运动控制卡应用实验---指导书(201309版本)
机械设计制造及其自动化专业实验
——机电控制实验
运动控制卡应用实验
实验指导书
重庆理工大学
机械工程学院
实践教学及技能培训中心
2014年1月
学生实验守则
1．学生应按照实验教学计划和约定的时间，准时上实验课，不得迟到早退。
2．实验前认真阅读实验指导书，明确实验目的、步骤、原理，预习有关的理论知识，并接受实验教师的提问和检查。
3．进入实验室必须遵守实验室的规章制度。不得高声喧哗和打闹，不准抽烟、随地吐痰和乱丢杂物。
4．做实验时必须严格遵守仪器设备的操作规程，爱护仪器设备，服从实验教师和技术人员指导。未经许可不得动用与本实验无关的仪器设备及其它物品。
5．实验中要细心观察，认真记录各种试验数据。不准敷衍，不准抄袭别组数据，不得擅自离开操作岗位。
6．实验时必须注意安全，防止人身和设备事故的发生。若出现事故，应立即切断电源，及时向指导教师报告，并保护现场，不得自行处理。
7．实验完毕，应主动清理实验现场。经指导教师检查仪器设备、工具、材料和实验记录后方可离开。
8．实验后要认真完成实验报告，包括分析结果、处理数据、绘制曲线及图表。在规定时间内交指导教师批改。
9．在实验过程中，由于不慎造成仪器设备、器皿、工具损坏者，应写出损坏情况报告，并接受检查，由领导根据情况进行处理。
10．凡违反操作规程，擅自动用与本实验无关的仪器设备、私自拆卸仪器而造成事故和损失的，肇事者必须写出书面检查，视情节轻重和认识程度，按学院有关规定予以赔偿。
重庆理工大学
说明
1.同学可以登录学校的“实验选课系统”（从学校首页登陆：https://www.360docs.net/doc/3112076828.html,或从数字
校园登录），自己进行实验项目的选择。希望同学们能在每个实验项目开放的时间内尽早进行实验预约（预约时间必须比实验上课时间提前3天），因为学生数量比较多，如果某实验项目开放的时间内同学未能进行实验预约，则错过该实验项目的实验机会，补做就要在该实验项目下一次开放时进行。
2.如有什么问题，同学可以拨打电话62563127联系张君老师。
运动控制器应用实验
一．实验学时：4H
二．实验目的
1．掌握MPC2810运动控制卡对步进电机的控制及其工作原理
2．熟悉步进电机控制器一维工作台的工作原理及使用方法
3．熟悉一维控制系统的结构组成
4．掌握VB编程方法，熟练使用VB进行运动轨迹的编程
5．通过本实验提高学生对自动化控制的熟悉和了解,锻炼同学的动手和实践能力
三．实验简介
(一)步进电机概述：
1、步进电机是一种将电脉冲信号转换成机械角位移的机电执行元件。当有脉冲信号输入时，步进电机就一步一步的转动，每个输入脉冲对应电机的一个固定转角（步距角），故称为步进电机。步进电机属于同步电机，多数情况用做开环控制电机，其控制简单，工作可靠，能够得到较高的精度。它是唯一能够以开环结构用于数控机床的电动机。
2、步进电机按其励磁相数可分为三相、四相、五相、六相等；按其工作原理可分为反应式、永磁式和混合式三大类。
3、步进电机的基本特点：
〈1〉步进电机受电脉冲信号的控制。每输入一个脉冲信号，就变换一次绕组的通电状态，电机就相应的转动一步，因此电机的总回转角与输入脉冲个数严格成正比关系，电机的转速则正比于输入脉冲的频率。改变步进电机的定子绕组的通电顺序，可以获得所需要的转向。改变输入脉冲频率，则可以得到所需要的转速（注意：不能超出步进电机的极限频率）。
〈2〉当步进电机脉冲输入停止时，只要维持绕组的激励电流不变，电机保持在原固定位置上，因此可以获得较高的定位精度，不需要安装机械制动装置从而达到精确制动。
〈3〉误差不长期积累，转角精度高。由于每转过360°后，转子的累积误差为零，转角精度较高。〈4〉反映时间快。
〈5〉缺点：步进电机的效率低，没有过载能力。
4、步距角的大小和通电方式、转子齿数、定子励磁绕组的相数的关系：（本实验α=1.8°）
α=360°/mZK
m——步进电机的相数；
Z——转子齿数；
K——通电方式系数。
相邻两次通电，相的数目相同K=1；相邻两次通电，相的数目不同K=2。
5、步进电机驱动器：
DMD402、DMD402A 是乐创公司研发的步进电机细分驱动器，它们具有高性能、低价格的特点，适合驱动两相或四相混合式步进电机。由于采用新型的双极性恒流斩波驱动技术，使用同样的电机时可以比其它驱动方式输出更大的功率。其细分功能使步进电机低频振动减小，噪声降低，同时有助于运转精度提高。一个完整的步进电机控制系统应含有步进电机、步进驱动器、供电电源以及控制器（脉冲源）。以下是一典型系统控制连线图。详细应用说明请参看
《DMD402/DMD402A使用手册》。
信 号 功 能
Pul
Pul+/Pul- 脉冲信号：此光隔输入端导通一次驱动电机一次步进，步进量取决于细分数设置。
Dir
Dir+/Dir- 方向信号：此光隔输入端用于改变电机的转向，实际转向还取决于电机绕组的联接情况。
Com 光隔电源：+5VDC 为各光隔输入端提供电流，也可用更高的电源电压，但应采取限流措施使流过光隔的电流不超过15mA 。
Ena
Ena+/Ena-
使能信号：此光隔输入端用于使能/禁止驱动器的输出部分，光耦导通时电机相电流被切断，转子处于自由状态（即脱机）；光耦不导通为使能状态。但此输入端并不能屏蔽脉冲输入，因此，当重新使其为使能状态时，驱动输出将根据禁止期间所接收的脉冲数发生改变。 DC- 直流电源地
DC+ 直流电源正极，电压范围+14V ～+40V 。 A+、A- 电机A 相 B+、B-
电机B 相
(二) 滑台的概述（如下图所示）
步进电机
丝杆
导轨
由图可知，此滑台由步进电机、滑块、滚动丝杆、等组成。
其中丝杆的参数：
螺距（单位mm）：
有效行程（单位mm）：L=丝杆螺纹长度-丝杆螺母幅长度
使用滑台时应注意:
当滑台运动到两端尽头时，应该立即停止,否则容易引起步进电机或者是步进电机驱动器烧坏。因为这时步进电机有很大的负载,根据步进电机负载特性可知,步进电机的负载能力很差,所以容易烧坏。
(三)MPC2810运动控制器相关简介
MPC2810运动控制器是乐创自动化技术有限公司自主研发生产的基于PC的运动控制器，单张卡可控制4轴的步进电机或数字式伺服电机。通过多卡共用可支持多于4轴的运动控制系统的开发。
MPC2810运动控制器以IBM-PC及其兼容机为主机，基于PCI总线的步进电机或数字式伺服电机的上位控制单元。它与PC机构成主从式控制结构：PC机负责人机交互界面的管理和控制系统的实时监控等方面的工作（例如键盘和鼠标的管理、系统状态的显示、控制指令的发送、外部信号的监控等等）；运动控制器完成运动控制的所有细节（包括直线和圆弧插补、脉冲和方向信号的输出、自动升降速的处理、原点和限位等信号的检测等等）。
MPC2810运动控制器配备了功能强大、内容丰富的Windows动态链接库，可方便地开发出各种运动控制系统。对当前流行的编程开发工具，如Visual Basic6.0，Visual C++6.0提供了开发用Lib库及头文件和模块声名文件，可方便地链接动态链接库，其他32位Windows开发工具如Delphi、C++Builder等也很容易使用MPC2810函数库。另外，支持标准Windows动态链接库调用的组态软件也可以使用MPC2810运动控制器。
MPC2810主要技术参数
项目MPC2810
主接口PCI（3.3、5V两用）
控制轴数 4
编码器输入（路） 2
编码器输入计数器两轴32bit符号数±2147483647，A/B/Z相（2Mpps）
通用数字输入DC24V 光电耦合18点
通用数字输出24点，最大500mA集电极开路
专用输入每轴4点（正限位、负限位、原点、减速），报警（共用）脉冲输出最大频率2MHz
脉冲输出最小频率0.2Hz
脉冲输出规格每轴梯形加减速、S形加减速、定制加减速
脉冲输出方式脉冲/方向输出（Pulse/DIR），或双脉冲输出（CW/CCW）
脉冲输出计数器每轴32bit符号数±2147483647
Z脉冲最小有效宽度0.5μs
多卡共用4卡共用
变速运动中变速度
安全措施1、2轴可设置跟随误差极限（容许误差范围±16777216）
提供看门狗定时器（定时范围1～60000毫秒）
操作系统WINDOWS 2000、WINDOWS XP
MPC2810运动控制器广泛适用于：激光加工设备；数控机床、加工中心、机器人等；X-Y-Z 控制台；绘图仪、雕刻机、印刷机械；送料装置、云台；打标机、绕线机；医疗设备；包装机械、纺织机械、木工机械；装配生产线。
基于MPC2810运动控制器的典型运动控制系统由以下几部分组成： （1） MPC2810运动控制器、转接板及其连接电缆；
（2） 具有PCI 插槽的PC 机或工控机，安装有Windows2000 / XP 操作系统（不同型号的控制器
支持的操作系统可能不同）；
（3） 步进电机或数字式伺服电机； （4） 电机驱动器； （5） 驱动器电源；
（6） 直流开关电源，为转接板提供+24V 电源。 转接板引脚定义
转接板引脚 62芯电缆引脚 名称
说明
D1
42
DCV5V
5V 电源正，板卡输出（电流不超过500mA ），与DCV24V 共地，可悬空
D2 21 DCV24V 24电源正，外部输入 D3 20 OGND 24电源地，外部输入 D4 62 SD1 减速1 D5 41 EL1- 负限位1 D6 19 EL1+ 正限位1 D7 61 ORG1 原点1 D8 40 SD2 减速2 D9 18 EL2- 负限位2 D10 60 EL2+ 正限位2 D11 39 ORG2 原点2 D12 17 SD3 减速3 D13 59 EL3- 负限位3 D14 38 EL3+ 正限位3 D15 16 ORG3 原点3 D16
58
SD4
减速4
D17 37 EL4- 负限位4
D18 15 EL4+ 正限位4
D19 57 ORG4 原点4
D20 36 ALM 报警
D21 14 IN17 通用输入17
D22 56 IN18 通用输入18
D23 35 -- --
D24 13 -DIN1 编码器A1-（增减脉冲模式下脉冲1-）D25 55 +DIN1 编码器A1+（增减脉冲模式下脉冲1+）D26 54 -DIN2 编码器B1-（增减脉冲模式下方向1-）D27 34 +DIN2 编码器B1+（增减脉冲模式下方向1+）D28 33 -DIN3 编码器Z1-
D29 12 +DIN3 编码器Z1+
D30 11 -DIN4 编码器A2-（增减脉冲模式下脉冲2-）D31 53 +DIN4 编码器A2+（增减脉冲模式下脉冲2+）D32 52 -DIN5 编码器B2-（增减脉冲模式下方向2-）D33 32 +DIN5 编码器B2+（增减脉冲模式下方向2+）D34 31 -DIN6 编码器Z2-
D35 10 +DIN6 编码器Z2+
D36 COM1_8 吸收电路，接外部+24V
D37 30 OUT1 通用输出1
D38 51 OUT2 通用输出2
D39 50 OUT3 通用输出3
D40 8 OUT4 通用输出4
D41 49 —— 保留
D42 29 OUT5 通用输出5
D43 7 OUT6 通用输出6
D44 28 OUT7 通用输出7
D45 48 OUT8 通用输出8
D46 27 -DOUT1 1轴方向-
D47 6 +DOUT1 1轴方向+
D48 5 -DOUT2 1轴脉冲-
D49 47 +DOUT2 1轴脉冲+
D50 26 -DOUT3 2轴方向-
D51 4 +DOUT3 2轴方向+
D52 46 -DOUT4 2轴脉冲-
D53 25 +DOUT4 2轴脉冲+
D54 45 -DOUT5 3轴方向-
D55 3 +DOUT5 3轴方向+
D56 2 -DOUT6 3轴脉冲-
D57 24 +DOUT6 3轴脉冲+
D58 44 -DOUT7 4轴方向-
D59 23 +DOUT7 4轴方向+
D60 1 -DOUT8 4轴脉冲-
D61 43 +DOUT8 4轴脉冲+
D62 22 —— 保留
表3-8 P62-02转接板ENC引脚定义
ENC1引脚说明ENC2引脚说明
A1+ 辅助编码器1 A+ A2+ 辅助编码器2 A+
A1- 辅助编码器1 A- A2- 辅助编码器2 A-
B1+ 辅助编码器1 B+ B2+ 辅助编码器2 B+
B1- 辅助编码器1 B- B2- 辅助编码器2 B-
Z1+ 辅助编码器1 Z+ Z2+ 辅助编码器2 Z+
Z1- 辅助编码器1 Z- Z2- 辅助编码器2 Z-
GND 24V地，可不接GND 24V地，可不接
表3-9 P62-02转接板AXIS1、AXIS2引脚定义
AXIS1引脚说明AXIS2引脚说明
D1+ 1轴方向+ D2+ 2轴方向+
D1- 1轴方向- D2- 2轴方向-
P1+ 1轴脉冲+ P2+ 2轴脉冲+
P1- 1轴脉冲- P2- 2轴脉冲-
DC5V +5V输出DC5V +5V输出
E1+ 1轴正向限位E2+ 2轴正向限位
E1- 1轴负向限位E2- 2轴负向限位
ORG1 1轴原点输入ORG2 2轴原点输入
SD1 1轴减速输入SD2 2轴减速输入
P62-02转接板CN5引脚定义
引脚说明
GND 24V地，必须由外部提供
DC24V +24V输入，必须由外部提供
表3-10 P62-02转接板AXIS3、AXIS4引脚定义
AXIS3引脚说明AXIS4引脚说明
D3+ 3轴方向+ D4+ 4轴方向+
D3- 3轴方向- D4- 4轴方向-
P3+ 3轴脉冲+ P4+ 4轴脉冲+
P3- 3轴脉冲- P4- 4轴脉冲-
DC5V +5V输出DC5V +5V输出
E3+ 3轴正向限位E4+ 4轴正向限位
E3- 3轴负向限位E4- 4轴负向限位
ORG3 3轴原点输入ORG4 4轴原点输入
SD3 3轴减速输入SD4 4轴减速输入
控制信号输出连接方法
MPC2810脉冲输出方式有两种：脉冲/方向模式和双脉冲模式。默认情况下，各控制轴按脉冲/方向模式输出。用户可以通过接口函数“set_outmode”（参见编程手册），将某轴的输出设置为两者之一。
编码器输入连接方法
MPC2810提供两路辅助编码器接口给用户使用，接收A相、B相和Z相信号。另外，当使用控制器的编码器锁存功能时，控制器将编码器Z相输入口D28、D29（第1轴）和D34、D35（第二轴）用作两路编码器的锁存信号差分接收端，接线方法如图3-10所示。若编码器锁存信号为单端信号，其接线方法如图3-11所示。图中限流电阻R为220欧姆。
在增减脉冲模式下，外部脉冲的脉冲信号与板卡对应轴的A相脉冲输入口相接，外部脉冲的方向信号与板卡对应轴的B相脉冲输入口相接。
四．实验仪器和设备
1．计算机一台
2．I型数控控制系统一台
3．二维工作台(带步进电机α=1.8°) 一台
4．MPC2810演示软件
5．导线若干
五．实验步骤及内容
1．本实验所使用的均为精密贵重仪器设备，在实验前必须对操作步骤进行充分的预习。
2．画出运动控制卡及步进电动机控制系统框图，要求标出有效接线。熟悉二维工作台的结构及工作原理。
3．完成运动控制卡、步进电动机驱动器、控制系统与一维工作台之间的连接。
4．经指导老师检查同意后，接通实验台控制系统电源，开始实验，调试程序并运行系统。
5．了解步进电机驱动器（DMD402_DMD402A使用手册）细分的原理及意义，选择不同的步进电机驱动器的细分数，利用MPC2810演示软件测出一维工作台的丝杠导程，以及在不同细分数下的脉冲当量。（自己设计表格）。
6．参考MPC2810运动控制卡操作编程手册，熟练使用DEMO软件的控制界面对一维工作台的运动进行控制。
7．参考DEMO的代码以及代码后面的编程注解，编制一个运动控制程序，完成一段加工直线运动。
8．结束实验后，关闭系统电源，将实验仪器设备归位。
六．预习要求
1．预习步进电机及驱动器的内容。
2．预习MPC2810运动控制卡操作手册中的有关内容：
4运动控制系统的开发
5函数描述
6常见问题及解决方法
7函数索引
3．参考MPC2810运动控制卡操作手册中的有关内容，设计一个运动过程，在VB或你熟悉的编程环境下(如C语言)编写完成该运动过程的程序代码。
七．注意事项
1．仪器设备由实验老师检查后才能开启电源，接通电路。尤其是同学在运行自己设计的程序时，一定要征询实验指导老师的意见，在老师同意，并检查通过后才可以进行通电调试。
并要在断电的情况下才能进行拆、接线。
2．同学们操作时一定要注意人身安全。
八．实验报告要求
1．通过对MPC2810运动控制卡进行二次开发，请提交调试完毕，并可实际运行的程序代码。
2．通过对一维工作台运动的控制，请描述一维工作台的运动过程，并设计表格记录有关参数（5次取平均值），参数包括：步进电机的步距角、一维工作台的运动速度、一维工作台的移动距离、一维工作台的移动方向、步进电机-滚珠丝杆副的脉冲当量、滚珠丝杆导程等。
（注意标注单位）
3．思考题
1．通过本次实验，你对在实际中选择运动控制器的意义有何认识？你对本实验有何心得体会？
2．叙述在你熟悉的编程环境下(如VB语言)，运动控制程序的调试过程。
运动控制平台—实验指导书
实验1 了解运动控制实验系统 1．1 实验目的 1、了解运动控制系统中的步进电机，伺服电机，变频电机，及其他们的驱动，并掌握步进电机与伺服电机的区别。 2、掌握运动控制系统的基本控制原理，与方框图，知道运动控制卡是运动控制系统的核心。 3、了解电机的面板控制，在有些工业控制过程中，能在程序控制无响应的状态下用面板进行紧急停止运动。 1．2 实验设备 1、运动控制系统实验平台一台。 2、微型计算机一台。 1．3 概述 此多轴运动控制实验平台是基于“PC+运动控制卡”模式的综合性实验平台，对各类控制电机实施单轴和多轴混合运动控制。 该实验平台是学生了解和掌握现代机电控制的基本原理，熟悉现代机电一体化产品控制系统的入门工具。通过该平台的实物教学和实际编程操作，学生可以掌握现代各类控制电机基本控制原理、运动控制的基本概念、运动控制系统的集成方法，从而提高学生综合解决问题的能力。 1．4 运动控制系统组成 PC机（上位机）、运动控制器（下位机）、接口板、24V直流电源、交流伺服电机驱动器、交流伺服电机、步进电机驱动器、步进电机、变频调速电机驱动器、变频调速电机、导线及电缆。 运动控制实验台结构图如下： 图1.1系统硬件方框图
*上图中直流电源为24V，直流稳压电源，为接口卡与步进电机驱动器提供电压。 伺服电机（及其驱动器）： 伺服电动机又称执行电动机，在自动控制系统中，用作执行元件，把所收到的电信号转换成电动机轴上的角位移或角速度输出。分为直流和交流伺服电动机两大类，其主要特点是，当信号电压为零时无自转现象，转速随着转矩的增加而匀速下降。 交流伺服电机的工作原理：伺服电机内部的转子是永磁铁，驱动器控制的U/V/W三相电形成电磁场，转子在此磁场的作用下转动，同时电机自带的编码器反馈信号给驱动器，驱动器根据反馈值与目标值进行比较，调整转子转动的角度。伺服电机的精度决定于编码器的精度（线数）。 步进电机（及其驱动器）： 步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件。在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，即给电机加一个脉冲信号，电机则转过一个步距角。这一线性关系的存在，加上步进电机只有周期性的误差而无累积误差等特点。使得在速度、位置等控制领域用步进电机来控制变的非常的简单。 变频电机（及其变频器）： 变频电机与普通交流电机并无大异。主要靠变频器来调节输入给变频电机交流信号的频率来改变电机转速。如数控机床上的主轴电机。 运动控制器（卡）： 运动控制器就是通过读取PC机把编程语言并把他们转化为控制电机的输入信号，以达到用户的控制要求的一个装置。 本系统所用控制器型号：GE-300-SV-PCI-R 1．5 系统接线： 伺服接线：伺服驱动器端L1，L2与220V交流电连接； 伺服电机端电源引线红线连U，蓝色连V，黄色连W，黄绿色连FG； 伺服电机端编码器引线与伺服驱动器端CN3端口相连； 伺服驱动器端CN2端口与运动控制器端子板CN5(CN6)连接起来。 步进接线：步进驱动器端V+/V-与直流24V电源相连； 步进电机与步进驱动器接线参考电机上的接线简图即可顺利完成； 步进驱动器端pu+端口与运动控制器端子板CN7(23口)相连，pu-端口与CN7(11口) 相连、DR+端口与CN7(9口)相连，DR-端口与CN7(22口)相连。 主轴接线：变频器R/L1，S/L2，T/L3任意两个端口与220V交流电电源连接； 交流电机三条引线与变频器U/T1，V/T2，W/T3相连（没有顺序，随意连接）；
《模糊控制》实验指导书
《模糊控制》实验指导书李士勇沈毅周荻邱华洲袁丽英 实验名称： 实验地点： 指导教师： 联系电话： Harbin Institute of Technology 2005.3
模糊控制实验指导书 一、 实验目的 利用Matlab 软件实现模糊控制系统仿真实验，了解模糊控制的查询表方法和在线推理方法的基本原理及实现过程，并比较模糊控制和传统PID 控制的性能的差异。 二、 实验要求 设计一个二维模糊控制器分别控制一个一阶被控对象1 1 )(11+=s T s G 和二阶被控对象) 1)(1(1 )(212++= s T s T s G 。先用模糊控制器进行控制，然后改变控制对 象参数的大小，观察模糊控制的鲁棒性。为了进行对比，再设计PID 控制器，同样改变控制对象参数的大小，观察PID 控制的鲁棒性。也可以用其他语言编制模糊控制仿真程序。 三、 实验内容 （一）查询表式模糊控制器实验设计 查询表法是模糊控制中的最基本的方法，用这种方法实现模糊控制决策过程最终转化为一个根据模糊控制系统的误差和误差变化（模糊量）来查询控制量（模糊量）的方法。本实验利用了Matlab 仿真模块——直接查询表（Direct look-up table ）模块（在Simulink 下的Functions and Tables 模块下去查找），将模糊控制表中的数据输入给 Direct look-up table ，如图1所示。设定采样时间（例如选用0.01s ），在仿真中，通过逐步调整误差量化因子Ke ，误差变化的量化因子Kec 以及控制量比例因子Ku 的大小，来提高和改善模糊控制器的性能。
机器人实验指导书
实验1机器人机械系统 一、实验目的 1、了解机器人机械系统的组成； 2、了解机器人机械系统各部分的原理和作用； 3、掌握机器人单轴运动的方法； 二、实验设备 1、RBT-5T/S02S教学机器人一台 2、RBT-5T/S02S教学机器人控制系统软件一套 3、装有运动控制卡的计算机一台 三、实验原理 RBT-5T/S02S五自由度教学机器人机械系统主要由以下几大部分组成：原动部件、传动部件、执行部件。基本机械结构连接方式为原动部件——传动部件——执行部件。机器人的传动简图如图2——1所示。 图2-1机器人的传动简图 Ⅰ关节传动链主要由伺服电机、同步带、减速器构成，Ⅱ关节传动链有伺服电机、减速器构成，Ⅲ关节传动链主要由步进电机、同步带、减速器构成，Ⅳ关节传动链主要由步进电机、公布戴、减速器构成，Ⅴ关节传动链主要由步进电机、同步带、锥齿轮、减速器构成在机器人末端还有一个气动的夹持器。 本机器人中，远东部件包括步进电机河伺服电机两大类，关节Ⅰ、Ⅱ采用交流伺服电机驱动方式：关节Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ采用步进电机驱动方式。本机器人中采用了带传动、谐波减速传动、锥齿轮传动三种传动方式。执行部件采用了气动手爪机构，以完成抓取作业。 下面对在RBT-5T/S02S五自由度教学机器人中采用的各种传动部件的工作原理及特点作一简单介绍。1、同步齿形带传动 同步齿形带是以钢丝为强力层，外面覆聚氨酯或橡胶，带的工作面制成齿形（图2-2）。带轮轮面也制成相应的齿形，靠带齿与轮齿啮合实现传动。由于带与轮无相对滑动，能保持两轮的圆周速度同步，故称为同
步齿形带传动。 同步齿形带传动如下特点： 1.平均传动比准确； 2.带的初拉力较小，轴和轴承上所受的载荷较小； 3.由于带薄而轻，强力层强度高，故带速可达40m/s,传动比可达10，结构紧凑，传递功率可达200kW，因而应用日益广泛； 4.效率较高，约为0.98。 5.带及带轮价格较高，对制造安装要求高。 同步齿形带常用于要求传动比准确的中小功率传动中，其传动能力取决于带的强度。带的模数 m 及宽度b 越大，则能传递的圆周力也越大。 图2-2同步齿形带传动结构 2.谐波传动 谐波齿轮减速器是利用行星齿轮传动原理发展起来的一种新型减速器。谐波齿轮传动（简称谐波传动），它是依靠柔性零件产生弹性机械波来传递动力和运动的一种行星齿轮传动。 （一）传动原理 图2-3谐波传动原理 图2-3示出一种最简单的谐波传动工作原理图。 它主要由三个基本构件组成： （1）带有内齿圈的刚性齿轮（刚轮）2，它相当于行星系中的中心轮； （2）带有外齿圈的柔性齿轮（柔轮）1，它相当于行星齿轮； （3）波发生器H，它相当于行星架。 作为减速器使用，通常采用波发生器主动、刚轮固定、柔轮输出形式。
控制工程基础实验指导书(答案)
控制工程基础实验指导书 自控原理实验室编印
（内部教材）
实验项目名称: （所属课 程: 院系: 专业班级: 姓名: 学号: 实验日期: 实验地点: 合作者: 指导教师: 本实验项目成绩: 教师签字: 日期: （以下为实验报告正文） 、实验目的 简述本实验要达到的目的。目的要明确，要注明属哪一类实验（验证型、设计型、综合型、创新型）。 二、实验仪器设备 列出本实验要用到的主要仪器、仪表、实验材料等。 三、实验内容 简述要本实验主要内容，包括实验的方案、依据的原理、采用的方法等。 四、实验步骤 简述实验操作的步骤以及操作中特别注意事项。 五、实验结果
给出实验过程中得到的原始实验数据或结果，并根据需要对原始实验数据或结果进行必要的分析、整理或计算，从而得出本实验最后的结论。 六、讨论 分析实验中出现误差、偏差、异常现象甚至实验失败的原因，实验中自己发现了什么问题，产生了哪些疑问或想法，有什么心得或建议等等。 七、参考文献 列举自己在本次准备实验、进行实验和撰写实验报告过程中用到的参考文献资 料。 格式如下 作者，书名（篇名），出版社（期刊名），出版日期（刊期），页码
实验一控制系统典型环节的模拟、实验目的 、掌握比例、积分、实际微分及惯性环节的模拟方法; 、通过实验熟悉各种典型环节的传递函数和动态特性; 、了解典型环节中参数的变化对输出动态特性的影响。 二、实验仪器 、控制理论电子模拟实验箱一台; 、超低频慢扫描数字存储示波器一台; 、数字万用表一只;
、各种长度联接导线。 三、实验原理 运放反馈连接 基于图中点为电位虚地，略去流入运放的电流，则由图 由上式可以求得下列模拟电路组成的典型环节的传递函数及其单位阶跃响应。 、比例环节 实验模拟电路见图所示 U i R i U o 接示波器 以运算放大器为核心元件，由其不同的输入网络和反馈网络组成的各种典型环节，如图所示。图中和为复数阻抗，它们都是构成。 Z2 Z1 Ui ,— U o 接示波器 得:
数控插补多轴运动控制实验指导书(学生)
数控插补多轴运动控制系统解剖实验 实验学时：8 实验类型：独立授课实验 实验要求：必修 一、实验目的 1、通过本实验使学生掌握数控插补多轴控制装置的基本工作原理； 2、根据常用低压电器原理分析各运动控制电气元件的应用原理，分析数控插补运动实现的控制原理； 3、根据机电一体化产品的设计要求和设计流程进行运动控制系统的功能分析、机械结构分析、控制系统分析以及相关传感器选型等方面的设计内容。 本实验以数控插补多轴运动控制系统为具体对象，使学生掌握机电一体化产品设计和开发的技术流程和主要内容，通过运动控制系统的实现过程掌握常用电气元件识别和原理、数控插补原理、位置伺服控制系统等的设计和实现方式。 二、实验内容 1、通过数控插补多轴控制装置及其相关系统的测试和观察，分析数控插补的工作原理； 2、分析系统的功能、机械结构分析、运动关系以及相关传感器等，分析其相关的机械结构、电机及其驱动模块和传感反馈环节等； 3、根据常用低压电器原理，分析系统各运动控制电气元件的应用原理，分析数控插补运动过程实现的控制原理，并绘制相关的控制原理图和系统连接图。 三、实验设备 1、多轴运动控制系统一套（含电控箱） 2、PC机一台 3、GT-400-SG-PCI 卡一块（插在PC机内部）
四、实验原理 该数控插补多轴运动控制系统是依据开放式数控系统原理构建的，其以通用计算机（PC）的硬件和软件为基础，采用模块化、层次化的体系结构，能通过各种形式向外提供统一应用程序接口的系统。开放式数控系统可分为 3类：（1）CNC 在 PC中；（2）PC作为前端，CNC作为后端；（3）单 PC，双 CPU平台。 本实验采用第一类，把顾高公司的 GT-400-SG-PCI 多轴运动控制卡插入PC 机的插槽中，实现电机的运动控制，完成多轴运动控制系统的控制。其优点如下：（1）成本低，采用标准 PC机；（2）开放性好，用户可自定义软件；（3）界面比传统的 CNC 友好。 图1为该系统的硬件构成图，运动平台机械本体采用模块化拼装，主要由普通PC机、电控箱、运动控制卡、伺服（步进）电机及相关软件组成。其主体由两个直线运动单元（GX系列）组成。每个GX系列直线运动单元主要包括：工作台面、滚珠丝杆、导轨、轴承座、基座等部分，其结构见图2。伺服型电控箱内装有交流伺服驱动器，开关电源，断路器，接触器，运动控制器端子板，按钮开关等。步进型电控箱则装有步进电机驱动器，开关电源，运动控制器端子板，船形开关等。 图1 数控插补多轴控制系统硬件构成
智能控制实验指导书
智能控制理论及应用 (实验指导书) 实验一模糊控制的理论基础实验 实验目的： 学习隶属函数编程；模糊矩阵合成运算编程；模糊推理运算编程。 1隶属函数编程 学习P39 例2-12 （以下为例程） 完成思考题P80 2-2 写出W及V两个模糊集的隶属函数，并绘出“非常老，很老，比较老，有点老”的四个隶属度函数仿真后的曲线。 %Membership function for old People clear all; close all; for k=1:1:1001 x(k)=(k-1)*0.10; if x(k)>=0&x(k)<50 y(k)=0; else y(k)=1/(1+(1/((x(k)-50)/5)^2)); end end plot(x,y,'k'); xlabel('X Years');ylabel('Degree of membership'); 2 模糊矩阵合成仿真程序 学习P31例2-10，仿真程序如下。 完成思考题P81 2-5，并对比手算结果。 clear all; close all; A=[0.2,0.8; 0.6,0.1]; B=[0.5,0.7; 0.1,0]; %Compound of A and B for i=1:2 for j=1:2 AB(i,j)=max(min(A(i,:),B(:,j)')) end end
3 模糊推理仿真程序 学习P47 例2-16，仿真程序如下。 完成思考题2-9，并对比手算结果。 clear all close all a=[1;0.5] b=[0.1;0.5;1] c=[0.2;1] for i=1:2 for j=1:3 ab(i,j)=min(a(i),b(j));%求出D end end t1=[]; for i=1:2 t1=[t1;ab(i,:)']; end %准备好DT; for i=1:6 for j=1:2 r(i,j)=min(t1(i),c(j)); end end %求出R a1=[0.8;0.1] b1=[0.5;0.2;0] for i=1:2 for j=1:3 ab1(i,j)=min(a1(i),b1(j)); %求出D1 end end t2=[]; for i=1:2 t2=[t2;ab1(i,:)']; end for i=1:6 for j=1:2 d(i,j)=min(t2(i),r(i,j)); c1(j)=max(d(:,j))； end end
机电控制技术-实验指导书
主编任同 西南科技大学制造科学与工程学院 2016年11月
制造科学与工程学院 目录 实验一电动机正反转控制 (1) 实验二按行程自动往返循环控制实验 (3) 实验三可编程控制器基本指令的练习 (8) 实验四 PLC控制电动机的星/三角换接起动控制实验错误！未定义书签。
西南科技大学实验指导书 实验一电动机正反转控制 一、实验目的 1.熟悉异步电动机的正反转控制线路，掌握线路故障的分析及排除方法。 2.了解互锁的概念，学会连接继电器控制互锁电路。 二、实验仪器和设备 采用DZSZ-1电机及自动控制实验台及其相应组件： 1.实验设备 2.屏上挂件排列顺序 D61、D62 三、实验简介 1.实验要求及内容 (1)三相异步电动机要反转，只要产生一个与原来转向相反的磁场即可。实现 的方法是只须改变定子电源的相序，即任意调换电源的两个接头即可实现。 (2)按照线路图接线，接线完成后进行检查，再用万用表检查有否不通的地方， 确认无误后请示老师接通电源进行实验。 (3)书写实验报告，分析故障的排除方法。 2.实验线路图 如图1-1所示. 四、实验步骤 接触器联锁正反转控制线路： 1.按图1-1接线。图中SB1、SB2、SB3、KM1、KM2、FR1选用D61件，Q1、FU1、FU2、 FU3、FU4选用D62挂件，电机选用DJ24（△/220V）。经指导老师检查无误后，按 下“开”按钮通电操作。 2.合上电源开关Q1，接通220V三相交流电源。 3.按下SB1，观察并记录电动机M的转向、接触器自锁和联锁触点的吸断情况。 4.按下SB3，观察并记录M运转状态、接触器各触点的吸断情况。 5.再按下SB2，观察并记录M的转向、接触器自锁和联锁触点的吸断情况。 1
控制工程基础实验指导书(答案) 2..
实验二二阶系统的瞬态响应分析 一、实验目的 1、熟悉二阶模拟系统的组成。 2、研究二阶系统分别工作在ξ=1，0<ξ<1，和ξ> 1三种状态下的单 位阶跃响应。 3、分析增益K对二阶系统单位阶跃响应的超调量σP、峰值时间tp和调 整时间ts。 4、研究系统在不同K值时对斜坡输入的稳态跟踪误差。 5、学会使用Matlab软件来仿真二阶系统，并观察结果。 二、实验仪器 1、控制理论电子模拟实验箱一台； 2、超低频慢扫描数字存储示波器一台； 3、数字万用表一只； 4、各种长度联接导线。 三、实验原理 图2-1为二阶系统的原理方框图，图2-2为其模拟电路图，它是由惯性环节、积分环节和反号器组成，图中K=R2/R1，T1=R2C1，T2=R3C2。 图2-1 二阶系统原理框图
图2-1 二阶系统的模拟电路 由图2-2求得二阶系统的闭环传递函 12 22 122112 /() (1)()/O i K TT U S K U S TT S T S K S T S K TT ==++++ :而二阶系统标准传递函数为 (1)(2), 对比式和式得 n ωξ== 12 T 0.2 , T 0.5 , n S S ωξ====若令则。调节开环增益K 值，不仅能改变系统无阻尼自然振荡频率ωn 和ξ的值，可以得到过阻尼(ξ>1)、 临界阻尼（ξ=1）和欠阻尼（ξ<1）三种情况下的阶跃响应曲线。 （1）当K >0.625， 0 < ξ < 1，系统处在欠阻尼状态，它的单位阶跃响应表达式为： 图2-3 0 < ξ < 1时的阶跃响应曲线 （2）当K =0.625时，ξ=1，系统处在临界阻尼状态，它的单位阶跃响应表达式为： 如图2-4为二阶系统工作临界阻尼时的单位响应曲线。 (2) +2+=222n n n S S )S (G ωξω ω1 ()1sin( ) (3) 2-3n t o d d u t t tg ξωωωω--=+=式中图为二阶系统在欠阻尼状态下的单位阶跃响应曲线 e t n o n t t u ωω-+-=)1(1)(
《电力拖动自动控制系统--运动控制系统》实验指导书(自编)
电力拖动自动控制系统---- 运动控制系统 实验指导书 昆明理工大学信自学院自动化系 2012年9月 目录 实验须知 实验一双闭环不可逆直流调速系统调试 实验二双闭环不可逆直流调速系统的静特性研究 实验三双闭环不可逆直流调速系统的动特性研究 实验四逻辑无环流可逆直流调速系统实验 实验五矢量坐标变换仿真 实验六转差频率控制的交流异步电动机矢量控制系统仿真 实验七无速度传感器的矢量控制系统仿真 附录1双闭环不可逆直流调速系统原理图及所需挂件 附录2逻辑无环流直流可逆调速系统原理图及所需挂件 实验须知 实验课是教学中的重要环节之一，通过实验，是理论联系实际，加深理解和巩固所学的有关理论知识，培养、锻炼和提高对实际系统的调试和分析、解决问题的能力，同时通过实验也培养严谨的科学态度和良好的作风，以达到工程技术人员应有的本领，因此要求每个学生必须认真对待实验课，要求做到：
一、实验前预习，要求： 1、了解所有实验系统的工作原理 2、明确实验目的，各项实验内容、步骤和做法 3、拟定实验操作步骤，画出实验记录表格等。 二、实验中认真、要求： 1、熟知所有设备，认真按实验要求，有步骤地进行各项内容的实验。 2、测试前，必须熟悉仪器、仪表的使用，注意量程。 3、认真记录测试数据和波形。 4、不许带电操作，每次更换线路时，必须断点进行操作，通电前，必 须经指导老师检查，方可合闸。 5、同组同学，必须相互配合，共同完成实验任务。 三、实验后认真写实验报告 1、整理各项实验数据，列成表格，按要求绘制有关曲线，进行分析比 较。 2、记录和分析实验中的各种现象。 四、实验装置 自动控制系统实验全部在DJDK-Ⅱ型装置上进行。详见“DJDK-Ⅱ实验装置简介”。 实验一双闭环不可逆直流调速系统调试 一、实验目的 1、掌握调速系统各单元电路的调整方法，弄清他们的工作原理及其在系统中 的应用。 2、掌握双闭环不可逆直流调速系统的调试方法和步骤。 二、系统组成及所需挂件 详见附录一。 三、实验内容 (一)双闭环调速系统调试原则 ①先单元、后系统，即先将单元的参数调好，然后才能组成系统。
智能控制技术实验报告
《智能控制技术》实验报告书 学院： 专业： 学号： 姓名：
实验一：模糊控制与传统PID控制的性能比较 一、实验目的 通过本实验的学习，使学生了解传统PID控制、模糊控制等基本知识，掌握传统PID控制器设计、模糊控制器设计等知识，训练学生设计控制器的能力，培养他们利用MATLAB进行仿真的技能，为今后继续模糊控制理论研究以及控制仿真等学习奠定基础。 二、实验内容 本实验主要是设计一个典型环节的传统PID控制器以及模糊控制器，并对他们的控制性能进行比较。主要涉及自控原理、计算机仿真、智能控制、模糊控制等知识。 通常的工业过程可以等效成二阶系统加上一些典型的非线性环节，如死区、饱和、纯延迟等。这里，我们假设系统为：H(s)=20e0.02s/(1.6s2+4.4s+1) 控制执行机构具有0.07的死区和0.7的饱和区，取样时间间隔T=0.01。 设计系统的模糊控制，并与传统的PID控制的性能进行比较。 三、实验原理、方法和手段 1.实验原理： 1)对典型二阶环节，根据传统PID控制，设计PID控制器，选择合适的PID 控制器参数k p、k i、k d； 2)根据模糊控制规则，编写模糊控制器。 2.实验方法和手段： 1)在PID控制仿真中，经过仔细选择，我们取k p=5，k i=0.1，k d=0.001； 2)在模糊控制仿真中，我们取k e=60，k i=0.01，k d=2.5，k u=0.8； 3)模糊控制器的输出为：u= k u×fuzzy(k e×e, k d×e’)－k i×∫edt 其中积分项用于消除控制系统的稳态误差。 4)模糊控制规则如表1-1所示： 在MATLAB程序中，Nd用于表示系统的纯延迟（Nd=t d/T）,umin用于表示控制的死区电平，umax用于表示饱和电平。当Nd=0时，表示系统不存在纯延迟。 5)根据上述给定内容，编写PID控制器、模糊控制器的MATLAB仿真程序，
《机械工程控制基础》实验指导书
《机械工程控制基础》实验指导书 工程与技术系 二O一一年四月
目录 实验一时间特性的计算机求解 (1) 实验二频率特性计算机求解 (3) 实验三系统稳定性分析 (5) 实验四系统稳态误差的计算 (7)
实验一 时间特性的计算机求解 一、 实验目的 1. 使用matlab 程序语言描述一阶二阶系统的时间响应。 2. 观察系统在单位阶跃信号、单位脉冲信号作用下的输出，并分析其动态性能。 二、 实验设备 计算机及matlab 仿真软件 三、 实验的内容 1. 使用matlab 程序语言描述一阶系统单位阶跃型号下的的时间响应 （1）程序语言： num=[01......,b b b m m -]; den=[01......,a a a n n -]; step(num,den) （2）求解实例： 求解一阶系统1 21 )(+=s s G 单位阶跃响应 num=[1]; den=[2 1]; step(num,den) 响应曲线如图所示：
2. 使用matlab 程序语言描述二阶系统单位阶跃型号下的的时间响应 （1）程序语言： num=[2 n ω]; den=[ 22 12)n n ξωω（]; step(num,den) （2）求解实例： 求解二阶系统4 6.14 )(2 ++=s s s G 单位阶跃响应 num=[4]; den=[1 1.6 4]; step(num,den) 响应曲线如图所示： 四、实验报告要求 使用matlab 程序语言下列一阶和二阶系统单位阶跃信号下的的时间响应，并确定影响系统快速性和稳定性的性能指标 （1）1 31 )(+= s s G （2）1000 5.341000 )(2 ++=s s s G
《控制系统计算机仿真》实验指导书
实验一 Matlab使用方法和程序设计 一、实验目的 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、熟悉Matlab程序设计的基本方法 二、实验内容 1、帮助命令 使用help命令，查找sqrt（开方）函数的使用方法； 2、矩阵运算 （1）矩阵的乘法 已知A=[1 2;3 4]; B=[5 5;7 8]; 求A^2*B （2）矩阵除法 已知A=[1 2 3;4 5 6;7 8 9]; B=[1 0 0;0 2 0;0 0 3]; A\B,A/B （3）矩阵的转置及共轭转置 已知A=[5+i,2-i,1;6*i,4,9-i]; 求A.', A' （4）使用冒号选出指定元素 已知：A=[1 2 3;4 5 6;7 8 9]; 求A中第3列前2个元素；A中所有列第2，3行的元素； （5）方括号[] 用magic函数生成一个4阶魔术矩阵，删除该矩阵的第四列 3、多项式 （1）求多项式p(x) = x3 - 2x - 4的根 （2）已知A=[1.2 3 5 0.9;5 1.7 5 6;3 9 0 1;1 2 3 4] ， 求矩阵A的特征多项式; 求特征多项式中未知数为20时的值； 4、基本绘图命令 （1）绘制余弦曲线y=cos(t)，t∈[0，2π] （2）在同一坐标系中绘制余弦曲线y=cos(t-0.25)和正弦曲线y=sin(t-0.5)，t∈[0，2π] 5、基本绘图控制 绘制[0，4π]区间上的x1=10sint曲线，并要求： （1）线形为点划线、颜色为红色、数据点标记为加号； （2）坐标轴控制：显示范围、刻度线、比例、网络线 （3）标注控制：坐标轴名称、标题、相应文本； 6、基本程序设计 （1）编写命令文件：计算1+2+?+n<2000时的最大n值； （2）编写函数文件：分别用for和while循环结构编写程序，求2的0到n次幂的和。 三、预习要求 利用所学知识，编写实验内容中2到6的相应程序，并写在预习报告上。
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。 （6）READY ：输入报警信号：READY 是继电器开关，当驱动器正常工作时继电器闭合，当驱动器工作异常时继电器断开。继电器允许最高输入电压和电流是：35VDC ，10mA ≤I ≤200mA ，电阻性负载。如用该继电器，要把他串联到CNC 的某输入端。当驱动器正常工作时继 STEP1ON 1 2 3 4PULES.SYS CURR.RED STEP2 PACER W WD3-007PE N L PE U V DC-DC+READY-READY+ RESET-RESET+ DIR-/CCW-DIR+/CCW+ PULSE-/CW-PULSE+/CW+ MOT.CURR FLT TEMP RDY C 40 F E D 2 138A 9B 7 65 图1 步进电机驱动器
过程控制系统实验指导书
过程控制系统实验指导书 王永昌 西安交通大学自动化系 2015.3
实验一先进智能仪表控制实验 一、实验目的 1．学习YS—170、YS—1700等仪表的使用； 2．掌握控制系统中PID参数的整定方法； 3．熟悉Smith补偿算法。 二、实验内容 1．熟悉YS-1700单回路调节器与编程器的操作方法与步骤，用图形编程器编写简单的PID仿真程序； 2．重点进行Smith补偿器法改善大滞后对象的控制仿真实验； 3．设置SV与仿真参数，对PID参数进行整定，观察仿真结果，记录数据。 4．了解单回路控制，串级控制及顺序控制的概念，组成方式。 三、实验原理 1、YS—1700介绍 YS1700 产于日本横河公司，是一款用于过程控制的指示调节器，除了具有YS170一样的功能外，还带有可编程运算功能和2回路控制模式，可用于构建小规模的控制系统。其外形图如下： YS1700 是一款带有模拟和顺序逻辑运算的智能调节器，可以使用简单的语言对过程控制进行编程（当然，也可不使用编程模式）。高清晰的LCD提供了4种模拟类型操作面板和方便的双回路显示，简单地按前面板键就可进行操作。能在一个屏幕上对串级或两个独立的回路进行操作。标准配置I/O状态显示、预置PID控制、趋势、MV后备手动输出等功能，并且可选择是否通信及直接接收热偶、热阻等现场信号。对YS1700编程可直接在PC机上完成。
SLPC内的控制模块有三种功能结构，可用来组成不同类型的控制回路：（1）基本控制模块BSC，内含1个调节单元CNT1，相当于模拟仪表中的l台PID调节器，可用来组成各种单回路调节系统。 （2）串级控制模块CSC，内含2个互相串联的调节单元CNTl、CNT2，可组成串级调节系统。 （3）选择控制模块SSC，内含2个并联的调节单元CNTl、CNT2和1个单刀三掷切换开关CNT3，可组成选择控制系统。 当YS1700处于不同类型的控制模式时，其内部模块连接关系可以表示如下：（1）、单回路控制模式
数控运动控制技术实验 实验指导书
机械工程学科应用型研究生综合实验Ⅱ 实验指导书 （数控运动控制技术分册） 富宏亚主编 机电工程学院 2014年3月
目录 实验一数控系统硬件连接与电机测试实验 (1) 实验1.1 数控系统硬件连接实验 (1) 实验1.2 数控系统电机测试实验 (5) 实验二数控系统控制软件设计实验 (7) 实验2.1 单轴运动控制软件设计实验 (7) 实验2.2 直线插补运动控制软件设计实验 (13)
实验一数控系统硬件连接与电机测试实验 实验1.1 数控系统硬件连接实验 一、实验目的 1、了解数控综合实验台的组成和电路连接。 2、掌握数控系统的构成原理。 二、实验所用单元 计算机、雷泰DMC5480运动控制卡、实验台控制面板、小型3轴立式铣床。 三、实验原理 1、如图1-1所示，数控综合实验台由计算机、雷泰DMC5480运动控制卡、实验台控制面板、小型3轴立式铣床组成。运动控制卡安装在计算机的PCI插槽中；实验台控制面板上安装了电机驱动器、电源、继电器、空气开关、急停和接线板等元器件，小型3轴立铣床包括3个运动轴X、Y、Z和1个主轴。 图1-1硬件系统总体实物图 2、以X轴运动控制电路为例，X轴伺服电机驱动器1与运动控制卡的电路如图1-2所示，各连线引脚定义如表1-1和表1-2所示。Y轴伺服电机驱动器2、Z 轴伺服电机驱动器3与运动控制卡之间的电路可参考X轴运动控制电路进行接线。
图1-2 X轴电机驱动器与运动控制卡连接电路图 3、DMC5480运动控制卡为每个轴配有两个限位信号、1个原点信号。每路信号都加有滤波器可以过滤高频噪声，保证动作可靠。各传感器与运动控制卡接线电路图如图1-3所示： 图1-3 运动控制卡X1引脚与传感器的连接电路图
机械控制工程基础实验指导书(07年)
中北大学 机械工程与自动化学院 实验指导书 课程名称：《机械工程控制基础》 课程代号：02020102 适用专业：机械设计制造及其自动化 实验时数：4学时 实验室：数字化实验室 实验内容：1.系统时间响应分析 2.系统频率特性分析 机械工程系 2010.12
实验一 系统时间响应分析 实验课时数：2学时 实验性质：设计性实验 实验室名称：数字化实验室 一、实验项目设计内容及要求 1.试验目的 本实验的内容牵涉到教材的第3、4、5章的内容。本实验的主要目的是通过试验，能够使学生进一步理解和掌握系统时间响应分析的相关知识，同时也了解频率响应的特点及系统稳定性的充要条件。 2.试验内容 完成一阶、二阶和三阶系统在单位脉冲和单位阶跃输入信号以及正弦信号作用下的响应，求取二阶系统的性能指标，记录试验结果并对此进行分析。 3.试验要求 学习教材《机械工程控制基础（第5版）》第2、3章有关MA TLAB 的相关内容，要求学生用MA TLAB 软件的相应功能，编程实现一阶、二阶和三阶系统在几种典型输入信号（包括单位脉冲信号、单位阶跃信号、单位斜坡信号和正弦信号）作用下的响应，记录结果并进行分析处理：对一阶和二阶系统，要求用试验结果来分析系统特征参数对系统时间响应的影响；对二阶系统和三阶系统的相同输入信号对应的响应进行比较，得出结论。 4.试验条件 利用机械工程与自动化学院数字化试验室的计算机，根据MA TLAB 软件的功能进行简单的编程来进行试验。 二、具体要求及实验过程 1.系统的传递函数及其MA TLAB 表达 (1)一阶系统 传递函数为：1 )(+= Ts K s G 传递函数的MA TLAB 表达： num=[k]；den=[T,1]；G(s)=tf(num,den) (2)二阶系统 传递函数为：2 2 2 2)(n n n w s w s w s G ++= ξ 传递函数的MA TLAB 表达： num=[2n w ]；den=[1，ξ2wn ，wn^2]；G(s)=tf(num,den) （3）任意的高阶系统 传递函数为：n n n n m m m m a s a s a s a b s b s b s b s G ++++++++= ----11 101110)( 传递函数的MA TLAB 表达： num=[m m b b b b ,,,110- ]；den=[n n a a a a ,,,110- ]；G(s)=tf(num,den)
控制工程-实验指导书-修订版
《控制工程基础》实验指导书常熟理工学院机械工程学院 2009.9
目录 1.MATLAB时域分析实验 (2) 2.MATLAB频域分析实验 (4) 3.Matlab校正环节仿真实验 (8) 4.附录：Matlab基础知识 (14)
实验1 MATLAB 时域分析实验 一、实验目的 1． 利用MATLAB 进行时域分析和仿真。 要求：(1)计算连续系统的时域响应（单位脉冲输入，单位阶跃输入，任意输入）。 2．掌握Matlab 系统分析函数impulse 、step 、lsim 、roots 、pzmap 的应用。 二、实验内容 1．已知某高阶系统的传递函数为 ()265432 220501584223309240100 s s G s s s s s s s ++=++++++，试求该系统的单位脉冲响应、单位阶跃响应、单位速度响应和单位加速度响应。 MATLAB 计算程序 num=[2 20 50]; den=[1 15 84 223 309 240 100]; t= (0: 0.1: 20); figure (1); impulse (num,den,t); %Impulse Response figure (2); step(num,den,t);%Step Response figure (3); u1=(t); %Ramp.Input hold on; plot(t,u1); lsim(num,den,u1,t); %Ramp. Response gtext(‘t’); figure (4); u2=(t.*t/2);%Acce.Input u2=(0.5*(t.*t)) hold on; plot(t,u2); lsim(num,den,u2,t);%Acce. Response
运动控制实验指导书
运动控制实验指导书 华南农业大学工程学院 2009.2 实验的基本要求 本实验课的目的在于培养学生掌握基本的实验方法与操作技能。培养学生学会根据实验目的，实验内容及实验设备拟定实验线路，选择所需仪表，确定实验步骤，测取所
需数据，进行分析研究，得出必要结论，从而完成实验报告。在整个实验过程中，必须集中精力，及时认真做好实验。现按实验过程提出下列基本要求。
一、实验前的准备 实验前应复习教科书有关章节，认真研读实验指导书,了解实验目的、项目、方法与步骤，明确实验过程中应注意的问题(有些内容可到实验室对照实验预习，如熟悉组件的编号，使用及其规定值等)，并按照实验项目准备记录抄表等。 实验前应写好预习报告,经指导教师检查认为确实作好了实验前的准备，方可开始作实验。 认真作好实验前的准备工作，对于培养同学独立工作能力，提高实验质量和保护实验设备都是很重要的。 二、实验的进行 1、建立小组，合理分工 每次实验都以小组为单位进行,每组由3人组成，实验进行中的接线、调节负载、保持电压或电流、记录数据等工作每人应有明确的分工，以保证实验操作协调，记录数据准确可靠。 2、选择组件和仪表 实验前先熟悉该次实验所用的组件，记录电机铭牌和选择仪表量程，然后依次排列组件和仪表便于测取数据。 3、按图接线 根据实验线路图及所选组件、仪表、按图接线，线路力求简单明了，按接线原则是先接串联主回路，再接并联支路。为查找线路方便，每路可用相同颜色的导线或插头。 4、起动电机，观察仪表 在正式实验开始之前，先熟悉仪表刻度，并记下倍率，然后按一定规范起动电机，观察所有仪表是否正常(如指针正、反向是否超满量程等)。如果出现异常，应立即切断电源，并排除故障；如果一切正常，即可正式开始实验。 5、测取数据 预习时对实验方法及所测数据的大小作到心中有数。正式实验时,根据实验步骤逐次测取数据。 6、认真负责，实验有始有终 实验完毕，须将数据交指导教师审阅。经指导教师认可后，才允许拆线并把实验所用的组件、导线及仪器等物品整理好。 三、实验报告 实验报告是根据实测数据和在实验中观察和发现的问题，经过自己分析研究或分析讨论后写出的心得体会。 实验报告要简明扼要、字迹清楚、图表整洁、结论明确。
沈阳SCARA机器人实验指导书
SCARA机器人实验指导书哈尔滨科利达智能控制技术有限公司
SCAR/教学机器人简介 KLD—400教学机器人有3个旋转关节，其轴线相互平 行，在平面内进行定位和定向。另一个关节是移动关节，用于完 成末端件在垂直平面的运动。手腕参考点的位置由两旋转关节的 角位移①1和①2,及移动关节的位移Z决定的，即P= f（①1,①2, Z）, SCARA教学机器人为平面关节型机器人，本机器人采用 伺服电机和步进电机驱动，控制简单，编程方便， KLD—400 教学机器人是专为满足高等院校机电一体化、自动控制等专业 进行机电及控制课程教学实验需要和相关工业机器人应用培训 需要而最新开发的四自由度机器人，它是一个多输入多输出的动 力学复杂系统，是进行控制系统设计的理想平台；它具有高度的 能动性和灵活性，具有广阔的可达空间，是进行运动规划和编程系统设计的理想对象。除教学和培训外，KLD—400还可用于细小零件的搬运和电子元件的装配等工业作业。 系统特点 ?机构采用平面关节型（SCAR）结构，按工业标准要求设计，速度快、柔性好； ?采用交流伺服电机和谐波减速器等，模块化结构，简单、紧凑，完全满足实验的要求； ； ?控制系统采用Windows系列操作系统，二次开发方便、快捷，适于教学实验 ?提供通用机器人语言编程系统，可通过图形示教自动生成机器人语言等程序； ?提供实验教材，内容涵盖机器人运动学、动力学、控制系统的设计、机器人轨迹规划等。用户可以从中选择相关内容满足不同层次的教学实验需要。 ?性价比高；适于在高等院校大范围推广。 系统配置 ?硬件平台：KLD—400系列伺服运动控制器和微机平台（PC用户自备,带 ISA插槽） ?软件平台：1）Windows操作系统；2）KLD—400机器人图形示教软件 技术参数 结构形式平面关节式（SCARAB） 负载能力1kg 运动精度（脉冲当量/转）关节112800 关节212800 关节3800pulse/mm 关节41600 未端重复定位精度± 0.1mm 每轴最大运动范围关节10~270° 关节20~200° 关节30~60mm 关节40~345°
机械控制工程基础实验指导书分析解析
实验一MATLAB运算基础 一、实验目的 1. 熟悉MA TLAB的工作环境和各窗口功能； 2. 熟悉基本的MATLAB环境命令操作。 二、实验基本知识 1. 熟悉MA TLAB环境: MATLAB桌面和命令窗口、命令历史窗口、帮助信息浏览器、工作空间浏览器文件和搜索路径浏览器。 2. 掌握MA TLAB常用命令 clc：清除命令窗口中内容 clear：清除工作空间中变量 help：对所选函数的功能、调用格式及相关函数给出说明 3. MA TLAB变量与运算符 变量命名规则如下： （1）变量名可以由英语字母、数字和下划线组成； （2）变量名应以英文字母开头； （3）长度不大于31个； （4）区分大小写。 MATLAB中设置了一些特殊的变量与常量，列于下表。 表1 MATLAB的特殊变量与常量 MATLAB运算符，通过下面几个表来说明MA TLAB的各种常用运算符。 表2 MATLAB算术运算符
表3 MATLAB关系运算符 表4 MATLAB逻辑运算符 表5 MATLAB特殊运算 4. 多项式运算 poly: 产生特征多项式系数向量 例如poly([1 2]) 表示特征根为1和2的特征多项式的系数向量，结果为ans = 1 -3 2 roots: 求多项式的根 例如roots([1 3 0 4]) 求特征方程s^3+3s^2+4=0的根，结果为 ans = -3.3553 0.1777 + 1.0773i 0.1777 - 1.0773i p=poly2str(c,…x?)（以习惯方式显示多项式） 例如p=poly2str([1 3],'x') 以x为变量表示多项式，结果为p=x+3 conv,convs: 多项式乘运算 deconv: 多项式除运算 tf: 构造一个传递函数 三、实验内容 1. 学习使用help命令，例如在命令窗口输入help conv，然后根据帮助说明，学习使用指令conv（其它不会用的指令，依照此方法类推）