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1绪论1

1.1实验的内涵及意义1

1.2机械电子工程实验课程的体系和内容1

1.2.1基本实验1

1.2.2综合性、设计性、创新性实验2

1.2.3虚拟实验3

1.2.4课外科技实践3

1.3机械电子工程实验课程的要求4

2机电系统中的常用驱动器及传动机构5

2.1直流伺服电动机5

2.1.1直流伺服电动机的工作原理5

2.1.2直流伺服电动机的调速方式6

2.1.3直流伺服电动机的PWM调速控制系统7

2.2交流伺服电动机9

2.2.1永磁同步交流伺服电动机9

2.2.2交流伺服电动机的变频调速11

2.2.3 SPWM波调制11

2.2.4微机控制的SPWM控制模式12

2.2.5交流伺服电动机的矢量控制13

2.3步进电动机14

2.3.1步进电动机的工作原理14

2.3.2步进电动机的主要特性14

2.3.3步进电动机的结构类型15

2.3.4步进电动机的控制16

2.3.5基于单片机的步进电动机控制17

2.4运动控制系统中的传动机构18

2.4.1精密齿轮传动19

2.4.2滚珠丝杆螺母副22

2.4.3挠性传动25

3机电系统中控制器原理与基本实验28

3.1机电系统中常用控制器分类28

3.2传感器技术29

3.2.1传感器概念及其分类29

3.2.2传感器的性能指标30

3.2.3机电控制系统中常用的传感器31

3.2.4传感器的选用原则40

3.3基于PROTEUS的单片机系统仿真41

3.3.1概述41

3.3.2电路原理图设计47

3.3.3电路仿真实验52

3.4可编程序控制器57

3.4.1 CPU224XP及编程软件认识实验57

3.4.2 S7-200基本指令实验59

3.4.3子程序、中断程序练习指令60

3.5工业控制机64

3.5.1工控机数据采集实验64

3.5.2基于工控机的CAN总线控制认识实验68

3.6闭环控制系统的基本组成与控制原理71

3.6.1控制元件71

3.6.2作用量和被控量72

3.6.3对闭环控制系统的要求72

4综合性、设计性、创新性实验73

4.1单片机实验73

4.1.1 8251串口实验73

4.1.2 A/D和D/A转换实验78

4.1.3单片机步进电动机控制实验82

4.1.4直流电动机控制与测速实验84

4.2直流电动机DSP控制实验86

4.3 PLC实验91

4.3.1 PLC控制迷你相扑机器人实验91

4.3.2数控机床的PLC控制实验94

4.4 ARM实验98

4.4.1概述98

4.4.2 ARM9-2440EP实验箱99

4.4.3 C语言编程实验101

4.4.4 I/O接口实验103

4.4.5 ARM串口通信实验104

4.5机器人系统控制实验106

4.5.1机器视觉实验106

4.5.2二维插补原理及实现实验112

4.5.3数控代码编程实验122

4.6直流伺服位置控制实验131

4.7基于IPC机的电磁振动定量给料系统设计实验135

4.8基于单片机的电磁振动定量给料系统设计实验138

4.9惯性振动机停机减振系统设计实验140

4.10基于单片机的电磁振动给料机定振幅控制设计实验143

5虚拟实验146

5.1 MATLAB基础146

5.1.1 MATLAB的操作界面146

5.1.2 MATLAB的帮助界面147

5.1.3 MATLAB定义的常用特殊变量147

5.1.4 MATLAB操作的注意事项147

5.2机械工程控制系统的数学模型148

5.3机械工程控制系统的时域分析150

5.4机械工程控制系统的根轨迹分析153

5.5机械工程控制系统的频域分析158

5.6机械工程控制系统的设计与校正162

5.7离散控制系统175

5.8现代控制理论基础177

5.9 S7-200仿真软件认识及模块扩展地址分配虚拟实验190

5.10 TD200学习虚拟实验194

5.11“乐高”机电一体化系统设计实验199

6课外科技实践201

6.1运动控制器的调整201

6.2移动机器人的串口通信控制206

6.3“乐高”创意设计与制作215

附表 机械电子工程实验报告（样式）218

参考文献220