機電一體化實驗.doc

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PID校正控制 機 電 一 體 化 實 驗 報 告 實驗一 機電一體化系統(tǒng)演示實驗 1、 實驗?zāi)康模? 1、掌握機電一體化系統(tǒng)的基本組成要素； 2、了解機電一體化系統(tǒng)的技術(shù)組成； 3通過操作理解機電一體化系統(tǒng)各組成部分的原理和功能。（數(shù)控機床、立式加工中心） 二、實驗原理： 1．什么是機電一體化產(chǎn)品及組成機電一體化系統(tǒng)的主要要素是什么？ 答：機電一體化是傳統(tǒng)工業(yè)被微電子技術(shù)逐步滲透過程所形成的一個新概念，它是微電子技術(shù)、機械技術(shù)相互交融的產(chǎn)物，是集多種技術(shù)為一體的一門新興交叉學科。機電一體化不是機械技術(shù)與電子技術(shù)的簡單疊加，而是為達到取長補短，相互補充的目的而將電子設(shè)備的信息處理功能融合到機械裝置中，使裝置更具有系統(tǒng)性、完整性、科學性和先進性，機電一體化產(chǎn)品具有“技術(shù)”和“產(chǎn)品”的內(nèi)容，是機械系統(tǒng)和微電子系統(tǒng)的有機結(jié)合，是賦予了新的功能和性能的新一代產(chǎn)品。 主要特征是：1、最佳化2、智能化3、柔性化 2. 試說明所觀察的機電一體化系統(tǒng)的各個部分分別屬于機電一體化系統(tǒng)的哪一基本結(jié)構(gòu)要素。 答：①控制及信息處理單元：鍵盤、計算機、顯示 ②測試傳感部分：光電編碼器、信號處理 ③能源：電源 ④驅(qū)動部分：功放、電機 ⑤執(zhí)行機構(gòu)：聯(lián)軸器、齒輪減速器、絲杠螺母機構(gòu)、工作臺 三、實驗心得 通過本次實驗對立式加工中心結(jié)構(gòu)的觀察，我知道了立式加工中心的主要構(gòu)成，老師給我們演示了加工中心如何換刀。這次實驗使我深刻地理解了機電一體化系統(tǒng)在實際生產(chǎn)中的應(yīng)用。為以后的學習和生活打下了堅實的基礎(chǔ)。 實驗二：PID控制 一、 實驗?zāi)康? 1.熟悉simulink仿真環(huán)境。 2.了解PID控制器中P、I、D三種基本控制作用對控制系統(tǒng)性能的影響。 3.進行PID控制器參數(shù)工程整定技能訓練。 二、實驗原理 可按圖PID控制器的組成連成PID控制器。其傳遞函數(shù)表達式為：， 對實際微分環(huán)節(jié)可將分子、分母同除以Td，則傳遞函數(shù)為： ， 這樣如果要改變PID的參數(shù)Td、Kd、Ti、Kp，只要改變模塊的分子、分母多項式的系數(shù)即可。圖PID控制器的組成中，GAIN模塊的增益值對應(yīng)于Kp參數(shù)；在Transfer–Fun2模塊中，令B0=Kd，B1=0，A0=1，A1=1/Ti,可得微分控制器；在Transfer-Fcn3模塊中令B0=0，B1=1；A0=Ti，A1=0,可得積分控制器。然后據(jù)Kp，Kd，Ti，Td參數(shù)調(diào)整要求修改對應(yīng)的B0、B1、A0、A1值,對系統(tǒng)進行整定。 三、實驗條件 1.計算機一臺 2.MATLAB/simulink軟件（較高版本） 四、實驗步驟 1.進入SIMULINK。 2.按下圖（b）構(gòu)成實驗系統(tǒng)。 3.整定各PID參數(shù)，使得控制系統(tǒng)性能達到最優(yōu)。(最優(yōu)即系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差為小、超調(diào)量小、調(diào)整時間短等) PID參數(shù)整定口訣： 參數(shù)整定找最佳，從小到大順序查；先是比例后積分，最后再把微分加； 曲線振蕩很頻繁，比例度盤要放大；曲線漂浮繞大灣，比例度盤往小扳； 曲線偏離回復(fù)慢，積分時間往下降；曲線波動周期長，積分時間再加長； 曲線振蕩頻率快，先把微分降下來；動差大來波動慢，微分時間應(yīng)加長； 理想曲線兩個波，前高后低4比1；一看二調(diào)多分析，調(diào)節(jié)質(zhì)量不會低。 五、實驗結(jié)果 原始數(shù)據(jù)下： 修改Kp后的PID控制：其中Kp=0.9。 經(jīng)過多次調(diào)試，我們最終的優(yōu)化曲線： 其中各個參數(shù)值如圖所示： 六、實驗心得 通過本次實驗，對PID校正有了很深的理解。我第一次知道原來matelab原來有simulink仿真。我按圖片接好線路圖之后，發(fā)現(xiàn)圖像和應(yīng)該有的差別特別大，所以我只能先調(diào)節(jié)增益Kp，發(fā)現(xiàn)無論怎么調(diào)節(jié)都不能改變它是遞減的特性。后來按照老師給出的口決，不斷地調(diào)節(jié)各個參數(shù)，終于得出了最后的結(jié)果調(diào)試出了最優(yōu)曲線。 7