机电一体化实验.doc

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PID校正控制 机 电 一 体 化 实 验 报 告 实验一 机电一体化系统演示实验 1、 实验目的： 1、掌握机电一体化系统的基本组成要素； 2、了解机电一体化系统的技术组成； 3通过操作理解机电一体化系统各组成部分的原理和功能。（数控机床、立式加工中心） 二、实验原理： 1．什么是机电一体化产品及组成机电一体化系统的主要要素是什么？ 答：机电一体化是传统工业被微电子技术逐步渗透过程所形成的一个新概念，它是微电子技术、机械技术相互交融的产物，是集多种技术为一体的一门新兴交叉学科。机电一体化不是机械技术与电子技术的简单叠加，而是为达到取长补短，相互补充的目的而将电子设备的信息处理功能融合到机械装置中，使装置更具有系统性、完整性、科学性和先进性，机电一体化产品具有“技术”和“产品”的内容，是机械系统和微电子系统的有机结合，是赋予了新的功能和性能的新一代产品。 主要特征是：1、最佳化2、智能化3、柔性化 2. 试说明所观察的机电一体化系统的各个部分分别属于机电一体化系统的哪一基本结构要素。 答：①控制及信息处理单元：键盘、计算机、显示 ②测试传感部分：光电编码器、信号处理 ③能源：电源 ④驱动部分：功放、电机 ⑤执行机构：联轴器、齿轮减速器、丝杠螺母机构、工作台 三、实验心得 通过本次实验对立式加工中心结构的观察，我知道了立式加工中心的主要构成，老师给我们演示了加工中心如何换刀。这次实验使我深刻地理解了机电一体化系统在实际生产中的应用。为以后的学习和生活打下了坚实的基础。 实验二：PID控制 一、 实验目的 1.熟悉simulink仿真环境。 2.了解PID控制器中P、I、D三种基本控制作用对控制系统性能的影响。 3.进行PID控制器参数工程整定技能训练。 二、实验原理 可按图PID控制器的组成连成PID控制器。其传递函数表达式为：， 对实际微分环节可将分子、分母同除以Td，则传递函数为： ， 这样如果要改变PID的参数Td、Kd、Ti、Kp，只要改变模块的分子、分母多项式的系数即可。图PID控制器的组成中，GAIN模块的增益值对应于Kp参数；在Transfer–Fun2模块中，令B0=Kd，B1=0，A0=1，A1=1/Ti,可得微分控制器；在Transfer-Fcn3模块中令B0=0，B1=1；A0=Ti，A1=0,可得积分控制器。然后据Kp，Kd，Ti，Td参数调整要求修改对应的B0、B1、A0、A1值,对系统进行整定。 三、实验条件 1.计算机一台 2.MATLAB/simulink软件（较高版本） 四、实验步骤 1.进入SIMULINK。 2.按下图（b）构成实验系统。 3.整定各PID参数，使得控制系统性能达到最优。(最优即系统稳态误差为小、超调量小、调整时间短等) PID参数整定口诀： 参数整定找最佳，从小到大顺序查；先是比例后积分，最后再把微分加； 曲线振荡很频繁，比例度盘要放大；曲线漂浮绕大湾，比例度盘往小扳； 曲线偏离回复慢，积分时间往下降；曲线波动周期长，积分时间再加长； 曲线振荡频率快，先把微分降下来；动差大来波动慢，微分时间应加长； 理想曲线两个波，前高后低4比1；一看二调多分析，调节质量不会低。 五、实验结果 原始数据下： 修改Kp后的PID控制：其中Kp=0.9。 经过多次调试，我们最终的优化曲线： 其中各个参数值如图所示： 六、实验心得 通过本次实验，对PID校正有了很深的理解。我第一次知道原来matelab原来有simulink仿真。我按图片接好线路图之后，发现图像和应该有的差别特别大，所以我只能先调节增益Kp，发现无论怎么调节都不能改变它是递减的特性。后来按照老师给出的口决，不断地调节各个参数，终于得出了最后的结果调试出了最优曲线。 7