交流伺服电机与运动控制卡的接口实验
实验二 交流伺服电机实验
实验二交流伺服电机实验一．实验目的1．掌握用实验方法配圆磁场。
2．掌握交流伺服电动机机械特性及调节特性的测量方法。
二．预习要点1．为什么三相调压器输出的线电压U uw与相电压U vn在相位上相差90°？2．二相交流伺服电动机在什么条件下可达到圆形旋转磁场？3．对交流伺服电动机有什么技术要求？在制造与结构上采取什么相应措施。
4．交流伺服电动机有几种控制方式？5．何为交流伺服电动机的机械特性和调节特性。
三．实验项目1．测定交流伺服电动机采用幅值控制时的机械特性和调节特性。
2．用实验方法配堵转圆形磁场3．测定交流伺服电动机采用幅值――相位控制时的机械特性和调节特性。
四．实验设备及仪器1．教学实验台主控制屏2．电机导轨及测功机、转速转矩测量（NMEL-13）3．交流伺服电机M134．三相可调电阻90Ω（NMEL-04）5．波形测试及开关板（NMEL-05）6．单相调压器（NMEL-08A或单配）7．交流伺服电机电源（NMEL-21）8．万用表（自备）9．示波器（自备）五．实验方法实验线路见图6－9。
图中，交流伺服电机采用M13，额定功率P N=25W, 额定控制电压U N=220V，额定激磁电压U N=220V，堵转转矩M=3000g.cm，空载转速=2700 r/min。
三相调压器输出的线电压U uw经过开关S（NMEL—05B）接交流伺服电机的控制绕组。
G为测功机，通过航空插座与NMEL—13相连。
1．测定交流伺服电动机采用幅值控制时的机械特性和调节特性（1）测定交流伺服电动机a=1（即U c=U N=220V）时的机械特性把测功机和交流伺服电动机同轴联接，调节三相调压器，使U c=U cN=220V，保持U f、（2）测定交流伺服电动机a=0.75（即U c=0.75U N=165V）时的机械特性调节三相调压器，使U c=0.75U cN=165V，保持U f、U c电压值，调节测功机负载，记录电动机从空载到接近堵转时的转速n及相应的转矩T并填入表6－15中（3）测定调节特性保持电机的励磁电压U f=220V，测功机不加励磁。
交流伺服运动控制系统课程设计
交流伺服运动控制系统课程设计一、引言随着社会的进步和科技的发展，现代化生产中使用的各种机器的自动化控制技术得到了广泛的应用。
在现代化生产线中，伺服控制系统已经成为重要的控制技术之一，这得益于它在许多工业应用中的良好表现。
在这种控制技术中，交流伺服控制比已经得到广泛使用的直流伺服控制更具有优越性。
本课程设计旨在为学生提供交流伺服运动控制系统设计的实践应用，实现控制系统的建模、仿真、编程实现和调试，从中掌握实践技能，培养学生模拟设计的能力，使他们能够扎实地掌握交流伺服运动控制系统设计技术。
二、课程内容2.1 实验一：交流伺服系统建模在本实验中，学生将从基本原理开始，了解交流伺服系统的工作原理，并掌握该系统的数学建模方法。
实验将使用MATLAB/Simulink进行建模和仿真，并通过优化调节控制参数以实现系统稳态性能的优化。
实验目的：1.熟悉交流伺服系统工作原理；2.掌握交流伺服系统的数学建模方法；3.通过MATLAB/Simulink软件实现交流伺服系统的建模和仿真；4.了解优化调节控制参数的方法，以实现系统稳态性能的优化。
实验步骤：1.了解交流伺服系统的工作原理和电路结构；2.掌握交流伺服系统的数学建模方法；3.使用MATLAB/Simulink进行建模和仿真；4.调整控制参数以实现系统稳态性能的优化。
2.2 实验二：交流伺服系统控制在本实验中，学生将通过控制器的设计，实现交流伺服系统的速度和位置控制等功能，并实现控制参数的设计与调试。
实验目的：1.掌握交流伺服系统的控制原理；2.了解交流伺服系统各种控制方式的基本思想和特点；3.实现交流伺服系统的控制器设计和参数调试；4.掌握设计和调试伺服系统的方法。
实验步骤：1.确定交流伺服系统的控制模式；2.推导出控制器的数学模型；3.实现控制器的设计和参数调试；4.进行实际的运动控制。
2.3 实验三：交流伺服系统应用在本实验中，学生将学会如何将交流伺服系统应用到具体的实际工程中，特别是在具有复杂控制环节的机械装置中的运用。
交流伺服电机与运动控制卡的接口实验.概要
交流伺服电机与运动控制卡的接口实验一、实验目的1.认知富士交流伺服电机及驱动器的硬件接口电路2.认知MPC2810运动控制卡的硬件接口3.掌握驱动器与MPC2810运动控制卡的硬件连接二、实验器材MPC2810运动控制卡、富士交流伺服电机及驱动器，数控实验台II,若干导线，万用表三、实验内容及步骤有关富士交流伺服电机及驱动器的详细信息参见《富士AC 伺服系统FALDIC-W 系列用户手册》，有关MPC2810运动控制卡的详细信息参见《MPC2810运动控制器用户手册》。
一）、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、纺织机转接板引脚定义基于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。
PC运动控制板卡的交流伺服控制系统
控制模块
电位插刀误速G 监中P
机置补补差度功控断L
运运计计补处能处处C
动动算算偿理处理理处
控控
理
理
制制
2 PMAC运动控制器
PMAC-Programmable
Multi-Axis
Controller是可编程多轴运动控制器，也称运动控
制计算机.
它 主 要 由 MOTOROLA DSP CPU 与 DELTA
2 基于运动控制器的数控系统（功能概图）
计算机
PCI总线
运动控制器 基本模块
数控系统 （运动控制器）
开关量 I/O
其它I/O
伺服辅助控制信号
I/O模块
运动控制 指令
伺服 驱动器
位置反馈
主轴 驱动器
伺服电机
2 基于运动控制器的数控系统（PCI总线）
2 基于运动控制器的数控系统（软件系统）
数控装置
➢I/O扩展端口
➢64位位置计数范围
➢越程极限，回原点，伺服放大 ➢位置环，速度环，电流环三环
器报警，使能标志信号接口
矢量控制能力
➢LCD和VFD显示端口
➢曲线加减速控制
➢Bus and/or RS-422通信
➢自定义伺服算法能力
➢脱机运行
➢电子齿轮
➢G-Code 编程（可自定义）
➢先进的PID及扩展伺服算法
Ix20
7）通过设置 I变量可以控制以下典型 P.I.D 伺服环
Following
Error 跟随误差
Commanded
Actual
- = Position
Position
指令位置
实际位置
Com m and+
实验四交流伺服电动机实验
实验四交流伺服电动机实验伺服电动机在自动控制系统中作为执行元件又称为执行电动机,它把输入的控制电压信号变为输出的机械转矩或角速度。
它的运行状态由控制信号控制，加上控制信号它应当立即旋转，去掉控制电压它应当立即停转，转速高低与控制信号成正比。
一、实验目的１、观察交流伺服电动机的自制动过程2、掌握用实验方法配圆形磁场3、掌握交流伺服电动机的机械特性及调节特性的测量方法二、预习要点1、对交流伺服电动机有什么技术要求？2、交流伺服电动机有几种控制方式?３、何谓交流伺服电动机的机械特性和调节特性?三、实验项目１、用实验方法配堵转圆形磁场2、测交流伺服电动机幅值控制时的机械特性和调节特性3、测交流伺服电动机幅值——相位控制时的机械特性４、观察自转现象四、实验方法2、屏上挂件排列顺序HK５７3、幅值控制图4—1交流伺服电动机幅值控制接线图=U N＝2２０V）时的机械特性（1)实测交流伺服电动机α=1（即ＵＣ１）关断三相交流电源，按图4-1接线。
图中T1、Ｔ2选用HK5７挂件２)启动三相交流电源，调节调压器,使U f=2２0V，再调节单相调压器T２使U C=ＵN=２2０V。
３）调节涡流测功机,将力矩T及电机转速记录于表４—１中。
(2）实测交流伺服电动机α=0。
75（即U CN=165Ｖ）时的机械特性１)保持U f=220Ｖ不变，调节单相调压器T2使UＣ＝0。
75U N＝16５V。
２)重复上述步骤,将所测数据记录于表4-２中。
(３)实测交流伺服电动机的调节特性１)调节三相调压器使U f＝2２0V,电机空载（涡流测功机不加载）。
逐次调节单相调压器T２。
使控制电压U C从2２0V逐次减小直到0V。
4、幅值——相位控制(１）用实验方法使电机堵转时的旋转磁场为圆形磁场１）关断三相交流电源，按图4—2接线。
图中T1、T２、C选用ＨＫ5７挂件。
电压表、电流表、选用控制屏上对应仪表。
Ｒ1、R２选用屏上两个900Ω各自并联，用万用表调定在5Ω阻值。
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。
用微机串口实现对交流伺服电机的控制
用微机串口实现对交流伺服电机的控制1 引言在自动控制系统中，交流伺服电机的作用是把信号（控制电压或相位）变换成机械位移，也就是把接收到的电信号变为电机的一定转速或角位移。
他具有精度高、低频特性好、额定转速高、速度响应时间短等特点，因而在自动控制系统中得到越来越广泛的应用。
若用微机对交流伺服电机进行控制，现在采用较多的办法是选用现成的运动控制卡。
微机通过对与控制卡配套的接口板通信，进而实现对电机的控制。
这种控制简单可靠，但在一些对系统各轴联动要求不高的场合，选用现成的控制卡略显浪费（控制卡价格在万元左右）。
下面介绍一种控制方法，他可以较低成本实现对伺服电机的控制。
系统框图如图1所示。
2串口通信系统首先要实现的任务是微机与计算机之间的串口通信。
在dos操作环境下，要实现单片机与微机的串行通信，只要直接对与微机接口的通信芯片8250进行口地址操作即可。
然而在windows环境下，由于系统硬件的无关性，不再允许用户直接操作串行口地址。
如果用户要进行串行通信，可以调用windows的api应用程序接口函数，但是由于其专业化程度较高，因而使用较为复杂。
微软公司的visualbasic提供了一个通讯控件（mscomm），使用他就可以很容易地解决这一问题。
新一代面向对象的程序设计语言visualbasic（vb）是将windows图形工作环境与basic语言编程简便性的美妙结合。
他简明易用，实用性强，因而得到了广泛的应用。
visualbasic 6．0提供了一个名为mscomm32．ocx通信控件，他具备基本的串行通信能力：即通过串行端口传输和接收数据，为应用程序提供串行通讯功能。
该控件可以从vb的toolbox中加入到窗体form，若toolbox中没有此控件，则用project的component将他从windows的system目录中加入到vb6．0的toolbox 中。
这样便可自由地设置他的属性，并用visualbasic语句与串口沟通。
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。
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交流伺服电机与运动控制卡的接口实验
一、实验目的
1.认知富士交流伺服电机及驱动器的硬件接口电路
2.认知MPC2810运动控制卡的硬件接口
3.掌握驱动器与MPC2810运动控制卡的硬件连接
二、实验器材
MPC2810运动控制卡、富士交流伺服电机及驱动器，数控实验台II,若干导线，万用表
三、实验内容及步骤
有关富士交流伺服电机及驱动器的详细信息参见《富士AC 伺服系统FALDIC-W 系列用户手册》，有关MPC2810运动控制卡的详细信息参见《MPC2810运动控制器用户手册》。
一）、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
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。
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。
二）、富士伺服电机驱动器相关简介
伺服系统驱动器端口定义及接线图
※1）有关控制电源配线的注意事项记载在3-7 页中。
※2）无制动器电动机没有该端子。
※3）源输出入使用时，请将DC24v 电源以点线方式配线。
噪音吸收用的二极管也请以点线方式配线。
脉冲方向控制方式的相关参数及端口定义
实验步骤：
1.消化运动控制卡和伺服驱动器各端口、引脚定义，明确各种信号
的功用。
2.明确速度信号的传递过程和途径。
3.画出运动控制卡、伺服驱动器、交流伺服电机的电气连接图，并
作说明。
4.在实验台上进行组装连接。
四、实验注意事项
请绝对不要给伺服电机侧的U、V、W 端子连接商用电源(200V)。
否则有可能发生火灾和故障。
2．请在伺服电机侧的U、V、W 端子上接地线(E)，接线时，请不要弄错U、V、W 端子的顺序。
否则有可能发生火灾和故障。
3．请绝对不要对编码器用端子进行耐压、绝缘阻抗和蜂鸣器测试。
以防编码器破损。
对伺服电机侧的U、V、W 端子进行耐压、绝缘阻抗和蜂鸣器测试时，请在切断与伺服放大器的连接后进行。
4．请不要接错编码器的端子的顺序。
否则编码器和伺服放大器会破损。
附 MPC2810控制器与松下MINAS A4系列驱动器接线方式。