伺服电机测试实验平台设计与实现

摘要随着液压工业的进展，液压技术在各类机械中发挥着愈来愈重要的作用。

由于液压系统的组成、功能日趋复杂，因此发生故障的机率也随之增多。

液压缸的研究、设计、生产、利用与维修都离不开对其进行实验；设计一种能知足各类类型液压缸实验要求，并能以最少的资金和占用最小的场地解决实际问题的通用液压缸实验台已势在必行。

本课题在设计出的实验台液压原理图的基础上，借助先进的测量系统和经典的电气操纵系统来实现液压缸的动静态特性测试。

其要紧的测试项目的为液压缸的气密性、排量、容积效率、总效率等特性测试。

本课题所设计的液压缸动静态特性实验台最大压力达到31.5MPa，最大流量达到250L/min；能够知足缸径在200mm、行程在1500mm以下的液压缸的实验要求。

本系统的特点是：效率高、精度高、噪声小、泄露小、操作人性化等特点。

本系统还选用了一些先进的电子元件，系统稳固靠得住、利用寿命长。

关键词液压技术，液压系统，液压缸实验台ABSTRACTWith the development of industrial hydraulic, hydraulic technology in the machinery to play an increasingly important role. As the hydraulic system of the composition, function increasingly complex and thus the failure rate also will increase. Cylinder research, design, production, use and maintenance can not be separated from its test; design a hydraulic cylinder to meet the test requirements of various types, and are able to at least the capital and occupied the smallest venue to solve practical problems Universal hydraulic cylinder test bed it is imperative.This topic in designs in the test platform hydraulic pressure schematic diagram's foundation, realizes the hydraulic cylinder with the aid of the advanced measurement system and the classics electric control system to move the static characteristic test. What its main test item is characteristic tests and so on hydraulic cylinder's gas tightness, displacement, volumetric efficiency, overall effectiveness index. The issue of hydraulic cylinders designed by static and dynamic properties of the greatest pressure reached to 31.5 MPa, the largest flow reached 250 L/min; able to meet bore in 200 mm, in 1500 mm trip following the test requirements of hydraulic cylinders. The system is characterized by: high efficiency, high precision, noise, leaking small, operating characteristics of human nature. The system also selected a number of advanced electronic components, the system is stable and reliable, long life.Keywords hydraulic technology，hydraulic system，hydraulic cylinder test bed绪论（题目1）1.1课题研究的背景（题目2）随着工业自动化水平的不断提高，利用运算机技术对工厂多渠道的信息进行治理和对生产进程实施数据搜集和监控，愈来愈受到人们的关注。

南阳理工学院本科生毕业设计（论文）学院（系）：电子与电气工程系专业：自动化学生：指导老师：完成日期2011 年 5 月南阳理工学院本科生毕业设计（论文）伺服电机控制实验装置设计——程序设计Servo motor control experiment device design——programming总计：毕业设计（论文）页表格：9 个插图：12 幅南阳理工学院本科毕业设计（论文）伺服电机控制实验装置设计——程序设计Servo motor control experiment device design——programming学院（系）：电子系专业：自动化学生姓名：学号：079611指导教师（职称）：评阅教师：完成日期：南阳理工学院Nanyang Institute of Technology伺服电机控制实验装置设计——程序设计自动化［摘要］该系统是基于台达PLC和台达变频器的伺服电机控制系统设计，利用变频器控制异步电机，通过旋转编码器来间接的测出异步电机的速度，把速度转化为脉冲的形式送给PLC来控制伺服电机，实现伺服电机与异步电机的跟随功能，并通过人机界面的程序来控制伺服电机的转动形式与修改PLC的内部寄存器来改变伺服电机的速度，同时也要设定好伺服驱动器的内部参数以达到良好的控制效果。

［关键词］变频器；PLC；异步电机;伺服电机；控制精度Design of Servo motor control experiment device——programmingAutomation Specialty NIE Yao－huaAbstract: This system is a servo control system which designed based on Delta PLC , Delta Variable-frequency and servo motor, using Delta Variable-frequency to control asynchronous motor. Through the revolving encoder to measure the asynchro nous motor’s speed. Then translate the speed into pulse form to PLC to control servo motor, to realize the function of the servo motor tracking the asynchronous motor absolutely, and through the program of the Human Machine Interface tocontrol the servo motor’s rotating form and change the parameters of Human Machine Interface and Delta Variable-frequency Drive to change the motor speed, also need setting the servo drive internal parameters to achieve good control effect.Key words: Variable-frequency drive; Programmable logic controller; Asynchronous motor；Servo motor；Control precision；目录1 引言 (1)1.1 伺服控制技术的国内外研究现状 (1)1.2 设计内容和任务要求 (1)1.2.1设计内容 (1)1.2.2任务要求 (1)1.3 系统设计可行性分析 (2)2 系统的控制硬件原理 (3)2.1台达PLC与其工作原理 (3)2.2 台达变频器的介绍 (4)2.3 伺服驱动器的功能介绍 (5)2.4 伺服电机的工作原理 (7)2.5 人机界面的功能介绍 (8)3 台达PLC控制系统的程序设计 (10)3.1基本指令功能介绍 (10)3.2 应用指令功能介绍 (13)3.3 程序的设计思路 (16)3.4 程序的各个模块功能介绍 (17)3.4.1 程序流程图 (18)3.4.2 伺服电机正反转与加减速程序设计 (19)3.4.3 伺服电机跟随功能的程序设计 (19)4 人机界面程序介绍 (22)4.1 人机界面的设计制作 (22)4.2人机界面的程序介绍 (25)结束语： (28)参考文献 (28)附录一：控制设备硬件图 (29)附录二：控制程序梯形图 (30)致谢 (32)1 引言1.1 伺服控制技术的国内外研究现状在国外，伺服控制不仅应用于普通的工业和农业医疗等，在卫星和导弹的准确定位方面也起着越来越重要的作用，这种新型的控制系统已悄然改变着国外的生产模式。

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。

伺服电机测试平台及维修发布时间：2022-08-01T05:59:19.732Z 来源：《城镇建设》2022年3月6期作者：白晓东[导读] 伺服系统是工业生产中非常重要的机械控制系统白晓东内蒙古包钢钢联股份有限公司工程服务公司内蒙古包头市014010摘要：伺服系统是工业生产中非常重要的机械控制系统。

目前，伺服控制系统有很多种，如简单位置控制、复杂伺服控制和直接驱动控制。

但是，在实际应用中，设备的精度和可靠性对精度、维修的可能性等要求很高。

还有待提高，更重要的是工业生产中运行的可靠性和维护的方便性。

关键词：伺服电机；测试平台；维修引言一段时间以来，产生了一个全数字化智能伺服电动机系统，伺服电动机控制技术具有自身的内置特点，通过将先进通信技术与电子电气技术相结合，技术水平大大提高，有助于开发过程。

随着伺服电机控制技术的使用范围不断扩大，更适合发展需要，它将继续向高端信息、情报和精度发展，从而设计和生产出更好的数字控制产品，从而带来更大的经济效益。

1伺服控制系统的含义电力伺服控制系统是现代信息发展的产物，是一种较为常见的负反馈系统，依赖于自控制系统，也可以称之为动态动作系统，即控制对象随给定信号的变化而变化。

主体、驱动程序、控制器和传感器是伺服控制系统中最重要的元素。

在众多部件中，执行器由功放和电机组成；受控对象称为控制器，控制器、受控对象、操作符和检测通信也是不可或缺的组件。

根据执行部件的不同，伺服控制系统分为电动伺服系统和电动液伺服系统，电动伺服系统可靠性和稳定性较高，维护和修理相对简单快捷；电动伺服系统以电动马达为中心，具有灵敏度、刚度、时效性等优点，输出力矩较高，速度稍有变化，变得较为稳定。

但是，电动液体伺服系统也有许多缺点，如尺寸大、运行噪音大、漏油等。

从对反馈比较方法的分析出发，伺服控制系统由脉冲数字比较伺服系统、模比较伺服系统、相位比较伺服系统、全数字伺服系统等几个系统组成。

其中，模的应用小于伺服系统，脉冲数的应用范围大于伺服系统。

《基于ARM嵌入式SoPC平台伺服模拟器的设计与实现》一、引言随着嵌入式系统的不断发展和普及，基于ARM架构的SoPC （System on a Programmable Chip）平台在工业控制、机器人技术、伺服驱动等领域得到了广泛应用。

伺服模拟器作为嵌入式系统中的重要组成部分，其设计与实现对于提高系统的性能和稳定性具有重要意义。

本文将介绍基于ARM嵌入式SoPC平台伺服模拟器的设计与实现过程，包括系统架构、硬件设计、软件设计、调试与测试等方面。

二、系统架构设计1. 总体架构基于ARM嵌入式SoPC平台的伺服模拟器系统架构主要包括硬件层、操作系统层和应用层。

硬件层包括ARM处理器、FPGA等硬件设备；操作系统层采用嵌入式实时操作系统，如Linux或RT-Thread等；应用层则根据具体需求进行定制开发。

2. 硬件设计硬件设计主要包括ARM处理器、FPGA等核心部件的选型和电路设计。

ARM处理器负责整个系统的控制和数据处理，FPGA则用于实现伺服控制算法和信号处理等功能。

在电路设计方面，需要考虑到功耗、稳定性、抗干扰性等因素。

三、软件设计1. 操作系统选择与定制根据系统需求，选择合适的嵌入式实时操作系统，并进行定制开发。

操作系统需要具备高实时性、低功耗、小体积等特点，以满足嵌入式系统的要求。

2. 驱动程序开发驱动程序是连接硬件和操作系统的桥梁，需要针对ARM处理器和FPGA等硬件设备进行开发。

驱动程序需要具备高效、稳定、可靠等特点，以保证系统的正常运行。

3. 应用软件开发应用软件是实现伺服模拟器功能的核心部分，需要根据具体需求进行定制开发。

应用软件需要具备实时性、精确性、可扩展性等特点，以满足不同应用场景的需求。

四、关键技术实现1. 伺服控制算法实现伺服控制算法是实现伺服模拟器功能的关键技术之一。

需要根据具体应用场景和需求，设计合适的控制算法，如PID控制、模糊控制等。

同时，需要考虑算法的实时性和精确性，以保证系统的性能和稳定性。

第1篇一、实验背景随着自动化技术的飞速发展，伺服电机在工业自动化领域的应用越来越广泛。

本次实验旨在通过搭建直流伺服电机控制系统，深入了解伺服电机的工作原理、控制方法及其在实际应用中的技术特性。

二、实验目的1. 掌握直流伺服电机的基本结构和工作原理。

2. 熟悉伺服电机的控制方法，包括位置控制、速度控制和转矩控制。

3. 通过实验，了解伺服电机的性能指标及其在实际应用中的重要性。

4. 培养实验操作技能和数据分析能力。

三、实验内容及方法1. 实验设备：MEL系列电机系统教学实验台主控制屏（MEL-I、MEL-IIA、B）、被测电机（PN185W，UN220V，IN1.1A，N1600rpm）等。

2. 实验步骤：（1）搭建直流伺服电机控制系统，连接实验台主控制屏与被测电机；（2）对系统进行初始化，设置电机参数；（3）进行位置控制实验，观察电机运动轨迹；（4）进行速度控制实验，观察电机转速变化；（5）进行转矩控制实验，观察电机输出转矩；（6）对实验数据进行记录和分析。

四、实验结果与分析1. 位置控制实验：实验结果表明，通过改变控制信号，可以实现对伺服电机的精确位置控制。

在实验过程中，电机运动轨迹基本呈直线，说明伺服电机具有较好的定位精度。

2. 速度控制实验：通过调整控制信号，可以实现对伺服电机转速的精确控制。

实验中，电机转速随控制信号的变化而变化，满足实验要求。

3. 转矩控制实验：实验结果表明，通过改变控制信号，可以实现对伺服电机输出转矩的精确控制。

在实验过程中，电机输出转矩随控制信号的变化而变化，满足实验要求。

五、实验体会1. 通过本次实验，对直流伺服电机的基本结构、工作原理和控制方法有了更加深入的了解。

2. 实验过程中，学会了如何搭建直流伺服电机控制系统，掌握了实验操作技能。

3. 通过对实验数据的分析，提高了数据分析能力，为今后的学习和工作打下了基础。

六、实验总结本次实验圆满完成了预定的实验目的，达到了预期效果。

《基于SoPC平台交流伺服电机模拟器的硬件设计》一、引言随着工业自动化和智能制造的快速发展，交流伺服电机在各种精密机械系统中得到了广泛应用。

为了满足各种复杂应用场景的需求，基于SoPC（System on a Programmable Chip）平台的交流伺服电机模拟器硬件设计显得尤为重要。

本文将详细介绍基于SoPC平台的交流伺服电机模拟器的硬件设计，包括设计目标、设计原理、硬件架构以及实现方法等。

二、设计目标本设计的目标是基于SoPC平台，设计一款高性能、高精度的交流伺服电机模拟器硬件。

该模拟器应具备以下特点：1. 高精度：模拟器应能够精确地模拟交流伺服电机的各种工作状态和性能参数。

2. 高性能：模拟器应具备快速响应和实时处理的能力，以满足复杂应用场景的需求。

3. 可扩展性：模拟器应具有良好的可扩展性，方便后续的升级和维护。

4. 低成本：在满足性能要求的前提下，尽量降低硬件成本，提高性价比。

三、设计原理本设计采用SoPC平台，将微处理器、FPGA（现场可编程门阵列）和其他外设集成在一块芯片上。

通过软硬件协同设计，实现交流伺服电机模拟器的功能。

具体设计原理如下：1. 微处理器：负责控制整个模拟器的运行，包括任务调度、数据处理等。

2. FPGA：负责实现交流伺服电机的控制算法和信号处理，包括PWM（脉宽调制）信号的生成、电机参数的实时采集等。

3. 外设接口：包括与上位机通信的接口、与被测设备连接的接口等，用于实现数据的传输和控制指令的发送。

四、硬件架构本设计的硬件架构主要包括微处理器模块、FPGA模块、外设接口模块等。

具体架构如下：1. 微处理器模块：采用高性能的微处理器芯片，如ARM Cortex-A系列或MIPS系列等。

该模块负责整个模拟器的任务调度和数据处理。

2. FPGA模块：采用高性能的FPGA芯片，实现交流伺服电机的控制算法和信号处理。

FPGA内部包括PWM信号生成模块、电机参数采集模块等。

电机测试台方案1. 引言电机测试是在电机研发、生产和维修过程中必不可少的环节。

通过正确的电机测试可以检测电机的性能和质量，并评估其是否符合设计要求。

本文档将介绍一种电机测试台方案，包括测试台的设计原理、组成部分、操作流程和测试结果分析。

2. 设计原理电机测试台的设计原理是基于电机工作原理和测试需求。

在电机测试中，通常需要测量电机的转速、功率、效率和温度等参数。

因此，测试台需要具备以下基本原理：•测速原理：通过转子上的编码器或霍尔传感器等装置测量电机的转速。

•功率测量原理：采用电流互感器和电压传感器测量电机的输入功率和输出功率，从而计算出电机的效率。

•温度测量原理：使用温度传感器测量电机的工作温度，以评估电机的散热性能。

3. 组成部分电机测试台由以下主要组成部分构成：3.1 电机电机是测试台的核心部分，可以是直流电机或交流电机，根据不同的测试需求和应用场景选择合适的电机。

3.2 控制系统控制系统用于控制电机的工作状态和参数，通常包括电机驱动器、控制器和速度调节器等设备。

3.3 测试仪器测试仪器是用于测量和记录电机参数的设备，包括数字万用表、示波器、功率分析仪等。

测试仪器需要具备高精度和稳定的性能，以确保测试结果的准确性。

3.4 数据处理和分析系统数据处理和分析系统用于处理测量数据并生成测试报告。

可以使用计算机和相应的数据处理软件来实现数据处理和分析。

3.5 安全和保护装置为了保证测试过程的安全性和可靠性，测试台需要配备相应的安全和保护装置，如过载保护、短路保护和漏电保护等。

4. 操作流程电机测试台的操作流程如下：1.准备测试台：确保电机测试台及相关设备正常运行，并进行必要的预热和校准。

2.连接电源：将电机和测试仪器等设备与电源连接，并进行相应的电气接地操作。

3.设置参数：根据测试需求，设置电机的工作参数，如电压、电流和转速等。

4.启动测试：启动电机并记录相应的电机参数数据，如转速、功率和温度等。

5.结束测试：根据测试要求，记录测试结束时的电机参数数据。

伺服电机及系统特性性能测试系统设计王海军;李怀珍【摘要】The test system for the performance test of servo motor and system characteristic was introduced.The system adopted the energy feedback method to carried out the load test of the AC / DC servo motor system of the servo motor and the controller of 0.75 ～ 110 kW.%介绍了用于伺服电机及系统特性性能试验的测试系统.该系统采用能量回馈的方式进行对拖加载试验,能够满足0.75～ 110 kW伺服电机及控制器的交/直流伺服电机系统的性能测试.【期刊名称】《电机与控制应用》【年(卷),期】2018(045)001【总页数】4页(P127-130)【关键词】伺服控制系统;型式试验;Sinamics S120;WP4000功率分析仪;Ksitler 转矩转速传感器【作者】王海军;李怀珍【作者单位】长庆油田分公司技术监测中心,陕西西安710018;上海电科电机科技有限公司,上海200063【正文语种】中文【中图分类】TM3060 引言伺服系统经过几十年的发展，技术已趋于成熟，应用范围不断地向各个行业渗透，伺服系统已成为运动控制领域的一个主要发展方向。

伺服系统、伺服驱动器及伺服电动机都有国家标准和相应的行业标准对其进行定义，但因为伺服系统的应用面广、性能参数多、知识层面宽，并且不同应用场合对性能要求的偏重点也不一样，所以很难用一个固定的标准来明确如何测量和评价伺服系统的性能[1]。

如何既高效又可靠地进行性能测试,正逐渐成为伺服控制领域中重要的研究方向。

对此，需要形成全面的评价标准和测试手段，因而开发一套伺服电机及系统性能的型式试验测试平台显得尤为重要。

《面向数控的伺服控制器的设计与实现》面向数控的伺服控制器设计与实现一、引言随着制造业的快速发展，数控技术已经成为现代制造业不可或缺的一部分。

伺服控制器作为数控系统的核心组成部分，其性能直接影响到数控设备的加工精度和效率。

因此，设计并实现一款高性能的面向数控的伺服控制器显得尤为重要。

本文将详细介绍伺服控制器的设计思路、实现方法及实验结果。

二、设计思路1. 总体设计伺服控制器的设计需考虑到实时性、稳定性和精度等多方面因素。

总体设计采用模块化思想，将伺服控制器分为控制单元、驱动单元、反馈单元等模块。

控制单元负责接收上位机指令，解析并生成控制信号；驱动单元根据控制信号驱动电机运动；反馈单元则将电机的实际位置信息反馈给控制单元，形成闭环控制。

2. 控制策略设计伺服控制器的核心是控制策略。

本文采用先进的PID（比例-积分-微分）控制算法，通过调整PID参数，实现对电机的高精度控制。

此外，为提高系统的动态性能和稳定性，还采用了前馈控制和扰动观测器等控制策略。

3. 硬件设计硬件设计是伺服控制器实现的基础。

根据实际需求，选用合适的微处理器、功率驱动器件、传感器等元器件，并合理布局电路，确保系统的稳定性和可靠性。

4. 软件设计软件设计是实现伺服控制器功能的关键。

采用C语言或汇编语言编写控制程序，实现控制算法、通信协议等功能。

同时，为方便用户使用，还需开发上位机软件，实现参数设置、状态监测等功能。

三、实现方法1. 硬件实现根据硬件设计图纸，制作伺服控制器的电路板，并将元器件焊接到电路板上。

为确保系统的稳定性和可靠性，需对电路板进行严格的质量检测。

2. 软件实现在微处理器上编写控制程序，实现控制算法、通信协议等功能。

同时，开发上位机软件，方便用户进行参数设置和状态监测。

在软件实现过程中，需注意程序的实时性和稳定性，确保系统能够快速响应上位机的指令。

3. 系统调试与测试完成硬件和软件实现后，需对系统进行调试和测试。

首先，对电路板进行电源测试、信号完整性测试等；其次，对控制程序进行功能测试、性能测试等；最后，对整个系统进行联调测试，确保系统能够正常工作并达到预期性能指标。