现代数字伺服系统及应用实验报告

伺服电机实验报告心得引言伺服电机是一种能够实现精确定位和控制运动的电机。

在实验中，我们通过搭建电路和编写程序来实现对伺服电机的控制。

本次实验的目标是掌握伺服电机的原理和控制方法，并利用所学知识完成一个简单的控制项目。

实验步骤和内容1. 电路搭建：首先，我们根据提供的电路图搭建了一个控制伺服电机的电路。

电路中主要包括电源、伺服电机和控制信号。

2. 程序编写：接着，我们使用Arduino编写了控制伺服电机的程序。

程序的主要任务是生成一个PWM（脉冲宽度调制）信号，并通过该信号控制伺服电机的转动。

我们通过改变脉冲宽度的值来控制伺服电机转动的角度。

3. 实验调试：在搭建好电路并编写好程序后，我们进行了实验调试。

通过改变脉冲宽度的值来控制伺服电机转动，观察伺服电机的转动情况，并调整程序中的参数，使伺服电机能够按照预期的方式运行。

4. 控制项目：最后，我们根据实验要求完成了一个简单的控制项目。

我们利用伺服电机控制一个小车的转向，通过改变伺服电机的转动角度来改变小车的行驶方向。

心得体会通过这次实验，我有以下几点心得体会：1. 对伺服电机的原理有了更深的了解：在实验中，我学习到了伺服电机的工作原理和控制方法。

伺服电机是通过控制脉冲宽度来控制转动角度的，控制信号的频率和脉冲宽度会影响伺服电机的转速和精度。

2. 对电路搭建和调试有了实践经验：在实验中，我需要根据提供的电路图来搭建电路，并和程序进行配合，实现对伺服电机的控制。

通过实际操作和调试，我对电路的搭建和调试有了一定的经验。

3. 增强了编写程序的能力：在实验中，我需要使用Arduino编写程序来实现对伺服电机的控制。

通过编写程序，我掌握了一些基本的编程技巧和调试方法，提高了自己的编程能力。

4. 培养了团队合作意识：在实验中，我们需要和队友一起进行实验调试和项目完成。

通过与队友的合作，我学会了与他人进行有效的沟通和协作，培养了团队合作意识。

总结通过本次实验，我对伺服电机的原理和控制方法有了更深的了解，并通过实践掌握了一定的电路搭建和编程技巧。

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。

四、保存和下载硬件组态点击View 按钮，寻找能够访问的节点，出现节点后选中该节点，点击OK。

B. 配置SINAMICS 驱动器一、在线配置：1.建立在线连接：在打开的画面中点击工具栏上的在线图标，在出现的画面中将D425 和Sinamics_Integrated 全选，点击OK 后即可自动建立连接。

仿真伺服程序实验报告实验报告：仿真伺服程序一、引言伺服系统是一种用于控制和调节机械运动的自动控制系统，广泛应用于机器人、数控设备、航空航天等领域。

为了加深了解伺服系统的工作原理和参数调节方法，本实验采用仿真软件进行伺服程序的实验。

二、实验目的1. 理解伺服系统的结构和工作原理；2. 掌握伺服系统参数的调节方法；3. 利用仿真软件搭建伺服系统并进行参数调节；4. 分析伺服系统的动态性能和稳态性能。

三、实验步骤1. 搭建伺服系统仿真模型根据实验要求，采用仿真软件搭建伺服系统的数学模型。

包括伺服电机、负载、传感器等元件，并建立其间的物理联系和数学关系。

2. 参数调节方法根据实验要求，采用合适的参数调节方法对伺服系统进行参数调节。

常用的方法有试验法、根轨迹法等。

3. 仿真实验利用仿真软件对搭建好的伺服系统进行参数调节，并观察系统的动态响应和静态性能。

根据实验结果分析系统的稳定性、速度响应和位置精度等。

四、实验结果与分析通过仿真实验，在伺服系统仿真模型中分别采用试验法和根轨迹法进行参数调节。

观察到伺服系统的动态响应和静态性能都有明显的改善。

1. 试验法参数调节试验法是一种较为简单直观的参数调节方法。

通过逐渐调节参数，并观察系统的动态响应，根据实验结果进行调整。

在实验中，采用试验法进行参数调节后，伺服系统的速度响应和位置精度均有明显的提升。

2. 根轨迹法参数调节根轨迹法是一种基于系统的极点位置的参数调节方法。

通过绘制系统的根轨迹图，分析图形的形状和位置，调整参数使得系统稳定性和动态性能得到优化。

在实验中，采用根轨迹法进行参数调节后，伺服系统的速度响应和位置精度均有进一步提升。

综合分析两种参数调节方法的实验结果，可以得出伺服系统的参数调节对系统的动态响应和静态性能有着显著的影响。

合理的参数调节可以提升系统的稳定性、速度响应和位置精度，从而满足实际应用需求。

五、实验总结通过本次仿真实验，掌握了伺服系统的结构和工作原理，了解了伺服系统参数的调节方法，并利用仿真软件成功搭建了伺服系统的数学模型进行参数调节。

一、相关概念伺服系统〔servomechanism〕又称随动系统，是用来准确地跟随或复现某个过程的反响掌握系统。

伺服系统使物体的位置、方位、状态等输出被控量能够跟随输入目标〔或给定值〕的任意变化的自动掌握系统。

它的主要任务是按掌握命令的要求、对功率进展放大、变换与调控等处理，使驱动装置输出的力矩、速度和位置掌握格外敏捷便利。

在机器人中，伺服驱动器掌握电机的运转。

驱动器承受速度环，位置环，电流环三环闭环电路，内部还设有错误检出和保护电路。

驱动器通过通信连接器，掌握连接器，编码连接器跟外部输入信号和输出信号相连。

通信连接器主要用于跟电脑或掌握器通信。

掌握连接器用于跟伺服掌握器联接，驱动器所需的输入信号、输出信号、掌握信号和一些方式选择信号都通过该掌握连接器传输，它是驱动器最为关键的连接器。

编码连接器跟电机编码器连接，用于接收编码器闭环反响信号，即速度反响和换向信号。

伺服电机主要用于驱动机器人的关节。

关节越多，机器人的柔性和精准度越高，所需要使用的伺服电机的数量就越多。

机器人对伺服电机的要求格外高，必需满足快速响应、高起动转矩、动转矩惯量比大、调速范围宽，要适应机器人的形体做到体积小、重量轻，还必需经受频繁的正反向和加减速运行等苛刻的条件，做到高牢靠性和稳定性。

伺服电机分为直流、沟通和步进，工业机器人用的较多的是沟通。

机器人用伺服电机二、伺服系统的技术现状2.1视觉伺服系统随着机器人技术的迅猛进展,机器人担当的任务更加简单多样,传统的检测手段往往面临着检测范围的局限性和检测手段的单一性.视觉伺服掌握利用视觉信息作为反响，对环境进展非接触式的测量,具有更大的信息量，提高了机器人系统的敏捷性和准确性,在机器人掌握中具有不行替代的作用。

视觉系统由图像猎取和视觉处理两局部组成,图像的猎取是利用相机模型将三维空间投影到二维图像空间的过程,而视觉处理则是利用猎取的图像信息得到视觉反响的过程。

根本的相机模型主要包括针孔模型和球面投影模型 ,统一化模型是对球面模型的推广,将各种相机的图像映射到归一化的球面上。

数字交流伺服系统实验报告学院：机械工程学院学号：YJX*******姓名：***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。

数字交流伺服系统实验报告姓名：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。

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。

四、保存和下载硬件组态点击View 按钮，寻找能够访问的节点，出现节点后选中该节点，点击OK。

B. 配置SINAMICS 驱动器一、在线配置：1.建立在线连接：在打开的画面中点击工具栏上的在线图标，在出现的画面中将D425 和Sinamics_Integrated 全选，点击OK 后即可自动建立连接。

伺服驱动实验报告实验报告：伺服驱动实验目的：1. 了解伺服驱动的基本原理和工作方式；2. 掌握伺服驱动的调试方法和注意事项；3. 探究伺服驱动在实际应用中的特点和优势。

实验设备和材料：1. 伺服驱动器；2. 伺服电机；3. 控制器；4. 示波器；5. 电源。

实验原理：伺服驱动是一种用来控制和调节电机运动的装置。

它通过传感器感知电机的实际位置或速度，并与目标位置或速度进行比较，然后根据比较结果来调整输出信号，控制电机的转速或位置。

伺服驱动的基本工作原理如下：1. 传感器感知电机的位置或速度，并将信号传送给控制器；2. 控制器接收传感器的信号，并与目标位置或速度进行比较；3. 控制器根据比较结果调整输出信号，控制电机驱动器；4. 电机驱动器根据接收到的信号，控制电机的转速或位置。

实验步骤：1. 将伺服驱动器与伺服电机连接，并连接电源；2. 将控制器与伺服驱动器连接，并连接电源；3. 使用示波器监测伺服电机的输出信号；4. 设置目标位置或速度，并启动控制器；5. 观察伺服电机的运动情况，并记录数据。

实验结果：通过实验观察和数据记录，我们可以得出以下结论：1. 伺服驱动器能够将电机控制在预定的位置或速度；2. 控制器能够根据传感器的信号，自动调整输出信号，以达到目标位置或速度；3. 伺服驱动在启动和停止时表现出较好的性能，能够实现快速而平稳的运动；4. 伺服驱动的响应速度较快，能够在短时间内调整到目标位置或速度；5. 伺服驱动在外部扰动下，能够保持较好的稳定性，不易发生位置或速度偏差。

实验分析：伺服驱动的优势在于其在实际应用中的精准度和稳定性：1. 伺服驱动器通过传感器的反馈信号，能够实时调整输出信号，使得电机能够保持较小的位置或速度偏差；2. 伺服驱动器具有较好的响应速度，能够快速调整到目标位置或速度，提高了工作效率；3. 伺服驱动器在受到外部扰动时，能够快速作出反应，保持稳定的运动状态；4. 伺服驱动器适用于对位置或速度要求较高的应用场景，如机械加工、自动化生产线等。

一、实训背景随着科技的飞速发展，自动化技术在工业生产中的应用越来越广泛。

伺服系统作为自动化技术的重要组成部分，在工业控制领域扮演着至关重要的角色。

本次实训旨在通过对自动化伺服系统的学习和实践，使学生掌握伺服系统的基本原理、结构、调试方法以及在实际应用中的运用。

二、实训目的1. 了解伺服系统的基本原理、结构及工作过程。

2. 掌握伺服系统的安装、调试及维护方法。

3. 熟悉伺服系统在实际应用中的操作技巧。

4. 培养学生分析问题、解决问题的能力。

三、实训内容1. 伺服系统基本原理及结构（1）伺服系统简介：伺服系统是一种将输入信号转换为执行机构输出运动的过程控制系统，广泛应用于工业生产、航空航天、医疗器械等领域。

（2）伺服系统基本原理：伺服系统主要由控制器、伺服驱动器、伺服电机、反馈环节等组成。

通过控制器接收输入信号，经过处理，驱动伺服电机实现精确的运动控制。

（3）伺服系统结构：伺服系统可分为模拟伺服系统和数字伺服系统。

模拟伺服系统主要由模拟电路组成，而数字伺服系统则以微处理器为核心，通过数字信号处理实现控制。

2. 伺服系统安装与调试（1）伺服系统安装：根据实际需求，选择合适的伺服系统。

安装时，需确保伺服系统与控制器、伺服电机等设备连接正确，并进行接地处理。

（2）伺服系统调试：调试过程中，需检查伺服系统各部件是否正常，调整控制器参数，使伺服系统达到最佳工作状态。

3. 伺服系统维护与保养（1）伺服系统维护：定期检查伺服系统各部件，如电机、驱动器、控制器等，确保其正常工作。

（2）伺服系统保养：清洁伺服系统各部件，保持环境整洁，避免灰尘等杂质进入。

4. 伺服系统在实际应用中的操作技巧（1）参数设置：根据实际需求，合理设置伺服系统参数，如速度、加速度、位置等。

（2）故障排除：遇到故障时，首先要检查各部件是否正常，然后根据故障现象，分析原因，采取相应措施进行排除。

四、实训过程及结果1. 实训过程（1）学习伺服系统基本原理、结构及工作过程。

伺服电机实训报告项目小结怎么写一、引言在本次实训项目中，我将深入探讨伺服电机的相关知识，并结合实际操作进行项目小结，以期加深对伺服电机的理解，并总结实训过程中的经验与教训。

二、项目背景伺服电机是一种能够根据控制系统的指令来精确地控制运动的装置，广泛应用于工业自动化、机床、精密加工设备等领域。

本次实训项目的目的在于通过操作实践，掌握伺服电机的基本原理、调试方法以及应用技巧，从而达到提高工程技术人员的实际操作能力和综合素质的目的。

三、实训内容1. 理论学习：通过课堂学习和相关资料阅读，深入理解伺服电机的基本原理和工作机理，包括PID控制、编码器反馈等核心概念。

2. 实际操作：在指导老师的带领下，进行伺服电机的调试、安装与维护等实际操作，了解伺服电机的常见故障及解决方法。

3. 项目实践：结合具体项目案例，对伺服电机在工业自动化控制系统中的应用进行案例分析，并进行实际操作演练。

四、项目小结1. 深度评估：在本次实训项目中，我通过系统学习和实际操作，对伺服电机的原理、调试方法以及应用技巧有了更深入的理解和认识。

在实际操作中，我深刻体会到了伺服电机的高精度、高可靠性和高灵活性，对其在工业自动化领域的重要性有了更清晰的认识。

2. 广度评估：通过实训项目的学习，我对伺服电机在不同行业的应用有了更为全面的了解，包括机床加工、食品包装、印刷设备等领域，从而使我能够更灵活地应对不同的使用场景和需求。

3. 总结回顾：本次实训项目使我对伺服电机的工作原理和应用领域有了更为深刻的认识，并通过操作实践提升了我的专业技能和综合素质。

在未来的工作中，我将能够更好地应用所学知识，为企业的自动化控制系统提供更专业的支持和服务。

五、个人观点和理解通过本次实训项目，我对伺服电机的重要性和广泛应用有了更加深刻的认识。

伺服电机作为工业自动化的重要组成部分，其高精度、高可靠性和高灵活性的特点，为工业生产和制造提供了强大的动力支持。

在未来的工作中，我将不断加强对伺服电机技术的学习和掌握，努力提升自己的专业能力，为工业自动化控制系统的发展贡献自己的力量。

中国石油大学（北京）机电系统课程设计报告目录摘要 (3)第1章设计目的及需要完成的指标 (4)1.1 设计目的 (4)1.2 需要完成的指标 (4)第2章整体思路 (5)第3章设计依据 (6)3.1 电机驱动使能及驱动 (6)3.1.1 运动控制卡的初始化 (6)3.1.2 对专用输入信号参数进行设置 (6)3.1.3 运动控制轴的初始化 (6)3.2 单轴运动 (6)3.3 多轴运动 (8)第4章各部分功能的实现 (9)4.1 初始化及ＸＹ轴的回零 (9)4.1.1 卡和轴的初始化 (9)4.1.2 XY轴的回零 (9)4.2 点动控制 (11)4.2.1 点动控制操作界面 (11)4.2.2 点动控制功能的实现 (11)4.3 直线插补 (12)4.3.1 直线插补基本算法 (12)4.3.2 直线插补程序框图 (13)4.3.3 直线插补功能实现 (13)4.3.3 运行效果 (14)4.4 圆弧插补 (14)4.4.1 圆弧插补的基本算法 (14)4.4.2 圆弧插补流程图 (16)4.4.3 圆弧插补功能的实现 (17)4.4.4 运行效果 (17)4.5 椭圆插补 (17)4.5.1 椭圆插补的基本算法 (17)4.5.2椭圆插补流程图 (18)目录4.5.3 椭圆插补功能的实现 (19)4.5.4 运行效果 (19)4.6 图形绘制 (20)4.6.1 图像二值化 (20)4.6.2 轮廓提取 (21)4.6.3 数据处理及图形加工 (21)4.6.4 运行效果 (21)第5章遇到的问题及解决办法 (23)5.1 程序语言的选择 (23)5.2 圆弧插补失真 (23)5.3 低灰度图片二值化失败问题 (23)5.4 图形绘制问题 (23)第6章附加功能 (25)6.1 超界判断 (25)6.2 二值化图片信息显示 (25)6.3 阈值和比例 (25)第7章个人总结 (26)附录1 课程设计日志 (27)附录2 绘图效果 (27)中国石油大学（北京）机电系统课程设计报告摘要本次机电系统综合设计要求通过计算机高级编程语言实现对伺服电机的运动控制来进行控制，以达到对机电一体化知识的巩固提高及综合运用。

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。

《现代交流伺服系统》实验指导书舒志兵南京工业大学自动化学院2006.2目录实验一篇 NUT型机电一体化与交流伺服数控机床实验部分 (3)实验一 NUT-I型交流伺服数控机床搜索参考点实验 (10)实验二 NUT型交流伺服机床数控插补实验（平面） (14)实验二 NUT型交流伺服机床数控插补实验（立体） (20)实验三编码器实验 (22)实验四交流伺服电机控制方式及运行特性实验 (27)实验五交流伺服系统的滤波器实验（选做） (31)实验一篇 NUT型机电一体化与交流伺服数控机床实验部分预备知识：数控机床系统简介及机床本体结构认识实验数控机床是一种以数字量作为指令信息形式，通过数字逻辑电路或计算机控制的机床。

它综合运用了机械、微电子、自动控制、信息、传感测试、电力电子、计算机、接口、软件编程等多种现代技术，是一个典型的机电一体化产品。

数控机床与一般机床相比具有较强的适应性和广泛的通用性，能获得更高的加工精度和稳定的加工质量，具有较高的生产率，能改善劳动条件，减轻工人的劳动强度，并便于现代化生产管理。

数控机床自从20世纪50年代问世以来，至今已迅速发展到在发达国家的机床工业产值中占大部分的程度，应用范围已从小批生产扩展到大批量生产领域。

一．数控机床的分类1．按工艺特征分类（1）一般数控机床即数控化的通用机床，如数控车床、数控铣床、数控滚齿机、数控线切割机床等等。

（2）加工中心，即配有刀库和自动换刀装置的数控机床。

工件一次装夹能完成多道工序。

（3）多坐标数控机床，一般在5轴以上，机床结构复杂。

用于加工特殊形状复杂零件。

2．按数控装置功能分类（l）点位控制数控机床：机床移动部件获得点位控制，移动中不加工，如数控坐标镗床、钻床、冲床。

（2）点位直线控制数控机床：在点位控制基础上增加直线控制，移动中可以加工，如简易数控车床。

（3）轮廓控制数控机床：实现连续轨迹控制，即控制加工过程每个点的速度和位置。

有各种全功能的数控机床。

机电系统综合设计报告平面XY——伺服数字控制的设计院系名称：机械与储运工程学院专业班级：机械设计制造及其自动化09-1 班学生姓名：学号：同组学生姓名：学号：指导教师：完成日期 2013年 4 月 1 日中国石油大学（北京）机电系统课程设计报告目录摘要 (3)第1章设计目的及需要完成的指标 (4)1.1 设计目的 (4)1.2 需要完成的指标 (4)第2章整体思路 (5)第3章设计依据 (6)3.1 电机驱动使能及驱动 (6)3.1.1 运动控制卡的初始化 (6)3.1.2 对专用输入信号参数进行设置 (6)3.1.3 运动控制轴的初始化 (6)3.2 单轴运动 (6)3.3 多轴运动 (8)第4章各部分功能的实现 (9)4.1 初始化及ＸＹ轴的回零 (9)4.1.1 卡和轴的初始化 (9)4.1.2 XY轴的回零 (9)4.2 点动控制 (11)4.2.1 点动控制操作界面 (11)4.2.2 点动控制功能的实现 (11)4.3 直线插补 (12)4.3.1 直线插补基本算法 (12)4.3.2 直线插补程序框图 (13)4.3.3 直线插补功能实现 (13)4.3.3 运行效果 (14)4.4 圆弧插补 (14)4.4.1 圆弧插补的基本算法 (14)4.4.2 圆弧插补流程图 (16)4.4.3 圆弧插补功能的实现 (17)4.4.4 运行效果 (17)4.5 椭圆插补 (17)4.5.1 椭圆插补的基本算法 (17)4.5.2椭圆插补流程图 (18)目录4.5.3 椭圆插补功能的实现 (19)4.5.4 运行效果 (19)4.6 图形绘制 (20)4.6.1 图像二值化 (20)4.6.2 轮廓提取 (21)4.6.3 数据处理及图形加工 (21)4.6.4 运行效果 (21)第5章遇到的问题及解决办法 (23)5.1 程序语言的选择 (23)5.2 圆弧插补失真 (23)5.3 低灰度图片二值化失败问题 (23)5.4 图形绘制问题 (23)第6章附加功能 (25)6.1 超界判断 (25)6.2 二值化图片信息显示 (25)6.3 阈值和比例 (25)第7章个人总结 (26)附录1 课程设计日志 (27)附录2 绘图效果 (27)中国石油大学（北京）机电系统课程设计报告摘要本次机电系统综合设计要求通过计算机高级编程语言实现对伺服电机的运动控制来进行控制，以达到对机电一体化知识的巩固提高及综合运用。

XY伺服电机数字控制实验报告（可编辑）实验目的：1. 了解XY平面运动的方式和控制方法；2. 熟悉伺服电机控制系统的工作原理和功能；3. 学习编程调试伺服电机控制系统实现两轴运动控制。

实验原理：XY平面是二维平面，其中X轴和Y轴分别垂直于彼此，可以控制不同的方向运动。

使用机械加工中的XY平面运动控制，可以实现复杂的形状雕刻，如橡胶版印刷机刻板、手机壳等成型。

伺服电机控制系统包含电机、控制器和反馈装置。

电机用于提供转动力矩，控制器用于控制运动，反馈装置用于反馈当前的位置和速度信息。

伺服电机的控制方式基本上是闭环控制，其中控制器的目标是将实际位置和目标位置之间的误差降至最小。

在伺服系统控制中，控制器通过与电机连接的反馈器件获取电机的位置和速度信息，并根据此信息进行运动控制。

在实现XY平面运动时，需要将两个伺服电机控制系统的数据进行控制和交互。

这可以通过编程完成。

实验器材：2. XY平面运动控制平台。

实验步骤：1. 接通电源并确认设备正常工作。

2. 设定初始位置坐标和目标位置坐标。

3. 运行程序并开始运动控制。

在运动过程中，控制器将监视电机的位置和速度，并根据实际情况调整运动。

4. 在结束运动后，记录实际位置数据和误差数据。

5. 根据实验结果进行分析，并调整程序进行改进。

实验结果与分析：通过实验，将伺服电机控制系统与XY平面运动平台相结合，成功实现了二维平面运动控制。

在实际运动过程中，控制器能够实时监测电机位置和速度，并及时调整运动模式。

这使我们能够通过编程控制伺服电机系统的动态性能，从而实现更加精确的运动控制。

通过本次实验，我深入地了解了XY平面运动的方式和控制方法，并熟悉了伺服电机控制系统的工作原理和功能。

在实验中学会了编程调试伺服电机控制系统实现两轴运动控制。

通过这些经验，我们可以更好地掌握控制机械系统的动态性能，为今后的应用打下坚实基础。

南京理工大学伺服系统实验报告交流数字伺服系统位置控制器设计及调试一、实验目的：1、掌握交流数字伺服系统的结构和特性；2、掌握数字控制器的设计方法；3、掌握实际伺服系统位置控制器的设计及调试方法。

二、实验要求：通过实验方法了解交流数字伺服系统的特性，在此基础上自行设计数字位置控制器实现位置闭环控制，并通过调试不断修正控制器的结构和参数，使之能够匹配被控对象，满足系统的各项性能指标。

三、实验内容：1、运用运动控制原理及相关知识，针对实验系统特性设计并调试数字位置控制器；2、计算系统当前的各项性能指标，将此计算量与期望的性能指标进行比较，若不满足则继续进行位置控制器调试，直至全部达到要求。

四、实验步骤：1、在MATLAB中搭建被控对象的仿真模型，自行设计相应的位置控制器，进行仿真调试，积累控制器设计的基本经验和调试步骤，并初步确定位置控制器的结构和参数；2、在交流数字伺服系统实验软件的double MySm( )函数中编写数字位置控制器算法，编译通过后打开实时监控窗口，逐步进行实际系统的调试；3、分别选择输入信号为阶跃信号、斜坡信号和正弦信号进行实验，计算各输入信号下的各项性能指标并与实验指标要求比对，若未全部满足则不断修正控制器结构和参数，最终实现在相同的控制器下同时满足所有性能指标要求。

五、实验指标要求：A、阶跃信号输入：100mil 静差<0.5mil σ%<1～2mil2900mil 调节时间<3.5s 静差<0.5mil σ%<5mil 振荡1～1.5次B、斜坡信号输入：低速:0.01°～0.1°/s 无爬行现象高速:100°/s 静差<±2.5milC、正弦信号输入：周期6.28s 幅值1000mil 静差<±3.5mil六、实验报告内容：1、利用MATLAB软件仿真交流数字伺服系统（1）、仿真实验的交流数字伺服系统结构参见下图，其中速度伺服单元的传递函数为：113.49)13.49(58.2)(2++=s s s G（2）、控制器参数（3）、各输入信号下的系统响应曲线和误差曲线A 、阶跃信号输入：输入输出信号波形比较输出信号波形干扰信号B、斜坡信号输入：输入输出信号波形比较输出信号波形干扰信号C、正弦信号输入：输入输出信号波形比较输出信号波形干扰信号2、数字位置控制器算法程序及其控制参数；（1）算法程序：｛float sum=0.0，control=0.0；float e0=0.0，e1=0.0；float kp，ki，kd；e0=Error[9999];e1=Error[9998];sum=sum+e0;control=kp*e0+ki*sum+kd*(e0-e1);return (control);}(2)控制参数参数Kp Ki Kd数值 1.79 0.6 0.8 A阶跃信号相关数据:稳态误差超调量调节时间1.1 1.3 0.25B斜坡信号相关数据：均方差：2.3C正弦信号相关数据：速度高速低速均方差 2.4 1.33、实验心得：七、思考题：对于伺服系统而言，实际系统所表征出来的特性与理想情况下的有何差异？试分析造成差异的原因。

一、实习背景随着我国工业自动化技术的快速发展，伺服系统在工业自动化领域得到了广泛的应用。

为了更好地了解伺服系统的工作原理和应用，提高自己的实践操作能力，我参加了为期一个月的伺服实习。

二、实习目的1. 了解伺服系统的工作原理和组成；2. 掌握伺服系统的调试与维护方法；3. 提高自己的动手操作能力和团队协作能力；4. 将所学理论知识与实际应用相结合。

三、实习内容1. 伺服系统基础知识在实习初期，我学习了伺服系统的基础知识，包括伺服系统的组成、工作原理、控制方式等。

通过学习，我了解到伺服系统主要由伺服驱动器、伺服电机、编码器、控制器等组成，它们协同工作，实现对机械运动的精确控制。

2. 伺服系统调试在实习过程中，我参与了伺服系统的调试工作。

首先，根据实际需求，选择合适的伺服驱动器和伺服电机；然后，连接好各部件，进行硬件调试；最后，编写程序，实现运动控制。

在调试过程中，我学会了如何调整伺服参数，使系统达到最佳运行状态。

3. 伺服系统维护在实习期间，我还学习了伺服系统的维护方法。

包括定期检查各部件的运行状态、清洁伺服系统、更换损坏的部件等。

通过学习，我了解到维护工作对伺服系统稳定运行的重要性。

4. 伺服系统应用案例为了更好地理解伺服系统的应用，我参与了几个实际案例的实践。

例如，在自动化生产线中，伺服系统用于控制机械臂进行取料、放置等操作；在数控机床中，伺服系统用于实现高精度的加工。

四、实习体会与收获1. 理论与实践相结合通过本次实习，我深刻体会到理论与实践相结合的重要性。

在实习过程中，我将所学理论知识应用于实际操作中，提高了自己的动手能力。

2. 团队协作在实习过程中，我与同学们相互配合，共同完成各项任务。

这使我认识到团队协作在完成工作过程中的重要性。

3. 严谨的工作态度在实习过程中，我学会了如何对待工作，始终保持严谨的态度。

这对我今后的学习和工作都具有积极的意义。

4. 拓宽知识面通过实习，我对伺服系统有了更深入的了解，拓宽了自己的知识面。