实验二机床基本电气控制线路设计及运行 24页

控制技术综合实验I实验指导书天津理工大学机械工程学院机械电子工程系2012年9月 实验一液压元件拆装实验一、实验目的了解有关液压元件内部结构及工作原理，加深对实际元件的认识。二、实验内容及方案使用扳子、螺丝刀等工具，对具休液压元件进行拆卸并对每个零件仔细观察，分析其结构特点、尺寸要求、材料特性、工艺过程，加深其工作原理的理解和原理实现的具体结构保证的方法认识。再将己拆卸之零件逐步装配起来，恢复原来状态，体会装配技巧、注意事项对产品性能的影响作用。三、实验器材Yr10B、DB10-2-30/315、DB10-2-30/315XN溢流阀、S20P1单向阀、3WE10A20/AW220-50N二位三电磁阀、4WE10D20/AW220・50N二位四电磁阀、4WE10E20/AW220-50N三位四电磁阀、25SCY14・1液压泵、2FRM10・21调速阀、SV10PAl・30液控单向阀、HED4OA15/350Z14L220S压力继电器等 实验报告学院（系）名称:姓名学号专业班级实验项目课程名称课程代码实验时间实验地点批改意见成绩教师签字：实验内容 实验二液压泵性能实验、实验目的了解液压泵的主要性能，并学会小功率液压泵的测试方法。二、实验内容及方案液压泵的主要性能包括：能否达得额定压力、额定压力下的流量（额定流量），容枳效率,总效率，压力脉动（振摆）值，噪声，寿命，温升，振动等项。前三项是最重要的性能，泵的测试主要是检査这儿项。关于单级定虽叶片液压泵的各项技术指标（摘自jB2146-力）液压泵由原动机械输入机械能（M,n）而将液压能（P,Q）输出，送绐液压系统的执行机构。山于泵内有摩擦损失（其值用机械效率"L表示），容积损失（泄漏）（其值用容枳效率H容表示）和液床损失（其值用液床效率H液表示，此项损失较小，通常忽略。），所以泵的输出功率必定小于输入功率。总效率为：n总机・11容・・n容，要肓接测定n机比较困难，—般是测出z和n总，然后算出n机。（一）液压泵的流量一压力特性测定液压泵在不同工作压力卞的实际流量，得出流量一压力特性曲线Q=f!（p）o液压泵因内泄漏将造成流量的损失。油液粘度愈低，压力愈高，其漏损就愈大。本实验中，压力由压力表读出，流量由椭圆齿伦流量计和秒表（或采用量汕箱和秒表）确定。1.空载（零压）流量；在实际生产中，泵的理论流量Q并不是按液压泵设计时的儿何参数和运动参数计算，通常在额定转速下以空载（零压）吋的流量Q代替Q理。木实验中应在节流阀10的通流截面积为最大的情况下测出泵的空载流量Q空（见图2-l）o2.额定流量：指泵在额定压力和额定转速的工作悄况下，测出的流量Q额。木装置中由节流阀10进行加载。3.不同工作压力下的实际流量Q：不同的工作压力由节流阀10确定，读出相应压力下的流量Q。图2・1液压泵性能实验液压系统原理图（二）液压泵的容积效率n客 容积效率二额定排量（额定转速下）/空载排量（额定传速下）二额定流量X空载转速/空载流量X额定转速即H液=（Q额/Q空）Xq空/耳額若电动机的转速在液压泵处于额定工作压力及空载（零压）时基木上相等⑴额~口空），贝!JH容=Q额/Q空（三）液压泵的总效率II总液压泵的输入功率可以用①扭矩仪，②平衡电机装置，③电功率表等方法得出。①②是测出电动机输入给液压泵轴的M和，再用公式计算出N入。而③是将电功率表（三相功率表）接入电网与电动机定子线圈Z间，功率表指示的数值N为电动机的输入功率。再根据该电动机的效率曲线，查出功率为N表时的电动机效率，则液压泵的输入功率N入~N农・几电。液压泵的总效率可用下式表示：A总二N出/N入二1・59・（P・Q）/M・n或几总二Nih/N入二（P・Q）/（612・N表・屯）三、实验器材QCS003B教学实验台 实验报告学院（系）名称:姓名学号专业班级实验项目课程名称课程代码实验时间实验地点批改意见成绩教师签字：实验内容 实验三溢流阀静特性实验一、实验目的深入理解溢流阀稳定工作时的静态特性。着重测试静态特性中的调压范围及压力稳定性，卸荷压力及压力损火和启闭特性三项，从而对被试阀的静态特性作适当的分析。深入理解瞬态下的动特性，即溢流最突然变化时，溢流阀所控制的压力随时间变化的过渡过程品质。通过实验，学会溢流阀静态和动态性能的试验方法，学会使用本实验所用的仪器和设备。二、实验内容、方案及实验要求实验用Yr10B或Y-1OB（加装过渡扳）先导式溢流阀作为被试阀。（一）、调压范围及压力稳定性1.调压范1节1：应能达到规定的调节范围（5〜63ks/cm2）,并且压力上升与下降应平稳，不得有尖叫声。2.至调压范围最高值吋的压力振摆（在稳定状态下调定压力的波动值）：是表示调压稳定的主要指示，此时压力表不准装阻尼，压力振摆应不超过规定值（±2ksf/cn?）。3.至调压范固最高值时压力偏移值：一分钟内应不超过规定值（土2kgf/cm2）o本项内容只需要调节被试阀14的调压手轮，同时观测压力表（见图3-1）。（二）、卸荷压力及压力损失1.卸荷压力：被试阀的远程控制口与汕箱肓通，阀处亦卸荷状态，此时通过试验流最的压力损失称为卸荷压力。卸荷压力应不超过规定值（2kgf/cm2）o实验中可用二位二通电磁阀16（15）,使被试阀处于卸荷状态，由压力表测出卸荷压力。2.压力损失：被试阀的调压手伦至全开位置，在试验流量下被试阀进出汕口的压力差即为压力损失，其值应不超过规定值（4kgf/cm2）o由压力表测出压力损火。（三）、启闭特性1.开启压力：被试阀调至调压范围最高值，且系统供油量为试验流量时，调节系统压力逐渐升压，当通过被试阀的溢流量为试验流量1%时的系统压力值称为被试阀的开启压力。压力级为63kgf/cm2的溢流阀,规定开启压力不得小于53kgf/cm2,（即额定压力的35%）。2.闭合压力：被试阀调至调压范围最高值，且系统供油量为试验流量吋，调节系统压力逐渐降压，当通过被试阀的溢流量为试验流量1%时的系统压力值称为被试阀的闭合压力。压力级为63kgf/cm2的溢流阀，规定闭合压力不得小于50kgf/cm2,（即额定压力的80%）。3.实验中压力值由压力表测出。被试阀溢流量较大时通过流虽计，溢流最较小时用量杯，可测出容积的变化最AV。计时用秒表。4.除上述试验方案外，出厂试验还可用笫二方案，即被试阀调至调压范围最高值，且系统供油量为试验流量时，将系统压力调至被试阀规定的（最小）开启压力和闭合压力，分别测出这时通过被试阀的溢流量，其值不得人于通过该阀试验流疑的1%。5.根据测试开启压力与闭合压力的数据，绘出被试阀的启闭特性曲线。（四）、动态特性溢流量突然变化时，溢流阀所控制的压力随时间变化的过渡过程胡质。通常用三项指标衡量。1.压力回升时间At?：从被试阀初始压力Pi开始升压至调定压力稳定时的时间。At2是从被试阀笫一次到达调定压力P2开始至稳定时的时间。是从电信号给出开始到调 定压力稳定的吋间。1.卸荷时间从被试阀调定压力P2开始卸荷至初始压力P|稳定的时间。△t"l是从电信号给出开始至初始压力稳定的时间。2.压力超凋量AP：最大压力冲击峰值P3与调定压力P2的差值。测试方案：输入信号；采用二位三通电磁阀13(11)和采用二位二通电磁阀16(15)分次给被试阀的主汕路瞬时输入流最阶跃信号。被试阀的动态响应：溢流阀的动态压力响应信号，采用压力传感器输出，经动态应变仪和光线示波器取得记录曲线，然后进行数据处理，指出上述三项数值动态特性测试所用仪器的工作框图：(见图3-2)三、实验器材图3-1溢流阀静、动态性能实验液压系统原理图 压力传感器图3-2溢流阀动态特性实验仪器工作框图 学院（系）名称:姓名专业班级实验项冃课程名称课程代码实验时间实验地点批改意见成绩教师签字：实验内容 实验四液压传动与控制系统实验一、实验目的：结合机械、电气、计算机控制及液压传动课程所学的内容完成液压系统所实现的典型运动控制。从屮熟悉电器元件、可编程控制器、各种传感器及计算机控制系统的性能、编程技巧，常用液压元件的性能和使用方法，油缸的速度控制、定位控制、力的控制等的基本方式。通过实验把电气控制、计算机控制和液压传动知识冇机结合起來。进行一次综合性小型工程设计、制作训练。从而提高学牛把各科知识综合结合运用的能力。锻炼了学牛的动手能力，故障分析、排除的实践能力。二、实验要求通过实验熟练掌握液压元器件，电器元件和计算机检测控制系统的性能、结构原理。能根据提供的元件、控制器设计一个具有工程实际意义的控制系统。掌握各种传感器及计算机控制系统在液压传动机械屮的使用方法，并能够利用软件编写程序，在线调试程序。完成一个从方案设计、编程设计、油路设计到电路、传感器及油路的组装连接和调试、改进的工程设计实施的全过程的培训和锻炼。三、实验器材1、液压泵站（含各类液压阀）二台2、汕缸二台3、各种传感器若T4、行程开关若干5、接口电路板若干块6、汕管（含快换接头）、电线若T四、实验内容（1）确定一种系统功能完成原理图设计、绘制出液压原理图及电路图。（2）进行电气及液压元件连接（3）调试实现所定功能五、实验步骤：（-）实验预备知识：（-）检查、熟悉元器件：（三）组装油路：（四）组接电路：（五）PLC编程:（六）编写、初调程序：（七）编写系统总程序：（八）调试系统总程序： 六、实验记录数据：七、实验计算结果：根据测量、记录的数据，得出结论及休会。 学院（系）名称:姓名学号专业班级实验项冃课程名称课程代码实验时间实验地点批改意见成绩教师签字：实验内容 实验五控制系统的模拟实验目的:1.观察典型控制系统的阶跃响应曲线，定性了解参数变化对典型环节动特性的影响。2.常握使用控制系统模拟机及示波器测量实际控制系统动特性的测试方法。二、实验设备和仪器：1.KJ82-3型自动控制系统模拟机一台2.XJ4318型超低频双踪示波器一台三、实验报告实验报告学院（系）名称:姓名班级课程名称实验时间批改意见学号实验项冃专业课程代码实验地点成绩教师签字: 实验内容1.惯性环节:R=100K电路原理图：实验曲线：OO.33AC=3.3卩传递函数：（推导过程）UiRf=lMCUcXc(t) 2.振荡环节电路原理图:实验曲线:传递函数：（推导过程）实验结果分析: 实验六网络频率特性实验一、实验目的：1.应用频率特性来分析系统的动态性能，是经典控制理论的核心，是研究口动控制系统的一种工程方法。本实验通过对系统（无源RC四端网络）频率特性的实际测量，并与理论推导结果进行比较，以加深对所学传递函数、频率特性等基木概念的理解。2.学习电模拟实验研究的方法。二、实验设备和仪器：1.XD7低频信号发生器一台2.无源RC四端网络一套3.XJ4318型超低频双踪示波器一台三、实验内容：将XD7低频信号发生器产生的正弦信号xi（t）=|xi|sin31输入到被测系统，系统的输出为Xc（t）=|xc|sin（沁+①）。将输入输出信号同吋输入XJ4318型超低频双踪示波器，显示出正弦波形并进行测量记录。改变信号发生器正弦信号的频率，保持其振幅|xi|不变，记录不同频率时输出信号与输入信号的幅值比AG）二比门，以及相位差©（3）,根据实测记录|xi|得到系统对数频率特性（波德图）反推系统的传递函数。并用所学理论推导系统的传递函数及波德图，与实验结果比较讨论。三、实验步骤：1.按接线图接好线路，经指导教师检查无误才能开始实验。 1.仪器调节旋钮较多，-•般均已事先调好，实验时按指导教师讲解的操作方法调节相应的旋钮，禁止乱调其它旋钮，以免损坏测试仪器，或造成失调浪费时间。2.先接通示波器开关，出现稳定的两根水平亮线后再接通信号发生器电源开关，示波器如无水平亮线应及时报告指导教师。3.调节水平扫描同步旋钮以得到稳定的输入输出正弦波形。4.改变信号发主器输出信号的频率，为使不同频率时Ixi|保持不变，可调节信号发生器输出，使电压表指示保持恒定。6•记录各不同频率时系统输出信号的相对幅值|xc|,-记录系统输入信号的相位差4)o7.整理实验记录，画出系统波德图，反推系统的传递函数。五、实验报告： 实验报告学院（系）名称：姓名学号专业班级实验项目课程名称课程代码实验时间实验地点批改意见成绩教师签字:实验报告内容1.电路原理图：1IR1=2.2KIR2=0.2KUiUUc半C=0.22u2•系统传递函数推导:3.理论上的系统波德图: 1.实验记录:F2550100200300400500IK2K3K4K5K10K15K3lg3XiXclgXilgXcLgA二lglg|xiXc~1A201gA<1)AB©_1XCI.|xi|X360°2.实验结果：1.实际系统波德图:2.系统传递函数：（反推导过程）1.简单讨论实验结果: 实验七自动控制系统的稳定性实验一、实验目的：1.观察线性系统和不稳定的运动状态，验证理论上的稳定判据的正确性。2.定性了解系统的开环放大倍数K几时间常数T对稳定性的影响。二、实验设备和仪器：1.KJ82-3型自动控制系统模拟机一台2.XJ4318型超低频双踪示波器一台实验内容（报告）:实验报告学院（系）名称：姓名学号专业班级实验项冃课程名称课程代码实验时间实验地点批改意见成绩教师签字:3.实验线路图：4.推导传递函数: 5.实验过程：按下表分别接实验线路R12CiR22C2R32C3结论方案一1MIM10P100K方案二1MIM10A100K0.m方案三1MIM10PIM在Ai输入端接适当的方波信号，将a（即Ur/Um之值）由0—1逐步变化，观察并记录各组参数时系统的稳定性变化，特别记住系统由稳定到出现口激震荡的a值。按上而的线路依下表调参数，A1接成积分器。"Wk参R12ClR22C2R32C3结论第一组8mimmiookm第二组8mimm50Km重复上述实验过程并做记录。1.实验要求：对于所给的实验线路，分别用代数稳定判据和频率分析法判据判定其稳定性,与实验结果验证。方案一：方案二 方案三:第一组:笫二组:7.对实验数据进行整理、实验现象进行记录。 &分析实验结果，得出结论。9•实验屮出现问题、体会和建议。