機(jī)電一體化實(shí)驗(yàn).doc

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PID校正控制 機(jī) 電 一 體 化 實(shí) 驗(yàn) 報(bào) 告 實(shí)驗(yàn)一 機(jī)電一體化系統(tǒng)演示實(shí)驗(yàn) 1、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模? 1、掌握機(jī)電一體化系統(tǒng)的基本組成要素； 2、了解機(jī)電一體化系統(tǒng)的技術(shù)組成； 3通過(guò)操作理解機(jī)電一體化系統(tǒng)各組成部分的原理和功能。（數(shù)控機(jī)床、立式加工中心） 二、實(shí)驗(yàn)原理： 1．什么是機(jī)電一體化產(chǎn)品及組成機(jī)電一體化系統(tǒng)的主要要素是什么？ 答：機(jī)電一體化是傳統(tǒng)工業(yè)被微電子技術(shù)逐步滲透過(guò)程所形成的一個(gè)新概念，它是微電子技術(shù)、機(jī)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(mén)新興交叉學(xué)科。機(jī)電一體化不是機(jī)械技術(shù)與電子技術(shù)的簡(jiǎn)單疊加，而是為達(dá)到取長(zhǎng)補(bǔ)短，相互補(bǔ)充的目的而將電子設(shè)備的信息處理功能融合到機(jī)械裝置中，使裝置更具有系統(tǒng)性、完整性、科學(xué)性和先進(jìn)性，機(jī)電一體化產(chǎn)品具有“技術(shù)”和“產(chǎn)品”的內(nèi)容，是機(jī)械系統(tǒng)和微電子系統(tǒng)的有機(jī)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(shuō)明所觀察的機(jī)電一體化系統(tǒng)的各個(gè)部分分別屬于機(jī)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(pán)、計(jì)算機(jī)、顯示 ②測(cè)試傳感部分：光電編碼器、信號(hào)處理 ③能源：電源 ④驅(qū)動(dòng)部分：功放、電機(jī) ⑤執(zhí)行機(jī)構(gòu)：聯(lián)軸器、齒輪減速器、絲杠螺母機(jī)構(gòu)、工作臺(tái) 三、實(shí)驗(yàn)心得 通過(guò)本次實(shí)驗(yàn)對(duì)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(shí)驗(yàn)使我深刻地理解了機(jī)電一體化系統(tǒng)在實(shí)際生產(chǎn)中的應(yīng)用。為以后的學(xué)習(xí)和生活打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。 實(shí)驗(yàn)二：PID控制 一、 實(shí)驗(yàn)?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(duì)控制系統(tǒng)性能的影響。 3.進(jìn)行PID控制器參數(shù)工程整定技能訓(xùn)練。 二、實(shí)驗(yàn)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(dá)式為：， 對(duì)實(shí)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(xiàng)式的系數(shù)即可。圖PID控制器的組成中，GAIN模塊的增益值對(duì)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(duì)應(yīng)的B0、B1、A0、A1值,對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行整定。 三、實(shí)驗(yàn)條件 1.計(jì)算機(jī)一臺(tái) 2.MATLAB/simulink軟件（較高版本） 四、實(shí)驗(yàn)步驟 1.進(jìn)入SIMULINK。 2.按下圖（b）構(gòu)成實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。 3.整定各PID參數(shù)，使得控制系統(tǒng)性能達(dá)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(shí)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(pán)要放大；曲線漂浮繞大灣，比例度盤(pán)往小扳； 曲線偏離回復(fù)慢，積分時(shí)間往下降；曲線波動(dòng)周期長(zhǎng)，積分時(shí)間再加長(zhǎng)； 曲線振蕩頻率快，先把微分降下來(lái)；動(dòng)差大來(lái)波動(dòng)慢，微分時(shí)間應(yīng)加長(zhǎng)； 理想曲線兩個(gè)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(huì)低。 五、實(shí)驗(yàn)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(guò)多次調(diào)試，我們最終的優(yōu)化曲線： 其中各個(gè)參數(shù)值如圖所示： 六、實(shí)驗(yàn)心得 通過(guò)本次實(shí)驗(yàn)，對(duì)PID校正有了很深的理解。我第一次知道原來(lái)matelab原來(lái)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(wú)論怎么調(diào)節(jié)都不能改變它是遞減的特性。后來(lái)按照老師給出的口決，不斷地調(diào)節(jié)各個(gè)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