机电一体化系统综合实训报告

机电一体化系统综合实训报告（共10篇）

1.机电一体化系统综合实训报告 篇一

一、课程性质、目的和任务

“机电一体化系统综合实训”是中央广播电视大学数控技术专业（机电方向）的必修实践课之一。本实训环节是在课程试验的基础上，以机电一体化系统的硬件连接、控制原理、控制软件编制、安装调试与操作的综合实训。

通过本环节的实训，能够使学生对机电一体化系统的基本组成，控制方式、控制对象的基本特征及工作机理，有更进一步全面地了解，并能够综合运用所学的基本知识与技能，完成对典型机电一体化系统的组装、连接、调试，实现其基本控制功能。从而培养学生独立分析问题和解决问题的能力及工程实践的能力。

二、课程教学总时数和学分

本课程4学分，课内学时为72，开设一学期。

根据该实训环节的特点，建议采取集中方式进行，各办学点根据自己的生源情况和设备情况，总实训周数为4周。

三、课程的教学基本要求

通过本课程的教学，要达到以下基本要求。

1、了解控制对象的基本工作原理，及运动与动作特征；

2、能够根据控制要求，正确地选择控制系统，并掌握其主要技术性能指标；

3、掌握系统的硬件连接、安装、调试的基本方法，并能进行正确的操作与维护；

4、掌握典型控制程序的编制方法，实现基本控制功能。

四、与相关课程的衔接、配合、分工

“机电一体化系统综合实训”是机电专业的一门综合实践课，以《机械设计基础》、《电工电子技术》、《数控机床电器控制》等课程为理论基础。以《可编程控制器应用》、《单片机技术》、《传感器技术》、《液压与气动技术》和《机电一体化系统》等课程及相应的实践环节为专业基础；并为《综合实训（机电）》的先行综合实践环节。

五、课程教学要求的层次

通过本实训环节的教学要达到3个层次的基本要求。

理解：对与本教学环节相关的基本概念、基本方法达到理解程度。

运用：对本实训环节所涉及的相关基础知识、基本理论要能够运用，理论联系实际。提高分析问题和解决问题的能力。

掌握：对教学内容涉及到的基本方法和操作技能达到掌握程度。

六、实训条件

1、实训场地

各办学点结合自己的实际情况，必须按照本实训的教学要求，合理选择校内或校外实训场地。

2、实训设备

机电一体化产品种类繁多，相关的教学、实训设备各异。本实训必须按照教学要求，以生产型、教学型的产品（实训平台）为实训设备。

七、教学内容和教学要求

机电一体化系统综合实训是以运动控制、逻辑控制、检测技术为核心的综合实训。可按项目化单元组织实训，具体实训项目的内容及基本要求见表1。各教学点根据自身具体情况选择其中两项以上（包括两项）的实训项目，并将其有机的结合起来，形成相对完整的实训内容。并以此为据，制定出实施性教学计划。

表1 主要实训项目及教学要求

序号1

实训项目PLC应用技术

主要内容基本要求备注

1、控制对象的工作原理、运

1、了解控制对象的工作机理与特专门实训平动与动作特征

2、PLC的选型与配置

3、系统连接与调试

5、实训报告撰写

征

备（技术性能指标）调试的基本方法

4、掌握典型控制程序的编制方法，实现基本控制功能

台、备

2、能够根据控制要求选择控制设典型实际设

4、控制程序的编制与调试

3、掌握系统的硬件连接、安装、单片机控制技术

1、控制对象的工作原理、运

1、了解控制对象的工作机理与特专门实训平动与动作特征

3、系统连接与调试

5、实训报告撰写

征

备（技术性能指标）调试的基本方法

4、掌握典型控制程序的编制方法，实现基本控制功能

台、备

2、单片机的选型与硬件配置

2、能够根据控制要求选择控制设典型实际设

4、控制程序的编制与调试

3、掌握系统的硬件连接、安装、传感器与检测技术

1、控制对象的工作原理、运

1、了解控制对象的工作机理与特专门实训平应用

动与动作特征

征

台、2、传感器的选型与系统配置

2、能够根据控制要求选择控制设典型实际设

3、系统连接与调试

5、实训报告撰写

备（技术性能指标）调试的基本方法

备

4、实测数据的采集与分析

3、掌握系统的硬件连接、安装、4、掌握数据的采集与分析方法。

CNC应用技术

1、控制对象的工作原理、运

1、了解控制对象的工作机理与特专门实训平动与动作特征

3、系统连接与调试

4、基本参数的设置

6、实训报告撰写

征

备（技术性能指标）

3、掌握系统的硬件连接、安装、4、掌握典型控制程序的编制方法，实现基本控制功能

液压控制技术

1、控制对象的工作原理、运

1、了解控制对象的工作机理与特专门实训平动与动作特征置

3、系统连接与调试

4、实测结果分析

5、实训报告撰写

征

备（技术性能指标）

3、掌握系统的硬件连接、安装、调试的基本方法

4、掌握典型控制程序的编制方法，实现基本控制功能

气动控制技术

1、控制对象的工作原理、运

1、了解控制对象的工作机理与特专门实训平动与动作特征置

3、系统连接与调试

4、实测结果分析

5、实训报告撰写

征

备（技术性能指标）

3、掌握系统的硬件连接、安装、调试的基本方法

4、掌握典型控制程序的编制方法，实现基本控制功能

设备故障诊断与维

1、设备的工作原理、运动与

1、了解实训对象的工作机理与特专门实训平修

动作特征

3、常见故障的诊断方法

5、实训报告撰写

综合技术应用

1、控制对象的工作原理、运

1、了解控制对象的工作机理与特专门实训平动与动作特征

3、系统连接与调试

5、实训报告撰写

征

备（技术性能指标）调试的基本方法

4、掌握典型控制程序的编制方法，实现基本控制功能

台、备

2、控制设备的选型与配置

2、能够根据控制要求选择控制设典型实际设

4、控制程序的编制与调试

3、掌握系统的硬件连接、安装、征

台、2、设备的基本组成及特点

2、了解设备的基本组成及特点典型实际设

3、掌握设备常见故障的诊断方法备

4、典型故障的诊断与分析

4、掌握典型故障的排除方法

台、备

2、控制元件的选型与系统配

2、能够根据控制要求选择控制设典型实际设

台、备

2、控制元件的选型与系统配

2、能够根据控制要求选择控制设典型实际设

台、备

2、CNC的选型与硬件配置

2、能够根据控制要求选择控制设典型实际设

5、控制程序的编制与调试调试的基本方法

八、地方电大的教学组织与实施

针对电大开放式教育的特点，结合本专业的实际情况，对地方电大及各办学点提出以下具体要求：

1、地方电大应根据此实训大纲组织实施各办学点机电一体化综合实训环节。

2、各办学点应根据此教学要求，制定出本单位的具体实施方案，报地方电大审核备案，具体内容包括：

（1）实训条件：实训场地，主要实训设备及台套数，师资配置等；

（2）实训内容：根据实训条件确定具体的实训模块、实训项目及具体的实训内容；（3）具体实训安排及主要措施等。

3、各办学点要结合自己的实际情况，不具备实训条件的单位，要积极借助社会力量，采取校校联合、校企联合等多种形式，以确保实训环节的正常进行，地方电大要对其进行监督检查。

4、凡可免修实践环节的学生，各办学点根据相应的免修条件进行初审，将学员名单及相关证书复印件上报地方电大。免修部分实践环节的学生必须提交综合实训报告。

九、考核说明

1、机电一体化系统综合实训的考核包括实训表现、操作技能和实训报告3部分。其中实训表现（出勤、安全文明操作等）占10%、操作技能占60%、实训报告成绩占30%。

2、实际操作技能考核依据“机电一体化系统综合实训”课程大纲和考核说明，由各地方电大自主命题，报中央电大备案。

3、学员在综合实训结束时，要撰写实训总结报告一份，采用电子文档打印稿，实训报告不少于3000字。

4、凡参加国家职业资格鉴定，取得与本实训项目相关的中级工以上职业资格证书者，可免修操作技能实训环节。

2.机电一体化系统综合实训报告 篇二

关键词：机电一体化,综合实训,项目驱动,教学实践

课程的设置

随着我国制造业的飞速发展, 数控机床、机器人以及自动生产线等设备得到了大量应用, 这就需要大量的机电一体化技术人才。随着设备复杂程度的不断提升, 机械技术、气动技术、液压技术、传感器技术、PLC技术、网络及通讯技术等学科相互渗透, 不但对机电一体化技术人才的要求越来越高, 而且对人才综合素质的要求也越来越高。为了适应经济与产业发展的需要, 满足社会的需求, 我校机电一体化技术专业开设了机电一体化综合实训, 强化人才培养的应用性和综合性, 使毕业生在走上工作岗位前得到包括机械技术、气动技术、传感器技术、PLC技术、网络通信技术在内知识和技能的综合应用培训, 使学生既掌握机电一体化专业理论知识, 又能从事机电设备或自动化生产线的安装、调试、维修、维护以及设计改造等方面的工作, 为学生走上实际岗位打下良好的基础。

实训设备主要采用亚龙YL-335A型自动生产线实训考核装备, 该设备包括供料、加工、装配、分拣和输送五大功能模块。每个功能模块都是一个能够独立工作的机电一体化系统, 五个模块加起来又可以构成一个更大的机电一体化系统, 完成更复杂的工作任务。每个模块都涉及机械技术、驱动技术、传感器技术、PLC技术四个方面。

教学内容的组织

机电一体化综合实训属于实践教学环节, 其主要目的是为学生创造一个模拟的职业情境, 培养在该情境下工作所需的职业技能和职业素质。在实施过程中通过对未来职业环境的分析, 归纳出从事某岗位工作应具备的综合技能要求, 然后综合技能所包括的单项技能要求进行能力分解, 构成实践教学的单元或模块。在教学中采用模块化教学, 将整个教学内容划分成若干个由易到难、循序渐进的教学模块, 每个教学模块都有自己明确的目标, 可以获得一项专项能力。所有的教学模块加起来又构成整个实训教学环节, 服务于整体教学目标。

在教学内容组织上, 基础理论以“必需、够用”为度, 以学生为主体, 以培养能力、提高学生综合素质为目标, 打破教材本身的框架, 围绕一个典型设备展开, 将学习过程分解成若干个小任务, 并结合实际操作, 将所要求的知识点、能力点和职业素质融于培训过程。基于这种考虑将整个课程的教学分成三大步、七个教学模块, 如图1所示。

第一步进行单项训练强化。模块一作为整个课程的起点, 从机械、气动、传感器、电气控制、电动机和PLC六项基本应用开始, 为学生奠定必要的机械技术、驱动技术、传感器技术、PLC技术四个方面的基本知识和基本技能基础。

第二步进行综合训练强化。从模块二到模块六实现对基本知识和技能的综合训练强化。

第三步进行综合技能提升。模块七在完成更大任务的基础上, 进一步提升综合应用能力。

教学过程的设计

(一) 教学实施步骤设计

在教学中学生既是学习者, 又是实践活动的参与者。教学过程的实施必须坚持以学生为主体、教师为主导。在完成任务的过程中, 一方面, 教师引导学生自己查阅资料, 自己实验去寻找答案, 遇到问题尽量自己去解决;另一方面, 教师给予必要的辅助和指导。具体的实施步骤如下。

环境、对象的理解和认知首先使学生理解实训设备所关联的职业环境应用背景, 理解“为什么学”。然后使学生对设备的总体概况、结构组成、工作过程、工艺流程以及安全操作有初步认知, 初步理解“学什么”。最后, 使学生明确总的任务目标。

任务分解具体任务的分解如表1所示。“模块一”从认知系统开始, 设置了系统认知和系统总体目标认知任务;对系统所涉及的机械装配和气动回路的基本知识进行学习;为了巩固机械装配和气动回路的知识, 设置了以气动机械手的装配调试为背景的较为综合的任务;根据系统装配与调试的需要, 设置了电气原理图的认知、传感器的认知、交流电机的认知、步进电机的认知、FX2N系列PLC基础知识和步进指令编程共六个单项训练任务;在初步掌握基本知识和基本技能的基础上, 以气动机械手的PLC控制对单项知识和技能进行初步综合。“模块二”到“模块六”以学生感兴趣的任务为引导, 以任务的完成、任务改进和问题发现为动力, 按照先易后难、循序渐进的策略逐步展开课程内容。每个模块都是对机械技术、驱动技术、传感器技术和PLC技术基本知识和基本技能的强化训练。通过五个具有不同层次的教学模块不断地、反复地强化训练, 使学生对基本知识和基本技能的掌握有一个质的飞跃, 达到能够综合应用所学知识和技能解决实际问题的目的。“模块七”是对综合应用能力的拓展和提升。通过自己设计方案、自己编程调试, 使学生的综合应用能力得到进一步的提升, 将综合知识和技能转化为未来就业的综合素质, 实现毕业到就业的另一个飞跃。

实践操作在每个教学任务中, 都包含一定的理论知识和实践操作内容。在实践操作过程中, 一是强调实践操作与理论知识的结合, 不仅要知道“怎么做”, 而且还要知道“为什么这么做”和“怎样才能做得更好”;二是强调操作的细节, 使学生明确操作细节对安全及规范操作、提高劳动效率、培养良好职业习惯、形成优秀职业素养的重要意义。

协作与提高安排有部分编程调试的任务, 该部分通过团结协作的形式完成, 通过组员之间的协商讨论和团结配合, 不断优化解决方案, 完成工作任务。另外, 以书面和口头的形式进行自我总结, 培养学生的文字表达能力、计算机应用能力等。

(二) 教学方法设计

根据不同的教学对象和教学内容, 实施不同的教学方法。根据机电一体化综合实训课程中每个任务的特点以及学生的具体情况, 在教学中主要采用以下几种教学方法:

第一, 项目驱动教学法。作为主要的教学方法之一, 以实际任务的解决引出知识点, 再结合实践操作和总结提高, 将学生对理论知识的理解转化为实际应用能力。

第二, 互动交流教学法。通过师生之间、学生之间的互动交流激发学生兴趣, 使知识脉络更加清晰、解决方案更加优化, 不断培养学生分析问题、解决问题及不断创新的能力。

第三, 多媒体与实训设备结合。实训设备的直观性和针对性强, 但带有一定程度的局限性。多媒体具有开放性, 可以提供大量、丰富、形象的资料, 便于拓展学生的视野, 但针对性不强。综合利用实训设备的针对性与多媒体的开放性, 便于激发学生的学习兴趣, 开阔学生的视野。

第四, 仿真软件与实训设备的结合可降低设备少、故障频发对教学的干扰。初学者对设备比较陌生, 容易使设备产生损坏, 往往会影响教学。借助FESTO仿真软件搭建气动回路和电气控制回路, 并进行仿真调试, 学生乐于接受。

课堂教学的实施

(一) 明确任务目标

按照气动控制回路原理图, 熟练、规范地连接气路;熟练应用气动回路连接与调试的方法, 完成供料单元的气路连接与调试。

(二) 供料模块气动原理图

气动控制回路的工作原理如图2所示, 图中1A和2A分别为推料气缸和顶料气缸, 1B1和1B2为安装在推料气缸的两个极限工作位置的磁感应接近开关, 2B1和2B2为安装在顶料气缸的两个极限工作位置的磁感应接近开关。1Y1和2Y1分别为控制推料气缸和顶料气缸的电磁阀的电磁控制端。

(三) 气动回路的仿真

应用FESTO公司的气动回路仿真软件仿真组建气动回路图, 如图3所示。搭建好仿真回路之后, 可以通过控制电磁阀1Y1和2Y1分别控制推料气缸和顶料气缸的伸出和缩回, 使学生对气动回路原理以及电磁阀、气缸的工作原理有一个较为清晰的认识。

(四) 完成气动回路的连接与调试

连接步骤与方法:按照图2所示气动原理图从汇流排开始连接电磁阀、气缸;连接调试结束后扎紧气管, 并固定在铝合金型材支撑架上。

连接要求:连接时气管走向应按序排布, 均匀美观, 不能交叉、打折;气管要在快速接头中插紧, 不能有漏气现象。

调试步骤:首先检查气管接头处是否漏气, 如有漏气须重新连接。然后用电磁阀上的手动换向加锁钮检验顶料气缸和推料气缸的初始位置和动作位置是否符合工作要求。最后调整气缸节流阀以控制活塞杆的伸出、缩回运动速度。

(五) 考核评价

课堂的考核应注重对学生工作过程的动态考核。考核包括理论知识、操作技能、劳动效率和安全操作四个方面, 具体考核标准和量化的考核依据见表2。此外, 为鼓励学生不断提升的积极性, 可改变一次考核定成绩的模式, 学生在考核后如对考核成绩不满意, 可以再提供两次考核机会, 成绩以三次成绩中的最高成绩计算。

存在的问题

在机电一体化综合实训课程教学改革过程中, 也存在着几个关键的问题需要进一步研究和探索:一是如何量化理论教学与实践教学的比重;二是考评模式较传统考评模式有所转变, 但也存在着操作难度大、理论与实践考核如何具体量化的问题;三是如何保证课程教学实施的可操作性, 因为只有可操作性更强, 持续性才能更久。

参考文献

[1]吕景泉.自动化生产线安装与调试 (第2版) [M].北京:中国铁道出版社, 2009:83-93.

[2]何瑞.模块化生产加工系统应用教程[M].天津:天津大学出版社, 2008:17-38.

[3]金芬, 陶亦亦, 陆春元.高职院校机电一体化综合实训教学的实践探讨[J].职业教育研究, 2009, (10) :104-105.

[4]宋志刚, 朱梅, 孙卫和.机电一体化综合实训课程教学模式探讨[J].职业教育研究, 2007, (7) :119-120.

[5]吴献文, 陈成欢, 刘志成.以职业岗位能力为向导的项目驱动教学改革实践[J].职业技术教育, 2010, 31 (2) :42-44.

[6]张平亮, 辛望旦, 唐正育, 等.高职机电一体化复合型人才课程体系的构建[J].宁波职业技术学院学报, 2009, 13 (2) :5-9.

3.机电一体化系统综合实训报告 篇三

关键词：高职院校：机电一体化；综合实训；项目教学法

高职院校的培养目标是生产、建设、管理和服务第一线需要的高素质技能型专门人才 这一培养目标决定了重视实践教学是高职院校的一大特色.是实现高职人才培养目标的重要环节 实践教学有利于培养学生的实际动手能力、实践能力、创新能力、敬业精神和责任心；同时，也是学生完成专业知识向专业技能转变、学生角色向员工角色转变的重要过程.并可为学生将来的职业生涯发展奠定坚实的基础。

随着现代化工业生产的迅速发展.自动化控制技术的集成应用正起着越来越重要的作用。由气动、液压、传感器、PLC、网络及通讯等技术的相互渗透而形成的机电一体化技术.已成为当今工业科技的重要组成部分，它的应用范围涉及工业、农业、交通、能源、国防等众多领域。自动化程度极高的先进设备的广泛应用.必然需要大量掌握机电一体化技术的技能型人才从事机电一体化设备的操作、维修、检测和管理工作 为了适应区域经济和高新技术产业发展的需要，满足社会的需求.高职院校在机电一体化专业开设机电一体化综合实训.进行项目实训课程教学探索.目的是培养学生的职业技能和职业素质.为进入企业顶岗实习做好准备.最大限度地增强对就业岗位的适应性。

1.实训课程的目标

机电一体化专业综合实训课程是集气压技术、液压技术、电机及电气控制技术、自动检测技术、PLC及其自动控制技术、网络通讯技术于一体的专业技能综合训练课程 课程紧扣机电一体化技术的核心技术环节，即检测、控制与执行三大技术环节展开.同时引入最新的网络控制技术。训练时应遵循以学生为中心、以培养学生实践能力为中心和以培养学生素质为中心的原则.通过实训.使学生既能掌握机电一体化专业理论知识.义能从事机电设备或自动化生产线操作、安装、调试、维修、维护以及设计改造等方面的工作，并具有良好的职业素质。

2.实训课程的内容与模式

围绕实训目标.综合实训的内容应根据本专业所对应的职业岗位群确定 机电一体化的综合实训可以选择某一生产流程的模拟控制系统或典型的机电产品为实训载体.通过对某生产流程或产品的模拟仿真控制.掌握生产岗位的控制操作技术 我校选用了自动化生产加工系统（Modular ProductionSyste111简称MPS）.在实训过程中以该系统为载体.以工作任务为中心，按照工作任务的相关性来组织课程 在教学内容组织上.基本理论以必需、够用为度，以学生为主体.以培养能力、提高学生综合素质为目标.并采用行之有效的项目培训模式 所谓项目培训模式.就是打破教材本身的框架.围绕一个典型设备展开.将学习过程分解成若干个小任务.并结合实际操作.将所要求的知识点、能力点和职业素质融于培训过程 训练时，首先结合实际的装置.了解该装置所能完成的任务及工作流程。其次.分析该装置的硬件组成.让学生明白各部分硬件的组成元件.各自完成何种功能：再说明本设备所包含的技术和应掌握的知识点.然后通过实际操作，如拆装、调试、故障诊断、维修及保养等，掌握机电设备的装配、操作和维护该设备应具备的能力 再次.将所要掌握的知识点和技能归类.并做一定的延伸，使部分能力较强的学生有所发展。

3.实训课程的时间安排与实训条件

机电一体化综合实训课程是在完成主要专业课程的理论学习和各主要技能专项实训后.在学生进入企业实习或就业前，综合运用本专业（岗位）的主要知识和技能，在校集中进行的综合性、系统化训练，实训时间为四周 我校建立了机电一体化实训基地，由师生参与自主研制的PI C实训室、校企共同投入建设的气动控制技术实验室及自动化生产加工系统实训室等组成.供开展实训课程使用.并且实训期间实训室进行开放式管理。

4.实训课程的考核方式

为突出学生的能力培养，对机电学生考核的标准为：（1）是否有创新，即能否运用所学的理沦知识分析、处理实际问题，能否就所给的条件提出合理的观点和可行的处理方法；（2）识图能力和动手能力；（3）是否能搜集资料，报告内容是否合理；（4）是否有团结协作精神：（5）写作与表达能力；（6）计算机应用能力等。考核的形式：理论与技能考核相结合。考核成绩的评定：理论测试成绩占20%；实训报告成绩占25%：实践环节占55% .其中拆装操作占20% ，編程、调试与排除故障占25% .安全与环保意识考核占10%。

机电一体化综合实训的实施过程综合实训可促进教学与就业岗位的零距离对接 一般是针对岗位群.培养的学生应具备与就业岗位零距离对接所要求的综合职业能力 以往的课程教学比较强调课程中知识点和单项技能的掌握.忽视知识与技能在实际工作中的综合应用。

5.采取递进式训练

4.机电一体化实训报告 篇四

专 业：机械设计制造及其自动化 年 级：2013级 指导教师：陈成坤

一、实训目的

1、通过实习，学生应对机电工程学科有一定的感性和理性认识，对机械设计、机电技术等方面的专业知识做进一步的理解。

2、通过实习，学生应了解相关程及相关硬件，掌握机电技术相关知识及使用工具，熟练掌握其实际操作和安装技能，3、通过实习，学生应了解电路图安装与调试技术，掌握电路元件装配、焊接技术及对故障的诊断和排除。

4、通过实习，培养学生理论联系实际的能力，提高分析问题和解决问题的能力，增强独立工作能力，培养学生团结合作。

二、实训内容

（一）闪烁灯

1．任务要求

（1）按照电路原理图和PCB线路图，接线和焊接电子元件

（2）接通电源后，绿灯常亮，黄灯闪烁。按下开关，三灯交替闪烁。2.电路图及PCB线路图

图1.1 电路图

图1.2 PCB线路图

3.面包板连接实物图

图1.3 面包板连线图

图1.4 面包板实物图

4.闪烁灯实物

图1.5 闪烁灯实物

（二）LED灯显示屏

1.任务要求

（1）本设计是以单片机为核心控制器件的简单图像的LED显示系统，系统由单片机、和显示屏构成。

（2）设计并实现5*5LED显示，要求单片机与显示器之间接口设计，并编制程序，在显示器上显示英文字母。

2.ArduinoMega2560单片机

ArduinoMega2560是一款基于ATmega2560(数据手册)的微控制器板。它有54个数字输入/输出引脚（其中15个可用作PWM输出）、16个模拟输入、4个UART（硬件串行端口）、1个16MHz晶体振荡器、1个USB连接、1个电源插座、1个ICSP头和1个复位按钮。它包含了支持微控制器所需的一切；只需通过USB电缆将其连至计算机或者通过AC-DC适配器或电池为其供电即可开始。Mega与面向ArduinoDuemilanove或Diecimila的盾板大多都兼容。（1）概要

微控制器 ATmega2560 工作电压 5V 输入电压（推荐值）7-12V 输入电压（极限值）6-20V 数字I/O引脚 54（其中15个提供PWM输出）模拟输入引脚 16 每个I/O引脚的DC电流 40mA 3.3V引脚的DC电流 50mA FlashMemory 256KB，其中8KB被启动加载器占用 SRAM 8KB EEPROM 4KB 时钟速度 16MHz（2）编程

可以利用Arduino软件(download)给ArduinoMega编程。ArduinoMega上的ATmega2560预先烧录了启动加载器，从而无需使用外部硬件编程器即可将新代码上传给它。它利用原始的STK500协议进行通信。您还可以旁路启动加载器，利用ArduinoISP等通过ICSP（在线串行编程）头为微控制器编程。

Arduino库提供ATmega16U2（或rev1和rev2电路板内的8U2）固件源代码。ATmega16U2/8U2配有DFU启动加载器，它可以通过下列方式激活：

在Rev1电路板上：连接电路板背面上的焊接跨接线（靠近意大利地图），然后复位8U2。在Rev2或更新的电路板上：有1个电阻器，能将8U2/16U2HWB线路接地，从而更轻松地进入DFU模式。然后，您可以利用AtmelFLIP软件(Windows)或者DFU编程器(MacOSXandLinux)（MacOSX和Linux）来加载新固件。或者，你也可以使用带有外部编程器（覆写DFU启动加载器）的ISP头。(3)外形

图2.1 ArduinoMega2560 3.电路图

图2.2 5*5LED电路图

4.5*5LED焊接实物图

图2.3 焊接实物图

5.程序

Const row[5]={2,7,5,13,18} Const int col[5]={6,11,10,3,4};Int pixels[5][5];Int x=5;Int y=5;Void setup(){ For(int thisPin=0;thisPin<5;thisPin++){ pinMode(col[thisPin],OUTPUT);pinMode(row[thisPin],OUTPUT);digitalWrite(col[thisPin],HIGH);} For(int x=0;x<5;x++){ For(int y=0;y<5;y++){ Pixels[x][y]=HIGH;} } } Void loop(){ readSensors();refreshScreen();} Void readSensors(){ Pixels[x][y]=HIGH;X=7-map(analogRead(A0),0,1023,0,7);Y=map(analogRead(A1),0,1023,0,7);Pixels[x][y]=LOW;} Void refreshScreen(){ For(int thisRow=0;thisRow<5;thisRow++){ digitalWrite(row[thisRow],HIGH);for(int thisCol=0;thisCol<5;thisCol++){ int thisPixel=pixel[thisRow][thisCol];digitalWrite(col[thisCol],thisPixel);if(thisPixel==LOW){ digitalWrite(col[thisCol],HIGH);} } 6.外壳

使用三维制图软件设计，通过3D打印技术制作

图2.4 CATIA三维制图

图2.5 3D打印制作实物图

7.实物图

图2.6 设计成果

（三）“创意之星”机器人

1.任务要求

要求：完全自主的机器人，使用各种传感器来感知自身的位置、姿态，实现移动，爬坡，推圆柱，避障等功能 任务规划：

（1）搭建机器人，布置传感器。实现（2）编制程序，并做练习。（3）模拟比赛练习。2.创意之星

（1）“创意之星”是一种模块化机器人组件，其特点是组成机器人的各种零件都是通用、可重组的，各个零件之间有统一的连接方式，零件之间可以自由组合，从而构建出各种各样的机器人构型。为了保证“创意之星”机械结构的刚性、牢固，如下图所示零件之间采用面接触、键连接、螺钉紧固的方式进行组合。

图3.1典型连接方式

3.控制器

（1）以ATmega128为核心的MultiFLEX™2-AVR控制器

图3.2 MultiFLEX 2-AVR控制器功能示意图

（2）以PXA270为控制核心的MultiFLEX™2-PXA270控制器。

图3.3 MultiFLEX™2-PXA270控制器

4.传感器

（1）“创意之星”布置了大量的传感器

图3.4“创意之星”传感器类型及电气规范

（2）红外接近传感器

红外接近传感器俗称光电开关。它是利用被检测物对光束的遮挡或反射，由同步回路选通电路，从而检测物体有无的。光电开关将输入电流在发射器上转换为光信号射出，接收器再根据接收到的光线的强弱或有无对目标物体进行探测。多数光电开关选用的是波长接近可见光的红外线光波型，因此也称为红外开关。

图3.5 红外接近传感器

5.执行器

机器人常用的运动驱动部件有直流有刷电机、直流无刷电机、步进电机、舵机等。“创意之星”配置了直流有刷电机、微型舵机、机器人专用舵机等。（5.1）CDS5516机器人舵机 proMOTION CDS系列机器人舵机属于一种集电机、伺服驱动、总线式通讯接口为一体的集成伺服单元，主要用于微型机器人的关节、轮子、履带驱动，也可用于其它简单位置控制场合。

图3.6 CDS5516机器人舵机

（5.2）CDS5516的调试设置软件

CDS5516的基础参数设置、保护参数调节、性能测试等都可以通过RobotSevo Terminal软件来实现。

图3.7 RobotSevo Terminal（5.3）CDS5516机器人舵机外接单片机

6.NorthSTAR 图形化开发环境

（6.1）NorthSTAR是一个图形化交互式机器人控制程序开发工具。在NorthSTAR中，通过鼠标的拖动逻辑框的控件和对控件做简单的属性设置，就可以快捷的编写机器人控制程序。程序编辑完后，可以编译并下载到机器人控制器中运行。NorthSTAR 编程环境具有操作简便、功能强大特点，能让您在图标拖动中创建复杂的逻辑，让您的机器人按照您的意愿动作。

图3.8 流程图界面（6.2）NorthSTAR具有调试和在线监控功能，可以实时查询传感器的值、舵机位置，或者设置舵机速度和位置。

图3.9舵机调试界面

7.机器人的装配（大家的共同努力）

整个擂台机器人由1个控制板，12个舵机和3个红外接近传感器及“创意之星”机器人零部件组成。4个舵机组成主要的四个车轮，由6个舵机组成两个机械臂，2个舵机组成两个机械腿。下列是装配实物图：

图3.10 机器人机构图

8.程序

（1）下面是图形化的程序语言：

图3.11 NorthSTAR图形化程序

（2）源程序如下：

#include “Apps/SystemTask.h” uint8 SERVO_MAPPING[12] = {10,3,4,8,19,20,1,16,18,2,9,17};int main(){ MFInit();MFInitServoMapping(&SERVO_MAPPING[0],12);MFSetPortDirect(0x00000FF0);MFSetServoMode(10,0);MFSetServoMode(3,0);MFSetServoMode(4,0);MFSetServoMode(8,0);MFSetServoMode(19,0);MFSetServoMode(20,0);MFSetServoMode(1,0);MFSetServoMode(16,0);MFSetServoMode(18,1);MFSetServoMode(2,1);MFSetServoMode(9,1);MFSetServoMode(17,1);//爬坡动作序列 while(1){ //收拢手臂

MFSetServoPos(10,512,1000);MFSetServoPos(3,512,1000);MFSetServoPos(4,512,300);MFSetServoPos(8,512,300);MFSetServoPos(19,512,300);MFSetServoPos(20,512,300);MFSetServoPos(1,512,300);MFSetServoPos(16,512,300);MFSetServoRotaSpd(18,-500);MFSetServoRotaSpd(2,500);MFSetServoRotaSpd(9,-500);MFSetServoRotaSpd(17,500);MFServoAction();DelayMS(1000);//爬坡动作1—前进

MFSetServoPos(10,512,1000);MFSetServoPos(3,512,1000);MFSetServoPos(4,400,300);MFSetServoPos(8,400,300);MFSetServoPos(19,400,300);MFSetServoPos(20,400,300);MFSetServoPos(1,620,300);MFSetServoPos(16,400,300);MFSetServoRotaSpd(18,-500);MFSetServoRotaSpd(2,500);MFSetServoRotaSpd(9,-500);MFSetServoRotaSpd(17,500);MFServoAction();DelayMS(1000);//爬坡动作2—前倾

MFSetServoPos(10,512,1000);MFSetServoPos(3,512,1000);MFSetServoPos(4,273,300);MFSetServoPos(8,285,300);MFSetServoPos(19,178,300);MFSetServoPos(20,722,300);MFSetServoPos(1,493,300);MFSetServoPos(16,512,300);MFSetServoRotaSpd(18,-500);MFSetServoRotaSpd(2,500);MFSetServoRotaSpd(9,-500);MFSetServoRotaSpd(17,500);MFServoAction();DelayMS(1000);//爬坡动作3—后倾

MFSetServoPos(10,512,1000);MFSetServoPos(3,512,1000);MFSetServoPos(4,273,200);MFSetServoPos(8,285,200);MFSetServoPos(19,178,200);MFSetServoPos(20,722,200);MFSetServoPos(1,360,200);MFSetServoPos(16,652,200);MFSetServoRotaSpd(18,-500);MFSetServoRotaSpd(2,500);MFSetServoRotaSpd(9,-500);MFSetServoRotaSpd(17,500);MFServoAction();DelayMS(1000);//收拢手臂

MFSetServoPos(10,512,1000);MFSetServoPos(3,512,1000);MFSetServoPos(4,273,300);MFSetServoPos(8,285,300);MFSetServoPos(19,178,300);MFSetServoPos(20,722,300);MFSetServoPos(1,360,300);MFSetServoPos(16,652,300);MFSetServoRotaSpd(18,-500);MFSetServoRotaSpd(2,500);MFSetServoRotaSpd(9,-500);MFSetServoRotaSpd(17,500);MFServoAction();DelayMS(1000);} } 9.自豪的设计成品

图3.12 不太完美的“擂台机器人”

三、实训心得

机电一体化实训，两周，转眼就过了。实训，在我看来是一种练习或者说复习，是为了巩固以前学的知识和增强自己的动手能力，因此，每个实训我都很重视，都全力以赴，都有很大的收获。

我们的实训训练不仅是锻炼个人技能，同样的还有人与人之间的合作能力，因此，分组，分任务，这是必不可少的。在短暂的大学学习和实习过程中，我深深的感觉到自己所学知识的肤浅和在实际运用中的专业知识的匮乏。本次试验控制系统的编程对我是一个很大的挑战，平时接触的编程方面的知识不是很多。不过，幸运的是有了NorthSTAR图形化编程界面，可以方便直观的实现准确的编程控制，为我们提供了很大的便利性。这次实训因为有用到电烙铁，所以安全方面不得不强调。电烙铁用的是220V的电压，通电之后本身又有高温，因此，一不小心就是烧物，伤人。我发现在实训场里的很多东西都是伤痕累累的，桌子有很多一块块的伤疤，更恐怖的是电烙铁的电线上也是充满伤疤，这可以看出来，我们同学对这个安全的问题还不是很重视，相信不少同学都有烫伤的体验。我觉得，无论是在哪里，无论是做什么东西、什么事情，安全都是前提，耐心、细心很重要。

5.典型机电一体化系统实验报告 篇五

一、实验课的目的和要求

巩固和加深对机电一体化技术基本原理的理解；具体了解机电一体化装置的组成及性能特点；掌握典型机电一体化产品的使用与维护；初步具有机电一体化产品试验研究的能力。

二、实验内容和占用学时的具体分配

必开实验：

实验项目名称：典型机电一体化系统（产品）结构剖析、操作（2 学时）综合型

实验目的：

（1）了解微机数控装置的构成特点及工作原理；

（2）熟悉各构成要素的分布位置与作用；

（3）熟悉各构成要素之间的相互连接；

（4）熟悉数控系统的控制操作。

仪器设备：工业自动化实物模型（机械手2台、立体仓库2台和电梯及其群控系统装置2台）、微机。

三、实验课的考核办法

根据实验操作和《实验报告》评定实验成绩；并作为课程成绩的一部分。

四、实验教材及参考书

《机电一体化系统设计实验指导书》，西南石油大学

《机电一体化系统设计》，张建民，北京：高等教育出版社

设备使用说明书

数控机床是典型的机电一体化系统。PLC工程现场界面涉及光、机、电、气、液等复杂的输入输出信令，加之PLC对于信号的逻辑处理具有的抽象运算特征，使得工业现场故障处理工作通常是相当的复杂困难，PLC机电系统现场故障往往使得缺少工程经验的设备管理者们束手无策，较长时间的故障处理处理可以大幅度降低产能，严重影响生产。本文以就事论事的方式平铺直叙具体的机电工程现场故障处理案例，保留住故障处理经验中最珍贵的分析判断过程。

2数控机床故障诊断案例

2.1 甄别PLC内外部故障实例

配备820数控系统的某加工中心，产生7035号报警，查阅报警信息为工作台分度盘不回落。在SINUMERIK

810／820S数控系统中，7字头报警为PLC操作信息或机床厂设定的报警，指示CNC系统外的机床侧状态不正常。处理方法是，针对故障的信息，调出PLC输入/输出状态与拷贝清单对照。

工作台分度盘的回落是由工作台下面的接近开关SQ25、SQ28来检测的，其中SQ28检测工作台分度盘旋转到位，对应PLC输入接口110.6，SQ25检测工作台分度盘回落到位，对应PLC输入接口110.0。工作台分度盘的回落是由输出接口Q4.7通过继电器KA32驱动电磁阀YV06动作来完成。

从PLC STATUS中观察，110.6为“1”，表明工作台分度盘旋转到位，I10.0为“0”,表明工作台分度盘未回落，再观察Q4.7为“0”，KA32继电器不得电，YV06电磁阀不动作，因而工作台分度盘不回落产生报警。

处理方法：手动YV06电磁阀，观察工作台分度盘是否回落，以区别故障在输出回路还是在PLC内部。

2.2 诊断接近开关故障实例

某立式加工中心自动换刀故障。

故障现象：换刀臂平移到位时，无拔刀动作。

ATC动作的起始状态是：（1）主轴保持要交换的旧刀具。（2）换刀臂在B位置。（3）换刀臂在上部位置。（4）刀库已将要交换的新刀具定位。

自动换刀的顺序为：换刀臂左移（B→A）→换刀臂下降（从刀库拔刀）→换刀臂右移（A→B）→换刀臂上升→换刀臂右移（B→C，抓住主轴中刀具）→主轴液压缸下降（松刀）→换刀臂下降（从主轴拔刀）→换刀臂旋转180°（两刀具交换位置）→换刀臂上升（装刀）→主轴液压缸上升（抓刀）→换刀臂左移（C→B）→刀库转动（找出旧刀具位置）→换刀臂左移（B→A，返回旧刀具给刀库）→换刀臂右移（A→B）→刀库转动（找下把刀具）。换刀臂平移至C位置时，无拔刀动作，分析原因，有几种可能：

（1）SQ2无信号，使松刀电磁阀YV2未激磁，主轴仍处抓刀状态，换刀臂不能下移。

（2）松刀接近开关SQ4无信号，则换刀臂升降电磁阀YV1状态不变，换刀臂不下降。

（3）电磁阀有故障，给予信号也不能动作。

逐步检查，发现SQ4未发信号，进一步对SQ4检查，发现感应间隙过大，导致接近开关无信号输出，产生动作障碍。

2.3 诊断压力开关故障实例

配备FANUC 0T系统的某数控车床。

故障现象：当脚踏尾座开关使套筒顶尖顶紧工件时，系统产生报紧。

在系统诊断状态下，调出PLC输入信号，发现脚踏向前开关输入X04.2为“1”，尾座套筒转换开关输入X17.3为“l”，润滑油供给正常使液位开关输入X17.6为“1”。调出PLC输出信号，当脚踏向前开关时，输出Y49.0为“1”，同时，电磁阀YV4.1也得电，这说明系统PLC输入/输出状态均正常，分析尾座套筒液压系统。

当电磁阀YV4.1通电后，液压油经溢流阀、流量控制阀和单向阀进入尾座套筒液压缸，使其向前顶紧工件。松开脚踏开关后，电磁换向阀处于中间位置，油路停止供油，由于单向阀的作用，尾座套筒向前时的油压得到保持，该油压使压力继电器常开触点接通，在系统PLC输入信号中X00.2为“l”。但检查系统PLC输入信号X00.2则为“0”，说明压力继电器有问题，其触点开关损坏。故障原因：因压力继电器SP4.1触点开关损坏，油压信号无法接通，从而造成PLC输入信号为“0”，故系统认为尾座套筒未顶紧而产生报警。

解决方法：更换新的压力继电器，调整触点压力，使其在向前脚踏开关动作后接通并保持到压力取消，故障排除。

2.4 诊断中间继电器故障实例

某数控机床出现防护门关不上，自动加工不能进行的故障，而且无故障显示。该防护门是由气缸来完成开关的，关闭防护门是由PLC输出Q2.0控制电磁阀YV2.0来实现。检查Q2.0的状态，其状态为“1”，但电磁阀YV2.0却没有得电，由于PLC输出Q2.0是通过中间继电器KA2.0来控制电磁阀YV2.0的，检查发现，中间继电器损坏引起故障，更换继电器，故障被排除。

另外一种简单实用的方法，就是将数控机床的输入/输出状态列表，通过比较通常状态和故障状态，就能迅速诊断出故障的部位。

2.5 根据梯形图逻辑诊断DI点故障实例

配备SINUMERIK 810数控系统的加工中心，出现分度工作台不分度的故障且无故障报警。根据工作原理，分度时首先将分度的齿条与齿轮啮合，这个动作是靠液压装置来完成的，由PLC输出Q1.4控制电磁阀YVl4来执行，PLC梯形图如图1所示。

图1分度工作台PLC梯形图

通过数控系统的DIAGNOSIS能中的“STATUS PLC”软键，实时查看Q1.4的状态，发现其状态为“0”，由PLC梯形图查看F123.0也为“0”，按梯形图逐

个检查，发现F105.2为“0”导致F123.0也为“0”，根据梯形图，查看STATUS PLC中的输入信号，发现I10.2为“0”，从而导致F105.2为“0”。I9.3、I

9.4、I10.2和I10.3为四个接近开关的检测信号，以检测齿条和齿轮是否啮合。分度时，这四个接近开关都应有信号，即I9.3、I9.4、I10.2和I10.3应闭合，现I10.2未闭合，处理方法：（1）检查机械传动部分。（2）检查接近开关是否损坏。

2.6 根据梯形图逻辑诊断DO点故障实例

配备SINUMERIK 810数控系统的双工位、双主轴数控机床。

故障现象：机床在AUTOMATIC方式下运行，工件在一工位加工完，一工位主轴还没有退到位且旋转工作台正要旋转时，二工位主轴停转，自动循环中断，并出现报警且报警内容表示二工位主轴速度不正常。

两个主轴分别由B1、B2两个传感器来检测转速，通过对主轴传动系统的检查，没发现问题。用机外编程器观察梯形图的状态。

F112.0为二工位主轴起动标志位，F111.7为二工位主轴起动条件，Q32.0为二工位主轴起动输出，I21.1为二工位主轴刀具卡紧检测输入，F115.1为二工位刀具卡紧标志位。

在编程器上观察梯形图的状态，出现故障时，F112.0和Q32.0状态都为“0”，因此主轴停转，而F112.0为“0”是由于Bl、B2检测主轴速度不正常所致。动态观察Q32.0的变化，发现故障没有出现时，F112.0和F111.7都闭合，而当出现故障时，F111.7瞬间断开，之后又马上闭合，Q32.0随F111.7瞬间断开其状态变为“0”，在Flll.7闭合的同时，F112.0的状态也变成了“0”，这样Q32.0的状态保持为“0”，主轴停转。Bl、B2由于Q32.0随F111.7瞬间断开测得速度不正常而使F112.0状态变为“0”。主轴起动的条件F111.7受多方面因素的制约，从梯形图上观察，发现F111.6的瞬间变“0”引起Flll.7的变化，向下检查梯形图PB8.3，发现刀具卡紧标志F115.1瞬间变“0”，促使Flll.6发生变化，继续跟踪梯形图PB13.7，观察发现，在出故障时，I21.1瞬间断开，使F115.1瞬间变“0”，最后使主轴停转。I21.1是刀具液压卡紧压力检测开关信号，它的断开指示刀具卡紧力不够。由此诊断故障的根本原因是刀具液压卡紧力波动，调整液压使之正常，故障排除。

3结束语

6.机电一体化专业实训周记 篇六

在这星期里我在铣床上学会了简单的打孔，和图纸上的M5或Φ5的区别。M5是用Φ4.3的转头打，而Φ5是用Φ5的转头打的。第一次我不懂得时候打错了不少材料，师傅没怎么说我，我很不好意思。

再重新对镗铣床用途及性能有了认识：铣床是用途较为广泛的重型机床。该机床有足够的功率和刚性，能满足强力铣削的要求：具有X、 Y 、Z 、三个进给，X、Y方向进给均有数字显示及夹紧装Z，是一种性能优良，工艺范围广泛，精度及生产效率高的先进设备，铣床没有可移动的工作台，工件固定在落地平台上，适宜于加工尺寸和重量较大的工件。规格较大的落地镗铣床还设有供钻削用的高速主轴。机床配有平台、回转工作台、后立柱、平旋盘、立铣头和万能铣头等附件。

7.机电一体化实训室安全操作守则 篇七

１． 实习人员必须认真学习电气安全知识，充分认识电气安全的重要意义，掌握触电急救的方法。

２． 电拖属于强电实习，实习人员必须有充分的绝缘意识。３． 实习人员要随时检查自己的工具是否完好，如手柄绝缘是否破损，验电笔是否正常等，严禁使用已损的工具。

４． 接线时，工具整齐摆放于接线板右侧，导线位于左侧，工具要轻拿轻放。

５． 低压电器一般都是胶木、瓷质外壳，很易破碎，安装时不要用力过大或用工具硬撬。

６． 连线绝缘必须完好禁止用裸导线连接。

７． 硬连线从端子引出后，要求与同向线集束帖紧板面布线；所有导线都要横平竖直，不得跨线，飞线。

８． 软线布线须用槽板，槽板按照低压电器的布局加以固定，导线要留有一定的余量。

９． 所有导线的连接端子都要套上异型管并标明线号，便于识别、维修。

１０． 接线端子处，导线裸露不宜过长；用软导线时，须将软连线的端子作绞紧处理，必要时用接线耳压接；防止细铜线短路相邻端子。

１１． 接线完成后，在通电试车前，必须用万用表测量控制电路模拟动作下的电阻值，如阻值过小（与理论值相比）须仔细检查，更改错误接线，待确认阻值正常后方可通电试车。１２． 试车时必须先接负载，后接电源；试车结束，先断电源，后断负载。

１３． 通电试车至少须有两人以上，一人操作，一人监护。遇有异常，监护者立即切断电源。

１４． 通电试车时，所以裸露的导线都视为带电；人体与控制板必须保持一定的距离，单手操作。严禁在通电情况下，用手摸、拉导线或改接线路。

１５． 使用中如遇跳闸事故，须经指导老师确认并排除故障后再送电合闸；未经允许千万不能擅自合闸。

１６． 通电试车时，若接触器动作，电机不转并发出震动时，应立即拉闸断电；检查哪一路的相线断路。排除故障后方可再通电试验。

１７． 通电试车成功后，按要求及时拆除所有布线，拆下的导线不得乱扔。绝缘良好的拉直后继续使用，不能使用的收集到老师指定的容器中。

１８． 导线拆除后，压紧螺钉都已经拧松，很容易掉落，因此必须及时的拧紧。

１９． 对违反安全操作规程，造成设备损坏或人身伤害者，追究其相应的经济和法律责任。

8.机电一体化系统综合实训报告 篇八

题

目

电动机调速系统仿真

专

业

班

级

学

生

姓

名

学

号

指

导

教

师

时

间

一、课程设计目的1、掌握MATLAB环境下传递函数建模和Power

System模块建模的方法；

2、根据控制对象的物理特性，掌握控制系统动态建模的方法和分析方法；

3、了解控制系统校正的一般过程，根据被控对象的性能指标要求进行系统校正。

二、课程设计内容

1、某晶闸管供电的双闭环直流调速系统，整流装置采用三相桥式电路，基本数据如下：

直流电动机：220V、17A、1460r/min、，允许过载倍数。

晶闸管装置放大系数：；

电枢回路总电阻：；

时间常数：，；

电流反馈系数：；

转速反馈系数：。

设计一转速电流双闭环控制的调速系统，设计指标为电流超调量，空载起动到额定转速时的转速超调量。取电流反馈滤波时间常数，转速反馈滤波时间常数。取转速调节器和电流调节器的饱和值为12V，输出限幅值为10V，额定转速时转速给定。仿真观察系统的转速、电流响应和设定参数变化对系统响应的影响。

要求：

（1）根据转速电流双闭环控制的直流调速系统动态结构图，按传递函数构建仿真模型；

（2）按工程方法设计和选择转速和电流调节器参数，ASR和ACR都采用PI调节器。

（3）设定模型仿真参数，仿真时间10s，并在6s时突加1/2额定负载，观察控制系统电流、转速响应。

（4）修改调节器参数，观察在不同参数条件下，双闭环系统电流和转速的响应，（5）使用Power

System模块建立直流电机双闭环系统仿真模型，并与传递函数模型运行结果进行比较。

可能会用到的公式：=

供电电源电压：=.励磁电阻为：

电枢电感估算式：（c=0.4）

反电势常数：

电动机轴上的飞轮惯量：

电动机转动惯量：

额定负载转矩为：

（1）

设计思路：

在直流调速系统中，通过PI调节器实现的转速负反馈控制，可使系统转速稳态无静差，消除负载转矩扰动对稳态转速的影响；为实现在允许条件下电机的最快起动，采用电流负反馈控制，可以获得一段使电流保持为最大值的恒流过程。为了使转速负反馈和电流负反馈起作用，可在系统中设置两个调节器，分别引入两种负反馈机制以调节转速和电流，其中，把转速调节器（ASR）的输出当作电流调节器（ACR）的输入，再用ACR的输出去控制电力电子变换器。

此处作为工程设计方法，可以将调节器的设计过程分为两步：第一步，先选择调节器的结构，以确保系统稳定，同时满足所需的稳态精度；第二步，在选择调节器的参数，以满足动态性能指标的要求。为获得良好的静态和动态性能，转速和电流两个调节器一般都采用PI调节器。

转速电流双闭环控制的直流调速系统动态结构图

（2）

参数计算过程：

ACR设计过程：

①确定各时间常数

a．由查表可知，三相桥式整流装置的滞后时间常数s；

b．由题已知电流滤波时间常数s；

c．按小时间常数近似处理，取电流环小时间常数之和s。

②选择ACR结构

根据设计要求，并保证稳态电流无差，可按典型Ⅰ型系统设计PI型ACR，其传递函数为；由于，由查表可知，各项指标均满足条件。

③计算ACR参数

ACR超前时间常数：s；

ACR开环增益：要求时，取，因此

所以，ACR的比例系数为

④检验近似条件

电流环截止频率：

a．校验晶闸管整流装置传递函数的近似条件，满足近似条件；

b．校验忽略反电动势变化对电流环动态影响的条件，满足近似条件；

c．校验电流环小时间常数近似处理条件，满足近似条件；综上所述，PI型ACR的传递函数为

ASR设计过程：

①确定各时间常数

a．由可得，电流环等效时间常数为

s；

b．由题已知转速滤波时间常数s；

c．按小时间常数近似处理，取转速环小时间常数之和为

s；

②选择ASR结构

根据设计要求，可选用PI型ACR，其传递函数为；由于，由查表可知，各项指标均满足条件。

③计算ASR参数

根据跟随和抗扰性能都较好的原则，取h=5，则ACR超前时间常数为s

由可得，ASR开环增益为

由可得，ASR的比例系数为

④检验近似条件

转速环截止频率：

a．校验电流环简化条件，满足简化条件；

b．校验转速环小时间常数近似处理条件，满足近似条件；

⑤校核转速超调量

当突加阶跃给定时，ASR饱和，所以此处应按照退饱和的情况重新计算超调量。当h=5时，查得，则超调量为

显然，能满足设计要求。

综上所述，PI型ASR的传递函数为

（3）

仿真模型与波形图（注：图要有图标）：

仿真模型：

图1-1转速电流双闭环控制的直流调速系统仿真模型

仿真时间10s，并在6s时突加1/2额定负载：电流调节器KT=0.5：

图1-2

KT=0.5电流波形

图1-3KT=0.5电流、转速响应波形

电流调节器KT＝0.25时：

图1-4KT＝0.25

电流波形

图1-5KT＝0.25电流、转速响应波形

电流调节器KT=1时：

图1-6KT=1电流波形

图1-7

KT=1电流、转速响应波形

（4）

对结果进行分析：

电流调节器KT=0.5，电压调节器h=5时的电流和转速的响应跟随性能超调小，动态跟随性能适中。电流调节器KT＝0.25时，可看出起动时电流响应超调减小，但上升时间变长。电流调节器KT=1时，可看出起动时电流响应超调增大，但上升时间变短。

（5）

使用Power

System模块建立直流电机双闭环系统仿真模型：

图1-8Power

System模块建立直流电机双闭环系统仿真模型

图1-9Power

System模块建立直流电机双闭环系统仿真波形

2、转速开环SPWM控制的变频调速系统建立和仿真

上图为此系统的总框图，其中spwm模块，inverter模块是经过封装的子系统模块，子系统模块需要自己搭建。

提示：1）、调制波是三相正弦调制波，其中

2）、等腰三角波可用脉冲发生器（幅值设为4，周期设为1

/1980,占空比设为50%）和一个常数2比较，得到新的脉冲，再经过积分环节，得到等腰三角形波，再经过一个增益模块（1980*2）对其进行放大，（也可以不按照我的方法，但是最后得到的仿真时长为0.01s时的三角波形需如图所示：）

3）、正弦调制波模块和三角波模块组合到一起，两个信号比较后经延时（relay模块）进行大于还是小于的判断，从而得到正负半周都有的脉冲波形。正半周用来驱动逆变器的上桥臂，负半轴驱动下桥臂。

4）、逆变器的仿真模块我们用3个switch模块构成等效的逆变桥，又前面生成的spwm波形送入这个逆变环节，然后送入电动机模型，而不必考虑驱动电路，因为仿真过程中没有电压，电流的概念，而是纯粹的数字来体现的电压和电流。Ud是经过整流，滤波后的直流电，在仿真中用一个常数代替。

5）电机参数：

额定功率2200VA，额定电压（线电压）380V，额定频率50Hz,转速1500r/min,定子电阻Ra=0.435欧，转子电阻Rr=0.816欧，定子电感Ls=0.004H，转子电感Lr=0.002H，定、转子互感Lm=0.06931，极对数np=2，转动惯量J=0.089kgm2，摩擦系数F=0，仿真类型选用Continurous，Variable-step，算法采用ode23s（stiff/Mod.Rosenbrock）,仿真时长1s，由于电机控制数据量较大，Scope中的记录点数限制取消。

6）要求空载启动后，在0.3s时对系统突加10Nm负载，0.5s时负载突变为20Nm，0.7s时负载又突减为5Nm,记录下整个过程的相关波形图，除了图示示波器，等腰三角形子模块的波形也需要显示，所有波形图中需要标出是那种曲线。

7）给出子系统的仿真图。

（1）

设计思路：

①正弦调制仿真模型的搭建：调制波是三相正弦调制波，其中

图2-1

正弦调制仿真模型结构图

图2-2

正弦调制仿真波形

②等腰三角载波仿真模型:等腰三角波可用脉冲发生器（幅值设为4，周期设为1

/1980,占空比设为50%）和一个常数2比较，得到新的脉冲，再经过积分环节，得到等腰三角形波，再经过一个增益模块（1980*2）得到。

图2-3等腰三角载波仿真模型

图2-4等腰三角载波仿真波形

③SPWM仿真模型的搭建：

将以上两个模块组合到一起，正弦和三角信号比较后经延时（MATLAB/Simulink中的Relay模块）进行大于“0”还是小于“0”的判断，这样得到了所要的正负半周都有的脉冲波形。正半周驱动六相桥的上桥臂，负半周用来驱动下桥臂。

图2-5SPWM仿真模型

图2-6SPWM仿真波形

④逆变器的仿真模型：

逆变器的仿真模块我们用3个switch模块构成等效的逆变桥，又前面生成的spwm波形送入这个逆变环节，然后送入电动机模型，而不必考虑驱动电路，因为仿真过程中没有电压，电流的概念，而是纯粹的数字来体现的电压和电流。Ud是经过整流，滤波后的直流电，在仿真中用一个常数代替。

图2-7逆变器的仿真模型

（2）

参数计算过程：

额定功率2200VA，额定电压（线电压）380V，额定频率50Hz,转速1500r/min,定子电阻Ra=0.435欧，转子电阻Rr=0.816欧，定子电感Ls=0.004H，转子电感Lr=0.002H，定、转子互感Lm=0.06931，极对数np=2，转动惯量J=0.089kgm2，摩擦系数F=0，仿真类型选用Continurous，Variable-step，算法采用ode23s（stiff/Mod.Rosenbrock）,仿真时长1s，由于电机控制数据量较大，Scope中的记录点数限制取消。输入逆变器的整流电压取：Ud＝V。

电机参数设置：

（3）

仿真模型与波形图（注：图要有图标）：

仿真模型：

图2-8转速开环SPWM控制调速系统仿真模型

仿真波形：

图2-9负载变化曲线

图2-10转速n波形

图2-11电磁转矩Te波形

图2-12转子电流Ir波形

图2-13定子电流Is波形

（4）

对结果进行分析：

空载起动，电磁转矩较大但存在一定波动，转速快速上升，大约经过0.15s达到稳定1500r/min，转子电流正负变化趋近于0，定子电流稳定后为三相对称电流；在0.3s时对系统突加10Nm负载，转速下降，电磁转矩上升；0.5s时负载突变为20Nm，转速下降，电磁转矩上升；0.7s时负载又突减为5Nm，转速上升，电磁转矩下降。可见，开环控制转速有静差。

三、课程设计总结

短短的一周matalab课程设计，让我得到最大的心得和体会是：有时候一件挺简单的事，想象起来应该是挺容易办到的，但是实际操作起来因为自身缺乏的知识太多而遭到处处碰壁，在此次课程设计中，我真真切切感觉到matalab强大的功能，第一次让我感觉到什么叫做学以致用，以及让我体会到理论与实际直接的结合，让我掌握了matalab环境下传递函数建模和Power

System模块建模的方法，我觉得matalab真的是一门很强大的工具，我想在以后的学习以及工作中将受益无穷。

9.机电一体化报告 篇九

（工程学院 徐龙龙 机械设计084班）

摘要：本文主要阐述的是关于机电一体化的基本内容。机电一体化（Mechatronics）这个名词早在1971年就提出了，日本机械振兴协会经济研究所提出了较为人们所接受的机电一体化的含义。机电一体化以提高系统（产品）的附加价值为目的。机电一体化系统由五个子系统组成，具有以下三大“目的功能”，其系统内部必须具备五种内部功能。机电一体化的发展经历了三个阶段，我国起步较晚，与先进国家相比仍有相当差距。

关键词：机电一体化 机械 电子 系统一、机电一体化的含义

“机电一体化”是机械技术、电子技术和信息技术等各相关技术有机结合的一种新形式，是电子技术、信息技术向机械技术领域渗透过程中逐渐形成的一个新概念。关于机电一体化（Mechatronics）这个名词的起源，说法很多。早在1971年，日本《机械设计》杂志副刊就提出了Mechatronics是Mechanics（机械学）与Electronics(电子学)组合而成的日本造英语。目前，较为人们所接受的机电一体化的含义是日本机械振兴协会经济研究所提出的解释：“机电一体化乃是在机械的主功能、动力功能、信息功能和控制功能上引进微电子技术，并将机械装置与电子装置用相关软件有机结合而构成系统的总称”。可以说，机电一体化是机械技术、电子技术及信息技术相互交叉、融合（有机结合）的产物。机电一体化含有技术与产品两方面的内容，首先是机电一体化技术，主要包括其技术原理，即使机电一体化系统（产品）得以实现、使用和发展的技术。其次是机电一体化产品，该产品主要是机械系统（或部件）与电子系统（或部件）用相关软件有机结合而构成的新的系统，且赋予其新的功能和性能的新一代产品。

二、机电一体化的目的机电一体化的目的是提高系统（产品）的附加价值，即多功能、高效率、高可靠性、省材料省能源，并使产品结构向短、小、轻、薄化方向发展，从而不断满足人们生活的多样化和生产的省力化、自动化需求。因此，机电一体化的研究方法应该改变过去那种拼拼凑凑的“混合”设计法，应该从系统整体的角度出发，采用现代设计、分析的方法，充分发挥相关学科的技术优势。

三、机电一体化系统构成要素及功能构成机电一体化系统由机械系统（机构）、信息处理系统（计算机）、动力系统（动力源）、传感检测系统（传感器）、执行元件系统（如电动机）五个子系统组成。通过传感器直接检测目标运动并进行反馈控制的系统为全闭环系统。而通过传感器检测某一部位（如伺服电机等）运动位移并进行反馈、间接控制目标运动的系统为半闭环系统。机电一体化系统的基本特征是给机械增添了“头脑”（计算机信息处理与控制），因此是要求传感器、控制用接口元件、机械结构、控制软件技术水平较高的系统。其运动控制不仅仅是线性控制，还有非线性控制、最优控制、学习控制等各种各样的控制。

机电一体化系统是由若干具有特定功能的机械与微电子要素组成的有机整体，具有满足人们使用要求的功能（目的功能）。根据不同的使用目的，要求系统能对输入的物质、能量和信息（即工业三大要素）进行某种处理，输出所需要的物质、能量和信息。因此，机电一体化系统必须具有以下三大“目的功能”：①变换（加工、处理）功能；②传递（移动、输送）功能；③储存（保持、积蓄、记录）功能。

不管哪类系统（产品），其系统内部必须具备五种内部功能，即主功能、动力功能、计测功能、控制功能、构造功能。其中主功能是实现系统“目的功能”直接必需的功能，主要是对物质、能量、信息及其相互结合进行变换、传递和存储。动力功能是向系统提供动力、让系统得以运转的功能；检测传感功能和控制功能的作用是根据系统内部信息和外部信息对整个系统进行控制，使系统正常运转，实施“目的功能”。而构造功能则是使构成系统的子系统及元、部件维持所定的时间和空间上的相互关系所必需的功能。从系统的输入/输出来看，除有主功能的输入/输出之外，还需要有动力输入和控制信息的输入/输出。此外，还有因外部环境引起的干扰输入以及非目的性输出（如废弃物等）。例如汽车的废气和噪声对外部环境影响，从系统设计开始就应予充分考虑。

四、机电一体化的发展状况

机电一体化的发展大体可以分为三个阶段：(1)20世纪60年代以前为第一阶段，这一阶段称为初级阶段。在这一时期，人们自觉不自觉地利用电子技术的初步成果来完善机械产品的性能。特别是在第二次世界大战期间，战争刺激了机械产品与电子技术的结合，这些机电结合的军用技术，战后转为民用，对战后经济的恢复起到了积极的作用。那时，研制和开发从总体上看还处于自发状态。由于当时电子技术的发展尚未达到一定水平，机械技术与电子技术的结合还不可能广泛和深入发展，已经开发的产品也无法大量推广。(2)20世纪70-80年代为第二阶段，可称为蓬勃发展阶段。这一时期，计算机技术、控制技术、通信技术的发展，为机电一体化的发展奠定了技术基础。大规模、超大规模集成电路和微型计算机的出现，为机电一体化的发展提供了充分的物质基础。这个时期的特点是：Mechatronics一词首先在日本被普遍接受，大约到20世纪80年代末期在世界范围内得到比较广泛的承认；机电一体化技术和产品得到了极大发展；各国均开始对机电一体化技术和产品给予很大的关注和支持。(3)20世纪90年代后期，开始了机电一体化技术向智能化方向迈进的新阶段，机电一体化进入深入发展时期。一方面，光学、通信技术等进入机电一体化，微细加工技术也在机电一体化中崭露头脚，出现了光机电一体化和微机电一体化等新分支；另一方面，对机电一体化系统的建模设计、分析和集成方法，机电一体化的学科体系和发展趋势都进入了深入研究。同时，人工智能技术、神经网络技术及光纤技术等领域取得的巨大进步，为机电一体化技术开辟了发展的广阔天地。这些研究，使机电一体化进一步建立了坚实的基础，并且逐渐形成完整的学科体系。

10.机电一体化实践报告 篇十

一个星期，短短一个星期，对我们这些工科的学生来说，因为这是一次理论与实践相结合的绝好机会，又将全面地检验我们知识水平。我暗暗下定决心：我会做得最好的!车工实践是机械类各专业学生必修的实践性很强的技术基础课。学生在车工实践过程中通过独立地实践操作，将有关机械制造的基本工艺知识、基本工艺方法和基本工艺实践等有机结合起来的，进行工程实践综合能力的训练及进行思想品德和素质的培养与锻练。车工实践是培养学生实践能力的有效途径。又是我们大学生、工科类的大学生，院的学生的必修课，非常重要的也特别有车工实践又是我们的一次实际掌握知识的机会，离开了课堂严谨的环境，我们会感受到车间的气氛。同时也更加感受到了当一名工人的心情，使我们更加清醒地认识到肩负的责任。通过老师的讲解。我终于明白了什么是铣工。同时也懂得了为什么有人说“当铣工是最累的!”铣工是以手工操作为主，使用各种工具来完成零件的加工、装配和修理等工作。与机械加工相比，劳动强度大、生产效率低，但是可以完成机械加工不便加工或难以完成的工作，同时设备简单，故在机械制造和修配工作中，仍是不可缺少的重要工种。铣工的常用设备有铣工工作台、台虎铣、砂轮等。铣工的工作范围有划线、錾削、锯削、锉削、刮削、研磨、钻孔、扩孔、铰孔、锪孔、攻螺纹、套螺纹、装配、和修理等等。

其中铣工的实践安全技术为：

1、铣台要放在便于工作和光线适宜的地方;钻床和砂轮一般应放在场地的边缘，以保证安全。

2、使用机床、工具(如钻床、砂轮、手电钻等)，要经常检查，发现损坏不得使用，需要修好再用。

3、台虎铣夹持工具时，不得用锤子锤击台虎手柄或钢管施加夹紧力。

4、使用电动工具时，要有绝缘保护和安全接地措施。使用砂轮时，要戴好防护眼镜。在铣台上进行操作加工时要有防护网。

5、毛坯和加工零件应放置在规定的位置，排列整齐、安放平稳，要保证安全，便于取放，并避免碰伤已加工的表面。

6、钻孔、扩孔、铰孔、锪孔、攻螺纹、套螺纹时，工件一定要夹牢，加工通孔时要把工件垫起或让刀具对准工作台槽。

7、使用钻床时，不得戴手套，不得拿棉纱操作。更换钻头等刀具时，要用专用工具。

不得用锤子击打钻夹头。以上都是作为一名铣工必须懂的基本知识。第一天，来到车间，老师叫我们做的第一个零件是螺母。听完老师的要求，也看了黑板上那看似简简单单的图样，我们便开始了我们的实践。首先是把在铁块上量好尺寸并画线，画线，这工作可马虎不得，一旦画错便会使自己的零件不合尺寸，还好听了老师说的注意事项，我按老师所说的，稍微把尺寸画大了一点。接着，便是令我一生难以忘怀的锯削了。我原先以为锯锯子嘛，就那么来回拖啊拖，没什么大不了的，小事一桩。但是事实在锯锯子，也在诀窍的，锯锯子并不是不管三七二十一，单纯的来回拖啊拖啊，如果是这样做的话，无论一个人多少强壮，都会累得两手发麻，两眼发慌的，我们首先要调节好锯口的方向，根据锯口的方向使力，起锯时应该以左手拇指靠住锯条，以防止锯条横向滑动，右手稳推手柄，锯条应该与工件倾斜一个锯角，约10度~15度，起锯过大锯齿易崩碎，起锯角过小，锯齿不易切入，还有可能打滑，损坏工件表面，起锯时锯弓往复程要短，压力要小，锯条要与工件表面垂直。同时，锯削时右手握锯柄，左手轻握弓架前端，锯弓应该直线往复，不可摆动，前推时加压均匀，返回时锯条从工件上轻轻的滑过。往复速度不应该太快，锯切开始和终了前压力和速度均减小，以免碰伤手臂和折断锯条。还可加少量机油。开始锯时我实在是吃了大亏，因为我一直都是用力的拉啊、推啊，完全是死力的锯削，结果弄断了一根锯条不说，第二天吃饭都成问题，右手像裂开了一样，真是惨啊，还好我终于学会了怎么锯削了。锯完了，还得锉削，锉削也是一个又累又苦的差事，但是只要掌握方法，同样不难了。首先要正确的握锉刀，锉削平面时保持锉刀的平直运动是锉削的关键，锉削力有水平推力和垂直压力两种。锉刀推进时，前手压力逐渐减小后手压力大则后小，锉刀推到中间位置时，两手压力相同，继续推进锉刀时，前手压力逐渐减小后压力加大。锉刀返回时不施加压力。这样我们锉削也就比较简单了。接着便是刮削、研磨、钻孔、扩孔、攻螺纹等。一块黑沉沉的铁块在我们的努力下变成又光又滑又可爱的螺母。虽然不是很标准，但却是我们汗水的结晶，是我们三天来奋斗的结果。说起来一件、一件的零件的完成都那么的简单，其实做起来，我们才会真真正正地体会到作为一名铣工的苦和累，也体会到为什么有人把铣工说成“铣工是地狱!”，但是我们也才会切身地体会到作为一名铣工的喜和乐。真真正正地体会到“只要功夫深。黑铁也能变成光滑可爱的螺母。

一个星期的车工实践结束了。虽然很累，但我却学到了很多：

1、我们知道了铣工的主要内容为划线、錾削、锯削、锉削、刮削、研磨、钻孔、扩孔、铰孔、锪孔、攻螺纹、套螺纹、装配、和修理等等。了解了锉刀的构造、分类、选用、锉削姿势、锉削方法和质量的检测。

2、了解机械制造工艺知识和新工艺、新技术、新设备在机械制造中的应用，培养、提高和加强了我们的工程实践能力、创新意识和创新能力。

3、车工实践培养和锻炼了我们，提高了我们的整体综合素质，使我们不但对车工实践的重要意义有了更深层次的认识，而且提高了我们的实践动手能力。使我们更好的理论与实际相结合，巩固了我们的所学的知识。

4、我们同时也学到老师的敬业、严谨精神。老师们不耐其烦地帮我们查找程序中的错误，一遍又一遍。有的程序特别长，可老师才不计较这些，只要有一点毛病，就一定要把它揪出来，尽自己最大的努力把同学们的作品修整得更为完美一点。有的老师会一次又一次地给同学演示如何操作，直到同学真正清楚。实践过程中我们也发扬了团结互助的精神男同学帮助女同学、动手能力强的同学帮助动手能力弱的同学，大家相互帮助相互学习，既学会了如何合作又增强了同学间的友谊。

5、在实践过程中我们取得的劳动成果——精美的螺母、螺钉等。这些曾经让人难以致信的小铁器，竟然是自己亲手磨制而成，这种自豪感、成就感是难以用语言来表达的。

车工实践让久在课堂的我切身的感受到作为一名工人的苦与乐，同时检验了自己所学的知识。车工实践更让我深深地体会到人生的意义——世间无难事，只要功夫深，铁杵磨成针!

时光如流水，二周时间转眼即逝，为期二周的实践给我的体会是：

①通过这次实践我们了解了现代机械制造工业的生产方式和工艺过程。熟悉工程材料主要成形方法和主要机械加工方法及其所用主要设备的工作原理和典型结构、工夹量具的使用以及安全操作技术。了解机械制造工艺知识和新工艺、新技术、新设备在机械制造中的应用。

②在工程材料主要成形加工方法和主要机械加工方法上，具有初步的独立操作技能。

③在了解、熟悉和掌握一定的工程基础知识和操作技能过程中，培养、提高和加强了我们的工程实践能力、创新意识和创新能力。

④这次实践，让我们明白做事要认真小心细致，不得有半点马虎。同时也培养了我们坚强不屈的本质，不到最后一秒决不放弃的毅力!

⑤培养和锻炼了劳动观点、质量和经济观念，强化遵守劳动纪律、遵守安全技术规则和爱护国家财产的自觉性，提高了我们的整体综合素质。

⑥在整个实践过程中，老师对我们的纪律要求非常严格，制订了学生实践守则，同时加强清理机床场地、遵守各工种的安全操作规程等要求，对学生的综合工程素质培养起到了较好的促进作用。