第一篇：機電控制實驗報告

機電控制實驗報告

一、實驗目的運用PLC和電箱實現電熱壺中水的恒溫控制。

二、實驗方法

電箱外接220V電源；PLC和電熱水壺都分別與電箱連接，由電箱供電；熱敏電阻的鐵棒部分伸入熱水壺中，另一端與電箱相連，熱敏電阻的阻值隨著水溫變化而變化，通過電箱中的電路，輸出了變化的0-20mA的電流量。在輸出端串聯電阻，使得電流量變為電壓量輸入到PLC，通過AD轉化為數字量，然后通過編程達到控制溫度的目的。PLC輸出端接電箱，可以控制電箱中某個接觸器的閉合或斷開，而這個接觸器控制了電熱水壺的供電。

三、編程思路

目標是將水溫控制在70℃。由于加熱時會有熱慣性，因此加熱至一定溫度就應停止加熱，等到水溫上升并回落到一定溫度后，再加熱水一定時間然后停止加熱，如此反復，使水溫控制在一定的范圍內波動。

總體思路是：1.只要水溫低于某一溫度A，無條件加熱。

2.若水溫低于溫度B（B>A），且水溫處于下降階段，加熱固定時間后停止。采樣和濾波：采樣周期是11秒，其中1秒是采樣時間。在這一秒內AIW端口的數字量是不停跳動的，若把每個數據都收集下來不僅有許多無用的數據，而且也會對水溫是上升還是下降做出錯誤的判斷，因此這1秒內只記錄數據的平均值，即每采集到一個數據就把這個數據與之前記錄的數據求平均值。這樣的求均值的方法中，1秒內前一時刻的數據的權重小于后一時刻數據的權重，不同時刻數據的權重不相同，但也能達到濾波的效果。同時，在11秒鐘內的10秒時間中，把前一周期加權得到的數據保存到另外一個寄存器中。

兩個寄存器：寄存器VW80和VW90記錄了2個時刻的溫度。其中VW80記錄的是當前周期的溫度，VW90是前一周期記錄的溫度。通過比較VW80和VW90的數值，可以判斷目前水溫是處于上升階段還是下降階段。將采樣周期的時間設置的長一些（11秒）的原因之一就是為了能夠正確判斷，而不會因為采集到的數據的隨機跳動影響判斷。

加熱控制：在達到70℃前提前停止加熱，這個動作可以根據2種方法進行控制。一是加熱到一定的溫度，然后停止加熱；二是加熱一定的時間，然后停止加熱。實驗中我們選擇的是第二種方案，每次加熱都是只加熱3秒鐘。沒有選擇方法一的原因是，采樣得到的溫度并非實時的，而是每11秒得到一個溫度數據；另外，在1秒內采樣得到的數據是有波動的，可能發生水的實際溫度已超過設定值，而加權平均得到的數據卻小于這個值的情況，這會使得水溫遠遠大于所要控制的溫度范圍。

四、實驗結果

溫度可以控制在正負1℃內，最好的情況是控制在正負0.5℃內。

五、結果分析

在編程中，我們設定了在溫度下降階段，若小于一定溫度，則加熱3秒，并且限定了是在計時器T3X開啟后，才能進行加熱。采樣周期是11秒，因此每11秒最多加熱3秒。即加熱的判定條件有3條：1.采樣時打開了總開關 2.溫度處于下降階段3.溫度小于一定值。

而熱敏電阻所測的溫度并非是水的底部，而是中部某點的溫度。因此，水的中部一邊在接受底部傳來的熱量，一邊又在向水面外的方向散熱。當加熱水3秒后，只有水的底部溫度上升，而中部的溫度還是保持原樣，有時可能反而又下降了。若在11秒內，底部的水將熱量傳導到了中部的水，且溫度上升，那么在接下來的一段時間里，中部的水溫是上升階段，不滿足加熱的條件2，可以順利地控制溫度。若在11秒內底部的熱量未傳導到中部，或傳導的熱量不足，使得下一周期測得的中部水溫反而比之前低（符合條件2），且溫度小于設定值（符合條件3），那么程序可能會判定符合加熱條件，又一次加熱3秒，這樣，在接下來的時間里水的中部溫度會大幅上升。最初設置的采樣時間為5秒，因此容易出現連續加熱的情況出現。

在編程時，我們一直在調整加熱時間，設定的溫度以及采樣周期這三個參數。加熱時間越短，使每次水溫上升得越小；使設定的溫度值接近控制的溫度70℃，以使溫度控制在更小的范圍內；若采樣周期長，則這一個采樣周期內，底部的熱量已經傳導到中部并使溫度上升，這樣就不會造成錯誤判斷，但采樣周期過長會導致在一周期內水溫已經下降過多，降低了溫度控制的下限。

因此，最理想的情況是：最初水從常溫加熱至某一溫度，停止加熱，然后由于熱慣性作用，水溫上升并回落到規定的溫度值，在某一周期的采樣時，測得本周期水溫低于前一周期溫度，加熱固定時間，并在一個周期的時間內水溫經歷了上升并回落至規定的溫度的過程，然后繼續加熱。即最后水溫的變化周期即等于采樣周期。

這3個控制參數中，加熱時間的控制有其局限性。因為電箱中是由接觸器控制電熱水壺，若加熱時間過短，可能來不及響應，且響應太快可能也會損壞接觸器。因此我覺得使用我們這個方法控制溫度的精度取決于接觸器本身。

最終我們選擇的參數是采樣周期11秒，設定的溫度69.5℃，加熱時間3秒。結果是最

好的情況是溫度保持在69.5至70℃間，最差時是69.5至71℃間。造成這一問題的原因即是以上所說的，與熱量的傳導有關。

六、改進與思考

現在的控制精度還不是十分理想。在這個方法下，能做的就是不斷調整三個參數，避免發生底部熱量還未傳導到中部但卻再次加熱的情況。但這個方法有其局限性，雖然在程序中我們可以調整的是三個參數，但實際上還有許多隱藏的參數。比如水量，熱敏電阻的鐵棒所處的位置等。

若是實際應用在電熱水壺的溫控裝置，則應該有更多考慮。在本次實驗中我們調整參數是在水量不變，熱敏電阻鐵棒位置不變的情況下進行的，但實際應用水量是不可能保證不變的。因此，采用每次加熱固定時間的方式可能不恰當。而加熱至某設定溫度然后停止加熱也不合適，原因也是與熱量在水中的傳導有關。比較合理的方法是每次加熱的時間不是固定的，而是根據之前采集的各個時間點的溫度，以及之前各次的加熱時間，來計算出本次合適的加熱時間。采用PID控制可以實現這樣的功能，但是程序會變得更加復雜。并且，由于熱水壺本身的特性未知，控制中的參數也需要進行標定。

七、實驗感想

首先我覺得這次的機電實驗非常有趣。之前在電工實驗中，也有一次PLC的實驗，但所實現的功能都是比較簡單的，控制燈的亮暗之類的，實現的方法比較單一。但是這次實驗中要實現控溫，可以有多種方案，具體如何實施，不是看教課書上如何講而是靠自己進行判斷的。

之前做過各種實驗，化學實驗，物理實驗，電工實驗，力學以及熱學的實驗，每種實驗都是事先按照已經規定的方法進行的。有的實驗甚至只需要按幾下按鈕，采集一下數據就結束了。而這次實驗操作性很強，并且的確能夠學到東西。比如實驗中，需要特定溫度所對應的數字量時，剛開始我考慮的是根據溫度，電阻，電流輸出量以及外接的電阻計算所對應的數字量，但之后發現這樣并不精確。各個器材本身是存在誤差的，即使理論上是線性對應的，但是實際并非如此。理論值的計算只能是個參考，要確定各個溫度所對應數字量只能實際進行測量。

本次實驗的特點就是操作性和開放性。不過在這次實驗中主要的工作是溫控方案以及梯形圖的編寫上。如果在接線上也是開放性的就更好了。

第二篇：08級機電運動控制實驗報告封面

實

驗

報

告

（理工類）

課 程 名 稱: 運動控制 課 程 代 碼: 8426630 學生所在學院: 機械工程與自動化學院 年級/專業/班: 學 生 姓 名: 學 號: 實驗總成績: 任 課 教 師: 開 課 學 院: 機械工程與自動化學院 實驗中心名稱: 機械工程專業實驗中心

第三篇：機電一體化實驗報告

南昌大學

實驗報告

課程名稱： 機電一體化

實驗名稱： 機電一體化機器人示教實驗

班級： 機制186

姓名： 付偉祺

學號： 5902118230

實驗日期： 5月22號

指導老師： 宋紅滾

實驗1機器人結構認識

一、實驗目的1)認識機器人的結構及其原理；

2)分析機器人的機電系統構成要素、功能構成及其價值評價；

3)了解機器人的各類參數

二、實驗要求

1)課前閱讀相關資料，并觀看教學視頻；

2)按照實驗的相關要求進行實驗，禁止進入機器人的運動范圍之內，防止事故的發生；

3)實驗結束后將相關設備放回原處；

三、實驗設備

主要實驗設備為埃夫特ER7L-C10六自由度教學機械臂1臺（小負載、桌面型機器人）、ER6-C604四自由度教學機械臂1臺（中負載）、ER12-C四自由度教學機械臂1臺。

1、埃夫特ER7L-C10

軸數：6軸

負載：7kg

重復定位精度：±0.03mm

本體重量：38kg

能耗：1.5kw

安裝方式：地面安裝

最大臂展：911mm2、埃夫特ER-C640

軸數：4軸

負載：12kg

重復定位精度：±0.15mm

本體重量：45kg

能耗：1.5kw

安裝方式：地面安裝最大

最大臂展：1200mm3、埃夫特ER12-C

軸數：4軸

負載：12kg

重復定位精度：±0.15mm

周圍溫度：0~45℃

本體重量：180kg

能耗：1.5kw

安裝方式：地面安裝

最大臂展：1625mm

四、實驗注意事項

1)必須切斷電源才能進入機器人的動作范圍進行作業；

2)禁止讓機械手搬運的重量超過負荷；

3)發生異常時，應立即按下緊急停止按鈕；

4)實驗結束后，應進行清掃作業，并確認實驗設備是否完全；

五、實驗步驟

1、了解機器人的組成部分，機械系統，性能參數，型號說明；

組成部分：

本體、連接線纜、電柜、示教器；

機械系統：

機械本體由底座部分、大臂、小臂部分、手腕不見和本體管線包組成，同時各個由伺服電機來驅動各個關節的運動，實現不同的運動形式；

性能參數：

機器人性能參數主要包括工作空間、機器人負載、機器人運動速度、機器人最大動作范圍和重復定位精度。

型號說明：

2、認識機器人的電器組成；

控制系統組成：

六、實驗總結

實驗2機器人運動示教及編程認識

一、實驗目的1.了解機器人的運動原理和運動編程基礎；

2.掌握機器人的編程語言的常見指令；

3.熟悉機器人的操作組合；

4.學會編寫簡單的作業任務；

二、實驗要求

1.閱讀實驗相關資料，熟悉機器人的編程過程；

2.寫出一個簡單的機器人運動程序，對在示教器上的簡單編程操作有一個簡答的認識；

三、實驗設備

埃夫特ER7L-C10

軸數：6軸

負載：7kg

重復定位精度：±0.03mm

本體重量：38kg

能耗：1.5kw

安裝方式：地面安裝

最大臂展：911mm

以及配套示教器；

四、實驗注意事項

1、必須切斷電源才能進入機器人的動作范圍進行作業；

2、禁止讓機械手搬運的重量超過負荷；

3、發生異常時，應立即按下緊急停止按鈕；

4、實驗結束后，應進行清掃作業，并確認實驗設備是否完全；

5、注意一定要在示教模式下進行操作；

五、實驗步驟

①接通電源：

將電源接頭插上，并打開在電柜電源接口處的電源開關

②了解示教器鍵位：

在示教器打開后，對示教器的界面進行了解（最左上角的按鈕、背部的四個按鈕、右邊的一排按鈕、上面的鑰匙旋鈕、急停按鈕、屏幕上的各個菜單的按鈕

模式選擇按鈕：進行三種不同模式的選擇，本次實驗只用到其中的手動模式，即示教模式；

按鍵：用于對機器人進行運動操控；

手壓開關：在示教模式下，輕按此開關可讓示教器和機器人進行連接控制。

③了解示教器界面按鍵：

④進行示教前準備

首先進行用戶登陸操作，登陸密碼默認為：pass；更改語言為中文；

⑤各種坐標狀態下的運動

按下jog按鍵進行坐標切換，進行世界坐標下的運動操作、關節坐標下的運動操作、工具坐標下的運動

⑥簡單的運動程序編程

1）PTP：（點到點的運動）定義一個終點目標點，該指令表示機器人TCP末端將進行點到點的運動，執行這條指令時的所有軸會同時插補運動到目標值。

2）Lin：（直線運動）定義一個終點目標點，指令為一種線性的運動命令，通過該指令可以使機器人TCP末端以直線移動到目標位置。假如直線運動的起點與目標點的TCP姿態不同，那么TCP從起點位置直線運動到目標位置的同時，TCP姿態會通過姿態連續插補的方式從起點姿態過渡到目標點的姿態。

3）Circ：（圓弧運動）定義一個輔助點和一個終點，圓弧指令使機器人TCP末端從起點，經過輔助點到目標點做圓弧運動。

該指令必須遵循以下規定：

1、機器人TCP末端做整圓運動，必須執行兩個圓弧運動指令。

2、圓弧指令中，起始位置、輔助位置以及目標位置必須能夠明顯的被區分開。

注意：起始位置是上一個運動指令的目標位置或者當前機器人TCP位置。

⑦關閉電源：

將電柜處的電源接線口處的開關關閉后，將電源線拔出；

六、實驗總結

第四篇：模糊控制實驗報告

模糊控制系統實驗報告

學院：班級：

姓名：學號：

一、實驗目的1.通過本次實驗，進一步了解模糊控制的基本原理、模糊模型的建立和模糊控制器的設計過程。

2.提高有關控制系統的程序設計能力；

3.熟悉Matlab語言以及在智能控制設計中的應用。

二、實驗內容

設計一個采用模糊控制的加熱爐溫度控制系統。被控對象為一熱處理工藝制作中的加熱爐，加熱設備為三相交流調壓供電裝置，輸入控制信號電壓為0-5V，輸出相電壓為0-220V，輸出最大功率180kW，爐內變化室溫~625℃。

三、實驗過程及步驟

1.用Matlab中的Simulink工具箱，組成一個模糊控制系統，如圖所示

2.采用模糊控制算法，設計出能跟蹤給定輸入的模糊控制器，對被控系統進行仿真，繪制出系統的階躍響應曲線。

（1）模糊集合及論域的定義

對誤差E、誤差變化EC機控制量U的模糊集合及其論域定義如下：

E、EC和U的模糊集合均為：

{NB、NM、NS、0、PS、PM、PB}

E和EC的顯示范圍為：[-6

6]

結果如下圖所示

打開Rule編輯器，并將49條控制規則輸入到Rule編輯器中

利用編輯器的”View→Rules”和”View→Surface”得到模糊推理系統的模糊規則和輸入輸出特性曲面，分別如下圖所示

從圖中可以看出，輸出變量U是關于兩個輸入變量E、EC的非線性函數，輸入輸出特性曲面越平緩、光滑，系統的性能越好。

將FIS嵌入Simulink

R（t）=400℃時系統階躍響應

系數Ke變小時的系統階躍響應

通過本設計可以知道，模糊控制具有能夠得到良好的動態響應性能，并且不需要知道被控對象的數學模型，適應性強，上升時間快。與PID控制相比有著很大的優勢，采用PID控制雖然穩態性能較好，但是難以得到滿意的動態響應性能。當然，模糊控制也有著自身的缺點，容易受到模糊規則等級的限制而引起誤差，需要進一步改進。

四、實驗總結

通過這次《模糊控制系統》課程實驗增加了對模糊調節器的理解，認識到了模糊控制器的優缺點。并進一步熟練了用Matlab中Simulink工具箱的應用，提高了自己的動手能力。通過這次課程設計也使我認識到對Matlab中Simulink工具箱的應用還不夠熟練，將來應該加強操作、學習。

第五篇：過程控制實驗報告

電子科技大學自動化學院

標準實驗報告

（實驗）課程名稱：過程控制系統

學生姓名：學號：指導教師：莊朝基

實驗地點：清水河主樓 C2-110

實驗時間：2011年11月

實驗報告

一、實驗室名稱：智能控制實驗室

二、實驗項目名稱：

三、實驗學時：

四、實驗原理：

五、實驗目的：

六、實驗內容：

七、實驗器材（設備、元器件）：

八、實驗步驟：

九、實驗數據及結果分析：

十、實驗結論：

十一、總結及心得體會：

十二、對本實驗過程及方法、手段的改進建議：