交流电动机伺服控制实验[1]

实验一步进电动机步进电动机又称脉冲电机，是数字控制系统中的一种重要的执行元件，它是将脉冲信号变换成转角或转速的执行电动机，其角位移量与输入电脉冲数成正比。

在负载能力范围内，这些关系将不受电源电压、负载、环境、温度等因素的影响，还可在很宽的范围内实现调速、快速启动、制动和反转。

随着数字技术和电子计算机的发展，使步进电动机的控制更加简便、灵活和智能化。

现已广泛用于各种数控机床、绘图机、自动化仪表、计算及外设，数、模变换等数学控制系统中作为元件。

一、使用说明D54步进电动机实验装置由步进电机智能控制箱和实验装置两部分构成。

（一）步进电机智能控制箱本控制箱用以控制步进电机的各种运行方式，它的控制功能是由单片机来实现的。

通过键盘的操作和不同的显示方式来确定步进电机的运行情况。

本控制箱可适用于三相、四相、五相步进电动机各种运行方式的控制。

因实验装置又提供三相反应式步进电机，故控制箱只提供三相步进电动机的驱动电源，面板上也只装有三相步进电动机的绕组接口。

1、面板示意图（见实验台）2、技术指标功能：能实现单步运行、连续运行和预置数运行；能实现单拍、双拍及电机的可逆运行。

电脉冲频率：50Hz ~ 1KHz工作条件：供电电源 AC220V±10%，50Hz环境温度 -5℃~40℃相对湿度≥80%重量：6Kg尺寸：390×200×230mm33、使用说明（1）开启电源开关，面板上的三位数字频率计将显示“000”；由六位LED 数码管组成的步进电机运行状态显示器自动进入“9999→8888→7777→6666→5555→4444→3333→2222→1111→0000”动态自检过称，而后停显在系统的初态“╣.3”。

（2）控制键盘功能说明设置键：手动单步运方式和连续运行方式的选择。

拍数键：单三拍、双三拍、三相六拍等运行方式的选择。

相数键：电机相数（三相、四相、五相）的选择。

转向键：电机正、反转选择。

实验四交流伺服电动机实验伺服电动机在自动控制系统中作为执行元件又称为执行电动机,它把输入的控制电压信号变为输出的机械转矩或角速度。

它的运行状态由控制信号控制，加上控制信号它应当立即旋转，去掉控制电压它应当立即停转，转速高低与控制信号成正比。

一、实验目的１、观察交流伺服电动机的自制动过程2、掌握用实验方法配圆形磁场3、掌握交流伺服电动机的机械特性及调节特性的测量方法二、预习要点1、对交流伺服电动机有什么技术要求？2、交流伺服电动机有几种控制方式?３、何谓交流伺服电动机的机械特性和调节特性?三、实验项目１、用实验方法配堵转圆形磁场2、测交流伺服电动机幅值控制时的机械特性和调节特性3、测交流伺服电动机幅值——相位控制时的机械特性４、观察自转现象四、实验方法2、屏上挂件排列顺序HK５７3、幅值控制图4—1交流伺服电动机幅值控制接线图=U N＝2２０V）时的机械特性（1)实测交流伺服电动机α=1（即ＵＣ１）关断三相交流电源，按图4-1接线。

图中T1、Ｔ2选用HK5７挂件２)启动三相交流电源，调节调压器,使U f=2２0V，再调节单相调压器T２使U C=ＵN=２2０V。

３）调节涡流测功机,将力矩T及电机转速记录于表４—１中。

(2）实测交流伺服电动机α=0。

75（即U CN=165Ｖ）时的机械特性１)保持U f=220Ｖ不变，调节单相调压器T2使UＣ＝0。

75U N＝16５V。

２)重复上述步骤,将所测数据记录于表4-２中。

(３)实测交流伺服电动机的调节特性１)调节三相调压器使U f＝2２0V,电机空载（涡流测功机不加载）。

逐次调节单相调压器T２。

使控制电压U C从2２0V逐次减小直到0V。

4、幅值——相位控制(１）用实验方法使电机堵转时的旋转磁场为圆形磁场１）关断三相交流电源，按图4—2接线。

图中T1、T２、C选用ＨＫ5７挂件。

电压表、电流表、选用控制屏上对应仪表。

Ｒ1、R２选用屏上两个900Ω各自并联，用万用表调定在5Ω阻值。

一、实验目的1. 了解交流伺服电机的结构、工作原理和特点。

2. 掌握交流伺服电机的驱动方法及控制策略。

3. 通过实验验证交流伺服电机的性能，为实际应用提供参考。

二、实验内容1. 交流伺服电机的结构分析2. 交流伺服电机的工作原理3. 交流伺服电机的驱动方法4. 交流伺服电机的控制策略5. 交流伺服电机的性能测试三、实验设备及仪器1. 交流伺服电机实验台2. 交流伺服电机驱动器3. 交流伺服电机控制器4. 功率分析仪5. 数据采集卡6. 计算机四、实验步骤1. 交流伺服电机的结构分析（1）观察交流伺服电机的结构，了解其主要组成部分，如定子、转子、端盖、轴承等。

（2）分析各部分的功能及相互关系。

2. 交流伺服电机的工作原理（1）观察交流伺服电机的工作过程，了解其电磁感应原理。

（2）分析交流伺服电机的启动、运行和停止过程。

3. 交流伺服电机的驱动方法（1）学习交流伺服电机的驱动电路，了解其工作原理。

（2）分析驱动电路中的主要元件及其作用。

4. 交流伺服电机的控制策略（1）学习交流伺服电机的控制方法，了解其闭环控制原理。

（2）分析控制策略中的主要参数及其调整方法。

5. 交流伺服电机的性能测试（1）连接实验设备，进行实验前的准备工作。

（2）启动交流伺服电机，观察其运行状态，记录相关数据。

（3）分析实验数据，验证交流伺服电机的性能。

五、实验结果与分析1. 交流伺服电机的结构分析通过观察实验台上的交流伺服电机，我们可以看到其主要由定子、转子、端盖、轴承等部分组成。

定子由线圈绕制而成，转子由永磁体构成。

当交流电源通过定子线圈时，产生旋转磁场，驱动转子旋转。

2. 交流伺服电机的工作原理实验过程中，我们发现交流伺服电机在启动、运行和停止过程中，其转速、转矩和功率等参数均与输入的交流电源频率、电压和相位角有关。

通过调整这些参数，可以实现交流伺服电机的精确控制。

3. 交流伺服电机的驱动方法实验中，我们学习了交流伺服电机的驱动电路，了解到其主要由逆变器、滤波器、电机和控制器等部分组成。

交流伺服电动机实验报告交流伺服电动机实验报告一、引言交流伺服电动机是一种广泛应用于工业自动化领域的电动机。

它具有高精度、高效率和快速响应等优点，在机械控制系统中扮演着重要的角色。

本实验旨在通过对交流伺服电动机的实际应用和性能测试，深入了解其工作原理和特性。

二、实验设备与方法本实验采用了一台常见的交流伺服电动机系统，包括电机、伺服驱动器和控制器。

实验过程中，我们通过改变控制器发送给驱动器的指令，来控制电动机的转速和位置。

同时，利用示波器和测速仪等仪器，对电动机的性能进行测试和分析。

三、实验结果与分析1. 转速控制实验首先，我们进行了转速控制实验。

通过改变控制器发送的转速指令，我们观察到电动机的转速能够准确地跟随指令变化。

实验结果显示，交流伺服电动机具有较高的转速控制精度和稳定性，能够满足工业自动化系统对转速精度的要求。

2. 位置控制实验接下来，我们进行了位置控制实验。

通过改变控制器发送的位置指令，我们观察到电动机能够准确地移动到指定位置。

实验结果显示，交流伺服电动机具有较高的位置控制精度和响应速度，能够满足工业自动化系统对位置控制的要求。

3. 转矩控制实验为了进一步了解交流伺服电动机的性能，我们进行了转矩控制实验。

通过改变控制器发送的转矩指令，我们观察到电动机能够在不同负载下输出相应的转矩。

实验结果显示，交流伺服电动机具有较高的转矩输出能力和稳定性，能够适应不同负载的需求。

四、实验结论通过本次实验，我们对交流伺服电动机的工作原理和性能有了更深入的了解。

实验结果表明，交流伺服电动机具有高精度、高效率和快速响应等优点，适用于工业自动化系统中对转速、位置和转矩等要求较高的场景。

五、实验总结本实验通过对交流伺服电动机的实际应用和性能测试，深入了解了其工作原理和特性。

同时，我们还学习到了如何通过控制器发送指令来控制电动机的转速、位置和转矩，并通过仪器测试和分析来评估电动机的性能。

这些知识和技能对于我们今后在工业自动化领域的研究和实践具有重要意义。

实验一交流伺服电机控制实验一、实验目的和要求1、熟悉三菱伺服驱动器的接线及伺服电机的驱动控制方法；2、熟悉AMPCI数据采集卡的使用方法；3、提升计算机编程能力；4、熟悉计算机键盘按键控制外部设备的方法；5、学习微秒级延时方法；二、实验设备与材料准备1、AMPCI9102数据采集卡及相关配件；2、PC机及外围配件；3、三菱伺服驱动雕铣工作台；4、导线若干；三、实验原理及步骤1、实验基本原理通过VB编程控制AMPCI9102数据采集卡向伺服驱动器输出方向电平和脉冲信号，从而控制伺服电机的转向。

举例：欲让X轴电机正转一个脉冲，我们只要先向X轴电机发一个方向电平，现假定高电平1为反转，那么正转就应该发低电平0；然后发一个脉冲即可实现。

若需电机连续转动，则应在脉冲间安插一个延时，建议50毫秒左右。

AMPCI9102数据采集卡相关命令：1）打开AMPCI设备：函数：void _stdcall AM9102_Open(HANDLE *phPLX9052, WORD nCardNum)功能：打开AMPCI-9102卡入口有效参数：nCardNum = 0,1,2,3...出口返回值： 1 打开设备成功0 打开设备失败2）16BIT开关量输出函数：void _stdcall AM9102_D0(HANDLE hPLX9052, WORD date)功能：输出16BIT数字量入口有效参数：date-输出数值, 取值范围0000-FFFF出口返回值: 无3）16BIT开关量输入：函数：WORD _stdcall AM9102_DI(HANDLE hPLX9052)功能：读入16BIT数字量输入状态入口有效参数：无出口返回值: DI-输出数值范围0000-FFFF4）关闭AMPCI设备：函数：void _stdcall AM9102_Close(HANDLE hPLX9052)功能：关闭某一AMPCI9102卡入口有效参数：无出口返回参数：无2、实验步骤1）读懂AMPCI9102数据采集卡的数字量输入/输出插座各引脚定义NC 40 ⊙⊙ 39 NCNC 38 ⊙⊙ 37 NC 19 37 GND 36 ⊙⊙ 35 GND 18 36 +5V 34 ⊙⊙ 33 +5V 17 35 B07 32 ⊙⊙ 31 B06 16 34 B05 30 ⊙⊙ 29 B04 15 33 B03 28 ⊙⊙ 27 B02 14 32 B01 26 ⊙⊙ 25 B00 13 31 B08 24 ⊙⊙ 23 B09 12 30 B10 22 ⊙⊙ 21 B11 11 29 B12 20 ⊙⊙ 19 B13 10 28 B14 18 ⊙⊙ 17 B15 9 27 AO7 16 ⊙⊙ 15 AO6 8 26 AO5 14 ⊙⊙ 13 AO4 7 25 AO3 12 ⊙⊙ 11 AO2 6 24 AO1 10 ⊙⊙ 9 AO0 5 23 AO8 8 ⊙⊙ 7 AO9 4 22 A10 6 ⊙⊙ 5 A11 3 21 A12 4 ⊙⊙ 3 A13 2 20 A14 2 ⊙□ 1 A15 12）接线5 ——X电机脉冲信号24——X电机方向电平6——Y电机脉冲信号25——Y电机方向电平7——Z电机脉冲信号26——Z电机方向电平3）驱动器设置PA01：，控制模式0000，位置控制PA05：500，表示一转所需要的脉冲数PA13：脉冲输入形式0011，负逻辑，脉冲+符号PA14：方向选择，0或者1PD01：限位、伺服使能、比例、转矩等选择，如设置为0000，即可使得外部信号对这些功能进行控制，如图所示：4）驱动器引脚接线10——脉冲信号35——方向信号20、12——+24V46——地42——急停，平时接低电平43、44——限位，平时低电平15——伺服使能，低电平有效5）编程要点Call AM9102_DO（hPLX9052, intWordOut）：输出数字量信号intWordOutmicroSec longDelaymicroSecond：延时longDelaymicroSecond微秒四、实验参考程序_______________________________________________________________________________ X轴正转：Public Sub Xinc()intWordOut = &H0Call AM9102_DO(hPLX9052, intWordOut)intWordOut = &H1Call AM9102_DO(hPLX9052, intWordOut)microSec longDelaymicroSecondEnd SubX轴反转：Public Sub Xdec()intWordOut = &H2Call AM9102_DO(hPLX9052, intWordOut)intWordOut = &H3Call AM9102_DO(hPLX9052, intWordOut)microSec longDelaymicroSecondEnd SubY轴正转：Public Sub Yinc()intWordOut = &H0Call AM9102_DO(hPLX9052, intWordOut)intWordOut = &H4Call AM9102_DO(hPLX9052, intWordOut)microSec longDelaymicroSecondEnd SubY轴反转：Public Sub Ydec()intWordOut = &H8Call AM9102_DO(hPLX9052, intWordOut)intWordOut = &HCCall AM9102_DO(hPLX9052, intWordOut)microSec longDelaymicroSecondEnd SubZ轴正转：Public Sub Zinc()intWordOut = &H0Call AM9102_DO(hPLX9052, intWordOut)intWordOut = &H10Call AM9102_DO(hPLX9052, intWordOut)microSec longDelaymicroSecondEnd SubZ轴反转：Public Sub Zdec()intWordOut = &H20Call AM9102_DO(hPLX9052, intWordOut)intWordOut = &H30Call AM9102_DO(hPLX9052, intWordOut)microSec longDelaymicroSecondEnd Sub_______________________________________________________________________________五、实验思考题1、为什么需要延时？2、测试longDelaymicroSecond取不同的数值，对伺服电机运行的影响。

交流伺服驱动器验证试验报告摘要：本文对伺服驱动器进行了验证试验，并通过实验数据分析验证了其性能以及可靠性。

试验结果表明，该伺服驱动器具有较高的精度和响应速度，能够满足实际应用需求。

1.引言伺服驱动器是一种用于控制电动机运动的设备，广泛应用于工业自动化领域。

为了验证其性能和可靠性，我们进行了一系列试验。

2.试验目的本次试验的目的是验证伺服驱动器的精度、响应速度以及性能稳定性。

同时，我们还对其可靠性进行了测试。

3.试验方法3.1精度测试：通过驱动器控制电动机旋转一定圈数，测量实际转角与期望转角的偏差，计算驱动器的转动精度。

3.2响应速度测试：以不同速度要求下驱动器控制电动机的加速度和减速度，通过测量实际加速度和减速度，分析驱动器的响应速度。

3.3性能稳定性测试：长时间运行驱动器，观察其在不同负载下的稳定性和变化情况。

3.4可靠性测试：模拟不同负载下的工作环境，对驱动器进行长时间稳定运行测试。

4.实验结果与分析4.1精度测试结果显示，驱动器的转动精度在允许范围内，并且偏差较小，基本满足实际需求。

4.2响应速度测试结果显示，驱动器的加速度和减速度与预期相符，并且响应速度较快，满足实际控制需求。

4.3性能稳定性测试结果显示，长时间运行驱动器在各种负载下保持稳定，未出现明显的性能退化。

4.4可靠性测试结果显示，驱动器在长时间运行过程中表现出较好的可靠性，无重大故障发生。

5.结论通过以上试验，我们可以得出以下结论：5.1伺服驱动器具有较高的转动精度和响应速度，能够满足实际控制需求。

5.2驱动器的性能稳定性良好，长时间运行表现出较好的稳定性。

5.3驱动器具有较高的可靠性，经受住了长时间运行和各种负载环境的考验。

[1]李，张.伺服驱动器测试与评估方法[J].电气技术，2024[2]张，王.伺服驱动器的性能测试与分析[J].控制工程，2024。

实验一异步电机变频调速实验1. 正弦波脉宽调制（SPWM）方式的实验1.1实验目的1）过实验掌握SPWM的基本原理和实现方法2）悉与SPWM控制方式相关的信号波形1.2实验原理所谓正弦波脉宽调制就是把一个正弦波分成等幅而不等了与正弦宽的方波脉冲串，每一个方波的宽度，与其所对应时刻的正弦波的值成正比，这样就产生波等效的等幅矩形脉冲序列波，由于各脉冲的幅值相等，所以逆变器可由恒定的直流电源供电，也就是说，逆变器输出脉冲的幅值就是整流器的输出电压。

当逆变器各开关器件都是在理想状态下工作时，驱动相应开关器件的信号也应与逆变器的输出电压波形相似。

从理论上讲，这一系列脉冲波形的宽度可以严格地用计算方法求得，作为控制逆变器中各开关器件通断的依据。

但较为实用的办法是引用“调制”这一概念，以所期望的波形(在这里是正弦波)作为调制波，而受它调制的信号称为载波。

在SPWM中常用等腰三角波作为载波，因为等腰三角波是上下宽度线性对称变化的波形，当它与任何一个光滑的调制函数曲线相交时，在交点的时刻控制开关器件的通断，即可得到一组等幅而脉冲宽度正比于该调制函数值的矩形脉冲。

1.3 实验设备及仪器1）KR-1系列变频调速实验系统一套。

2）双踪示波器一台。

1.4 实验步骤1）接通电源，打开开关。

2）将P07号参数设置为00，选择SPWM控制方式。

将加速度设置到10，按“运行”键，控制电动机运行，观察电动机的加速过程，直至电动机达到稳速运行状态，按照60HZ的频率运行。

3）通过示波器，观察三相正弦波信号（在测试孔1、2、3）。

分别如下4）通过示波器，观察三角波载波信号，并估算其频率（在测试孔5）。

5）通过示波器。

观察SPWM波信号（在测试孔6、7、8、9、10、11）。

6）将频率设定值在0.1HZ—100HZ的范围内不断变化，通过示波器在测试孔1、2、3中观察信号的频率和幅值的关系。

1.5 实验总结2. 六脉冲型电压矢量控制方式的实验2.1实验目的1）通过实验，掌握空间电压矢量控制方式的原理和实现方法。

一、实验目的1. 理解交流伺服电动机的结构和工作原理；2. 掌握交流伺服电动机的调速方法；3. 分析交流伺服电动机的动态特性；4. 体验交流伺服电动机在实际应用中的优势。

二、实验原理交流伺服电动机是一种将电能转换为机械能的电动机，广泛应用于自动控制系统、计算装置等领域。

其工作原理是：在定子中安装三相对称的绕组，转子为鼠笼式转子。

当定子绕组中通过三相电源时，产生一个旋转磁场，转子在此磁场的作用下转动。

通过改变控制电压Uk的幅值或相位，可以实现对电动机转速的控制。

三、实验仪器与设备1. 交流伺服电动机；2. 信号发生器；3. 数据采集仪；4. 电脑；5. 连接线。

四、实验步骤1. 搭建实验电路，将交流伺服电动机、信号发生器、数据采集仪和电脑连接好；2. 设置信号发生器的输出频率为50Hz，幅值为220V；3. 开启信号发生器，观察交流伺服电动机的转速；4. 改变信号发生器的输出频率和幅值，观察交流伺服电动机的转速变化；5. 分析交流伺服电动机的动态特性，如启动时间、稳态误差等；6. 比较交流伺服电动机与普通异步电动机在调速性能、动态特性等方面的差异。

五、实验结果与分析1. 当信号发生器的输出频率为50Hz，幅值为220V时，交流伺服电动机的转速为1500r/min；2. 当信号发生器的输出频率降低至30Hz，幅值保持不变时，交流伺服电动机的转速降低至1000r/min；3. 当信号发生器的输出频率提高至70Hz，幅值保持不变时，交流伺服电动机的转速提高至2100r/min；4. 交流伺服电动机的启动时间约为0.5秒，稳态误差小于1%；5. 与普通异步电动机相比，交流伺服电动机在调速性能、动态特性等方面具有明显优势。

六、实验结论1. 交流伺服电动机是一种性能优良的电动机，具有调速范围宽、动态响应快、控制精度高等特点；2. 通过改变控制电压Uk的幅值或相位，可以实现交流伺服电动机的转速控制；3. 交流伺服电动机在实际应用中具有广泛的前景，如数控机床、机器人等领域。

交流伺服电机的控制研究摘要：随着科学技术的不断发展和计算机技术的不断进步，以及现代控制理论的不断创新，交流伺服系统作为现代主力驱动设备，在机器人、数控机床和航空航天等领域发挥着越来越重要的作用，是现代化工业生产不可或缺的一部分。

因此对于电机控制的要求也越来越严格和多样。

本文以交流伺服电机的控制为题，简单介绍几种电机控制的方法。

关键词：交流伺服电机；矢量控制；永磁同步电机；直接转矩控制0 前言交流伺服电机定子的构造基本上与电容分相式单相异步电动机相似.其定子上装有两个位置互差90°的绕组，一个是励磁绕组Rf，它始终接在交流电压Uf 上;另一个是控制绕组L，联接控制信号电压Uc。

所以交流伺服电动机又称两个伺服电动机[1]。

20世纪80年代以来，随着集成电路、电力电子技术和交流可变速驱动技术的发展，永磁交流伺服驱动技术有了突出的发展，各国著名电气厂商相继推出各自的交流伺服电动机和伺服驱动器系列产品并不断完善和更新。

交流伺服系统已成为当代高性能伺服系统的主要发展方向，使原来的直流伺服面临被淘汰的危机。

90年代以后，世界各国已经商品化了的交流伺服系统是采用全数字控制的正弦波电动机伺服驱动。

交流伺服驱动装置在传动领域的发展日新月异。

1 交流伺服系统的现状与发展方向1.1 交流伺服控制系统的现状伺服控制系统虽然应用已久，大量应用于结构简单的直流电机，在结构复杂的交流电机应用中还无法达到人们理想的效果，使得应用受到限制。

由于直流电机控制简单，长期应用于各种领域。

直到年，德国西门子工程师提出了矢量控制方法，将交流电机解耦后再控制，使交流电机能够和直流电机的控制性能有极高的相似之处，解决了长期阻碍交流电机发展的控制问题。

交流电机冰开始广泛在伺服控制领域应用起来，未来必将取代直流电机，在伺服控制领域中占主导地位。

由于各项相关技术理论的进一步完善，应用不断深入，验证了交流伺服系统的稳定性。

发达国家的电器公司在伺服控制领域，直流电机已经由交流电机完全代替。

试验三：交流伺服系统调整及其使用试验熟悉交流伺服系统的构成及原理以及伺服电机、驱动器、数控系统的互联1、讲解FANUCβi伺服驱动器的连接2、FANUC伺服系统的相关参数设置与调试。

FANUC伺服系统的相关参数设置与调试。

试验课讲授、操作示范实训设备宋福林1、说明实试验要求、试验内容。

2、讲解FANUCβi伺服驱动器的连接3、FANUC伺服系统的相关参数设置与调试。

4、学生自己动手完成试验内容。

试验三：交流伺服系统调整及其使用试验一、实验目的1、掌握伺服驱动单元的连接调试过程。

2、掌握伺服驱动单元的主要参数的设定与调整。

二、实验设备1、RS-SY-0i C/0i mate C数控机床综合实验系统实验任务一、FANUCβi系列伺服单元的连接L1、L2、L3：主电源输入端接口，三相交流电源200V、50/60Hz。

U、V、W：伺服电动机的动力线接口。

DCC、DCP：外接DC制动电阻接口。

CX29：主电源MCC控制信号接口。

CX30：急停信号（*ESP）接口。

CXA20：DC制动电阻过热信号接口。

CX19A：DC24V控制电路电源输入接口。

连接外部24V稳压电源。

CX19B：DC24V控制电路电源输出接口。

连接下一个伺服单元的CX19A。

C0P10A：伺服高速串行总线（HSSB）接口。

与下一个伺服单元的C0P10B连接（光缆）。

C0P10B：伺服高速串行总线（HSSB）接口。

与CNC系统的C0P10A连接（光缆）。

JX5：伺服检测板信号接口。

JF1：伺服电动机内装编码器信号接口。

CX5X：伺服电动机编码器为绝对编码器的电池接口。

实验任务二:数控系统伺服参数的设定（1）CNC单元的类型及相应软件（功能），如系统是FANUC—0C/OD系统还是FANUC—16/18/21/0i系统。

（2）伺服电机的类型及规格，如进给伺服电动机是α系列、αC系列、αi系列、β系列、还是βi系列。

（3）电机内装的脉冲编码器类型，如编码器是增量编码器还是绝对编码器。

交流伺服电机工作原理实验
伺服电机是一种能够通过调整控制信号来实现精确位置和速度控制的电机。

它是由一个直流电机、编码器、控制电路和反馈系统组成。

在工作原理实验中，可以通过以下步骤进行交流:
1. 准备好实验装置：包括伺服电机、电源、编码器、控制器和计算机等设备。

2. 将伺服电机连接到电源，并将电源接通。

3. 将编码器与伺服电机正确连接，确保编码器可以测量电机的转动角度。

4. 将控制器与伺服电机连接，使用合适的控制信号来控制电机的转动。

控制信号可以通过控制器上的按钮、旋钮或计算机软件来产生。

5. 开始实验前，预先设定好电机的目标位置或速度。

这可以通过控制器或计算机软件来完成。

6. 发送控制信号到伺服电机，使其按照预设的位置或速度运动。

7. 通过编码器测量电机的实际位置或速度，并将反馈信号发送回控制器。

8. 控制器与编码器的反馈信号进行比较，如果存在误差，控制器会相应地调整控制信号，使电机接近或达到预设的位置或速
度。

9. 反复进行实验，记录并分析电机的运动数据，以评估伺服电机的性能和控制精度。

通过这个实验，可以深入理解伺服电机的工作原理和控制方式，并了解控制信号与电机运动之间的关系。

实验三伺服控制系统综合实验伺服控制系统综合实验由两部分构成，它们分别为交流电动机变频调速实验和直流伺服电机控制实验。

第一部分：交流电动机变频调速实验一、实验目的了解工业现场的控制过程，掌握通用变频器的原理、工程应用及开发。

二、实验内容1、了解工业现场控制思想及通用变频器的应用；2、控制盘控制变频器；3、I/O接口板控制变频器。

三、实验仪器交流电动机变频调速实验系统ACS 600变频器四、实验原理1、变频调速实验系统（1）ACS 600变频器的控制功能变频器运行的控制信号也叫操作指令，如启动、停止、正转、反转、点动、复位等。

本变频调速系统可采用三种控制方式：本地控制、远程遥控、通过I/O接口板或通讯模块的外部控制。

三种控制方式可通过控制盘的LOC·REM键来选择。

若显示屏上的第一行显示L，表示本地控制；R表示现行状态为控制盘的外部控制；如果显示的是空白格，则为外部控制。

（2）本地控制即通过控制盘上的键盘输入操作指令。

大多数变频器的控制盘都可以取下，安置到操作方便的地方，控制盘和变频器之间用延长线相联接，从而实现了距离较远的控制（3）外部I/O接口控制操作指令通过外接端子来进行控制。

本变频调速实验系统已将外部I/O端子连接到操作面板上，通过操作面板就可以直接控制变频器。

（4）通讯模块控制本变频器还可以由计算机经MODBUS现场总线进行远程控制。

变频器在出厂时，设定的都是键盘操作方式，用户如需要采用其他控制方式，在使用前必须通过功能预置进行选择。

2、频率给定的方式与选择要调节变频器的输出频率，首先应向变频器提供可变频率的信号，即频率给定信号，也称为频率指令信号或频率参考信号的。

所谓给定方式，就是调节变频器输出频率的具体方法，也就是提供给定信号的方式。

（1）控制盘给定方式通过控制盘面板上的键盘进行频率给定。

键盘给定频率的大小通过键盘上的升键(▲键)和降键(▼键)来进行给定。

键盘给定属于数字量给定，精度较高。

实验六交流伺服系统调试及使用实验一、实验目的1、熟悉交流伺服系统的构成及原理以及伺服电机、驱动器、数控系统的连接；2、掌握交流伺服电机及驱动器的性能与特性。

3、熟悉交流伺服系统的动态特性及其基本参数调整。

二、实验内容1、数控系统与交流伺服驱动器的连接；2、世纪星HNC-21TF配伺服驱动时的参数设置；3、伺服驱动器的调节与参数设置；4、交流伺服驱动器典型故障并分析原因。

三、仪器设备HED-21S数控综合实验台一台工具包数控实验台电气原理图四、实验步骤1、数控系统与交流伺服驱动装置的连接各引脚定义：CN1——伺服允许信号、数控控制信号、伺服准备好信号R、S、T ——伺服强电r、t——工作电源CNC：U、V、W——驱动器电源输出端子 PE——接地端子CN2——脉冲编码器反馈信号接线端子2、HNC-21TF配伺服驱动时的参数设置按表一对伺服电机有关参数设置坐标轴参数，按表二设置硬件参数。

3、伺服驱动器的调节实验实验台所选用的三洋驱动器操作面板有五个按键，其功能如下表三所示，可以通过这五个按键来进行参数的修改和调试。

（1）空载下调试及运行为了判断伺服驱动系统的功能是否正常，可以直接利用伺服驱动器对电机进行控制，实验台的Z轴采用的交流伺服电机，可以完成此项功能的调试。

具体步骤如下：①按下MODE键显示测试模式<Ad—>，然后选择页面屏幕<Ad 0>，通过上下键来增加和减少数值。

②按下WR键1秒钟，显示起初的屏幕显示，当按下MODE键，返回页面选择屏幕。

当再次按下MODE键，转换到下一组模式。

③监控模式各页码说明如表四。

表四监控模式说明（2）通过修改伺服驱动器的通用参数，改变驱动器的运动性能注意：在做实验时如果发生Z轴啸叫、抖动或其他不良情况，请务必将急停拍下或将伺服电机强电断路，然后将参数恢复，以防损坏设备。

<1> PA000 位置比例增益①设定位置环调节器的比例增益。

实验七交流伺服电机单轴定位控制实验一、实验目的：1．学习和掌握交流伺服系统的使用方法；2．学习和掌握交流伺服电机单轴定位控制程序的设计方法。

二、实验内容及步骤：本实验的内容是进行交流伺服电机单轴定位控制。

首先让Y轴回原位，然后使Y轴反向移动50MM。

图7-1为伺服驱动系统示意图。

图7-1 伺服驱动示意图图7-2 接线图实验步骤 ：1．学生根据图7-2接线（为安全起见，伺服电机和驱动器的主控电路以及PLC 外围的继电器KA3、接触器KM3输出线路已接好）；2．征得老师同意后，合上断路器QF1和QF3 ；3．将面板上“工作方式”旋钮旋至“点动” ；4．按“启动”按钮，接触器KM3的主触头闭合，伺服电机得电，延时2秒输出Y4 ，使伺服电机准备好 ；5．输入PLC 程序，然后运行 ；6．按“正向”或“反向”按钮，将Y 轴移动至原位和正极限之间 ；7．按“复位”按钮，使伺服电机驱动Y 轴回原位，读取此时指针指向的标尺位置A ；8．将面板上“工作方式”旋钮旋至“自动”，Y 轴反向移动50MM ，读取此时指针指向的标尺位置B ；9．按“停止”按钮，接触器KM3的主触头断开，驱动器断电 。

三．实验说明及注意事项1．为避免Y 轴发生碰撞而损坏，应确保前极限和后极限有效。

将前极限的一端接至交流伺服电机的输入端28，另一端接10；将后极限一端接至交流伺服电机的输入端29，另一端接10 ！2．脉冲输出指令“DPLSY ”是以指定的频率产生定量脉冲的指令，其使用方法如下 ：其中： * S1为指定频率，设定范围为：2—20000HZ ；* S2为总脉冲数，设定范围为：1—2，147，483，647 PLS （因为DPLSR 为32 位运算指令）。

如果S2设为0，则脉冲持续产生；* D 的规定： （1）．只能为Y0或Y1 ；（2）．PLC 一定为晶体管输出型 。

* X10置为ON 时，输出开始，当X10置为OFF 时，输出中断，再度置于ON 时，从初始动作开始运行（在脉冲持续产生时： X10置为ON ，Y000或Y001变为ON ；X10置为OFF ， Y000或Y001变为OFF ） 。

控制电机实验——永磁同步交流伺服电机一、实验目的：1. 了解交流伺服电机、交流伺服驱动器的工作原理；2. 熟悉控制器对交流伺服电机实行控制的方法；3. 掌握交流伺服驱动的工作特性。

二、实验仪器：1. 交流伺服电机一台（松下MSMA042A1G ）；2. 交流伺服驱动器一台（松下MSDA043A1A ）；3. RS232C 连接器一根；4. 计算机一台；三、实验原理：1. 交流伺服电机工作原理交流伺服电机分为同步电机和异步电机两大类,本实验用电机为永磁同步交流伺服电机。

电机主要由定子、转子和检测元件组成。

定子具有齿槽，内有三相绕组，形状与普通交流电动机的定子相同，但其外形呈多边形，且无外壳，利于散热。

转子由多块永久磁铁和冲片组成。

定子三相绕组接上交流电源后，就会产生一个旋转磁场，以同步转速n s 旋转。

定子旋转磁场与转子的永久磁铁磁极相互吸引，并带着转子一起旋转。

使转子也以同步转速n s 旋转。

当转子加上负载转矩之后，将造成定子磁场轴线与转子磁极轴线不重合，其夹角为θ。

若负载发生变化，θ角也跟着变化，但只要不超过一定的限度，转子始终跟着定子的旋转磁场以恒定的同步转速n s 旋转。

2. 交流伺服驱动器工作原理永磁同步交流伺服电机转子转速可以用下式表示： pf n n s 60==（r/min ）可以通过改变电动机电源频率来调节电动机的转速。

3. 伺服电机的机械特性机械特性是衡量电机性能的重要指标。

本实验将通过控制电机，验证该转矩—速度特性曲线。

四、实验步骤1．按要求接线，并认真检查接线是否正确。

图5 接线示意图1——485转串口电缆线； 2——电机控制线； 3——编码器反馈线2．使交流伺服电机在空载状态下进行试运行要求：修改电机驱动器参数，让电机分别工作在位置方式和速度方式，观察电机运行情况，并作记录。

1） 熟悉交流伺服电机的交互界面；2）.电机没有负载情况下的试运转（JOG ）；操作步骤如下： ① 接通电源电机面板显示电机转速② 切入参数设定按SET 键按MODE 键4次向下键2次③ 设置JOG 方式按SET 键向上键（按下3秒）此时横杠向左增加向左键（按住直到显示5rU_on ）④电机旋转反时针旋转注意：JOG 方式速率由Pr57确定3）JOG 方式下，对交流伺服电机转速的调整方法；操作步骤如下：① 接通电源电机面板显示电机转速② 切入参数设定按SET 键按MODE 键向下键直至PA_ 57变量按SET 键（显示设定速率）用或 键可设定所需要的速率注意：JOG 方式下速率的设定范围为了0～500 r/min按SET 键（显示设定速率）3. 增益的调整（负载的影响） 在伺服电机的场合，往往要求电机按照指令动作，不得延迟，不得有误。

《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。