機(jī)電一體化實(shí)驗(yàn)平臺(tái)是機(jī)電一體化技術(shù)和測(cè)試技術(shù)的有機(jī)結(jié)合，系統(tǒng)集成了電機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)，運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)，計(jì)算機(jī)控制等。主要用于各大、中專院校開設(shè)的”機(jī)電一體化”“傳感器原理”“自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)”“運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)”等課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)。

　　本實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書包含的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容包括以下的幾個(gè)部分：

　　第一部分為實(shí)訓(xùn)實(shí)驗(yàn)，主要包括交流伺服控制系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)與故障診斷實(shí)驗(yàn)，直流伺服控制系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)與故障診斷實(shí)驗(yàn)，步進(jìn)控制系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)與故障診斷實(shí)驗(yàn)，變頻控制系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)與故障診斷實(shí)驗(yàn)。

　　第二部分為運(yùn)動(dòng)控制與數(shù)控系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)，主要包括單軸電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制實(shí)驗(yàn)，二維插補(bǔ)原理及實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)，絲杠反向間隙實(shí)驗(yàn)，數(shù)控代碼編程實(shí)驗(yàn)。

　　運(yùn)動(dòng)控制起源于早期的伺服控制，簡(jiǎn)單地說，運(yùn)動(dòng)控制就是對(duì)機(jī)械理運(yùn)動(dòng)部件的位置、速度等進(jìn)行實(shí)時(shí)的控制，使其按照預(yù)期的軌跡和規(guī)定的運(yùn)動(dòng)參數(shù)（如速度、加速度參數(shù)等）完成相應(yīng)的動(dòng)作。

　　實(shí)際應(yīng)用中，運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)是由運(yùn)動(dòng)控制器、功率放大驅(qū)動(dòng)器、伺服電機(jī)、起反饋?zhàn)饔玫膫鞲衅?、加上一些傳?dòng)機(jī)械系統(tǒng)部件組成。

　　運(yùn)動(dòng)控制器是以中央邏輯控制單元為核心、以傳感器為信號(hào)元件，以電機(jī)/動(dòng)力裝置和執(zhí)行單元為控制對(duì)象的一種控制裝置，運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)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(duì)控制作用沒有影響，既不需要對(duì)輸出量進(jìn)行測(cè)量，也不需要將輸出量反饋到系統(tǒng)的輸入端與輸入量進(jìn)行比較。采用步進(jìn)電機(jī)的位置控制系統(tǒng)就是開環(huán)控制系統(tǒng)的例子。步進(jìn)驅(qū)動(dòng)與控制器只是按照指令位置運(yùn)動(dòng)，不必對(duì)輸出信號(hào)（即實(shí)際位置）進(jìn)行測(cè)量。

　　在閉環(huán)控制系統(tǒng)中，作為輸入信號(hào)與反饋信號(hào)之差的作用誤差信號(hào)被傳送到控制器，以便減小誤差，并且使系統(tǒng)的輸出達(dá)到希望的值。閉環(huán)控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是采用了反饋，因而使系統(tǒng)的響應(yīng)對(duì)外部干擾和內(nèi)部系統(tǒng)的參數(shù)變化均不敏感。這樣，對(duì)于給定的控制對(duì)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(jī)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(gè)例子，安裝在電機(jī)軸上的編碼器不斷檢測(cè)電機(jī)軸的實(shí)際位置（輸出量），并反饋回伺服驅(qū)動(dòng)器與參考輸入位置進(jìn)行比較，PID 調(diào)節(jié)器根據(jù)位置誤差信號(hào)，控制電機(jī)正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)，從而將電機(jī)位置保持在希望的參考位置上。