工业控制技术实验指导书全解.doc

018★★★★ 工 业 控 制 技 术 ★★★★★ 实 验 指 导 书 福建农林大学机电工程学院机械工程教研室编制  0．前言 1 实验一 Arduino控制板工作原理与编程 2 1.1 目的 2 1.2 要求 2 1.3 预备知识： 3 1）Arduino 2560的原理图； 3 2）走马灯程序的工作原理 5 1.4 实验内容 6 1.5实验步骤 6 1.6 实验设备 7 1.7思考 7 1.8提高部分（选做） 7 1.9程序样例 7 实验二 直流电动机调压调速 10 1.1 目的 10 1.2 要求 10 1.3 预备知识： 10 1）带编码器直流电动机的工作原理 10 2）LCD1602的使用方法 11 1.4 实验内容 12 1.5实验步骤 12 1.6 实验设备 13 1.7思考 13 1.8提高部分（选做） 13 1.9程序样例 14 实验三 直流电动机PWM调速 15 1.1 目的 15 1.2 要求 15 1.3 预备知识： 15 1）L298N驱动模块的工作原理 15 2）PWM调速原理 16 1.4 实验内容 16 1.5实验步骤 17 1.6 实验设备 18 1.7思考 18 1.8提高部分（选做） 18 1.9程序样例 18 实验四 步进电动机转速转向控制 24 1.1 目的 24 1.2 要求 24 1.3 预备知识： 24 1）二相步进电动机工作原理 24 2）步进电机驱动器使用方法 25 1.4 实验内容 26 1.5实验步骤 26 1.6 实验设备 26 1.7思考 27 1.8提高部分（选做） 27 1.9程序样例 27 附一、实验报告格式 29 附二、实验注意事项 30 实验三 直流电动机PWM调速（3学时） 1.1 目的 （1）了解直流电动机转速与转向控制原理； （2）熟悉L298N驱动模块的工作原理； （3）熟悉PWM调速原理； （4）掌握直流电动机PWM调速编程； 1.2 要求 （1）简要说明直流电动机转速与转向控制原理； （2）熟记L298N驱动模块的使用方法和工作原理； （3）熟练的通过PWM进行调速； （4）完成直流电动机PWM调速编程与实现； （5）编程实现直流电动机加速-匀速-减速过程; （6）提交经调试通过的程序一份并附实验报告一份（实验步骤、内容、结果及分析等） 1.3 预备知识： L298N驱动模块的工作原理 电机 旋转 方式 控制端 IN1 控制端 IN2 输入PWM信号改变 脉宽可调速 调速端 ENA M1 正转 高 低 高 反转 低 高 高 停止 低 低 高 直流电机电源线接IN1和IN2，Arduino上带有PWM输出数字口接到ENA上可调速。编码器线按上次试验接法。白色可调电源正负极接到模块上的VCC和GND上。 PWM调速原理 平均值u为：u=(t1*U)/(t1+t2) = (t1*U)/T=d*U 式中d为占空比，d=t/T 占空比越大，平均电压越高，速度则越大， 所以通过调节占空比可以调速。 1.4实验内容 1） 通过改变占空比来调节电机速度 2) Ardunino的程序编写与编译, 下载 3) 用外用表测出不同占空比时对应的电机两端的电压 4) 由LCD1602读出不同占空比时对应的电机速度 5) 绘出占空比、电压和速度之间的关系曲线 1.5实验步骤 准备好实验所需材料。 2.把Arduino、LCD1602、电机、L298N和可调电源连接好; 电机橙色和黄色线连接到L298N模块的OUT1和OUT2管脚上，IN1和IN2连接到Arduino 的数字口，ENA连接到带PWM输出的数字口，+5连接到Arduino的电源管脚上，模块上的VCC和GND连接到可调电源的正负极。 3.编写控制程序。 4.把下载线连接到电脑上进行下载。 5.用外用表测出不同占空比对应的电压值并记录。 6.由LCD1602读出不同占空比对应的电机速度并记录。 7.绘制出d、u、n之间的关系曲线。 8.试验完成后整理好自己的材料。