用所学知识完成一个简单的控制项目。
实验步骤和内容1. 电路搭建：首先，我们根据提供的电路图搭建了一个控制伺服电机的电路。
电路中主要包括电源、伺服电机和控制信号。
2. 程序编写：接着，我们使用Arduino编写了控制伺服电机的程序。
程序的主要任务是生成一个PWM（脉冲宽度调制）信号，并通过该信号控制伺服电机的转动。
我们通过改变脉冲宽度的值来控制伺服电机转动的角度。
3. 实验调试：在搭建好电路并编写好程序后，我们进行了实验调试。
通过改变脉冲宽度的值来控制伺服电机转动，观察伺服电机的转动情况，并调整程序中的参数，使伺服电机能够按照预期的方式运行。
4. 控制项目：最后，我们根据实验要求完成了一个简单的控制项目。
我们利用伺服电机控制一个小车的转向，通过改变伺服电机的转动角度来改变小车的行驶方向。
心得体会通过这次实验，我有以下几点心得体会：1. 对伺服电机的原理有了更深的了解：在实验中，我学习到了伺服电机的工作原理和控制方法。
伺服电机是通过控制脉冲宽度来控制转动角度的，控制信号的频率和脉冲宽度会影响伺服电机的转速和精度。
2. 对电路搭建和调试有了实践经验：在实验中，我需要根据提供的电路图来搭建电路，并和程序进行配合，实现对伺服电机的控制。
通过实际操作和调试，我对电路的搭建和调试有了一定的经验。
3. 增强了编写程序的能力：在实验中，我需要使用Arduino编写程序来实现对伺服电机的控制。
通过编写程序，我掌握了一些基本的编程技巧和调试方法，提高了自己的编程能力。
4. 培养了团队合作意识：在实验中，我们需要和队友一起进行实验调试和项目完成。
通过与队友的合作，我学会了与他人进行有效的沟通和协作，培养了团队合作意识。
总结通过本次实验，我对伺服电机的原理和控制方法有了更深的了解，并通过实践掌握了一定的电路搭建和编程技巧。
交流伺服电机实验报告
一、实验目的1. 了解交流伺服电机的结构、工作原理和特点。
2. 掌握交流伺服电机的驱动方法及控制策略。
3. 通过实验验证交流伺服电机的性能，为实际应用提供参考。
二、实验内容1. 交流伺服电机的结构分析2. 交流伺服电机的工作原理3. 交流伺服电机的驱动方法4. 交流伺服电机的控制策略5. 交流伺服电机的性能测试三、实验设备及仪器1. 交流伺服电机实验台2. 交流伺服电机驱动器3. 交流伺服电机控制器4. 功率分析仪5. 数据采集卡6. 计算机四、实验步骤1. 交流伺服电机的结构分析（1）观察交流伺服电机的结构，了解其主要组成部分，如定子、转子、端盖、轴承等。
（2）分析各部分的功能及相互关系。
2. 交流伺服电机的工作原理（1）观察交流伺服电机的工作过程，了解其电磁感应原理。
（2）分析交流伺服电机的启动、运行和停止过程。
3. 交流伺服电机的驱动方法（1）学习交流伺服电机的驱动电路，了解其工作原理。
（2）分析驱动电路中的主要元件及其作用。
4. 交流伺服电机的控制策略（1）学习交流伺服电机的控制方法，了解其闭环控制原理。
（2）分析控制策略中的主要参数及其调整方法。
5. 交流伺服电机的性能测试（1）连接实验设备，进行实验前的准备工作。
（2）启动交流伺服电机，观察其运行状态，记录相关数据。
（3）分析实验数据，验证交流伺服电机的性能。
五、实验结果与分析1. 交流伺服电机的结构分析通过观察实验台上的交流伺服电机，我们可以看到其主要由定子、转子、端盖、轴承等部分组成。
定子由线圈绕制而成，转子由永磁体构成。
当交流电源通过定子线圈时，产生旋转磁场，驱动转子旋转。
2. 交流伺服电机的工作原理实验过程中，我们发现交流伺服电机在启动、运行和停止过程中，其转速、转矩和功率等参数均与输入的交流电源频率、电压和相位角有关。
通过调整这些参数，可以实现交流伺服电机的精确控制。
3. 交流伺服电机的驱动方法实验中，我们学习了交流伺服电机的驱动电路，了解到其主要由逆变器、滤波器、电机和控制器等部分组成。
电液位置伺服控制系统实验
2
s2
2.834 2 0.866 1 2 s s s 1 2 14 .726 14 .726
正常参数时的ωc=2.78， ωh=14.8，Kg=19.1
增大Ki
正常参数
C (s) 4.611 R( s) 1 2 0.866 2 s 14 .726 2 s 14 .726 s 1
斜坡输入1
正弦输入
正弦输入，幅值5，频率1
正弦输入，幅值5，频率2.95
3 液压系统原理
压力传感器2
伺服缸
压力传感器3
平衡阀 电磁换向阀
蓄能器
电液伺服阀 压力传感器1
流量计2
流量计1 精滤器 电磁溢流阀
电机泵组
M
粗滤器 精滤器
4 系统控制原理
数据采集
参考输入
控制器
数模转换
功率放大
伺服阀
伺服缸
K i 73.746 KV 2.834 K d 1 26.022
K d1 h 代入系数得到 K d 1 26 .022 14 .726 h a a 0.12 (b K d 2 ) (b K d 2 ) (0.2 2.861) h h 0.866 2 K d1 a 2 K d 1 a 2 26.022 0.12
mmax 为能量输出单元在线 性范围内的最大值
r0,ml 为输入信号在线性范 围内的最大值
阶跃输入2.5
阶跃输入5
阶跃输入9
阶跃输入12
系统开环传递函数
KV C (s) R(s) 1 2 2 h s 2 s s 1 h h
Ki KV K d1
2）阀控缸微分方程
交流伺服电动机实验报告
交流伺服电动机实验报告交流伺服电动机实验报告一、引言交流伺服电动机是一种广泛应用于工业自动化领域的电动机。
它具有高精度、高效率和快速响应等优点，在机械控制系统中扮演着重要的角色。
本实验旨在通过对交流伺服电动机的实际应用和性能测试，深入了解其工作原理和特性。
二、实验设备与方法本实验采用了一台常见的交流伺服电动机系统，包括电机、伺服驱动器和控制器。
实验过程中，我们通过改变控制器发送给驱动器的指令，来控制电动机的转速和位置。
同时，利用示波器和测速仪等仪器，对电动机的性能进行测试和分析。
三、实验结果与分析1. 转速控制实验首先，我们进行了转速控制实验。
通过改变控制器发送的转速指令，我们观察到电动机的转速能够准确地跟随指令变化。
实验结果显示，交流伺服电动机具有较高的转速控制精度和稳定性，能够满足工业自动化系统对转速精度的要求。
2. 位置控制实验接下来，我们进行了位置控制实验。
通过改变控制器发送的位置指令，我们观察到电动机能够准确地移动到指定位置。
实验结果显示，交流伺服电动机具有较高的位置控制精度和响应速度，能够满足工业自动化系统对位置控制的要求。
3. 转矩控制实验为了进一步了解交流伺服电动机的性能，我们进行了转矩控制实验。
通过改变控制器发送的转矩指令，我们观察到电动机能够在不同负载下输出相应的转矩。
实验结果显示，交流伺服电动机具有较高的转矩输出能力和稳定性，能够适应不同负载的需求。
四、实验结论通过本次实验，我们对交流伺服电动机的工作原理和性能有了更深入的了解。
实验结果表明，交流伺服电动机具有高精度、高效率和快速响应等优点，适用于工业自动化系统中对转速、位置和转矩等要求较高的场景。
五、实验总结本实验通过对交流伺服电动机的实际应用和性能测试，深入了解了其工作原理和特性。
同时，我们还学习到了如何通过控制器发送指令来控制电动机的转速、位置和转矩，并通过仪器测试和分析来评估电动机的性能。
这些知识和技能对于我们今后在工业自动化领域的研究和实践具有重要意义。
《2024年永磁同步电机伺服控制系统的研究》范文
《永磁同步电机伺服控制系统的研究》篇一一、引言随着工业自动化和智能制造的快速发展，永磁同步电机（PMSM）因其高效率、高精度和高动态性能等特点，在伺服控制系统中得到了广泛应用。
永磁同步电机伺服控制系统作为实现自动化生产、智能化控制和精准位置定位的重要设备，其研究具有重大的现实意义和工程应用价值。
本文将围绕永磁同步电机伺服控制系统的相关内容展开深入的研究和探讨。
二、永磁同步电机的基本原理永磁同步电机（PMSM）是一种基于永磁体产生磁场和电磁感应原理的电机。
其基本原理是利用永磁体产生的磁场与定子电流产生的磁场相互作用，实现电机的旋转。
PMSM具有高效率、高功率密度、低噪音等优点，在伺服控制系统中得到了广泛应用。
三、伺服控制系统的基本原理及组成伺服控制系统是一种基于反馈控制的自动控制系统，其基本原理是通过传感器实时检测被控对象的实际状态，与设定值进行比较，然后根据比较结果调整控制信号，使被控对象达到预期的稳定状态。
伺服控制系统主要由控制器、传感器、执行器等部分组成。
四、永磁同步电机伺服控制系统的研究现状目前，永磁同步电机伺服控制系统在国内外得到了广泛的研究和应用。
研究方向主要包括控制策略优化、系统稳定性分析、故障诊断与容错控制等方面。
其中，控制策略优化是提高系统性能的关键，包括矢量控制、直接转矩控制、滑模控制等。
此外，随着人工智能和机器学习等技术的发展，智能控制在永磁同步电机伺服控制系统中的应用也日益广泛。
五、永磁同步电机伺服控制系统的研究方法针对永磁同步电机伺服控制系统，常用的研究方法包括数学建模、仿真分析、实验研究等。
首先，通过建立系统的数学模型，可以更好地理解系统的运行原理和性能特点；其次，利用仿真软件对系统进行仿真分析，可以预测系统的动态性能和稳定性；最后，通过实验研究验证理论分析的正确性，并进一步优化系统性能。
六、永磁同步电机伺服控制系统的优化策略针对永磁同步电机伺服控制系统的优化策略主要包括以下几个方面：1. 控制策略优化：通过改进控制算法，提高系统的动态性能和稳定性。
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。
仿真伺服程序实验报告
仿真伺服程序实验报告实验报告：仿真伺服程序一、引言伺服系统是一种用于控制和调节机械运动的自动控制系统，广泛应用于机器人、数控设备、航空航天等领域。
为了加深了解伺服系统的工作原理和参数调节方法，本实验采用仿真软件进行伺服程序的实验。
二、实验目的1. 理解伺服系统的结构和工作原理；2. 掌握伺服系统参数的调节方法；3. 利用仿真软件搭建伺服系统并进行参数调节；4. 分析伺服系统的动态性能和稳态性能。
三、实验步骤1. 搭建伺服系统仿真模型根据实验要求，采用仿真软件搭建伺服系统的数学模型。
包括伺服电机、负载、传感器等元件，并建立其间的物理联系和数学关系。
2. 参数调节方法根据实验要求，采用合适的参数调节方法对伺服系统进行参数调节。
常用的方法有试验法、根轨迹法等。
3. 仿真实验利用仿真软件对搭建好的伺服系统进行参数调节，并观察系统的动态响应和静态性能。
根据实验结果分析系统的稳定性、速度响应和位置精度等。
四、实验结果与分析通过仿真实验，在伺服系统仿真模型中分别采用试验法和根轨迹法进行参数调节。
观察到伺服系统的动态响应和静态性能都有明显的改善。
1. 试验法参数调节试验法是一种较为简单直观的参数调节方法。
通过逐渐调节参数，并观察系统的动态响应，根据实验结果进行调整。
在实验中，采用试验法进行参数调节后，伺服系统的速度响应和位置精度均有明显的提升。
2. 根轨迹法参数调节根轨迹法是一种基于系统的极点位置的参数调节方法。
通过绘制系统的根轨迹图，分析图形的形状和位置，调整参数使得系统稳定性和动态性能得到优化。
在实验中，采用根轨迹法进行参数调节后，伺服系统的速度响应和位置精度均有进一步提升。
综合分析两种参数调节方法的实验结果，可以得出伺服系统的参数调节对系统的动态响应和静态性能有着显著的影响。
合理的参数调节可以提升系统的稳定性、速度响应和位置精度，从而满足实际应用需求。
五、实验总结通过本次仿真实验，掌握了伺服系统的结构和工作原理，了解了伺服系统参数的调节方法，并利用仿真软件成功搭建了伺服系统的数学模型进行参数调节。
数字交流伺服系统实验报告(DOC)
数字交流伺服系统实验报告学院：机械工程学院学号：YJX*******姓名：***数字交流伺服系统实验报告（标题宋体，3号，加黑，段前段后0.5行）一、实验目的（宋体，小4，加黑，段后0.5行）通过实验深入理解伺服系统的系统结构及工作原理，掌握伺服系统的控制器设计与系统调试方法。
（正文：宋体，5号，单倍行距）二、实验内容及结果1. 对系统进行理论分析1)数字伺服伺服系统又称“随动系统”，是属于自动化体系中控制的一种，它是由若干元件和部件组成的、具有功率放大作用的一种自动控制系统，它的输出量总是相当精确地跟随输入量的变化而变化，或者说，它的输出量总是复现输入量。
它通常是具有负反馈的闭环控制系统，有的场合也可以采用开环控制系统来实现其功能。
随着技术的进步和整个工业的不断发展，伺服驱动技术也取得了极大的进步，伺服系统已经进入了全数字化和交流化的时代。
随动系统的基本职能是对信号进行功率放大，保证有足够的能量推动负载（被控对象）按输入信号的规律运动（即输出），并使得输入与输出之间的偏差不超过允许的误差范围。
也有一部分伺服系统还必须完成一定距离的自动追踪任务。
数字伺服控制系统是一种以数字处理器或计算机为控制器去控制具有连续工作状态的被控对象的闭环控制系统。
因此，数字伺服控制系统包括工作于离散状态下的数字计算机和和工作于连续状态下的被控对象两大部分。
由于数字控制系统的具有一系列的优越性，但主要体现在数字化的实现，将原来有的硬件伺服控制变成了软件伺服控制，从而使在伺服系统中应用现代控制理论的先进算法如最优控制、人工智能、模糊控制、神经元网络等，成为可能。
此外也使得整个伺服系统更加集成化、网络化、智能化和模块化。
数字伺服控制系统的输出可以使各种不同的物理量，如速度（包括角速度）控制、位置（包括转角）控制、和运动轨迹控制。
其组成部分主要有测量元件、给定元件、比较元件、放大元件、执行元件和校正元件等。
由系统所给的仿真控制图可以知道系统属于位置控制系统。
项目二 直流伺服电机控制实验
《电力拖动与电力系统创新实验》
电机专业方向创新实验
实验报告
电气工程及其自动化实验中心
实验项目：项目二 直流伺服电机控制实验
姓名：吴朋
学号：1120610812
时间：2015.10.14
成绩：
项目二 直流伺服电机控制实验
一、实验目的
1、掌握直流伺服电机开环回路的电压控制原理，测试响应波形，用比较近似方法确定开环特性参数。
2、掌握直流伺服电机闭环回路的速度和位置控制原理，测试响应波形，用比较近似方法确定闭环特性参数。
3、掌握直流伺服电机加减速、正弦波和可编程波的位置控制原理，测试响应波形，用比较近似方法确定闭环特性参数。
二、实验项目
1、开环回路的电压控制
2、闭环回路的速度控制
3、闭环回路的位置控制
4、加减速的位置控制
5、正弦波的位置控制
6、可编程波的位置控制
三、实验内容
1、开环回路的电压控制
Kamp加倍，速度57，加倍
频率加倍，转停转停频率加倍
负载率增大“转停”的“转”的时间比例变大2、闭环回路的速度控制
4、加减速的位置控制
6、可编程波的位置控制
四、实验心得
本实验了解了直流伺服电机的控制种类及基本方法，但是对于理论知识认识并不是非常深刻，需要在课后时间自学相关知识，才能更好的掌握。
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。
直流电机伺服系统实验报告
直流电机伺服系统实验报告目录直流电机伺服系统实验报告 (1)实验一、MATLAB仿真实验 (2)1.直流电机的阶跃响应 (2)2.直流电机的速度闭环控制 (2)3.直流电机的位置闭环控制 (7)实验二、直流电机调速系统 (11)1.反馈增益调节 (12)2.抗扰动能力对比 (12)3.比例调节下的特性测试与控制参数优化 (13)4.比例积分调节下的特性测试与控制参数优化 (15)5.测试速度环的速度误差系数(选做) (18)6.思考题 (19)实验三、直流电机位置伺服系统 (20)1.测试位置环的速度误差系数 (20)2.位置环采用比例控制器时的特性 (20)3.位置环采用PI 控制器时的动态特性 (23)4.测试工作台位移与输入电压的静特性 (24)5.思考题 (24)实验总结 (27)实验一、 MATLAB 仿真实验1.直流电机的阶跃响应如下图，对直流电机输入一个阶跃信号，画出阶跃响应曲线，指出主导极点。
利用Simulink 仿真搭建模型：实验结果 阶跃响应曲线两个极点是1210,10000s s =-=-，其中主导极点是110s =-。
2. 直流电机的速度闭环控制如下图，用测速发电机检测直流电机转速，用控制器Gc(s)控制加到电机电枢上的电压。
(1)假设()100c G s =，用Matlab 画出控制系统开环Bode 图，计算增益剪切频率、相位裕量、相位剪切频率、增益裕量：当()100c G s =时，改为单位负反馈，开环传递函数：100()(0.11)(0.0011)(0.00011)G s s s s =+++绘制系统开环Bode 图：利用margin 函数，得到：增益剪切频率784.3434/c rad s ω=，相位裕量48.1370γ=，相位剪切频率3179.7/rad s πω-=，增益裕量11.1214g K =。
(2)通过分析Bode 图，选择合适的常数P K 作为()c G s ，使闭环阶跃响应的最大超调量在0~5%之间：超调量(%)100(1sin )5p M γ≈--，降低最大超调量需要适当提高相位裕量γ，反解得到γ的取值为：64.2°<γ<71.8°这就需要减小p K （但是快速性将降低，稳态误差将增大）。
电液位置伺服控制系统实验
减小Ki
正常参数
Ki减小为40
Ki变小，ωc=1.53<2.78， ωh=14.8不变，Kg=24.5>19.1
增大Kd1
正常参数
Kd1变大为35
Kd1变大，ωc=2.1<2.78， ωh=17.1>14.8 ，Kg=21.8>19.1
减小Kd1
正常参数
Kd1减小为20
Kd1变小，ωc=3.45>2.78， ωh=12.9<14.8 ，Kg=16.8<19.1
2）阀控缸微分方程
负载流量线性化方程 流量连续性方程
忽略阀腔和管道总容积，油液的压缩性影响忽略
液压缸活塞的动力学平衡方程
3）缸输出位移对伺服阀输入电信号的传递函数 或写成：
2 伪微分反馈控制算法
对输出信号C 微分的积分仍是C，这就说明没有必要对C 进行微分
2
微分反馈控制方框图
伪微分反馈控制方框图
增大Kd2
正常参数
Kd2变大为3.3
Kd2变大，ωc=2.78不变， ωh=14.8不变，Kg=20.4>19.1
减小Kd2
正常参数
Kd2减小为0.6
Kd2变小，ωc=2.95基本不变， ωh=14.8不变，Kg=7.51<19.1
斜坡输入1
正弦输入
正弦输入，幅值5，频率1
正弦输入，幅值5，频率2.95
为能量输出单元在线 性范围内的最大值
为输入信号在线性范 围内的最大值
2
系统开环传递函数
代入系数得到
正常参数时的ωc=2.78， ωh=14.8，Kg=19.1
增大Ki
正常参数
Ki变大为120
Ki变大，ωc=4.39>2.78， ωh=14.8不变，Kg=15<19.1
直流电机伺服系统实验指导及实验报告
伺服总成实验报告
一、实验目的1. 理解伺服总成的组成及其工作原理。
2. 掌握伺服总成的安装与调试方法。
3. 分析伺服总成在不同工况下的性能表现。
4. 提高对伺服总成在实际应用中的故障诊断与维护能力。
二、实验内容1. 伺服总成组成及工作原理2. 伺服总成的安装与调试3. 伺服总成性能测试4. 故障诊断与维护三、实验器材1. 伺服总成2. 控制器3. 伺服电机4. 电源5. 电缆6. 工具四、实验步骤1. 伺服总成组成及工作原理（1）观察伺服总成，了解其组成部件，包括伺服电机、控制器、驱动器、编码器、连接电缆等。
（2）查阅相关资料，了解伺服总成的工作原理。
伺服总成通过控制器接收控制信号，驱动伺服电机实现精确的角位移或角速度控制。
2. 伺服总成的安装与调试（1）按照说明书要求，将伺服电机安装在机械装置上。
（2）连接伺服电机与控制器之间的电缆，确保连接正确。
（3）启动控制器，进入系统设置界面，设置伺服电机参数，如极对数、额定电压、额定电流等。
（4）调整机械装置的初始位置，确保伺服电机与机械装置的同步。
3. 伺服总成性能测试（1）进行空载试验，观察伺服电机启动、停止、正反转等动作是否平稳。
（2）进行负载试验，观察伺服电机在不同负载下的性能表现。
（3）进行速度、位置、转矩等参数的测试，验证伺服总成的控制精度。
4. 故障诊断与维护（1）观察伺服总成在运行过程中的异常现象，如振动、噪音、发热等。
（2）分析故障原因，如电机损坏、控制器故障、连接电缆问题等。
（3）采取相应的维修措施，如更换损坏部件、修复连接电缆等。
五、实验结果与分析1. 伺服总成组成及工作原理实验结果表明，伺服总成由伺服电机、控制器、驱动器、编码器、连接电缆等组成。
伺服总成通过控制器接收控制信号，驱动伺服电机实现精确的角位移或角速度控制。
2. 伺服总成的安装与调试实验过程中，按照说明书要求，顺利完成了伺服总成的安装与调试。
在调试过程中，注意了电缆连接的正确性，确保了伺服电机与机械装置的同步。
伺服驱动实验报告
伺服驱动实验报告实验报告：伺服驱动实验目的：1. 了解伺服驱动的基本原理和工作方式；2. 掌握伺服驱动的调试方法和注意事项；3. 探究伺服驱动在实际应用中的特点和优势。
实验设备和材料：1. 伺服驱动器；2. 伺服电机；3. 控制器；4. 示波器；5. 电源。
实验原理：伺服驱动是一种用来控制和调节电机运动的装置。
它通过传感器感知电机的实际位置或速度，并与目标位置或速度进行比较，然后根据比较结果来调整输出信号，控制电机的转速或位置。
伺服驱动的基本工作原理如下：1. 传感器感知电机的位置或速度，并将信号传送给控制器；2. 控制器接收传感器的信号，并与目标位置或速度进行比较；3. 控制器根据比较结果调整输出信号，控制电机驱动器；4. 电机驱动器根据接收到的信号，控制电机的转速或位置。
实验步骤：1. 将伺服驱动器与伺服电机连接，并连接电源；2. 将控制器与伺服驱动器连接，并连接电源；3. 使用示波器监测伺服电机的输出信号；4. 设置目标位置或速度，并启动控制器；5. 观察伺服电机的运动情况，并记录数据。
实验结果：通过实验观察和数据记录，我们可以得出以下结论：1. 伺服驱动器能够将电机控制在预定的位置或速度；2. 控制器能够根据传感器的信号，自动调整输出信号，以达到目标位置或速度；3. 伺服驱动在启动和停止时表现出较好的性能，能够实现快速而平稳的运动；4. 伺服驱动的响应速度较快，能够在短时间内调整到目标位置或速度；5. 伺服驱动在外部扰动下，能够保持较好的稳定性，不易发生位置或速度偏差。
实验分析：伺服驱动的优势在于其在实际应用中的精准度和稳定性：1. 伺服驱动器通过传感器的反馈信号，能够实时调整输出信号，使得电机能够保持较小的位置或速度偏差；2. 伺服驱动器具有较好的响应速度，能够快速调整到目标位置或速度，提高了工作效率；3. 伺服驱动器在受到外部扰动时，能够快速作出反应，保持稳定的运动状态；4. 伺服驱动器适用于对位置或速度要求较高的应用场景，如机械加工、自动化生产线等。
伺服系统低速摩擦条件下pid控制实验报告
伺服系统低速摩擦条件下pid控制实验报告伺服系统是一种常见的控制系统，用于实现对机械或电子设备的精确控制。
在伺服系统中，PID控制器是一种常用的控制算法，它通过不断调节输出信号来使系统的实际输出与期望输出之间达到最佳的匹配。
在低速摩擦条件下的伺服系统中，摩擦力对系统的影响非常显著。
摩擦力会导致系统的动态响应变慢，甚至产生震动和不稳定的现象。
因此，如何有效地控制伺服系统在低速摩擦条件下的运动是一个重要的研究课题。
本实验旨在研究PID控制器在低速摩擦条件下的控制效果。
实验采用了一台带有摩擦装置的伺服电机作为被控对象，通过改变输入信号的大小和频率来模拟不同的低速摩擦条件。
我们设置了一个目标位置，然后将PID控制器与伺服系统连接起来。
PID控制器根据实际位置和目标位置之间的误差，计算出一个控制信号，并将其发送给伺服电机。
伺服电机根据控制信号来调整自己的位置，使得实际位置逐渐接近目标位置。
在实验过程中，我们记录了伺服电机的位置和时间的关系，并进行了多次实验来验证PID控制器在低速摩擦条件下的控制效果。
实验结果显示，PID控制器能够有效地控制伺服电机在低速摩擦条件下的运动，使得实际位置与目标位置之间的误差最小化。
通过对实验结果的分析，我们发现PID控制器的控制效果受到摩擦力的影响。
在低速摩擦条件下，摩擦力对系统的动态响应有较大影响，使系统的稳定性下降。
为了克服这一问题，我们可以通过增大比例系数和减小积分时间常数来增强PID控制器的控制效果。
我们还发现在低速摩擦条件下，摩擦力对系统的静态误差有很大影响。
为了减小静态误差，我们可以通过增大积分时间常数和减小比例系数来调整PID控制器的参数。
本实验研究了PID控制器在低速摩擦条件下的控制效果。
实验结果表明，PID控制器能够有效地控制伺服系统在低速摩擦条件下的运动，但在实际应用中需要根据具体情况进行参数调整。
未来的研究可以进一步探讨PID控制器在不同摩擦条件下的控制效果，并提出更优化的控制方法。
伺服系统的参数调整和性能指标试验
伺服系统的参数伺服系统的参数调整调整调整和和性能性能指标指标指标试验试验1 伺服系统的参数调整理论基础伺服系统包括三个反馈回路（位置回路、速度回路以及电流回路）。
最内环回路的反应速度最快，中间环节的反应速度必须高于最外环。
假使未遵守此原则，将会造成震动或反应不良。
伺服驱动器的设计可确保电流回路具备良好的反应效能。
用户只需调整位置回路与速度回路增益。
伺服系统方块图包括位置、速度以及电流回路，如图1所示。
图1 伺服系统方块图一般而言，位置回路的反应不能高于速度回路的反应。
因此，若要增加位置回路的增益，必须先增加速度回路增益。
如果只增加位置回路的增益，震动将会造成速度指令及定位时间增加，而非减少。
如果位置回路反应比速度回路反应还快，由于速度回路反应较慢，位置回路输出的速度指令无法跟上位置回路。
因此就无法达到平滑的线性加速或减速，而且，位置回路会继续累计偏差，增加速度指令。
这样，电机速度会超过，位置回路会尝试减少速度指令输出量。
但是，速度回路反应会变得很差，电机将赶不上速度指令。
速度指令会如图2振动。
要是发生这种情形，就必须减少位置回路增益或增加速度回路增益，以防速度指令振动。
图2 速度指令位置回路增益不可超过机械系统的自然频率，否则会产生较大的振荡。
例如，机械系统若是连接机器人，由于机器的机械构造采用减低波动的齿轮，而机械系统的自然频率为10~20Hz ，因此其刚性很低。
此时可将位置回路增益设定为10至20(1/s)。
如果机械构造系统是晶片安装机、IC 黏合机或高精度工具机械，系统的自然频率为70Hz 以上。
因此，可将位置回路增益设定为70(1/s)或更高。
需要很快的反应时，不只是要确保采用的伺服系统（控制器、伺服驱动器、电机以及编码器）的反应，而且也必须确保机械系统具备高刚性。
1.1交流伺服系统相关参数的设定速度回路增益主要用以决定速度回路的反应速度。
在机械系统不震动的前提下，参数设定的值愈大，反应速度就会增加。
XY伺服电机数字控制实验报告
机电系统综合设计报告平面XY——伺服数字控制的设计院系名称：机械与储运工程学院专业班级：机械设计制造及其自动化09-1 班学生姓名：学号：同组学生姓名：学号：指导教师：完成日期 2013年 4 月 1 日中国石油大学（北京）机电系统课程设计报告目录摘要 (3)第1章设计目的及需要完成的指标 (4)1.1 设计目的 (4)1.2 需要完成的指标 (4)第2章整体思路 (5)第3章设计依据 (6)3.1 电机驱动使能及驱动 (6)3.1.1 运动控制卡的初始化 (6)3.1.2 对专用输入信号参数进行设置 (6)3.1.3 运动控制轴的初始化 (6)3.2 单轴运动 (6)3.3 多轴运动 (8)第4章各部分功能的实现 (9)4.1 初始化及ＸＹ轴的回零 (9)4.1.1 卡和轴的初始化 (9)4.1.2 XY轴的回零 (9)4.2 点动控制 (11)4.2.1 点动控制操作界面 (11)4.2.2 点动控制功能的实现 (11)4.3 直线插补 (12)4.3.1 直线插补基本算法 (12)4.3.2 直线插补程序框图 (13)4.3.3 直线插补功能实现 (13)4.3.3 运行效果 (14)4.4 圆弧插补 (14)4.4.1 圆弧插补的基本算法 (14)4.4.2 圆弧插补流程图 (16)4.4.3 圆弧插补功能的实现 (17)4.4.4 运行效果 (17)4.5 椭圆插补 (17)4.5.1 椭圆插补的基本算法 (17)4.5.2椭圆插补流程图 (18)目录4.5.3 椭圆插补功能的实现 (19)4.5.4 运行效果 (19)4.6 图形绘制 (20)4.6.1 图像二值化 (20)4.6.2 轮廓提取 (21)4.6.3 数据处理及图形加工 (21)4.6.4 运行效果 (21)第5章遇到的问题及解决办法 (23)5.1 程序语言的选择 (23)5.2 圆弧插补失真 (23)5.3 低灰度图片二值化失败问题 (23)5.4 图形绘制问题 (23)第6章附加功能 (25)6.1 超界判断 (25)6.2 二值化图片信息显示 (25)6.3 阈值和比例 (25)第7章个人总结 (26)附录1 课程设计日志 (27)附录2 绘图效果 (27)中国石油大学（北京）机电系统课程设计报告摘要本次机电系统综合设计要求通过计算机高级编程语言实现对伺服电机的运动控制来进行控制，以达到对机电一体化知识的巩固提高及综合运用。
可编程控制器实训 形考任务实验报告 伺服电机控制系统的设计与实现
可编程控制器实训形考任务实验报告伺服电机控制系统的设计与实现可编程控制器实训：伺服电机控制系统的设计与实现一、实验目标本实验的目标是设计并实现一个基于可编程控制器的伺服电机控制系统。
通过本实验，我们将学习如何使用可编程控制器（PLC）来控制伺服电机，实现精确的位置控制和速度控制。
二、实验原理伺服电机控制系统主要由伺服电机、伺服驱动器和可编程控制器三部分组成。
伺服电机是一种能够实现精确控制的电机，其转速、转向和位置都可以通过输入的信号进行控制。
伺服驱动器则是用来接收来自可编程控制器的控制信号，并将这些信号转换为伺服电机的运动。
而可编程控制器则是整个控制系统的核心，负责处理各种输入信号，并生成控制信号来驱动伺服电机。
在本实验中，我们将使用PLC来接收外部输入信号，并根据预设的程序生成控制信号，通过伺服驱动器来驱动伺服电机。
同时，我们还将使用PLC 的通信功能，实现与上位机的数据交换，以监控和控制伺服电机的运动。
三、实验步骤1. 硬件搭建：根据实验原理，搭建伺服电机控制系统所需的硬件设备，包括伺服电机、伺服驱动器、可编程控制器及相关连线。
2. 编程环境设置：根据所使用的PLC型号，安装相应的编程软件，并设置好通信参数，以便于与PLC进行通信。
3. 程序设计：根据实验要求，编写控制程序。
程序应包括输入信号的处理、控制算法的实现、输出信号的生成等部分。
4. 系统调试：在完成程序设计后，对系统进行调试。
首先检查硬件连接是否正常，然后上传程序到PLC中进行测试。
通过调整程序中的参数，使系统达到预期的控制效果。
5. 数据监控与处理：利用上位机软件，实现对伺服电机运动状态的数据监控和记录。
同时，对采集到的数据进行处理和分析，以评估控制系统的性能。
6. 实验总结：在完成实验后，整理实验数据和结果，分析实验过程中遇到的问题及解决方案，总结实验经验教训。
四、实验结果与分析通过本次实验，我们成功地实现了基于可编程控制器的伺服电机控制系统。
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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。
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
二、实验内容 1、熟悉原理图； 2、熟悉每一个模块工作原理； 3、了解每一个模块工作电压； 4、掌握原理图中的电压、电流反馈起到的作用。
三、实验仪器 SZXC 稀土永磁宽调速直流伺服电动机 示波器 万用表
四、实验原理
1、 SZXC 稀土永磁直流伺服电动机
SZXC 稀土永磁宽调速直流伺服电动机采用铁氧体或高能钕铁硼(Nd-Fe-B)永磁钢励 磁，定子无需励磁线圈和电流，节电，不发热。精心选择的磁路结构和先进的计算机辅助设 计，使该系列电动机具有一系列特点：调速范围广，转矩波动小，线性度高，过载能力强， 分辨率高，热容量大，加减速时转矩大，低速运行平稳并出大转矩，可取消齿轮而直接驱动， 简化传动链，降低噪声，提高传动效率和精度，偶合距离短，刚度好，易于与负载匹配，保 证在恶劣运行条件下无不可逆去磁，体积小，重量轻。其转矩为 0.2～35 牛顿·米，满足了自 动化场合对高精度电机的转矩要求。该电机可同轴配装测速发电机，组成伺服测速机组，进 一步提高速度控制精度。并可配光学编码器或旋转变压器，进行位置控制。可广泛用于数控 机床、加工中心、工业机器人、包装机械、纺织机械、印刷机械和医疗器械、雷达跟踪及其 它自动化场合。
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； 4、计算机远程控制变频器。
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。
（3）选择应用宏
按下 Par 键，找到参数 99.02，可以通过参数 99.02 APPLICATION MACRO 选择应用宏。 如：工厂宏（FACTORY）、手动/自动（HAND/AUTO）、PID 控制（PID-CTRL）、转距 控制（T-CTRL）、顺序控制（SEQ CTRL）。
PID CONTROL
（PID 控制）
TORQUE CONTROL
（转矩控制）
SEQUENTIAL CONTROL （顺序控制）
USER MACRO 1&2
（用户宏 1 和 2）
可通过控制盘面板，来选择不同的应用宏来进行实验，按下 Par 键，找到参数 99.02， 可以通过参数 99.02 APPLICATION MACRO 选择应用宏。如：工厂宏（FACTORY）、手 动/自动（HAND/AUTO）、PID 控制（PID-CTRL）、转矩控制（T-CTRL）、顺序控制（SEQ CTRL）
ACS 600 在出厂时，设定的是控制盘频率给定方式，用户如需要采用其他给定方式，在 使用前必须通过功能预置进行选择。
3、 选择应用宏。
ACS 600 有多种应用宏可供选择，不同的应用宏对输入输出口和信号处理都作了默认配 置：
FACTORY SETTING
（出厂设定）
HAND/AUTO CONTROL （手动/自动控制）
只功率场效应管GT1～ GT4 和4 只二极管组成桥式电路，GT1与GT4 、GT2 与GT3 同时 导通或关断，在一个周期内GT1 、GT4 与GT2 、GT3 交替导通，只是GT1 、GT4 与GT2 、 GT3 之间脉宽比例不同。下式为加在电机两端的平均电压:
Ud = (正面积- 负面积) / T
和降键(▼键)来进行给定。键盘给定属于数字量给定，精度较高。
（2） 外部给定方式
从外接输入端子输入频率给定信号，来调节变频器输出频率的大小，称为外部给定。本 控制柜在操作面板上安装了一个电位器，通过调节电位器就可以实现频率的调节。电位器给 定属于模拟量给定，精度稍低。
（3） 通讯给定
由计算机通过串行通讯接口进行频率给定。
4、 变频调速实验系统实验手册
外部 I/O 接口控制变频器的操作步骤
（1）启动变频器
合上控制电源的断路器 QF1，再合上控制变频器的断路器 QF2，此时黄灯 L2 亮，变频 器进入准备状态。若存在故障，红灯 L3 亮。
（2） 选择控制地
通过 Loc 键可以选择控制地。显示屏上显示 L 表示本地控制，如“1L——1242.0rpm I”； R 表示现行状态为外部遥控，如“1R——1242.0rpm I”表示通过遥控的外部控制；如果显示的 第一行中没有 L 或 R，如：“1 ——1242.0rpm I”为通过 I/O 接口板或通讯模块的外部控制。
第三级放大，并连接成负反馈，这样就提高了系统的稳定性。 反馈电路中，增加了R F ， 使得电路更趋稳定。在第一级中，放大倍数可选大一些，
使输入信号进行较合理的合成。第三级要求其输出在+ 12 V 与- 12 V 之间。整个电路给定 与输出的关系为: Ug = 0 ， Ub = 0 ; Ug > 0 ，Ub < 0 ; Ug < 0 ， Ub > 0 。 （6）测速反馈电路
于是C1 通过R2 放电。依次反复，形成三角波振荡器。该电路通过改变R2 、C1 可以 调整三角波的频率。R1 改变OP2 的输出幅值， R3 不仅可改变频率， 对输出幅度也有较 大影响。本电路参数经实验已调整到最佳数值。
（5）PID 调节器
PID 调节器是比较关键的一个单元。对于直流伺服电机控制要求在给定设定后，输出 电压十分稳定，且满足响应速度。电路采用三级运放组成。第一级比例放大，第二级积分，
实验三 伺服控制系统综合实验
伺服控制系统综合实验由三部分构成，它们分别是直流电动机 PWM 调压调速实验、交 流电动机变频调速实验和交直流电动机拆装实验。
第一部分：直流电动机 PWM 调压调速实验
一、实验目的 1、熟悉双闭环可逆直流脉宽调速系统的组成及各主要单元部件的工作原理； 2、掌握系统的调试步骤、方法及参数的整定。
由于4 只功率场效应管都处于开关状态，换向时容易发生上、下两管直流(即同时导 通) ，电路中应设计上下两管换流的安全时间环节，以保证工作时的安全可靠性。
（2）光耦信号隔离及延时电路
光耦隔离器及延时电路，作为双极型控制，在一定周期要同时输出4个两组制器是一个电压/脉冲变换装置。PID 输出控制电压Ub 、三角波调制信号Ua作 为输入。脉宽调制器是由一个运算放大器、两个晶体管和三个信号输入端组成的电压比较器 组成，脉宽调制器工作在开环状态，输入信号稍大一点就可使其输出电压达到饱和值。当输 入电压极性改变时，输出电压就在正、负饱和值之间变化。这样就把连续电压转换成脉冲电 压。DW1与DW2起到输出限位作用，与输入三角波形幅值有关。
图1-1 双极式可逆PWM变换的原理 3、装置的组成
直流调速实验系统的原理框图如图2-2 所示， 它由直流电机M、双极式H桥PWM变换 器、脉宽调制器(UPW )、电流检测与保护电路(FA ) 以及速度调节器(ASR )、电流调节器 (ACR )、测速发电机(TG) 等组成。
图中： UPW-脉宽调制器；
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。
本地控制
控
盘总线
制
ACS600
盘