哈工大机电系统控制实验报告二
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实验序号： 1 实验日期：2014.11.15 实验室名称：
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机电系统控制基础原理性仿真实验
一、实验目的
通过仿真实验，掌握在典型激励作用下典型机电控制系统的时间响应特性，分析系统开环增益、系统阻尼、系统刚度、负载、无阻尼自振频率等机电参数对响应、超调量、峰值时间、调整时间、以及稳态跟踪误差的影响；掌握系统开环传递函数的各参数辨识方法，最后，学会使用matlab 软件对机电系统进行仿真，加深理解系统动态响应特性与系统各参数的关系。
二、实验原理
1．一阶系统的单位脉冲响应
惯性环节（一阶系统）单位脉冲响应simulink 实现图，如图1-1 所示
(a)可观测到输出曲线
(b)输入、输出曲线均可观测到
图1-1 惯性环节（一阶系统）单位脉冲响应simulink 实现图
2．一阶系统的单位阶跃响应
一阶系统的单位阶跃响应simulink 实现图如图2-1 所示。
图2-2 一阶系统的单位阶跃响应simulink 实现图
3．二阶系统的单位脉冲响应
二阶系统的单位脉冲响应simulink 实现图，如图3-1 所示。
图3-2 二阶系统的单位脉冲响应simulink 实现图
4．二阶系统的单位阶跃响应
二阶系统的单位阶跃响应实验simulink 实现图如图4-1 所示。
图4-2 二阶系统的单位阶跃响应实验simulink 实现图
三、实验要求
1. 掌握在典型激励作用下典型机电控制系统的时间响应特性。
2. 掌握系统开环传递函数的各参数辨识方法。
3. 使用matlab 软件对机电系统进行仿真
四、实验结果
1. 一阶系统的单位脉冲响应
Simulink 模型图如图1-5
图1-5一阶系统单位脉冲响应模型图
单位脉冲函数波形图如图1-6
图1-6单位脉冲函数波形图输出函数波形图如图1-7
图1-7输出函数波形图2. 一阶系统的单位阶跃响应
Simulink 模型图如图2-5
图2-5一阶系统的单位阶跃响应模型图单位阶跃函数波形图如图2-6
图2-6 单位阶跃函数波形图
输出函数波形如图2-7
图2-7 输出函数波形
3.二阶系统的单位脉冲响应
Simulink 模型图如图3-5
图3-5Simulink 模型图单位脉冲函数波形图如图3-6
输出函数波形如图3-7
图3-7 输出函数波形
4.二阶系统的单位阶跃响应
Simulink 模型图如图4-5
图4-5二阶系统的单位阶跃响应模型图单位阶跃函数波形图如图4-6
输出函数波形如图4-7
图4-7输出函数波形。
哈工程自控实验报告(3篇)
第1篇一、实验目的1. 理解自动控制系统的基本概念和组成。
2. 掌握典型环节的阶跃响应特性。
3. 学习系统稳定性分析的方法。
4. 培养动手操作能力和实验数据分析能力。
二、实验仪器1. 自动控制系统实验箱2. 计算机3. 示波器4. 阶跃信号发生器三、实验原理自动控制系统是指通过自动控制装置对被控对象进行控制的系统。
实验中，我们采用复合网络法模拟典型环节，并通过阶跃响应分析系统的动态性能。
四、实验内容1. 构建一阶系统的模拟电路，分析其阶跃响应。
2. 构建二阶系统的模拟电路，分析其阶跃响应。
3. 进行连续系统串联校正实验，分析校正效果。
五、实验步骤1. 一阶系统阶跃响应实验（1）搭建一阶系统的模拟电路，包括运算放大器、电阻、电容等元件。
（2）使用阶跃信号发生器产生阶跃信号，接入系统输入端。
（3）使用示波器观察并记录系统输出端的阶跃响应曲线。
（4）分析阶跃响应曲线，计算系统的性能指标。
2. 二阶系统阶跃响应实验（1）搭建二阶系统的模拟电路，包括运算放大器、电阻、电容等元件。
（2）使用阶跃信号发生器产生阶跃信号，接入系统输入端。
（3）使用示波器观察并记录系统输出端的阶跃响应曲线。
（4）分析阶跃响应曲线，计算系统的性能指标。
3. 连续系统串联校正实验（1）搭建连续系统的模拟电路，包括运算放大器、电阻、电容等元件。
（2）使用阶跃信号发生器产生阶跃信号，接入系统输入端。
（3）使用示波器观察并记录系统输出端的阶跃响应曲线。
（4）根据系统性能要求，设计串联校正电路。
（5）搭建串联校正电路，接入系统输入端。
（6）使用示波器观察并记录校正后系统输出端的阶跃响应曲线。
（7）分析校正前后系统性能指标的变化。
六、实验结果1. 一阶系统阶跃响应（1）阶跃响应曲线如图1所示。
（2）系统性能指标如下：- 调节时间：0.5s- 超调量：0%- 峰值时间：0.1s2. 二阶系统阶跃响应（1）阶跃响应曲线如图2所示。
（2）系统性能指标如下：- 调节时间：2s- 超调量：10%- 峰值时间：0.5s3. 连续系统串联校正（1）校正前后阶跃响应曲线如图3所示。
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。
哈工大 机电控制系统 第二章
解：设摆杆重心在xy坐标系中的坐标为 ( x G , yG ) xG x l sin y
x
l
V H O u V
mg l H x M
摆杆重心的水平运动、垂直运动，小车水平运动方程分别为：
d2 m 2 ( x l sin ) H dt d2 m 2 l cos V m g dt d2 x M 2 uH dt
y
y x l l
x
图2-7
l cos O u M P mg l V x O u V M H mg l H x
a
b
2.2 机械转动系统建模
yG l cos 为导出系统的运动方程，右图 表示系统的隔离体受力图。摆杆绕 其重心的转动运动方程为：
J Vl sin Hl cos 其中J为摆杆绕重心的转动惯 量
f( t dx m 2 f (t ) B Kx dt dt 在零初始条件下对上式进行拉式变换， 整理可得该隔振系统的传递函数为：
G( s) X ( s) 1 2 F ( s) m s Bs K
图2-1
2.1 机械移动系统建模
整理得系统的传递函数为：
m K P xi B xo
X 0 ( s) Bs K X i (s) m s2 Bs K
2.2 机械转动系统建模
转动更是一种非常常见的机械装置运动形式，如：机床主 轴、飞轮装置等。下面也仅就一些实例说明其建模与分析方法 问题。 例2-4 图2-4所示为扭摆的简化物理模型，假设 K 力矩M直接施加在摆锤上。求系统的传递函数。
图2-5
J L s 2 0 (s) (Bs K )[i (s) 0 (s)]
2.2 机械转动系统建模
哈工大 机电控制系统 大作业二
1. 设计题目
设一由环形分配器、驱动电路和四相反应式步进电机组成的开环控制系统，试设计该系统的环形分配器，实现以下功能。
（1）步进电机组成的开环控制系统具有上电复位和手动复位功能；
（2）步进电机组成的开环控制系统具有正反转控制功能；
2. 设计说明书
（1）画出四相八拍反应式步进电机励磁状态转换表；
正转：A→AB→B→BC→C→CD→D→DA→A
（2）确定复位状态；
以初始状态为复位状态：ABCD----1000。
（3）设计上电复位和手动复位电路，设置手动复位开关；
如图所示，采用D触发器控制ABCD状态。
上电瞬间，电容可视为短路，控制A端口的D触发器R=0，S=1，使A输出为1，控制B、C、D端口的D触发器R=1，S=0，B、C、D端输出为0，从而使ABCD=1000。
同样，当按下开关J1，同样使4个D触发器状态同上电瞬间，也使ABCD=1000。
此电路实现了上电复位和手动复位。
（4）通过卡诺图或布尔代数化简，写出各项的逻辑表达式；
'TCD TAB T A CD ∙∙= 'B TAB TCD TCD =∙∙
'C ：
'C TAB TAB TCD =∙∙ 'D TCD TAB TAB =∙∙。
（5）作逻辑图；。
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。
哈工大_机电系统控制基础实验_指导书
前言《机电系统控制基础》既是一门理论性较强、又紧密联系工程实际的实践性较强的课程，本课程的重点在于培养学生对机电系统进行建模、分析与控制的能力。
难点在于如何使机电类专业的学生结合工程实际，特别是结合机械工程实际，从整体分析系统的动态行为，理解和掌握略显深奥、难懂的经典控制理论，并应用经典控制论中的基本概念和基本方法来分析、研究和解决机械工程中的实际问题。
通过实验教学环节使学生验证课堂教学的理论，使学生能够建立机电系统控制的整体概念，加深对经典控制论中基本概念和基本方法的理解，并掌握其在分析、研究和解决实际机械工程控制问题中的应用。
通过三方面的实验：原理性仿真实验，面向机电系统中典型物理对象/系统的特性测试与分析实验，和典型机电系统的控制三方面实验。
将所学的课程内容融会贯通，培养学生分析和解决问题的能力。
1机电系统控制基础原理性仿真实验1.1 实验目的通过仿真实验，掌握在典型激励作用下典型机电控制系统的时间响应特性，分析系统开环增益、系统阻尼、系统刚度、负载、无阻尼自振频率等机电参数对响应、超调量、峰值时间、调整时间、以及稳态跟踪误差的影响；掌握系统开环传递函数的各参数辨识方法，最后，学会使用matlab软件对机电系统进行仿真，加深理解系统动态响应特性与系统各参数的关系。
1.2系统典型输入的响应实验1.2.1 实验原理1．一阶系统的单位脉冲响应惯性环节（一阶系统）单位脉冲响应simulink实现图，如图1-1所示(a)可观测到输出曲线(b)输入、输出曲线均可观测到图1-1惯性环节（一阶系统）单位脉冲响应simulink实现图2．一阶系统的单位阶跃响应一阶系统的单位阶跃响应simulink实现图如图1-2所示。
图1-2一阶系统的单位阶跃响应simulink实现图3．二阶系统的单位脉冲响应二阶系统的单位脉冲响应simulink实现图，如图1-3所示。
图1-3二阶系统的单位脉冲响应simulink实现图4．二阶系统的单位阶跃响应二阶系统的单位阶跃响应实验simulink实现图如图1-4所示。
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。
机电系统控制实验报告2
机电系统控制实验报告穿销单元工件穿销实验报告一、前言模块化柔性制造综合实训系统最大特点是以机器人技术为核心的技术综合性和系统性，又兼顾模块化特征。
综合性体现在机器人技术、机械技术、微电子技术、电工电子技术、传感测试技术、接口技术、PLC工控技术、信息变换技术、网络通信技术等多种技术的有机结合，并综合应用到生产设备中；而系统性指的是，生产线的传感检测、传输与处理、控制、执行与驱动等机构在微处理单元的控制下协调有序地工作，有机地融合在一起。
系统模块化结构，各工作单元是相对独立的模块，并具有较强的互换性。
可根据实训需要或工作任务的不同进行不同的组合、安装和调试，达到模拟生产性功能和整合学习功能的目标，十分适合教学实训考核或技能竞赛的需要。
通过该系统，学生经过实验了解生产实训系统的基本组成和基本原理，为学生提供一个开放性的，创新性的和可参与性的实验平台，让学生全面掌握机电一体化技术的应用开发和集成技术，帮助学生从系统整体角度去认识系统各组成部分，从而掌握机电控制系统的组成、功能及控制原理。
可以促进学生在掌握PLC技术及PLC网络技术、机械设计、电气自动化、自动控制、机器人技术、计算机技术、传感器技术等方面的学习,并对电机驱动及控制技术、PLC控制系统的设计与应用、计算机网络通信技术和高级语言编程等技能得到实际的训练，激发学生的学习兴趣，使学生在机电一体化系统的设计、装配、调试能力等方面能得到综合提高。
体现整体柔性系统教学的先进性。
二、实验目的1、了解PLC的工作原理；2、掌握PLC编程与操作方法；3、了解气缸传感器的使用方法；4、掌握PLC进行简单装配控制的方法。
三、实验设备1、模块化柔性制造综合实训系统一套；2、安装西门子编程软件STEP7-MicroWIN SP6的计算机一台；3、西门子S7-200 PLC编程电缆一条。
四、实验原理学生可通过实验验证工业现场中如何使用PLC对控制对象进行控制，我公司提供PLC源程序，学生可在源程序的基础上进行进一步编程，将编写好的程序通过编程电缆写入到PLC中，来验证自己的设计。
电机控制实验报告分析(3篇)
第1篇一、实验背景电机控制技术在现代工业和日常生活中扮演着重要角色，其性能直接影响着设备的运行效率和稳定性。
为了更好地理解和掌握电机控制技术，我们进行了一系列电机控制实验。
本报告将对实验过程、结果及分析进行详细阐述。
二、实验目的1. 熟悉电机控制系统的基本组成和原理；2. 掌握电机控制实验的操作步骤和注意事项；3. 分析实验数据，验证电机控制理论；4. 提高实际操作能力和故障排除能力。
三、实验内容1. 电机控制实验平台搭建实验平台主要包括电机、控制器、传感器、电源等设备。
实验过程中，我们需要根据实验要求，正确连接各设备，确保实验顺利进行。
2. 电机调速实验通过调整PWM信号的占空比，实现对电机转速的调节。
实验中，我们测试了不同占空比下电机的转速，并记录实验数据。
3. 电机转向控制实验通过改变PWM信号的极性，实现对电机转向的控制。
实验中，我们测试了不同极性下电机的转向，并记录实验数据。
4. 电机制动实验通过调整PWM信号的占空比和极性，实现对电机制动的控制。
实验中，我们测试了不同制动条件下电机的制动效果，并记录实验数据。
四、实验结果与分析1. 电机调速实验结果分析实验结果显示，随着PWM占空比的增大，电机转速逐渐提高。
当占空比为100%时，电机达到最大转速。
实验数据与理论分析基本一致。
2. 电机转向控制实验结果分析实验结果显示，通过改变PWM信号的极性，可以实现对电机转向的控制。
当PWM信号极性为正时，电机正转；当PWM信号极性为负时，电机反转。
实验数据与理论分析相符。
3. 电机制动实验结果分析实验结果显示，通过调整PWM信号的占空比和极性，可以实现对电机制动的控制。
当PWM信号占空比为0时，电机完全制动；当占空比逐渐增大时，电机制动效果逐渐减弱。
实验数据与理论分析基本一致。
五、实验结论1. 电机控制实验平台搭建成功，能够满足实验要求；2. 电机调速、转向和制动实验均取得了良好的效果，验证了电机控制理论；3. 通过实验，提高了实际操作能力和故障排除能力。
机电综合控制实验实验报告
机电综合控制实验实验报告实验名称：机电综合控制实验目的：1. 了解机电综合控制的基本概念和原理。
2. 掌握机电综合控制的设计和调试方法。
3. 进行机电综合控制实际应用的实验。
实验设备和材料：1. 电机模块。
2. 传感器模块。
3. 控制器。
4. 电源。
5. 连接线。
6. 计算机。
实验步骤：1. 搭建实验平台。
将电机模块、传感器模块、控制器等设备按照实验要求进行连接。
2. 编写控制程序。
根据实验要求，使用编程软件编写机电综合控制程序，包括传感器采集、数据处理和电机控制等部分。
3. 调试实验设备。
将程序下载到控制器中，通过计算机对控制器进行设置和调试，确保各个部分正常工作，并能够实现预期的控制效果。
4. 进行实验。
根据实验要求，设置不同的控制参数和工况，进行机电综合控制实验，观察系统响应和控制效果。
5. 记录实验数据。
在实验过程中，及时记录各项实验数据，包括传感器采集数据、控制信号和电机运行状态等。
6. 分析实验结果。
根据实验数据，对实验结果进行分析和评价，总结出实验的优点和不足，并提出改进和完善的意见和建议。
实验结果和分析：经过实验，我们成功搭建了机电综合控制实验平台，并编写了相应的控制程序。
在实验过程中，我们设置了不同的控制参数和工况，通过调节控制器的输出信号，观察了电机的运行状态和控制效果。
实验结果表明，机电综合控制能够实现对电机的精确控制。
通过调节控制参数，可以实现电机的运行速度、转向等多种控制要求。
同时，通过传感器的采集数据，可以实时监测电机的运行状态，实现对电机的故障诊断和保护。
在实验过程中，我们发现了一些问题和不足之处。
首先，控制参数的选择对于控制效果具有重要影响，需要经过一定的试验和调试才能确定最佳参数组合。
其次，传感器的精度和可靠性对于控制系统的稳定性和准确性有较大影响，需要做好传感器的选择和校准工作。
此外，在实验中还遇到了控制器响应速度较慢、信号传输干扰等问题，需要进一步完善和优化。