现在伺服系统实验报告

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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。从理论上分析，当前馈速度增益增大时，位置环的位置误差累计值就越少，也即积分作用越小。但过大的前馈增益容易引起振荡和位置超调，因此速度前馈增益不宜过大，需要多次尝试选择合适的值。

PID控制器是一种线性控制器，它将给定值与实际输出值的偏差e(k)的比例、积分和微分进行线性组合，形成控制量u(k)输出，如图2所示。

图2 PID控制器结构

PID控制器的输出是由比例控制、积分控制和微分控制三项组成，三项在控制器中所起的控制作用相互独立。因此，在实际应用中，根据被控对象的特性和控制要求，可以选择其结构，形成不同形式的控制器，如比例（P）控制器，比例积分（PI）控制器，比例微分（PD）控制器等。

(1)比例系数Kp的作用是：加快系统的响应速度，提高系统的调节精度。Kp越大，系统的响应速度越快，系统的调节精度越高，但易产生超调，甚至导致系统不稳定；Kp取值过小，则会降低调节精度，使响应速度缓慢，从而延长调节时间，使系统静态、动态特性变坏。

(2)积分作用系数Ki的作用是：消除系统的稳态误差。Ki越大，系统的稳态误差消除越快，但Ki过大，在响应过程的初期会产生积分饱和现象,从而引起响应过程的较大超调；若Ki过小，将使系统稳态误差难以消除，影响系统的调节精度。

(3)微分作用系数Kd的作用是：改善系统的动态特性。其作用主要是能反应偏差信号的变化趋势,并能在偏差信号值变得太大之前，在系统中引入一个有效的早期修正信号，从而加快系统的动作速度，减少调节时间。

本次试验系统结构除控制模块以外已经给出，系统的理论分析主要通

过Matlab中的Simulink实现，在Simulink中搭建如图1所示的伺服系统结构图。

图1 伺服系统结构图

其中传递函数以零极点表示的形式为:

限幅环节Saturation取值±10；代表非线性环节的齿隙Backlash宽度取值4。下面通过Simulink仿真对系统进行理论分析。

首先我们将控制器设为1，选择阶跃信号作为输入仿真运行结果如图3所示。

图3 控制器为1时输出结果

根据上图可知，所给闭环系统为稳定系统，因此可以采用PID控制改善输出。通过上述分析，本实验采用前馈加PID控制的混合控制模式。一般的PID控制中，当有较大的扰动或大幅度改变给定值时，由于此时有较大的偏差，以及系统有惯性和滞后，故在积分项的作用下，往往会产生较大的超调和长时间的波动，而给定的系统中存在齿隙，会对系统结果产

生较大的超调，因此设计中舍去积分项，只采用PD控制。

2. 伺服系统实验仿真

设计的控制器结构如图5所示：

图5 控制器结构

该控制器采用前馈控制加上PID控制的混合控制模式，其中前馈控制采用速度控制。由于前馈控制为开环控制，可以根据开环控制特性加快伺服系统的响应速度。而PID控制模块中舍去积分控制部分，减小齿隙对系统的影响，减小超调。

仿真参数结果如表1：

表1 系统仿真参数

PID参数前馈增益Kf Kp Kd

参数值

对设计的控制系统进行仿真验证：

（1）阶跃信号输入：幅值3000

图 6 阶跃响应输出曲线图7 阶跃响应误差曲线

结果显示，稳态误差：，调节时间小于3s，超调量近似为0，满足要

求

（2）斜坡信号：速度1000

图8 斜坡响应输出曲线图9 斜坡响应误差曲线

结果显示，稳态误差：，满足实验指标要求

（3）正弦信号输入：周期，幅值1000

图10 正弦信号输入响应曲线图11 正弦信号误差曲线

结果分析，根据正弦信号响应误差曲线可得，稳态最大误差为，满足实验指标要求，因齿隙引起的跳变为，大于实验指标齿隙引起的跳变小于1的要求。

（4）以阶跃信号输入为例，去掉输出限幅部分

图13 去点限幅影响后阶跃响应曲线图14无限幅阶跃响应误差曲线

结果分析：去掉限幅部分以后，调节时间，调节速度大大提前，同时稳态误差未发生大的变化。

（5）以正弦信号为例，去掉非线性齿隙环节

图15 无非线性齿隙环节正弦输出图16 无非线性齿隙环节正弦响应误差

结果分析：去掉非线性齿隙环节后，正弦信号输出稳定后基本不再发生大的跳变，输出稳定，调节时间未发生明显变化。

三、结果分析

1、根据实验结果分析位置控制器输出限幅对系统性能的影响；

答：对比图14和图7可以发现，去掉输出限幅模块之后，调节时间大大减少，而响应稳定之后则基本没有变化，由此可见，位置系统的输出限幅影响系统的调节速度，当输入信号幅值大于限幅环节时会延长系统的调节调节时间。

2、根据实验结果分析非线性齿隙环节对系统性能的影响；

答：观察图11和图16可以发现，由于非线性齿隙环节存在，正弦信号输出响应稳定后误差会产生规律性跳变，严重破坏系统的动态特性。此外非线性齿隙环节导致系统调节更加复杂，严重时会导致系统震荡不稳定，极大地破坏系统动态特性。本实验采用前馈PID调节模式，而PID控制器是一种线性控制器，非线性模块的存在破换了输出的稳定性。

3、结合系统模型、实验过程及结果，说明位置控制器的特点及调试方法。

答：位置控制系统要求系统稳态误差近乎为零，有尽可能高的动态响应速度，无超调等。位置控制器应用广泛，方便易上手，参数调节简便。PID参数整定使用的是实验试凑法，输入一个阶跃信号，调节PID参数，使其响应满足控制性能指标。首先加入比例信号，调节比例参数使系统稳定并且振荡和超调不是很严重；本实验设计只采用PD控制，因此积分项不需考虑；加入微分信号，可以发现系统振荡改善；此后结合前几点各参数作用反复调试，能得到最佳结果。

四、学习心得

本次实验仿真大量时间用于仿真调试，使自己更加熟练MATLAB工具箱的使用，掌握SIMULINK的使用技巧。作为一名控制专业的学生，对于

MATLAB的使用掌握是不可或缺的，这为以后的学习奠定一定的基础。本科阶段未曾过多接触过伺服系统方面的内容，通过本次实验，一定程度上了解到伺服系统的组成，控制方法等。

本次实验最大的学习是在控制算法方面，由于模糊控制掌握不够深入，起初曾一直尝试使用模糊PID进行控制，但控制结果一直不甚理想，无法达到实验指标要求，经过多次调试仍没有大的改善，后因随老师出差等原因实验时间不足，放弃模糊PID控制而采用前馈PID调节。虽然本次实验未能采用模糊控制算法完成，但前期的尝试仍然使自己对模糊算法的使用有了极大的提高，尤其是在使用MATLAB仿真方面，这也算是本次实验的最大收获。

PID控制算法功能同样很强大，应用范围很广泛，但对于非线性控制仍有很大难度，本次实验中齿隙非线性使得系统响应稳定以后动态特性仍发生变化，特别是正弦信号作为输入时，响应误差在齿隙部分产生突变，本实验采用前馈PID控制未能有效地减小突变，未达到实验指标要求。由于时间关系未能做过多研究，比较遗憾。

参考文献

[1] 刘金琨. 先进PID控制Matlab控制仿真北京：电子工业出版社，2004

[2] 张志涌. MATLAB教程北京：航空航天大学出版社，2006

[3] 胡寿松. 自动控制原理（第四版）北京：科学出版社，2001

[4] 胡庆波，吕征宇. 全数字伺服系统中位置前馈控制器的设计[J].电气传动.2005(35)

[5] 赵永娟，孙华东.基于MATLAB的模糊PID控制器设计与仿真

[6] 李颖宏，甘泉.基于限幅的最优PID控制器设计[J].仪器仪表学报.2006(27)

直流伺服电机实验报告

实验六 直流伺服电机实验 一、实验设备及仪器 被测电机铭牌参数： P N =185W ，U N =220V ，I N =1.1A ， 使用设备规格(编号)： 1．MEL 系列电机系统教学实验台主控制屏（MEL-I 、MEL-IIA 、B ）； 2．电机导轨及测功机、转速转矩测量（MEL-13）； 3．直流并励电动机M03（作直流伺服电机）； 4．220V 直流可调稳压电源（位于实验台主控制屏的下部）； 5．三相可调电阻900Ω（MEL-03）； 6．三相可调电阻90Ω（MEL-04）； 7．直流电压、毫安、安培表（MEL-06）； 二、实验目的 1．通过实验测出直流伺服电动机的参数r a 、e κ、T κ。 2．掌握直流伺服电动机的机械特性和调节特性的测量方法。 三、实验项目 1．用伏安法测出直流伺服电动机的电枢绕组电阻r a 。

2．保持U f=U fN=220V，分别测取U a =220V及U a＝110V的机械特性n=f(T)。3．保持U f=U fN=220V，分别测取T2＝0.8N.m及T2＝0的调节特性n=f(Ua)。4．测直流伺服电动机的机电时间常数。 四、实验说明及操作步骤 1．用伏安法测电枢的直流电阻Ra

表中Ra=（R a1+R a2+R a3）/3; R aref=Ra*a ref θ θ + + 235 235 （3）计算基准工作温度时的电枢电阻 由实验测得电枢绕组电阻值，此值为实际冷态电阻值，冷态温度为室温。按下式换算到基准工作温度时的电枢绕组电阻值： R aref=Ra a ref θ θ + + 235 235

直流伺服电机实验报告

直流电机的特性测试 一、实验要求 在实验台上测试直流电机机械特性、工作特性、调速特性（空载）和动态特性，其中测试机械特性时分别测试电压、电流、转速和扭矩四个参数，根据测试结果拟合转速—转矩特性（机械特性），并以X 轴为电流，拟合电流—电压特性、电流—转速特性、电流—转矩特性，绘制电机输入功率、输出功率和效率曲线，即绘制电机综合特性曲线。然后在空载情况下测试电机的调速特性，即最低稳定转速和额定电压下的最高转速，即调速特性；最后测试不同负载和不同转速阶跃下电机的动态特性。 二、实验原理 1、直流电机的机械特性 直流电机在稳态运行下，有下列方程式： 电枢电动势 e E C n =Φ （1-1） 电磁转矩 e m T C I =Φ （1-2） 电压平衡方程 U E I R =+ （1-3） 联立求解上述方程式，可以得到以下方程： 2e e e m U R n T C C C = -ΦΦ （1-4） 式中 R ——电枢回路总电阻 Φ——励磁磁通 e C ——电动势常数 m C ——转矩常数 U ——电枢电压 e T ——电磁转矩 n ——电机转速

在式（1-4）中，当输入电枢电压U 保持不变时，电机的转速n 随电磁转矩e T 变化而变化的规律，称为直流电机的机械特性。 2、直流电机的工作特性 因为直流电机的励磁恒定，由式（1-2）知，电枢电流正比于电磁转矩。另外，将式（1-2）代入式（1-4）后得到以下方程： e e U R n I C C = -ΦΦ （1-5） 由上式知，当输入电枢电压一定时，转速是随电枢电流的变化而线性变化的。 3、直流电机的调速特性 直流电机的调速方法有三种：调节电枢电压、调节励磁磁通和改变电枢附加 电阻。 本实验采取调节电枢电压的方法来实现直流电机的调速。当电磁转矩一定 时，电机的稳态转速会随电枢电压的变化而线性变化，如式（1-4）中所示。 4、直流电机的动态特性 直流电机的启动存在一个过渡过程，在此过程中，电机的转速、电流及转矩 等物理量随时间变化的规律，叫做直流电机的动态特性。本实验主要测量的是转速随时间的变化规律，如下式所示： s m dn n n T dt =- （1-6） 其中，s n ——稳态转速 m T ——机械时间常数 本实验中，要求测试在不同负载和不同输入电枢电压（阶跃信号）下电机的 动态特性。 5、传感器类型 本实验中，测量电机转速使用的是角位移传感器中的光电编码器；测量电磁 转矩使用的是扭矩传感器。

直流伺服电动机实验报告1

淄博职业技术学院控制电机实验报告XX学院___年级 XX班姓名________学号_________同组人__________ 实验日期________年_____月____日温度________ 湿度________ 实验一直流伺服电动机电枢电阻的测量 一、实验目的 1、通过实验测出直流伺服电动机的参数ra、Ke、KT。 2、掌握直流伺服电动机的机械特性 二、实验项目 1、测直流伺服电动机的电枢电阻。 三、实验方法 1、实验设备： 2、用伏安法测直流伺服电动机电枢的直流电阻 （1）用伏安法测直流伺服电动机电枢的直流电阻

按图1接线，电阻选用2.2K 100W 的变阻器。电流表的量程选用2A ，电源选用直流电机专用电源上的电枢电源。 图.1 测电枢绕组直流电阻接线图 (2) 经检查无误后接通电枢电源，并调至220V ，合上开关S ，调节R 使电枢电流达到0.2A ，迅速测取电机电枢两端电压U 和电流I ，再将电机轴分别旋转三分之一周和三分之二周。同样测取U 、I ，记录于表1-1中，取三次的平均值作为实际冷态电阻。 (3) 计算基准工作温度时的电枢电阻 由实验直接测得电枢绕组电阻值，此值为实际冷态电阻值，冷态温度为室温，按下式换算到基准工作温度时的电枢绕组电阻值。 a ref a aref R R θθ++=235235

式中： Raref ——换算到基准工作温度时电枢绕组电阻，（Ω） Ra ——电枢绕组的实际冷态电阻，（Ω） θref——基准工作温度，对于E 级绝缘为75℃ θa——实际冷态时电枢绕组温度，（℃） 四、实验报告 1、由实验数据求得电机参数：R aref 、K e 、K T R aref ——直流伺服电动机的电枢电阻 ——电势常数 ——转矩常数 五、实验心得 通过本次试验加深了对直流伺服电动机的理解， 六、思考题 1、若直流伺服电动机正（反）转速有差别，试分析其原因？ （1）“零飘”，零点不是绝对零点，要调节零飘点，接近于0位置，正反转就基本一致了 （2）因为可控硅制造工艺和参数问题，实际上反转跟正传的电流环并不一致 e T aN e K K n U K π 300 = =

交流伺服电机试验报告

实验五交流伺服电机实验一、实验设备及仪器 被测电机铭牌参数： P N=25W, U N=220V, I N=0.55A,μN=2700rpm 使用设备规格(编号)： 1．MEL系列电机系统教学实验台主控制屏（MEL-I、MEL-IIA、B）；2．电机导轨及测功机、转速转矩测量（MEL-13）； 3．交流伺服电动机M13； 4．三相可调电阻90Ω（MEL-04）； 5．三相可调电阻900Ω（MEL-03）； 6．隔离变压器和三相调压器（试验台右下角） 二．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。

三．实验项目 1．观察伺服电动机有无“自转”现象。 2．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。 三相调压器输出的线电压U uw经过开关S（MEL—05）接交流伺服电机的控制绕组。 G为测功机，通过航空插座与MEL—13相连。 1．观察交流伺服电动机有无“自转”现象 测功机和交流伺服电机暂不联接（联轴器脱开），调压器旋钮逆时针调到底，使输出位于最小位置。合上开关S。 接通交流电源，调节三相调压器，使输出电压增加，此时电机应启动运转，继续升高电压直到控制绕组U c=127V。 待电机空载运行稳定后，打开开关S，观察电机有无“自转”现象。 将控制电压相位改变180°电角度，观察电动机转向有无改变。 没有自转现象。 2．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、U c电

A2-交流伺服电机 控制实验报告

实验二运动控制器的调整－PID 控制器的基本控制作用 本组人员： 实验分工：负责撰写实验报告，记录和分析数据； 负责软件操作和数据分析 一、 实验目的 了解数字滤波器的基本控制作用，掌握调整数字滤波器的一般步骤和方法，调节运动控制器的滤波器参数，使电机运动达到要求的性能。 二、 实验设备 交流伺服XY 平台一套 GT-400-SV 卡一块 PC 机一台 三、实验原理 实验采用PID 控制器，其结构如下： 其传递函数为： G(S)= K P ＋ S K I ＋ K d S 式中：Kp 为比例系数；Ki 为积分系数；Kd 为微分系数； （1）比例环节用来调节增益 （2）积分环节中，控制器的输出量u(t)的值， 是与作用误差信号e(t)成正比的速率变化的。积分控制器表示成拉普拉斯变换量的形式为：U(s)/E(s)=Ki/s 。如果e(t)的值加倍，则u(t)的变化速度也加倍，当作用误差信号为零时，u(t)的值将保持不变。积分控制作用有时也称为复位控制。 （3）微分环节有时又称为速率控制环节。微分环节的作用具有预测的优点，但同时它又放大了噪声信号，并且还可能在执行器中造成饱和效应。微分控制作用不能单独使用。 （4）通过将上述三种环节的控制进行组合，即可得到不同类型的控制器。 四、实验步骤 检查系统电气连线是否正确，确认后，给实验平台上电，然后打开电脑，双击桌面“MotorControlBench.exe ” 按钮，进入运动控制平台实验软件，接着按以下流程进行 操作：1.系统测试—卡初始化—轴开启—1轴回零—退出 2.单轴电机实验—开启轴—PID 参数设置—运行 五、原始数据记录及分析 1.调整Kp （1）给定Kp=3，Ki=0，Kd=0

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 =。

实验 交流伺服电动机实验1——实验报告样板

交流伺服电机实验 一、实验目的 1．了解交流伺服电机 2．掌握交流伺服电机控制方法 二、实验内容 1．测定交流伺服电机的机械特性 2．测定交流伺服电机的调速特性 3．观察交流伺服电机的“自转”现象 三、实验原理 伺服电机又称执行电机。其功能是将输入的电压控制信号转换为轴上输出的角位移和角速度，驱动控制对象。伺服电机可控性好，反应迅速。是自动控制系统和计算机外围设备中常用的执行元件。 交流伺服电机就是一台两相交流异步电机。它的定子上装有空间互差90 的两个绕组：励磁绕组和控制绕组。工作时两个绕组中产生的电流相位差近90o，因此便产生两相旋转磁场。在旋转磁场的作用下，转子便转动起来。加在控制绕组上的控制电压反相时(保持励磁电压不变)，由于旋转磁场的旋转方向发生变化，使电动机转子反转。 交流伺服电动机的特点：在电动机运行时如果控制电压变为零，电动机立即停转。 四、实验步骤 1．测定交流伺服电机机械特性，并绘制n=f(T)曲线α=1 1）启动主电源，调节三相调压器，使Uc=U N=220V；

2）调节涡流测功机的给定调节，记录力矩和转速。 n=f(T)曲线 2． 测定交流伺服电机机械特性，并绘制n=f(T)曲线 α=0.75 1）启动主电源，调节三相调压器，使Uc=0.75U N =165V ； 2）调节涡流测功机的给定调节，记录力矩和转速。 U1 V1W1N

n=f(T)曲线 3．测定交流伺服电机的调速特性，并绘制n=f(Uc)曲线1）启动主电源，调节三相调压器，使Uc=U N=220V； 2）调节三相调压器，记录控制电压和转速。

n=f(Uc)曲线 4．观察交流伺服电机的“自转”现象 1）启动主电源，调节使Uc=220V， U f=117V，观察电机有没有“自转”现象； 2）调节使Uc=0V， U f=117V，观察电机有没有“自转”现象。 五、思考题 1. 分析步骤4中有无“自转”现象？若有“自转”现象，一般如何消除？若无“自转”现象，其原因是什么？ 两种状态下，该交流伺服电机均未见“自转”现象。因为建立的正、反转旋转磁场分别切割笼型绕组（或杯形壁）并感应出大小相同，相位相反的电动势和电流（或涡流），这些电流分别与各自的磁场作用产生的力矩也大小相等、方向相反，合成力矩为零，伺服电机转子转不起来。当控制信号消失时，只有励磁绕组通入电流，伺服电机产生的磁场将是脉动磁场，转子很快地停下来。

直流伺服电机实验报告

实验六直流伺服电机实验 一、实验设备及仪器 被测电机铭牌参数： P N =185W ，U N =220V ，I N =1.1A ，μN =1600rpm 使用设备规格(编号)： 1．MEL 系列电机系统教学实验台主控制屏（MEL-I 、MEL-IIA 、B ）； 2．电机导轨及测功机、转速转矩测量（MEL-13）； 3．直流并励电动机M03（作直流伺服电机）； 4．220V 直流可调稳压电源（位于实验台主控制屏的下部）； 5．三相可调电阻900Ω（MEL-03）； 6．三相可调电阻90Ω（MEL-04）； 7．直流电压、毫安、安培表（MEL-06）； 二、实验目的 1．通过实验测出直流伺服电动机的参数r a 、e κ、T κ。

2．掌握直流伺服电动机的机械特性和调节特性的测量方法。 三、实验项目 1．用伏安法测出直流伺服电动机的电枢绕组电阻r a 。 2．保持U f=U fN=220V，分别测取U a =220V及U a＝110V的机械特性n=f(T)。3．保持U f=U fN=220V，分别测取T2＝0.8N.m及T2＝0的调节特性n=f(Ua)。4．测直流伺服电动机的机电时间常数。 四、实验说明及操作步骤 1．用伏安法测电枢的直流电阻Ra

取三次测量的平均值作为实际冷态电阻值Ra=3 13 2a a a R R R ++。 表中Ra=（R a1+R a2+R a3）/3; R aref =Ra*a ref θ++235235 （3）计算基准工作温度时的电枢电阻 由实验测得电枢绕组电阻值，此值为实际冷态电阻值，冷态温度为室温。按下式换算到基准工作温度时的电枢绕组电阻值： R aref =Ra a ref θθ++235235 式中R aref ——换算到基准工作温度时电枢绕组电阻。（Ω） R a ——电枢绕组的实际冷态电阻。（Ω） θref ——基准工作温度，对于E 级绝缘为75℃。 θa ——实际冷态时电枢绕组的温度。（℃） 2．测直流伺服电动机的机械特性

电液伺服阀静态特性实验报告北科版

. 电液伺服阀静态特性实验报告 1 实验台简介 SY10电液伺服阀静态性能实验台主要与工业控制计算机，光栅位移传感器，位 移显示及信号转换器相配，用于测量伺服阀的静态特性。 实验台所用控制和测量装置采用数字输入、输出控制方式。控制工业控制计算机，D/A接口板，伺服放大器实现控制信号的输出。光栅位移传感器测量油缸的位移，位移显示及信号转换器显示油缸的位移并将位移信号传输给计算机。 2 系统工作原理 如图2静态实验台系统原理图所示，其主要原件为：截止阀（序号1）、油泵（序号2）、单向阀（序号3）、精过滤器（序号4）、安全阀（序号5）、溢流阀（序号6）高压液压手动阀（序号7）、三位六通液动换向阀（序号8）、静态实验液压缸（序号9）、高压开关（序号10）、集流器（序号11），散热器（序号12）、减压阀（序号13）、三位四通电磁换向阀（序号14）。 通过三位四通电磁换向阀（序号14）来控制伺服阀安装座与液压缸之前的三位六通液动换向阀（序号8）的换位，根据实验需要切换油路来进行不同的伺服阀静态性能实验。 工业控制计算机，D/A接口板，伺服放大器实现控制信号的输出；工业控制计算机，A/D接口板，位移信号的输入控制。光栅位移传感器测量油缸的位移，位移显示及信号转换器显示油缸的位移并将位移信号传输给计算机。 3实验台性能参数 MPa 25额定供油压力：MPa 6~31.5许用供油压力：资料Word .

?0.4MPa回油压力：L/min公称流量：30 工作液：YH-10，YH-20或其它石油基液压油 0 406工作液的正常工作温度：?C0工作液的允许工作温度：15~60C资料Word .

伺服系统个人实验报告

实验一: SIMOTION和TCPU 配置 1.SIMOTION 配置 实验目的 1.掌握SIMOTION 设备和S120的工程配置 2.能够在电脑端控制电机的启停 实验设备 编程电脑一台、SIMOTION D425 设备一套、PLC+S120 设备一套 实验内容 A.创建项目并组态硬件 一、创建项目 在桌面上双击打开“SIMOTION SCOUT”，启动SCOUT 软件。 输入工程的名字，选择工程的路径，点击OK。 双击导航中的“Insert SIMOTION device”条目插入一个新设备，在Decive 中选择SIMOTIOND，在Device characteristic 中选择D425，在SIMOTION version 中选择V4.3 版本，勾选Open HW Config。

设置编程电脑与SIMOTION 的连接方式，根据实际硬件的连线选择。选择以太网连接Ethernet IE1-OP（X120 端口），TCP/IP(AUto)协议。 二、网络组态 工程创建完成之后，会得到下图的画面，对网络进行组态。双击图中的蓝色条状区域X120 IE1-OP，设置SIOMTION 的IP 地址 点击按钮Properties，修改SIMOTION 的IP 地址 修改IP 地址，保证此处的IP 地址与编程电脑的IP 地址在一个网段内。

三、激活路由 1.设置路由 点击“Configure network”，进行设置路由操作。 双击上图右侧的PG/PC（1），设置IP 地址。IP 地址要和编程电脑的IP地址一致。 2.保存路由和下载路由 按下图所示，点击工具栏中的保存与编译按钮，没有错误后，再点击下载按钮，下载NetPro 组态到SIOMTION 中，使编程电脑可以和SIMOTION 中集成的驱动器通讯。

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：YJX1101028 姓名：马玉华

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。其整体分析可知系统有电流环、速度环和位置环构成的三环位置控制系统，其整体控制框图可以如下图所示： 图1 位置控制系统的结构框图 并且由系统所给定的系统的仿真图可知，系统的速度控制和电流控制部分都已经完成，在本次设计中只需要对位置控制部分的设计控制算法就可。其主要包括控制结构的选择和参数的选取。 2）控制结构的选择 数字伺服控制系统的分类方式有很多种，按不同的分类方法会得到不同名称的数字伺服控制系统。但由于本实验是为了做出位置外环的控制部分算法，所以这里介绍按照系统控

电液伺服阀静态特性实验报告材料北科版

电液伺服阀静态特性实验报告 1 实验台简介 SY10电液伺服阀静态性能实验台主要与工业控制计算机，光栅位移传感器，位移显示及信号转换器相配，用于测量伺服阀的静态特性。 实验台所用控制和测量装置采用数字输入、输出控制方式。控制工业控制计算机，D/A 接口板，伺服放大器实现控制信号的输出。光栅位移传感器测量油缸的位移，位移显示及信号转换器显示油缸的位移并将位移信号传输给计算机。 2 系统工作原理 如图2静态实验台系统原理图所示，其主要原件为：截止阀（序号1）、油泵（序号2）、单向阀（序号3）、精过滤器（序号4）、安全阀（序号5）、溢流阀（序号6）高压液压手动阀（序号7）、三位六通液动换向阀（序号8）、静态实验液压缸（序号9）、高压开关（序号10）、集流器（序号11），散热器（序号12）、减压阀（序号13）、三位四通电磁换向阀（序号14）。 通过三位四通电磁换向阀（序号14）来控制伺服阀安装座与液压缸之前的三位六通液动换向阀（序号8）的换位，根据实验需要切换油路来进行不同的伺服阀静态性能实验。 工业控制计算机，D/A 接口板，伺服放大器实现控制信号的输出；工业控制计算机，A/D 接口板，位移信号的输入控制。光栅位移传感器测量油缸的位移，位移显示及信号转换器显示油缸的位移并将位移信号传输给计算机。 3实验台性能参数 额定供油压力：25MPa 许用供油压力：6~31.5MPa 回油压力：MPa 4.0≤ 公称流量：30min /L 工作液：YH-10，YH-20或其它石油基液压油 工作液的正常工作温度：40±6C 0 工作液的允许工作温度：15~60C 0

图2 静态实验台系统原理图 μ 工作液清洁度：≤10m /L 被测伺服阀额定流量围：15~160min 伺服阀额定电流围：8~200mA

USB-6341控制伺服电机实验报告

伺服控制系统课程设计 预习报告 姓名： 专业：电气工程及其自动化 指导教师： 完成日期：2016.10.30

一、课程设计目的 1、掌握初步的自动控制系统集成概念和工程动手能力，学会分析和解决实际工作中出现的问题； 2、培养学生能够运用现代工程工具和信息技术工具对复杂电气工程问题进行预测和模拟，并理解其局限性。 二、课程设计内容及要求 综合运用直流电机调速、电力电子与PWM 控制、自动控制与PID 闭环调节、转速传感器与检测等基本原理与技术知识，在基于计算机的LabVIEW/DAQ 测控平台上，完成双直流电机同步伺服控制系统的建立，调整控制参数，设计人机接口，观察实验波形和调速效果，得出实验结论。具体要求包括： 1、检索伺服电机控制系统的技术资料，了解其应用现状与发展趋势。 2、参阅LabVIEW/DAQ 实验平台的官方英文资料，熟悉实验开发系统。 3、掌握整个伺服电机实验系统的结构、原理，重点熟悉各环节在整个系统中地位及工作原理。 4、掌握LabVIEW/DAQ 数据采集、PID 控制、PWM 驱动器设计方法。 5、在LabVIEW 中实现电机控制软件的设计，实现转速闭环PWM 输出控制。 6、独立完成课程设计报告的编写。 7、进行课程设计的答辩汇报。

三、课程设计实验设备 表1 实验设备名称与数量 四、实验设备的使用 1、LabVIEW的编程方法简述 LabVIEW（Laboratory Virtual instrument Engineering）是一种图形化的编程语言[1]，它广泛地被工业界、学术界和研究实验室所接受，视为一个标准的数据采集和仪器控制软件。LabVIEW 集成了与满足GPIB、VXI、RS-232 和RS-485 协议的硬件及数据采集卡通讯的全部功能。它还内置了便于应用TCP/IP、ActiveX 等软件标准的库函数。这是一个功能强大且灵活的软件。利用它可以方便地建立自己的虚拟仪器，其图形化的界面使得编程及使用过程都生动有趣。图形化的程序语言，又称为“G”语言。使用这种语言编程时，基本上不写程序代码，取而代之的是流程图或流程图。它尽可能利用了技术人员、科学家、工程师所熟悉的术语、图标和概念，因此，LabVIEW 是一个面向最终用户的工具。它可以增强你构建自己的科学和工程系统的能力，提供了实现仪器编程和数据采集系统的便捷途径。使用它进行原理研究、设计、测试并实现仪器系统时，可以大大提高工作效率。利用LabVIEW，可产生独立运行的可执行文件，它是一个真正的32 位编译器。像许多重要的软件一样，LabVIEW 提供了Windows、UNIX、Linux、Macintosh 的多种版本。 具体来说，它是直观的前面板与流程图式的编程方法的结合，是构建虚拟仪

09级自动化伺服控制系统实验报告样例

西华大学实验报告（理工类） 开课学院及实验室：机械学院 机械工程专业实验中心 实验时间 ：2012 年 11月 日 一、实验目的 1、 了解伺服驱动系统的构成及其与其它部件的联系； 2、 了解伺服驱动系统各主要组成部分的作用、功能。 二、实验原理 现场参观步进、交流伺服系统的结构 三、实验设备、仪器及材料 标准GXY-1010 步进工作台一套； 标准GXY-1010 伺服工作台一套（数字控制方式连接）； GT-400-SG ，SV 板卡各一块； PC 机多台； 四、实验步骤（按照实际操作过程） 现场参观、讲解 五、实验过程记录(画出自己所在小组伺服驱动控制系统的结构图，并说明各个部分在伺服控制系统中的 作用)

西华大学实验报告 六、实验结果分析及问题讨论 1、判断自己所在小组的实验平台驱动系统是属于开环、半闭环还是全闭环系统？说明理由。并说明各种系统各自的优缺点。 2、仔细观察实验平台回零点的具体过程，说明驱动系统是如何找到或计算出工作台零点的位置？

西华大学实验报告（理工类） 开课学院及实验室：机械学院 机械工程专业实验中心 实验时间 ： 2012 年 11 月 日 一、实验目的 1、 了解伺服系统控制、调节的基本方法、原理； 2、 学会使用数字式PID 控制器； 3、 熟悉用试探法调节PID 控制器参数的过程； 4、 认识理论分析对实践的重要指导作用。 二、实验原理 现场讲解、演示 三、实验设备、仪器及材料 XY 平台一套； GT-400-SV 卡或GT-400-SG 卡一块； PC 机多台 四、实验步骤（按照实际操作过程） 1 按下电控箱上“系统上电”按钮，使实验平台上电； 2 双击桌面“MotorControlBench.exe ” 图标，打开运动控制平台实验软件，点击界面下方的直流伺服电机按钮； 3 选择“1 轴”，在实验内容中选择“位置控制”，此时界面内容将发生变化，在设定位置值处中输入位置控制的目标值（单位为当量脉冲数，建议输入范围在0~50000），例如如输入40000； 4 置环PID 参数设置栏中输入一组PID 控制器参数的初值； 5 点击界面中“开始”按钮，平台上电机开始运动，待轴运动一段时间后，点击“停止”按钮停止电机运动；

伺服系统的转矩控制模式运行

实训项目三伺服系统的转矩控制模式运行 信息来源：发表日期：08-03-08 20:23:29 一、实训目的： 伺服控制系统的功能很广，有速度控制模式，转矩控制模式，位置控制模式以及这三种模式的组合模式，本项目练习转矩控制模式，通过实训理解转矩控制模式下的伺服电机的运行特点。 二、实训任务。 在转矩控制模式下，能完成7段调速以及电位器调速。 三、相关知识。 1、理解伺服电机和伺服驱动器的控制原理。 2、理解伺服驱动器的参数设置要求，和每调参数对系统运行情况的影响。 3、转矩控制模式的使用场合。以及转矩控制模式的特点。 四、实训设备。 由伺服驱动器MR-J2S-10A、伺服电机HC-MFS13B、DC24V电源、接触器、中间继电器、按钮等组成的实训板。万用表、螺丝刀等。 五、实训步骤。 1、画出控制系统的原理图并接线。 （1）系统控制主电路（如图3-1）。 (2)系统控制回路(如图3-2). 2.设置参数. 首先将设置参数 NO.19=000E,然后再设置下表3-1中的参数，设置完毕后，把系统断电，重新启动，则参数有效。 表3-1 速度控制模式要设置的参数

图3-1 系统控制主电路

图3-2 转矩控制模式下控制回路 3、开始运行。 通过控制SP1、SP2、SP3、调整电机运行的最高速度如表3-2所示。RS1、RS2控制电机运行的方向及启动和停止。运行方向如表3-3所示。 表3-2 电机运行速度表 表3-3 电机运行方向控制表

六、注意事项： 1、由于实训设备不够，要分组进行，所以第一组接好线后，后面的不要重新接线，只是检查线是否接对，但运行速度可以改变。 2、由于没有成套设备，要现场接线，因此可能线比较乱，所以每组进行时要注意用电安全。 3、在运行过程中，如听到电机有异常声音，要极时停机检查原因。对于一些备用参数不允许设置。 七、评分标准

直流伺服电动机实验报告2

淄博职业技术学院控制电机实验报告 XX学院年级XX班姓名学号同组人 实验日期年 _____ 月日温度湿度 实验二直流伺服电动机电磁力矩系数测量 一、实验目的 1、通过实验测出直流伺服电动机的参数ra、Ke、 KT。 2、掌握直流伺服电动机的机械特性 二、实验项目 1、测直流伺服电动机的电枢电压、电流、力矩测量。 三、实验方法 1、实验设备:

2、测取直流伺服电动机的电磁力矩系数 图4.1.2直流伺服电动机接线图 (1) 按实验指导书图示接线，图 中R fi 选用D42上1800Q 阻值，R i 选 用D42上900 Q 与900 并联共450 Q 阻值采用分压器接法， S 2选用D51 , A i 、A 2选用两只D31上200mA 档。 (2) 把R f1、R 1调至最小，R L 调至最大，开关S 2打开，涡流测功机不加载。先接通励磁 电源，再接通电枢电源并调至 220V ，电机运行后把 R 1调至最大。 (3) 调节涡流测功机给定调节旋钮，给直流伺服电机加载。同时调节直流伺服电机的励 磁电阻R f1使电 机达到n N =1600r/min,la=0.8A,U=U N =220V,此时电机的励磁电流即额定励磁电 流。 (4) 保持此额定励磁电流不变，调节涡流测功机的给定调节旋钮逐渐减载，从额定负载 到空载范围内测 取将 n 、l a 、T 数据记录于表1-2中。 表1-2 见课本P132 Tem=Kt*i 参数可见P211或者本页后 讷磁电源 ［电枢电源 U=U N =220V

⑸ 调节电枢电压为U = 110V，保持I f=I fN不变，调节涡流测功机的给定调节旋钮，使l a=0.8A， 再减小伺服电机的负载，一直到空载，其间记录7~8组数据于表1-4中。 表1-4 U=110V 四、实验报告 R aref、K e、K T 1、由实验数据求得电机参数： R aref——直流伺服电动机的电枢电阻 30 K——转矩常数 五、实验心得 六、思考题 1、若直流伺服电动机正(反)转速有差别，试分析其原因？ (1)“零飘”，零点不是绝对零点，要调节零飘点，接近于0位置，正反转就基本一致了(2)因为可控硅 制造工艺和参数问题，实际上反转跟正传的电流环并不一致

09级自动化伺服控制系统实验报告样例

第组 西华大学实验报告 西华大学实验报告（理工类） 开课学院及实验室：机械学院机械工程专业实验中心实验时间：2012 年 11月日学生姓名学号成绩 学生所在学院机械工程与自动化学院年级/专业/班 课程名称伺服控制系统课程代码8426530 实验项目名称伺服驱动系统结构项目代码 指导教师韦兴平项目学分 一、实验目的 1、了解伺服驱动系统的构成及其与其它部件的联系； 2、了解伺服驱动系统各主要组成部分的作用、功能。 二、实验原理 现场参观步进、交流伺服系统的结构 三、实验设备、仪器及材料 标准GXY-1010 步进工作台一套； 标准GXY-1010 伺服工作台一套（数字控制方式连接）； GT-400-SG，SV 板卡各一块； PC 机多台； 四、实验步骤（按照实际操作过程） 现场参观、讲解 五、实验过程记录(画出自己所在小组伺服驱动控制系统的结构图，并说明各个部分在伺服控制系统中的作用)

西华大学实验报告 六、实验结果分析及问题讨论 1、判断自己所在小组的实验平台驱动系统是属于开环、半闭环还是全闭环系统？说明理由。并说明各种系统各自的优缺点。 2、仔细观察实验平台回零点的具体过程，说明驱动系统是如何找到或计算出工作台零点的位置？

第组 西华大学实验报告 西华大学实验报告（理工类） 开课学院及实验室：机械学院机械工程专业实验中心实验时间： 2012 年 11 月日学生姓名学号成绩 学生所在学院机械工程与自动化学院年级/专业/班 课程名称伺服控制系统课程代码8426530 实验项目名称交流伺服电机位置环PID调整实验项目代码 指导教师韦兴平项目学分 一、实验目的 1、了解伺服系统控制、调节的基本方法、原理； 2、学会使用数字式PID控制器； 3、熟悉用试探法调节PID控制器参数的过程； 4、认识理论分析对实践的重要指导作用。 二、实验原理 现场讲解、演示 三、实验设备、仪器及材料 XY 平台一套； GT-400-SV 卡或GT-400-SG 卡一块； PC 机多台 四、实验步骤（按照实际操作过程） 1 按下电控箱上“系统上电”按钮，使实验平台上电； 2 双击桌面“MotorControlBench.exe”图标，打开运动控制平台实验软件，点击界面下方的直流伺服 电机按钮； 3 选择“1 轴”，在实验内容中选择“位置控制”，此时界面内容将发生变化，在设定位置值处中输入位置控制的目标值（单位为当量脉冲数，建议输入范围在0~50000），例如如输入40000； 4 置环PID 参数设置栏中输入一组PID 控制器参数的初值； 5 点击界面中“开始”按钮，平台上电机开始运动，待轴运动一段时间后，点击“停止”按钮停止电机运动；

伺服驱动器控制实训

目录 第一章SB15伺服驱动器实训模块介绍 (2) 一、产品概述 (2) 二、产品特点 (2) 三、技术性能 (2) 第二章交流伺服电机及驱动器的使用 (3) 一、交流伺服电机及驱动器介绍 (3) 二、交流伺服电机驱动器及伺服电机的选型 (4) 三、交流伺服电机及驱动器的接线 (4) 四、控制模式 (6) 五、I/O信号说明 (6) 六、参数表 (9) 七、显示和操作 (9) 八、故障处理及报警处理方法 (11) 第三章实训项目 (14) 实训一交流伺服电机驱动器的参数设置 (14) 实训二PLC控制伺服电机的转向和速度 (15) 实训三小车综合运行控制 (16) 实训四三菱伺服软件控制伺服运行 (20) 实训五小车位置控制 (24)

第一章SB15伺服驱动器实训模块介绍 一、产品概述 “SB15伺服驱动器实训模块”是根据《机电一体化技术》、《可编程控制器及其应用》等课程实训教学的需求而研制的，该实训模型由运动小车、滚珠丝杆传动机构、三菱MR-E系列交流伺服电机及伺服驱动器、检测传感器等组成，适合机电一体化、电气工程、自动化等专业实训教学。 二、产品特点 “SB15伺服驱动器实训模块”为电机控制及电气实训课程的教学平台，可完成传动控制、键值优化比较行走控制、定向控制、定位控制、加减速控制、点动控制、位置控制等实训容。 该系统为学生提供一个具有高度完整性、开放性、安全性的实训平台。通过实际动手操作，加深对伺服电机原理及性能的深入理解，可以使学生对自动控制系统形成一定的认知。 三、技术性能 1.输入电源：单相三线AC220V±10% 50Hz 2.工作环境：温度-10℃～40℃相对湿度≤85%（25℃）海拔＜4000m 3.装置容量：＜1.0kVA 4.外形尺寸：680*300*150mm

伺服电机开环实验报告

实验一伺服电机开环控制 1 1. 实验简介 此程序实现的是控制交流伺服电机转速的功能。通过此程序可以掌握

如下几点： A.如何控制电机定子磁场的角度和幅度（通过SVPWM模块）。 控制伺服电机，程序的功能就是如何去产生和控制电机定子磁场的角度和幅度，能输出任意角度和幅度的定子磁场，就有了控制电机的基础。 B.如何通过编码器得到电机的转子位置。电机编码器输出的是ABZ 三相信号，DSP内部自带有编码器信号接口模块QEP模块。通过配置此模块，可以将外部的AB信号进行计数，当前的计数值除以一圈的脉冲数就是转子当前的角度。得到转子当前的角度才能去控制电机定子磁场的角度。 C.如何缓冲外部输入信号。用户设置的输出，可能一下从0到一个很大的值，这样电机一下就得到一个很高的电压，而此时电机并没有转起来，没有反电势，此时电流就会很大，达不到软启动的效果。次程序通过一个斜坡函数”Rmp_cntl”模块，将输入信号进行缓冲，达到软启动的效果。 D.如何通过测得的转子位置运算成当前的速度。程序中通过一个固定的时间间隔1ms，测两次转子的位置，两次转子位置的差除以时间，就能得到当前的速度。现在简单介绍下伺服电机运行的原理，电机产生输出力是转子磁场和定子磁场作用的结果。要让电机旋转，就要让定子磁场在空间上2 超前或滞后转子磁场90°，这样输出的力都是用来做机械功率。这个方向的力就是QS。如果超前的不是90°，而是其他角度，这个角度可以分解成一个垂直转子磁场，和平行转子磁场的力。垂直的产生力的输出，平行的就能强化或弱化转子磁场。一般情况是只输出垂

直转子磁场的力，这样发热最小，效率最高。 2. 程序框图 此程序实现的是交流伺服电机的开环调速。通过显示板设定输出占空比，占空比信号输入给”Rmp_cntl”模块（此模块产生斜坡函数，输出需要再一定时间内线性加大或减小逐步达到输入，这样可以消除输入突变产生的抖动），模块的输出再作为”Ipark”模块Qs的输入。

现在伺服系统实验报告

辚 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。从理论上分析，当前馈速度增益增大时，位置环的位置误差累计值就越少，也即积分作用越小。但过大的前馈增益容易引起振荡和位置超调，因此速度前馈增益不宜过大，需要多次尝试选择合适的值。 PID控制器是一种线性控制器，它将给定值与实际输出值的偏差e(k)的比例、积分和微分进行线性组合，形成控制量u(k)输出，如图2所示。 图2 PID控制器结构 PID控制器的输出是由比例控制、积分控制和微分控制三项组成，三项在控制器中所起的控制作用相互独立。因此，在实际应用中，根据被控对象的特性和控制要求，可以选择其结构，形成不同形式的控制器，如比例（P）控制器，比例积分（PI）控制器，比例微分（PD）控制器等。