機電一體化實驗平臺技術(shù)的實訓(xùn)實驗和運動控制與數(shù)控系統(tǒng)實驗詳細概述

　　機電一體化實驗平臺是機電一體化技術(shù)和測試技術(shù)的有機結(jié)合，系統(tǒng)集成了電機驅(qū)動技術(shù)，運動控制技術(shù)，計算機控制等。主要用于各大、中專院校開設(shè)的”機電一體化”“傳感器原理”“自動檢測技術(shù)”“運動控制技術(shù)”等課程的實驗教學(xué)。

　　本實驗指導(dǎo)書包含的實驗內(nèi)容包括以下的幾個部分：

　　第一部分為實訓(xùn)實驗，主要包括交流伺服控制系統(tǒng)實訓(xùn)與故障診斷實驗，直流伺服控制系統(tǒng)實訓(xùn)與故障診斷實驗，步進控制系統(tǒng)實訓(xùn)與故障診斷實驗，變頻控制系統(tǒng)實訓(xùn)與故障診斷實驗。

　　第二部分為運動控制與數(shù)控系統(tǒng)實驗，主要包括單軸電機運動控制實驗，二維插補原理及實現(xiàn)實驗，絲杠反向間隙實驗，數(shù)控代碼編程實驗。

　　運動控制起源于早期的伺服控制，簡單地說，運動控制就是對機械理運動部件的位置、速度等進行實時的控制，使其按照預(yù)期的軌跡和規(guī)定的運動參數(shù)（如速度、加速度參數(shù)等）完成相應(yīng)的動作。

　　實際應(yīng)用中，運動控制系統(tǒng)是由運動控制器、功率放大驅(qū)動器、伺服電機、起反饋作用的傳感器、加上一些傳動機械系統(tǒng)部件組成。

　　運動控制器是以中央邏輯控制單元為核心、以傳感器為信號元件，以電機/動力裝置和執(zhí)行單元為控制對象的一種控制裝置，運動控制系統(tǒng)通常有開環(huán)控制和閉環(huán)控制兩種形式。

　　如圖 1-1 所示，為開環(huán)運動控制系統(tǒng)的典型構(gòu)成。在開環(huán)控制系統(tǒng)中，系統(tǒng)的輸出量對控制作用沒有影響，既不需要對輸出量進行測量，也不需要將輸出量反饋到系統(tǒng)的輸入端與輸入量進行比較。采用步進電機的位置控制系統(tǒng)就是開環(huán)控制系統(tǒng)的例子。步進驅(qū)動與控制器只是按照指令位置運動，不必對輸出信號（即實際位置）進行測量。

　　在閉環(huán)控制系統(tǒng)中，作為輸入信號與反饋信號之差的作用誤差信號被傳送到控制器，以便減小誤差，并且使系統(tǒng)的輸出達到希望的值。閉環(huán)控制系統(tǒng)的優(yōu)點是采用了反饋，因而使系統(tǒng)的響應(yīng)對外部干擾和內(nèi)部系統(tǒng)的參數(shù)變化均不敏感。這樣，對于給定的控制對象，有可能采用不太精密且成本較低的元件構(gòu)成精確的控制系統(tǒng)，采用交流伺服電機的位置控制系統(tǒng)（如圖 1-2 所示）就是閉環(huán)控制系統(tǒng)的一個例子，安裝在電機軸上的編碼器不斷檢測電機軸的實際位置（輸出量），并反饋回伺服驅(qū)動器與參考輸入位置進行比較，PID 調(diào)節(jié)器根據(jù)位置誤差信號，控制電機正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)，從而將電機位置保持在希望的參考位置上。