机械工程控制基础实验平台使用说明书.doc

实验平台使用说明书机械工程控制基础实 验 平 台使 用 说 明 书2006年 9月目 录目录. 2第一章 平台使用的软硬件配置要求. 3 1.1 实验平台对电脑硬件的要求. 3 1.2 实验平台对软件的要求. 3第二章 simulink主要模块的介绍 4 2.1 部分主要simulink模块的介绍. 4 2.1.1 InitOpenIPpos.dll 4 2.1.2 GetCurPos.dll. 4 2.1.3 SetPara.dll. 5第三章 一维平台实验操作. 7 3.1 实验操作 . 7 3.2 注意事项10第四章 倒立摆运动控制实验操作11 3.1 实验操作.11 3.2 注意事项.11第五章 球杆系统运动控制实验12第一章 平台使用的软硬件配置要求1.1 实验平台对电脑硬件的要求 CPU：Celeron 1G 以上 内存：256M 以上 （推荐512M） 硬盘：40G 显卡：集成 显示器：17寸纯平 其他的配件不作要求，其中，应提醒的是尽量提升CPU和内存的配置。如果配有网卡，建议在实验的时候将网卡禁用，以保证程序的正常运作。1.2 实验平台对软件的要求 需要安装Matlab7.0.4 version和Microsoft Visual c+6.0 注意：安装Matlab7.0.4时，由于常用的安装光盘或者虚拟光驱文件都有三张，最好能全部安装完，以免漏掉simulink等重要部分的安装。第二章 simulink主要模块的介绍2.1 部分主要simulink模块的介绍 由于驱动电机运动的运动指令代码都是在VC下面编写的，所以这里用VC做了一些s-function并生成*.dll文件（使用s-function example模板编写好c文件之后再用mex将其编译成dll文件），包括InitOpenIPpos.dll，GetCurPos.dll，SetPara.dll等等，然后将s-function模块拖到SIMULINK下，将模块名命名与s-function的一致即可，下面依次对部分模块所调用的s-function作出简要说明。2.1.1 InitOpenIPpos.dll初始化运动控制卡，其功能主要是使伺服上电并且设定电机的一些参数，如：运动模式（速度，位置模式等），最大速度值，最大加速度值等等。以上这些都已经在InitOpenIP.c文件里面设定好了，可以打开这个文件查看。比如，我们根据实际情况设定电机的运动模式为位置模式（zl_set_prfl_ pos (0)）, 0为电机的轴号。2.1.2 GetCurPos.dll 读取当前轴的位置。如果某个simulink模块调用了GetCurPos.dll文件后，在设置参数时需要注意，parameters项填写“1”是代表当前读取的是1号轴即电机轴的位置，如果填写的是“3”则是代表立摆的转动轴，此时读出的是倒立摆的摆角位移。图 2.1如图2.1所示。2.1.3 SetPara.dll 设置各种不同运动模式时的运动参数，双击调用SetPara.dll的模块，如图2.2所示。图 2.2图2.3图2.3中的Sfunction parameters填写为“1，2”，1是指当前选择的轴号，2是指需要两个输入端。例如，在速度模式下，输入端输入的只需要有速度（vel）和加速度（acc）。而在位置模式下，输入端则要有三个输入，分别为vel，acc和位置值（pos）。如图2.4所示。 图2.4以上示意图均可打开mdl文件后右键点击（或双击）模块按选项来查看。第三章 一维平台实验操作3.1 实验操作具体操作步骤如下：（1）打开matlab7.0.4，将当前路径改为C:MATLAB704workOpentech点击图3.1中红线圈可设置。图 3.1（2）打开control.mdl，可以直接在命令栏键入control ，或者用系统按钮openfile打开。当工作台处于靠近两端位置的时候，双击manual switch手动选择POS+或者NEG，打开电控箱电源，按下启动按钮，再运行control.mdl可以调整工作台的位置，其中POS+为正向运动，NEG为负向运动。图 3.2（3）打开ImpulseIn.mdl，如图 3.3，并运行，即给工作台输入了单位脉冲信号，双击scope1可以察看工作台的单位脉冲响应曲线，如图3.4。图 3.3图 3.4（4）打开StepIn.mdl，如图3.5，并运行，即给工作台输入了单位阶跃信号，双击scope1可以察看工作台的单位阶跃响应曲线，如图3.6。图 3.5图 3.63.2 注意事项（1）电控箱在通电状态下，严禁拔插任何器件，包括电脑主机上的运动控制卡，否则可能会导致元器件的损坏；（2）在给平台单位阶跃或脉冲之前，查看平台是否处在靠近两端的地方，可运行control.mdl来移动平台，最好处于中间的位置。以免运动中会发生撞墙情况；（3）可以同时打开几个mdl文件，但只能一个个的运行，一般将control.mdl打开后不要关闭，以便能随时运行调整平台位置；（4）工作台出现任何异常情况时，应该立即断电，关掉开关或者按下急停按钮；第四章 倒立摆运动控制实验操作4.1 实验操作具体操作步骤如下：（1）打开matlab7.0，将当前路径改为C:MATLAB704workOpentech（2）打开control.mdl，并运行，根据平台的当前位置，将其调整到中间位置；（3）打开pendx.mdl，如图确保摆杆“自由下垂”，点击“start”按钮后，系统伺服上电，运行界面如图4.1。（4）用手“逆时针方向（面向摆杆）”轻扶摆杆至竖直方向，进入控制范围后，系统开始平衡控制；点击“stop”按钮后，系统停止平衡控制；图 4.1（5）如要给倒立摆系统外加一脉冲信号或者阶跃信号，只需双击manual switch开关。在选择阶跃之后，需要改变方框内的0为其他任意常值（可正可负），相邻两次所填写数字值之差的绝对值应该小于15，如图4.1所示。4.2 注意事项（1）出现“失速”情况（工作台撞墙）时，系统会自动关闭伺服。此种情况下，撞墙后需要用手轻推工作台至中间位置；（2）其他的如同第三章3.2节；第五章 球杆系统运动控制实验5.1 基于Motion Studio环境操作 5.1.1 安装IPM Motion Studio：从光盘选择“IPM Motion Studio”进入安装界面，然后点击“IPM Motion Studio Setup Kit”选项，按照提示步骤进行安装。5.1.2 将MCQG文件夹拷贝到用户指定电脑硬盘位置。5.1.3 从桌面上运行：IPM Motion Studio图5.1 IPM Motion Studio 窗口5.1.3 从菜单打开工程：图5.2 打开工程文件如果没有显示工程视图：按如下操作：图5.3 显示工程视图菜单图5.4 工程视图如果出现：端口找不到，则通过菜单进行端口设置：图5.5 端口设置视图显示控制界面：图5.6 控制界面显示菜单图5.7 控制界面5.1.4 运行控制程序手动将球杆扶水平：点击运行图标：当控制开始后，放开扶手，如下图点击开始实时监控：从控制界面可以观察到钢球的运动参数：左边实际测量参数曲线，包括钢球位置、误差，点击位置、速度等参数曲线。右边参数栏及控制按钮栏可以设置：钢球目标位置；控制器的PID参数；控制暂停、继续、下伺服等控制操作详细意义请参考软件设计说明书5.1.5 注意事项遇到异常情况请点击(IPM100复位)、(电机下伺服)、界面上的AXISOFF或直接关掉电源停止电机运动5.2 基于Matlab环境操作5.2.1 软件安装：matlab的安装请参考第一章，然后将球杆系统的软件MCQG_M目录拷贝到硬盘中。5.2.2 软件simulink接口模块说明：本模块使用C+编译模式。5.2.2.1 InitIPM_RAM.dll(InitIPM_RAM.dll)初始化IPM控制卡，该模块有一个输入一个输出，输入为控制端口号（连接的串口），输出为使能信号，触发子系统。其功能主要是初始化IPM，设置其工作方式（RAM方式），并伺服上电并且。详细功能见InitIPM_RAM.CPP 5.2.2.2 Get_AD.dll读取IPM控制卡的AD端口信号，该模块有一个输入一个输出，输入为AD端口号（5，2），输出钢球位移（单位mm）。详细功能见Get_AD.CPP 5.2.2.3 Move_Abs.dll绝对位置运动，该模块有三个输入，分别为设定位置，设定速度，设定加速度。详细功能见Move_Abs.CPP 5.2.2.3 滤波器（低通），通过fdatool设计，PID控制器等 关于模块的使用方法，请参考第二章5.2.3 操作界面启动matlab/simulink后，在simulink下打开MCQG_M目录中的m