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、 實驗目的: 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)被微電子技術逐步滲透過程所形成的一個新概念,它是微電子技術、機械技術相互交融的產物,是集多種技術為一體的一門新興交叉學科。機電一體化不是機械技術與電子技術的簡單疊加,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,機電一體化產品具有“技術”和“產品”的內容,是機械系統(tǒng)和微電子系統(tǒng)的有機結合,是賦予了新的功能和性能的新一代產品。 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)的哪一基本結構要素。 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驅動部分:功放、電機 ⑤執(zhí)行機構:聯(lián)軸器、齒輪減速器、絲杠螺母機構、工作臺 三、實驗心得 通過本次實驗對立式加工中心結構的觀察,我知道了立式加工中心的主要構成,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)在實際生產中的應用。為以后的學習和生活打下了堅實的基礎。 實驗二:PID控制 一、 實驗目的 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)調整要求修改對應的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、超調量小、調整時間短等) 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,微分時間應加長; 理想曲線兩個波,前高后低4比1;一看二調多分析,調節(jié)質量不會低。 五、實驗結果 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)圖像和應該有的差別特別大,所以我只能先調節(jié)增益Kp,發(fā)現(xiàn)無論怎么調節(jié)都不能改變它是遞減的特性。后來按照老師給出的口決,不斷地調節(jié)各個參數(shù),終于得出了最后的結果調試出了最優(yōu)曲線。 7- 配套講稿:
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