运动控制系统实验报告
运动控制系统的课程设计
运动控制系统的课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解运动控制系统的基本概念、组成和分类。
2. 学生能掌握运动控制系统中常见传感器的原理和应用。
3. 学生能描述运动控制系统的执行机构工作原理及其特点。
4. 学生了解运动控制算法的基本原理，如PID控制、模糊控制等。
技能目标：1. 学生具备运用所学知识分析和解决实际运动控制问题的能力。
2. 学生能设计简单的运动控制系统，并进行仿真实验。
3. 学生能熟练使用相关软件和工具进行运动控制系统的调试与优化。
情感态度价值观目标：1. 学生培养对运动控制系统相关技术的兴趣，激发学习热情。
2. 学生养成合作、探究的学习习惯，培养团队协作精神。
3. 学生认识到运动控制系统在工程实际中的应用价值，增强社会责任感。
课程性质：本课程为电子信息工程及相关专业高年级学生的专业课程，旨在帮助学生掌握运动控制系统的基本原理、设计方法和实际应用。
学生特点：学生已具备一定的电子、电气和控制系统基础，具有较强的学习能力和实践操作能力。
教学要求：结合学生特点和课程性质，注重理论与实践相结合，强调学生的动手能力和创新能力培养。
通过本课程的学习，使学生具备运动控制系统设计、调试和应用的能力。
教学过程中，关注学生的个体差异，因材施教，确保课程目标的实现。
二、教学内容1. 运动控制系统概述- 运动控制系统的基本概念、组成和分类- 运动控制系统的发展及应用领域2. 运动控制系统传感器- 常见运动控制传感器的工作原理、特性及应用- 传感器的选型及接口技术3. 执行机构- 电动伺服电机、步进电机、液压气动执行机构的工作原理及特点- 执行机构的控制策略及性能分析4. 运动控制算法- PID控制算法原理及其在运动控制中的应用- 模糊控制、神经网络等其他先进控制算法介绍5. 运动控制系统设计- 系统建模、控制器设计及仿真- 硬件在环（HIL）仿真与实验- 运动控制系统调试与优化6. 运动控制系统实例分析- 分析典型运动控制系统的设计过程及解决方案- 案例教学，培养学生的实际操作能力教学内容安排与进度：- 第1周：运动控制系统概述- 第2-3周：运动控制系统传感器- 第4-5周：执行机构- 第6-7周：运动控制算法- 第8-9周：运动控制系统设计- 第10周：运动控制系统实例分析教材章节关联：本课程教学内容与教材中第3章“运动控制系统”相关内容相衔接，涵盖第3章中的3.1-3.5节。
生理学高分实验报告家兔呼吸运动的调节
肺牵张感受器位于肺泡壁和支气管 平滑肌中，可感受肺部的扩张和缩 小。
呼吸肌感受器位于呼吸肌中，可感 受呼吸肌的收缩和舒张。
中枢和外周感受器的相互作用
中枢和外周感受器之间存在复杂的相 互作用，共同维持呼吸运动的稳定性 和适应性。
02
给实验组家兔分别注射不同浓度的呼吸兴奋剂和呼 吸抑制剂。
03
观察并记录注射药物后家兔呼吸运动的变化情况， 包括呼吸频率、呼吸深度的改变。
实验步骤与操作
• 在药物作用高峰期，再次测定家兔的血气指标，以评估药物对呼吸功能的影响。
实验步骤与操作
4. 数据分析与统计
对实验数据进行整理和分析，比较对照组和实验组家兔在呼吸运动参数和 血气指标上的差异。
体液调节与神经调节的相互作用
协同作用
在某些情况下，体液调节和神经调节可协同作用，共同调节呼吸运动。例如，当机体处 于缺氧状态时，外周化学感受器和中枢化学感受器同时受到刺激，引起呼吸加深加快。
拮抗作用
在某些情况下，体液调节和神经调节可相互拮抗，共同维持呼吸运动的平衡。例如，当 机体处于过度通气状态时，动脉血氧分压升高可抑制外周化学感受器的活动，而中枢化 学感受器则继续受到刺激，引起呼吸减慢变浅。这种拮抗作用有助于防止过度通气对机
证了呼吸运动的调节机制。
04
本实验为深入研究呼吸运动的调节机制提供了有价 值的参考数据，有助于进一步揭示呼吸生理学的奥
秘。
对未来研究的展望和建议
0标1题
进••一文文步研字字究内内不容容同物种 之•间文呼吸字运内动容调节机 制•的文异同字，内以容更全面
地了解呼吸生理学的 普遍规律。
家兔呼吸运动的调节实验报告
一、实验目的1. 观察家兔呼吸运动的生理变化，了解呼吸运动的调节机制。
2. 分析血液中化学因素（PCO2、PO2、[H]）对家兔呼吸频率、节律、通气量的影响及调节机制。
3. 探讨迷走神经在家兔呼吸运动调节中的作用。
二、实验原理呼吸运动是呼吸肌在神经系统控制下进行的有节律的收缩和舒张造成的。
呼吸中枢分布于大脑皮层、间脑、桥脑、延髓、脊髓等部位，各级部位相互配合，共同完成呼吸节律性运动。
呼吸运动受体内、外各种因素影响，如血液中CO2分压、PO2、[H]等化学因素，以及迷走神经、肺牵张反射等神经调节机制。
三、实验材料与仪器1. 实验动物：家兔2. 实验仪器：兔体手术台、常用手术器械、张力传感器、引导电极、计算机采集系统、气管插管、注射器、橡皮管、20%氨基甲酸乙酯、生理盐水3. 实验试剂：20%氨基甲酸乙酯、生理盐水四、实验方法与步骤1. 麻醉与固定：将家兔置于兔体手术台上，用20%氨基甲酸乙酯进行麻醉。
待家兔麻醉后，将其背位固定在手术台上。
2. 气管插管：在颈部切开皮肤，分离气管，插入气管插管，连接呼吸传感器。
3. 分离迷走神经：在颈部分离双侧迷走神经，穿线备用。
4. 记录呼吸运动：启动计算机采集系统，记录家兔呼吸频率、节律、通气量。
5. 观察血液中化学因素对呼吸运动的影响：a. 向气管插管内注入一定量的CO2，观察呼吸运动的变化；b. 向气管插管内注入一定量的生理盐水，观察呼吸运动的变化；c. 向气管插管内注入一定量的[H]，观察呼吸运动的变化。
6. 观察迷走神经对呼吸运动的影响：a. 切断双侧迷走神经，观察呼吸运动的变化；b. 重新连接双侧迷走神经，观察呼吸运动的变化。
五、实验结果与分析1. 观察到在注入CO2后，家兔呼吸频率、节律、通气量均增加，表明CO2对呼吸运动具有促进作用。
2. 观察到在注入生理盐水后，家兔呼吸运动无明显变化，表明生理盐水对呼吸运动无明显影响。
3. 观察到在注入[H]后，家兔呼吸频率、节律、通气量均降低，表明[H]对呼吸运动具有抑制作用。
《运动控制系统》实验指导书[新][152023]
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一、运动控制系统实验项目一览表实验室名称：电机拖动实验室课程名称：运动控制系统适用专业：电气工程及自动化、自动化实验总学时：16设课方式：课程实验（“课程实验”或“独立设课”二选一）是否为网络实验：否（“是”或“否”二选一）实验一晶闸管直流调速系统主要单元调试一．实验目的1．熟悉直流调速系统主要单元部件的工作原理及调速系统对其提出的要求。
2．掌握直流调速系统主要单元部件的调试步骤和方法。
二．实验内容2．电平检测器的调试3．反号器的调试4．逻辑控制器的调试三．实验设备及仪器1．教学实验台主控制屏。
2．NMCL—31A组件3．NMCL—18组件4．双踪示波器5．万用表四．实验方法1．速度调节器（ASR）的调试按图1-5接线，DZS(零速封锁器)的扭子开关扳向“解除”。
注意：正常使用时应“封锁”，以防停机时突然启动。
（1）调整输出正、负限幅值“5”、“6”端接可调电容，使ASR调节器为PI调节器，加入一定的输入电压（由NMCL—31的给定提供，以下同），调整正、负限幅电位器RP1、RP2，使输出正负值等于 5V。
（2）测定输入输出特性将反馈网络中的电容短接（“5”、“6”端短接），使ASR调节器为P调节器，向调节器输入端逐渐加入正负电压，测出相应的输出电压，直至输出限幅值，并画出曲线。
（3）观察PI特性拆除“5”、“6”端短接线接入5~7uf电容，（必须按下选择开关，绝不能开路），突加给定电压，用慢扫描示波器观察输出电压的变化规律，改变调节器的放大倍数及反馈电容，观察输出电压的变化。
反馈电容由外接电容箱改变数值。
2．电流调节器（ACR）的调试按图1-5接线。
（1）调整输出正,负限幅值“9”、“10”端接可调电容，使调节器为PI调节器，加入一定的输入电压，调整正，负限幅电位器，使输出正负最大值大于 6V。
（2）测定输入输出特性将反馈网络中的电容短接（“9”、“10”端短接），使调节器为P调节器，向调节器输入端逐渐加入正负电压，测出相应的输出电压，直至输出限幅值，并画出曲线。
实验二 正弦脉宽调制(SPWM)变频调速实验
机电运动控制系统 机电运动控制系统 直流电动机的控制 SPWM变频调速
SPWM变频调速实验
4、实验内容
＊ 运行频率f1=5Hz，比较研究 ① 载波频率f0=500Hz、1000Hz、2000Hz下，电机低 速运行的噪声、振动、转速平稳程度， ② 描述不同V/f曲线下的起动能力 ③ 记录f0=2000Hz时线电压/线电流波形
SPWM变频调速实验
5、实验注意
（1）操作注意 ＊ 观测电机电压、电流时注意探头公共地线接法 以U相为例
探头1
U V W
示波器探头地线
M
探头2
采样电阻
＊ 波形采集 使用示波器采集，自带拍照工具。
机电运动控制系统 机电运动控制系统 直流电动机的控制 SPWM变频调速
SPWM变频调速实验
5、实验注意
（1）实验报告注意 ＊ 对实验波形，对照PWM调制理论进行分析，特别 是记录的波形 ＊ 对观察、描述的实验内容作详尽的描述、分析， 得出和符理论的结论，特别报告： ① 不同调制比对运行性能的影响 ② 低速运行平稳性与调制比关系
（2）驱动电路 脉冲变换→光电隔离→施加在MOSFET栅极
机电运动控制系统 机电运动控制系统 直流电动机的控制 SPWM变频调速
SPWM变频调速实验
（3）过流保护 Idc
——主电路4-5间接采样电阻，检测其上电压 ——过流后发出“OC”信号 ● 封锁驱动电路脉冲 ● MP保护电路工作，显示“OC”，并停机 解除停机，按复位键。
1. 加深理解自然采样法形成双极性SPWM的机理； 2. 熟悉SPWM变频器功率主电路、控制电路的结构和连接 关系； 3. 了解SPWM调制三种控制方式、控制参数及输出波形。
机电运动控制系统 机电运动控制系统 直流电动机的控制 SPWM变频调速
兔呼吸运动的调节实验报告
兔呼吸运动的调节实验报告实验目的，通过对兔呼吸运动的调节实验，探究兔呼吸运动的调节机制，加深对呼吸调节的认识。
实验原理，呼吸是机体维持生命活动所必需的生理功能，呼吸运动的调节是由中枢神经系统和周围化学和机械感受器共同完成的。
在实验中，我们将通过控制呼吸气体成分、呼吸频率和呼吸深度等因素，来研究兔呼吸运动的调节机制。
实验材料，实验所需的材料包括兔、呼吸气体混合器、呼吸频率和深度监测仪、呼吸气体成分分析仪等。
实验步骤：1. 准备工作，将兔置于实验台上，接入呼吸气体混合器，并将呼吸频率和深度监测仪、呼吸气体成分分析仪连接到兔的呼吸系统上。
2. 控制呼吸气体成分，首先，我们改变呼吸气体中氧气和二氧化碳的浓度，观察兔的呼吸频率和深度的变化。
通过调节呼吸气体成分，我们可以模拟高原低氧环境或呼吸系统疾病等情况，从而研究兔呼吸运动的调节机制。
3. 控制呼吸频率和深度，接着，我们通过调节呼吸频率和深度监测仪，改变兔的呼吸模式，观察其对呼吸气体成分的调节响应。
这可以帮助我们了解兔呼吸运动的调节机制在不同呼吸模式下的变化。
实验结果与分析：通过实验，我们观察到在不同呼吸气体成分下，兔的呼吸频率和深度会有不同的变化。
当呼吸气体中氧气浓度降低或二氧化碳浓度升高时，兔的呼吸频率会增加，呼吸深度会减小。
这表明兔可以通过调节呼吸频率和深度来适应不同的呼吸气体成分，以维持机体内部环境的稳定。
此外，我们还观察到当我们改变兔的呼吸模式时，其对呼吸气体成分的调节响应也会有所不同。
在不同呼吸模式下，兔对呼吸气体成分的调节敏感度不同，这说明兔呼吸运动的调节机制在不同呼吸模式下会发生变化。
结论，通过本次实验，我们深入了解了兔呼吸运动的调节机制。
兔可以通过调节呼吸频率和深度来适应不同的呼吸气体成分，以维持机体内部环境的稳定。
此外，兔呼吸运动的调节机制在不同呼吸模式下会发生变化，这为我们进一步研究呼吸调节提供了新的思路。
实验总结，本次实验通过对兔呼吸运动的调节进行了深入研究，为我们理解呼吸调节的机制提供了重要的实验数据。
《运动控制系统》实验指导书解读
《运动控制系统》实验指导书逄海萍刘建芳编青岛科技大学自动化与电子工程学院电气工程教研室实验一晶闸管不可逆直流调速系统主要单兀调试,,1实验二不可逆单闭环直流调速系统静特性的研究,,4实验三双闭环晶闸管不可逆直流调速系统,,,,,8实验四双闭环可逆直流脉宽调速系统,,,,,,15实验一晶闸管不可逆直流调速系统主要单元调试一、实验目的1 •熟悉直流调速系统主要单元部件的工作原理及调速系统对其提出的要求。
2 •掌握直流调速系统主要单元部件的调试步骤和方法。
二、实验内容1. 转速调节器ASR和电流调节器调节器ACR的调试2 .触发单元的调试3 .主电路的调试三、实验设备及仪器1 . MCL系列教学实验台主控制屏。
2. MCL--31 组件(适合MCL--111)3. MCL--34 组件。
4. MEL-11 挂箱5. 双踪示波器6 .万用表四、注意事项1 .双踪示波器的两个探头地线通过示波器外壳短接，故在使用时必须使两探头的地线同电位(只用一根地线即可)，以免造成短路事故。
2 .电流表要与电动机的电枢串联，严禁并联。
3 .改接线路前断开电源。
4 .脉冲观察孔不能于晶闸关门极相连。
五、实验方法及步骤1. 速度调节器(ASR)的调试(1) 调整ASR的输出限幅值①“ 5”、“ 6”端接MEL-11挂箱电容(7卩)，使ASR调节器为PI调节器，将Ug接到ASR 的1端，零速封锁(DZS)的3端接到ASR的4端，零速封锁开关打到“解除”。
②接通“低压直流电源”，增加给定，调节ASR的RP1,RP2,使ASR的输出限幅值为± 3V。
③给定调到0，断开“低压直流电源”。
(2) 测定输入输出特性①将反馈网络中的电容短接(“ 5”、“6”端短接)，使ASR调节器为P调节器。
(1)主电路未通电, 板上的直流低压电源引到用示波器观察 MCL — 33的六个脉冲观察孔,应有双窄脉冲，且间隔均匀，幅值 ② 接通“低压直流电源”，调节给定电位器，向调节器输入端逐渐加入正负电压，测 出相应的输出电压，直至输出达到限幅值，并画出输入输出特性曲线。
《运动控制系统》教案
《运动控制系统》教案一、教学目标1. 了解运动控制系统的概念、组成和作用。
2. 掌握运动控制系统的常用传感器、执行器和控制器。
3. 学会分析运动控制系统的原理和应用。
4. 能够运用运动控制系统知识解决实际问题。
二、教学内容1. 运动控制系统的概念及组成1.1 运动控制系统的定义1.2 运动控制系统的组成要素1.3 运动控制系统的分类2. 运动控制系统的常用传感器2.1 速度传感器2.2 位置传感器2.3 力传感器2.4 加速度传感器3. 运动控制系统的执行器3.1 电动机3.2 液压执行器3.3 气动执行器3.4 步进执行器4. 运动控制系统的控制器4.1 开环控制器4.2 闭环控制器4.3 模糊控制器4.4 神经网络控制器三、教学方法1. 讲授法：讲解运动控制系统的概念、原理和特点。
2. 案例分析法：分析运动控制系统的应用实例。
3. 实验法：进行运动控制系统的实验操作。
4. 小组讨论法：探讨运动控制系统相关问题。
四、教学重点与难点1. 教学重点：运动控制系统的概念、组成、原理及应用。
2. 教学难点：运动控制系统的传感器、执行器和控制器的选择与配置。
五、教学课时本课程共48课时，其中理论教学32课时，实验教学16课时。
教案内容请根据实际教学需求进行调整和补充。
希望这份教案能对您的教学有所帮助！如有其他问题，请随时联系。
六、教学过程1. 引入：通过生活中的运动控制实例，如智能家居中的窗帘自动打开、关闭，引出运动控制系统的基本概念。
2. 讲解：详细讲解运动控制系统的概念、组成和作用，以及常用传感器、执行器和控制器的工作原理及应用。
3. 案例分析：分析典型的运动控制系统应用实例，如、数控机床等，让学生了解运动控制系统在实际工程中的应用。
4. 实验操作：安排实验室实践环节，让学生动手操作运动控制系统，加深对理论知识的理解。
5. 总结：对本次课程内容进行总结，强调运动控制系统在现代工业中的重要性。
七、教学评价1. 平时成绩：考察学生在课堂上的表现，如发言、提问等。
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实验陈述之答禄夫天创作
步进电机控制实验
实验目的：掌控编程的灵活性和简洁性，学习PLC 控制步进电机的方法。
步进电机有两相绕组,分别为A 相绕组和B 相绕组,端子为A
B
每相中间已接±24V 直流电源的＋24V 端，
A B
依照步进电机的运行规律，由可编程序控制器轮流输出信号控制，工作方式为双四拍。
正反转步序参考如下表：
实验任务：程序启动后，按下启动按钮，电机启动，按下停
止按钮，电机停止，按下反向按钮，电机反向启动。
I/O 分配：
实验二转速控制实验
实验任务：步进电机的旋转速度由轮流通电频率控制。
程序启动后，按下启动按钮，前10秒电机转速由慢变快，接下来10秒快变慢，如此循环。
I/O分配：
输入信号信号元件及作用
I0.0 I0.2 启动停止
输出信号控制对象及作用
Q0.0 Q0.1 Q0.2 Q0.3 A A B B
实验三定步旋转实验
实验任务：实验所用步进电机的步进角为7.5°。
程序启动后，按下启动按钮，使转盘按每次90°和180°的设定值交替转动，每两次之间停止1秒钟。
I/O分配：
输入信号信号元件及作用
I0.0 启动
输出信号控制对象及作用
Q0.0 Q0.1 Q0.2 Q0.3 A A B B
三相交流异步电动机控制实验
一．实验目的：根据三相交流异步电机的原理图，学习用PLC来控制电机的正反转和Y/△启动的方法。
二．实验介绍：
右图为三相交流
异步电机的实验原理
及实验模拟图。
此实
验的控制对象是一台
三相交流异步电动
机，要完成的功能的
是用PLC控制三相
交流异步电动机的正
反转和Y/△启动。
要
完成这两项功能，除
电机外，还需要四组
三相交流接触器KM1、KM2、KMY和KM△，以及3个按钮SB1、SB2、SB3。
三相异步电动机控制实验示意图
图中的M代表三相交流异步电动机，两个箭头旁分别有一个发光二极管，其中，红灯亮暗示电机正转，绿灯亮暗示电机反转，都不亮暗示电机停转；代表KM1、KM2、KMY和KM△的发光二极管亮时暗示该接触器线圈得电，对应的常开触点闭合。
实验一电机正反转控制
实验任务：当按下按钮SB1时，KM△接通，KM1灯亮，电机正转；
当按下按钮SB2时，KMY接通，KM2灯亮，电机反转；KMY和KM△绝不克不及同时接通；正反转之间要联锁；
I/O分配：
实验二自锁运行实验
实验任务：按下SB1，KM1、KM△接通，电动机正转。
5秒后KM△断开，2秒钟后KM2、KMY接通，电动机反转，5秒后断开，2秒后KM1、KM△接通，如此交替；按下停止按钮SB2，KM灯全灭，电机停止运行。
I/O分配：
输入信号信号元件及作用
I0.0 I0.1 SB1：正转SB2：反转
输出信号控制对象及作用
Q0.0 Q0.1 Q0.2 Q0.3 KM1 KM2 KM△KMY
实验三电机Y-△启动
实验任务：按下按钮SB1，电机KM1、KMY启动并正转；2秒后，KMY断开，电机KM△接通，并一直运行；按SB2，电机停止运作。
I/O分配：
输入信号信号元件及作用
I0.0 I0.1 SB1：正转SB2：停止
输出信号控制对象及作用
Q0.0 Q0.2 Q0.3 KM1 KM△KMY
直流电动机旋转实验
实验目的：学习PLC输出口PWM的控制要求和方法，了解模拟量输入的原理和转换方法
系统的组成
PWM：电动机输入电压的占空比；
DIR：电动机正反转控制信号。
PLS：电动机转动角度的丈量
系统的特点
直流电机采取了PWM脉宽调制的方法对转速进行控制，实现了电动机
转速可调的功能。
PWM脉冲是通过编程，由PLC输出口Q0.0或Q0.1来输出完成的，通过外加的驱动电路来直接控制直流电动机的运转。
DIR信号控制电动机的正反转，为0时，电动机正转，为1时，电动机反转。
旋转圆盘的旁边装置了一个对射式的光电传感器，圆盘被黑条分成了20等份，这样，根据光电传感器在圆盘旋转时接收到的脉冲信号就可以计算出圆盘旋转的角度了。
在丈量脉冲个数时，程序中选用的丈量口要将输入的滤波值设得尽量小一些。
修改的位置是在编程软件的系统块中的输入滤波器中。
实验一：电动机的正反转控制实验
实验任务：在电机正向旋转的时候，扳上正反转开关，电机先停止3秒钟后开始反方向旋转。
当扳下正反转开关后，电机也先停止3秒钟后再改变方向运转。
I/O分配:
输入信
号
信号元件及作用元件或端子位置
I0.0 I0.1 启动停止按钮
正反转
旋转运动
直流电机区
输出信
号
控制对象及作用元件或端子位置
Q0.0 Q0.1
PWM
正反转DIR信号
旋转运动
直流电机区
实验二：电动机的计数运行控制实验
实验任务：扳上启动开关，电动机通过计数，运行1圈以后停止运行，当扳动正转开关时，电动机正转1圈停止，再扳动反转时，电动机反转1圈停止。
使用计数器控制电动机的停止。
I/O分配:
输入信
号
信号元件及作用元件或端子位置
I0.0 I0.1 I0.3 启动停止按钮
正反转
PLS
旋转运动
直流电机区
输出信
号
控制对象及作用元件或端子位置
Q0.0 Q0.1
PWM
正反转DIR信号
旋转运动
直流电机区
实验三直流电动机加减速控制实验
实验任务：扳上启动开关以后直流电动机一开始以100%速度运行，运行10S以后，速度变成50%，在50%速度下运行10S后，速度再变成100%速度运行循环。
运行过程中扳上正转/反转开关，电动机反向运行。
I/O分配:
输入信
号
信号元件及作用元件或端子位置
I0.0 I0.1 I0.3 启动停止按钮
正反转
PLS
旋转运动
直流电机区
输出信
号
控制对象及作用元件或端子位置
Q0.0 Q0.1
PWM
正反转DIR信号
旋转运动
直流电机区。