دانشگاه صنعتي اصفهان، دانشكده مهندسي مكانيك، آزمايشگاه مكاترونيك

النسخ

1 ب ام خذا ذ دا ص خزد پيص يس ضوار 1 ضي اه آسهايطگا كارض اسي 2 آسهايطگا اي هكاتز يك 1 Laboratories of Mechatronics I and II گزدآ ر ذ : دكتز حويذرضا هيزداهادي 1

2 سزآغاس سف اظ آظهبيكگب هىبسط يه آق بيي زا كج يبى گطايف هىبسط يه اضسؼبقبر و شطل ؾيؿشن بي زي بهيىي زض زا كىس ه سؾي هىب يه زا كگب ص ؼشي اصف بى ثب ا اع هشسا ل حؿگط ب ثىبضا ساظ س ب ضيعو شطلو س ب ضيعدطزاظ س ب طمافعاض ب هساض ب قجى ب اثعاض ؾيؿشن بي ؾبز الىشط يىي زيجيشبل ثب وبضثطز زض هىبسط يه ض بي آ بليع ططاحي زض ح ظ ظهبى فطوب ؽ ؾيؿشن بي زي بهيىي سطويت يبفش اظ ايي ػ بصط اجعا ث ا جبم ضؾب سى دط غ بيي و چه زض ظهي ؾبذز ؾيؿشن بي هىبسط يىي ؾبز اؾز. ا شظبض هيض ز زا كج يبى دؽ اظ گصضا سى ايي آظهبيكگب ب ثش ا س هفب ين اؾبؾي سئ ضي ؾيؿشن بي الىشط هىب يىي حلم ثؿش ططظ وبض ػولي اجعاي ايي ؾيؿشن ب چگ گي ض اثط هشمبثل ثيي آى ب ضا زضن سجييي و س احيب أ ثش ا س ثب زاقشي ذالليشي زض حس يه زا كج ي ه سؾي ؾيؿشن بيي ثب ػولىطز ث شط ديك بز زاز ططاحي ديبز ؾبظي و س. 2

3 ع اى آسهايص: قا ى القاي الكتز هغ اطيسي تزا سف رهات ر ه ت ر ذف: آظهبيف ثطضؾي اص ل دبي المبي الىشط هغ بطيؽ وبضثطز بي آى اظ جول سطا ؿف ضهبس ض ب ه س ض ب چكيذ اي اس آسهايص: ضاثط ثيي لشبغ المب سغييطار قبض الىشطيىي ثسؾزآ ضزى المبي ؾين ديچ ب ثطضؾي اثط قىل ؿش ثط ض ي ػولىطز سطا ؿف ضهبس ض ثسؾزآ ضزى ضاثط ثيي ؿجز سؼساز ز ض ؾينديج ا لي ث ثب ي ؿجز جطيبى ) لشبغ( ض زي ث ذط جي زض سطا ؿف ضهبس ض ثسؾزآ ضزى اثؿشگي ؾطػز ه س ض بي DC AC ث دبضاهشط بي ه جغ سغصي اظ جول لشبغ فطوب ؽ ابشار: ه لشيهشط) 973A )HP - غ طاس ض زيجيشبل -9587C( )PI اؾيل ؾى ح زيجيشبل و س )54645A )HP ه جغ سغصي )HP E3620A( DC ه س ض ه شبغي )SE-8658A( ؾز ؾينديچ: 6 ؾينديچ + 2 ؿش آ ي) SF-8617 ( هيل هغ بطيؿي زائوي)ث ط ل 2 اي چ 3 اي چ( هيد - ف ط ز ضؾ ج )HANGAR 9( LCD 3

4 ك تزل double acting cylinders single acting cylinders با استفاد اس ضيز اي پيل ت.1 تج يشات: single acting cylinders قيط 3/2 ثبظگكز ف طي (DCV) قيطديل ر سىي 3/2 قيط 5/2 ديل ر سىي جفشي DCV ل ل بي اسصبل.2 حزكت رفت بزگطتي دائوي single acting cylinders, double acting cylinders با استفاد اس ضيز اي پيل ت تج يشات: double acting cylinder FRL قيط زؾش غلشىي 3/2 قيطديل ر سىي 3/2 قيط 5/2 ديل ر سىي جفشي ل ل بي اسصبل 3. طزاحي يك هذار ي هاتيكي بزاي ت الي A+B-A-B تج يشات: double acting cylinder,single acting cylinders FRL قيط زؾش غلشىي 3/2 قيطديل ر سىي 3/2 قيط 5/2 ديل ر سىي جفشي ل ل بي اسصبل ك تزل الكتز ي هاتيكي double acting cylinders با استفاد اس SPDT س ئيچ فطاري.4 4

5 تج يشات: double acting cylinders,single acting cylinders قيطؾل ئيسي 3/2 قيط سىي جفشي ؾل ئيسي 5/2 FRL ضل ؾ ئيچ SPDT ؾ ئيچ فكبضي ؾين ل ل بي اسصبل وبضر زيشب بزا گيشش single acting cylinders با استفاد اس تايوز OFF ON تج يشات: single acting cylinders قيط سىي ؾل ئيسي 3/2 قيط لغعقي FRL ؾين ل ل بي اسصبل.5.6 ك تزل single acting cylinders تايوز با PLC تج يشات: single acting cylinders وبثل RS 232 طم افعاض PRO) (VERSA قيطسىي ؾل ئيسي 3/2 FRL PLC ؾين اسصبالر 7. تحزيك ات هاتيك double acting cylinders با استفاد اس PLC تج يشات: 5

6 double acting cylinders وبثل RS 232 طم افعاض PRO) (VERSA قيطسىي ؾل ئيسي 3/2 FRL PLC ؾين اسصبالر 8. ك تزل PLC هذار اي هت الي با استفاد اس دياگزام زدبا ي PLC 9. طزاحي هذار اي ي هاتيكي با استفاد اس زم افشار pneumosim 11. طزاحي هذار يذر ليكي يا استفاد اس زم افشار hydrosim 11. ه ت ر خ د ت ظين( motor (servo با استفاد اس سيستن حلق باس 12.ه ت ر خ د ت ظين( motor (servo با استفاد اس سيستن حلق بست 13.هطالع هيكز ك تزلز 8051 ه ت ر گاهي 14.را ا ذاسي ه ت ر گاهي در سزعت اي هتفا ت هسيز اي هتفا ت 15.را ا ذاسي ه ت ر در هسيز اي حزكت ب جل بزگطتي (forward/reverse) 16.تحزيك يذرليكي خطي تزي ز 17.ك تزلز دها 18.پزداسش جزياى در ه تقل ك ذ جزياى فطار 6

7 سايل هطتزک ه رد ياس: CML_12C32 ثطز الىشطيىي ػ اى آظهبيف ب: L1a: Interfacing and Communicating with the CML-12C32 L1b: LED Display using Parallel Output L2: Strain Gauge Data Acquisition using A/D conversion L3: DC Motor Control using Interrupts and Pulse Width Modulation L4: Programming Programmable Logic Controllers with Ladder Logic 1. چىيس يب ذالص 2. همسه 3. ه از ض ب 4. ثحث شيج گيطي 5. شبيج 6. ضويو زض ايي فبيل زض ثرف زيگط ث بم بي mechfact sheet electronic ج ز زاضز و قبهل آظهبيف بيي ثطاي اؾشفبز ث شط ثبال ثطزى ثبظز آ ب زض و بض آظهبيف بي اصلي هيثبقس و س ب ػ اى ذالص اي اظ آى ب ضا ثيبى هيو ين: : Ee1 هط ضي ثط سؿز سج يعار الىشط يىي لحين فيلشط RC )قبذز يه فليشط دبييي گصض RC همبيؿ آى ثب شبيج سئ ضي( : Ee2 سبيوط 555 وبثطز آى : Ee3 و شطلط زضاي ض ه س ض گبهي سه لطجي)اؾبؼ وبض ه س ض گبهي سه لطجي اؾشفبز اظ يه قفز ضجيؿشط ث ػ اى و شطلط ه س ضگبهي ؾبذز يه زضاي ض و شطلط ه س ضگبهي سىي لطجي( 7

8 سايل ه رد ياس: DELL PC running Windows XP Professional HP/AGILENT E3631A Triple Output DC Power Supply HP/AGILENT 33120A 15 MHz Function Generator HP/AGILENT 34401A Digital Multimeter AGILENT DSO1012A 100 MHz Oscilloscope BITSCOPE DSO Logic Analyzer زض سؿز ا ساظ گيطي زض هساض بي آ بل ي زيجيشبل وبضثطز زاضزHP/AGILENT ضا اضسجبطي سوبم اجعاي گفش قس ثب وبهذي سط.)ثب اؾشفبز اظ طم افعاض لت ي زضاي ض بي ه بؾت اهثبل آى...( ; interface GRIB قوبيي اظ ايي ؾيل زض سص يط ه ج ز اؾز 8

9 Measuring the Characteristics of a Passive Low-Pass Filter ث ػ اى يه آظهبيف ؾبز ذص صيبر يه فيلشط دبييي گصض ضا ثطضؾي هي و ين. ثطاي ايي سف هساض ظيط ضا ض ي ثطز دط س سبيخ هي ث سين: *همب هز: ويل ا ن *ذبظى: 10-1 هيىط فبضاز هؼبزل زيفطا ؿيل زضج يه ايي هساض ضا قش ثبثز ظهب ي ضا ثط حؿت همب هز ذبظى هساض هي يبثين. ن چ يي ثب س فطوب ؿي ايي فيلشط يبفش هي ق ز. همساض همب هز ثب اؾشفبز اظ حسالل 10 ا ساظ گيطي ثب ه لشي هشط طم افعاض سؼييي قس اؾز. ظهبى كؿز %5 ظهبى ذيع زض ايي هساض ثب ض زي دل ضا ن ثب اؾشفبز اظ ا ؾيل ؾى ح هي يبثين. چ ؾيگ بل ض زي اي اؾشفبز قس اؾز ور ا ي ثبثز ظهب ي سئ ضي ػولي ثطضؾي ق ز. 9

10 Lab 1a ارتباط هيكز ك تزلزHCS12 با PC ذف: 1. كبى زازى چگ گي اضسجبط فيعيىي CML-12C32 ث وبهذي سط هيعثبى 2.آه ظ MON12 زا ؿشي چگ گي اؾشفبز آى ثب يه HCS12. 3.سوطيي گطزآ ضي ثبضگيطي يه ثط به زض CML-12C32 4.ثطضؾي ػولىطز ثط به يب اؾشفبز اظ فطهبى بي MON12 هقذه : زض ايي آظهبيف سف آق بيي زا ف ج يبى ثب HCS12 اظ لحبظ اضسجبط ثب PC ثبضگيطي اجطاي وس بي ثط به يؿي هيثبقس. HCS12 يب MC9S12 يىي اظ ل ي سطيي دطهصطف سطيي هيىط و شلط بي 16 ثيشي اؾز و اظ ديكي يبى ذ ز هؿشؼسسط ه ؼطف سط هيثبقس. زض اي جب زؾش ضار الظم ثطاي قشي يه ثط به ؾبز اجطاي آى شوط قس اؾز. هزاجع: Georgia Institute of Technology, George W. Woodruff School of Mechanical Engineering, ME 4447: Control System Components, Laboratory Manual, Georgia Institute of Technology, George W. Woodruff School of Mechanical Engineering, ME 3056: Experimental Methodology, Laboratory Manual, Summer Quarter, Motorola, MC9S12C Family Reference Manual, Motorola, Inc., Rev , Motorola, MC9S12C Programming Reference Guide, Motorola, Inc.,

11 Lab 1b خز جي هتصل ب دي د اي ري ذف: آق بيي ثب د ضر بي HCS12 ثطاي ض زي ذطجي بي زيجيشبل قشي يه ثط به ثطاي وبضگصاقشي يه د ضر ث ػ اى ض زي يب ذط جي لطاض زازى يه د ضر ذط جي ثب لشبغ ثبال يب لشبغ دبييي وكف اضسجبط ثيي وس بي ثط به ظهبى الظم ثطاي اجطاي آى ب ح ي اسصبل اثعاض بي جطيبى ضؼيف هثل زي ز ث EVB هقذه : زض ايي آظهبيف سف آق بيي ثب سى يه بي اضسجبطHCS12 ثب ز يبي ثيط ى ث يػ د ضر بي ض زي ذط جي HCS12 ثطاي ض قي وطزى 4 زي ز ضي ث سطسيت ه ضز ظط هيثبقس. ابشار: ثطز همب هز زي ز زي ز ضي ه لشيهشط *ثطاي اسصبل HCS12 ث اثعاض اظد ضر بي MCU_PORT ض ي EVB اؾشفبز هي و ين. *ض وبض ايي اثعاض زض آظهبيف قطح زاز قس اؾز. هفب ين ظيط جطيبى لشبغ افز لشبغ دشب ؿيل لب ى ا ن... ثطاي زضن ث شط ض اثط اؾشفبز قس زض ثرف سئ ضي ض ا ساظ گيطي جطيبى همب هز لشبغ شوط قس اؾز. قىل هساض ب ض آظهبيف زض ا ش بي آظهبيف هيثبقس. 11

12 آسهايص د م: كطف اطالعات )A/D( با كز صس ج ا ذاف يبزگيطي چگ گي اسصبل يه ؾ ؿ ض آ بل ي هثل وط فؾ ج ث HCS12 EVB ثب اؾشفبز اظ يه هساض دل اهذلي فبيط ثطاي هميس وطزى ؾيگ بل ب زضن چگ گي غطثبل قسى اطالػبر دكز ؾط ن ذط جي EVB ث وبهذي سط هيعثبى )1 )2 سزآغاس سف اظ ايي آظهبيف آق ب قسى زا كج يبى ثب HCS12 ثطاي وكف ا شمبل اطالػبر اؾز. هجسل آ بل ي ث زيجيشبل HCS12 ثطاي ثسؾزآ ضزى اطالػبر هساض دل اؾشفبز هيق ز. وط فؾ ج ثط ض ي يه سيط و چه آل هي ي هي صت هيق ز. اجشاي سختافشاري وط فؾ ج هساض دل هساض ا شگطالگيط- IC ذطي- س ظينو س لشبغ- Op-amp ذبظى همب هز هشغيط قىل هساض ططاحي قس ثطاي ايي آظهبيف زض زؾش ضوبض آهس اؾز. 12

13 آسهايص س م: و شطل PWM ه س ض DC ث ؾيل ايجبز لف ا ذاف : )1 ق بذز.Interrupt 2( اؾشفبز اظ Interrupt ثطاي ا ساظ گيطي هكرصبر ظهب ي ؾيگ بل بي ض زي 3( اؾشفبز اظ د بي فطوب ؽ دبلؽ ثطاي و شطل يه ؾيل آ بل ي هثل ه س ض DC 4( ق بذز چگ گي ايجبز اضسجبط ثيي ؾبيل جطيبى ثبال ثب HCS12 EVB سزآغاس سف ايي آظهبيف آق بيي زا كج يبى ثب HCS12 ث ػ اى يه ؾيؿشن و شطلو س هيثبقس. HCS12 ثطاي و شطل ؾطػز يه ه س ضDC ث ثطز اؾط ه س ض صل هيق ز. سطويت لف بي HCS12 ثطاي فطؾشبزى يه ؾيگ بل دبلؽ ث ه س ض ث ه ظ ض يبفشي ؾطػز الؼي ه س ض اؾشفبز هي- ق ز. اجشاي سختافشاري فش زي ز- ادش و دلط سطا عيؿش ض- ه س ض DC ؾ ؿ ض ضي- اؾيل ؾى ح- قىل L3CIR هساض بي ططاحي قس ثطاي ايي آظهبيف ضا كبى هيز س. 13

14 14

15 كار با س ييچ ا س س ر اي هاد ى قزهش سايل ه رد ياس: Sharp IR distance sensors: either the GP2Y0A02 or GP2D12 analog sensor and the GP2D05 digital sensor هسيز آسهايص:.1 Debouncing a Switch وس ه ضز يبظ زض لي ه ظيط: ثب اؾشفبز اظ ا ؾيل ؾى ح ؾيگ بل ذط جي هيىط و شطلط ؾ يچ ضا زض ز حبلز اؾشفبز /ػسم اؾشفبز اظ ايي وس ثطضؾي هي و ين.سبذيط ظهب ي وس زض ص ضر يبظ هحبؾج ق ز. Debouncing an Optical Interrupter اؾشفبز اظ وس هصو ض ثطاي يه لطغ و س ضي..2 Using the Digital IR Sensor lowثط به / high اي قش ق ز و ثب س ج ث ع ذط جي ؾ ؿ ض هيىط و شطلط يه ال اي زي ضا ض قي يب ذبه و س. اظ چ هؿبفشي ؾ ؿ ض ؾيگ بل دبييي هي فطؾشس.3 Using the Analog IR Sensor 4 ثط به اي قش ق ز ثب سف ايي و هيىط و شطلط ذط جي صحيحي اظ 0 سب 5 ض ي صفح وبيف 7 لؿوشي ظب ط و س ثب س ج ث عزيىشطيي ذط جي صحيحي و اظ ؾ ؿ ض زضيبفز وطز اؾز. فبصل اي و زض آى لشبغ ػ ض هي ق ز چفسض اؾز Bonus: Using Force Sensors ثط به قش قس قبهل اؾشفبز اظ ؾ ؿ ض يط ي همب هشي زوو آغبظگط صفح وبيف 7 لؿوشي هي ثبقس. ؾ ؿ ض ثب ظى بي هرشلف وبليجط ق ز. زض سوبم هطاحل سؿز وس ثب جبيگعي ي ؾ ؿ ض ثب يه دشب ؿي هشط هيؿط هي ق ز..5 15

16 ساخت قفل ديجيتال ذف: آق بيي ثب هبقيي حبلز چبضر جطيبى حبلز سايل ه رد ياس: يه زوو فكبضي- يه ؾ يچ آغبظگط- 4 زي آي دي ؾ يچ 3 ا اي زي كب گط ضؼيز 4 ال اي زي كب گط سطويت لفل همب هز سطا عيؿش ض بي ه بؾت. ر ذ آسهايص: لشي ؾ ييچ آغبظگط ذبه اؾز لفل ضا ثب 4 ؾ ييچ زي آي دي ؾز هي و ين. لشي آغبظگع فكطز قس لفل ثبظ وي ق ز هگط ثب اػوبل سطويت زضؾز 4 زي آي دي. سطويت غلط آالضهي ضا ث صسا زض هي آ ضز. زوو فكبضي ن لطغ و س فطآي س چه صحيح ث زى وس اضز هي ثبقس. 16

17 17

18 Sample state machine code //first define states with obvious names and different values #define START 0 #define RED 1 #define BLUE 2 //assign names to possible input conditions and give them unique values #define GO_BLUE 4 #define GO_RED 5 //assign input pins #define BLUE_SWITCH 2 #define RED_SWITCH 3 //assign output pins #define RED_PIN 8 #define BLUE_PIN 9 //create state variable and initialize it to START state int state = START; //create input variable and initialize to represent an undefined input int input = 0; void setup(){ pinmode(blue_switch, INPUT); pinmode(red_switch, INPUT); pinmode(red_pin, OUTPUT); pinmode(blue_pin, OUTPUT); digitalwrite(blue_pin, LOW); //turn blue led off digitalwrite(red_pin, LOW); //turn red led off } void loop(){ //read inputs if(digitalread(blue_switch)){ input = GO_BLUE; delay(100); //for debouncing } else if(digitalread(red_switch)){ input = GO_RED; delay(100); //for debouncing } else input = 0; ME588 Spring 2013 //generate appropriate output and evaluate state transitions switch(state){ case START: digitalwrite(blue_pin,low); // turn blue LED off digitalwrite(red_pin,low); //turn red LED off 18

19 /* NOTE: you could check inputs here instead of earlier input block, but don't do it in both places */ //evaluate input condition to determine next state... switch(input){ case GO_BLUE: //this transition can be reduced state = START; //stay in START state case GO_RED: state = RED; //go to RED state default: state = START; //stay in START if no inputs detected } /* NOTE: input conditions can be evaluted using if/then statements instead of a switch arrangement */ break; //jump out of current switch statement case RED: digitalwrite(blue_pin,low); // turn blue LED off digitalwrite(red_pin,high); //turn red LED on switch(input){ case GO_BLUE: //go to BLUE state state = BLUE; case GO_RED: // this transition can be reduced state = RED; //stay in RED state default: state = RED; //stay in RED if no inputs detected } break; case BLUE: digitalwrite(blue_pin,high); // turn blue LED on digitalwrite(red_pin,low); //turn red LED off switch(input){ case GO_BLUE: //this transition can be reduced state = BLUE; //stay in BLUE state case GO_RED: // go to RED state state = RED; default: state = BLUE; //stay in BLUE if no inputs detected } break; } } 19

20 سز ه ت ر ا: ام آسهايص ذف: ثطضؾي ػولىطز ؾط ه س ض ب زض ز حبلز هساضثبظ هساض ثؿش سايل ه رد ياس: 1.ؾط ه س ض 2.هساض و شطل و س )يب 4. وبهذي سط 5. وبثل بي هشصل و س (PLC خالص : زض ايي آظهبيف دؽ اظ هؼطفي ؾط ه س ض ب ؾبذشوبى زاذلي آى ب ؾؼي زض ضا ا ساظي وبض ثب آ ب هي دطزاظين. ؾذؽ زض ز حبلز جساگب ؾط ه س ض زض ز حبلز هساضثبظ هساض ثؿش ث اظاي ؾطػز ب ج بر هرشلف ضا ا ساظي هي ق ز زاز ب ثجز هي ق ز اظ زا كج يبى ذ اؾش هي ق ز سب و ايي ز حبلز ضا همبيؿ و س. 21

21 استپزه ت ر ا ذف: ضا ا ساظي اؾشذطه س ض ب زض ؾطػز ب ج بر هرشلف ثب اؾشفبز اظ هيىط و شطل 8051 سايل ه رد ياس: 1..اؾشذطه س ض 2.هساض و شطل و س )يب 3. وبهذي سط 4.وبثل بي هشصل و س (PLC (ATMega32 خالص : زض ايي آظهبيف اثشسا ث هؼطفي هيىط و شطلط 8051 )يب ط دطزاظ س ي زيگطي ديك بز دطزاذش هي ق ز.ؾذؽ ث هؼطفي اؾشذطه س ض ؾبذشوبى زاذلي آى ح ي ػولىطز آى هي دطزاظين.ؾذؽ ؾؼي هي ق ز اؾشذطه س ض زض ز ض ب ج بر ه لؼيز بي هرشلف س ظين ق ز.ؾذؽ ولي هطاحل لجل ث ؾيل ي وبهذي سط اظ ديف ثط به ضيعي قس ا جبم هي ق ز. 21

22 Load Cells وبضثطز آى ذف: ثطضؾي ػولىطز سايل ه رد ياس: 1.ل زؾل 2. هحطن الىشط يىي زيجيشبلي 3. ظ اظ 20 گطم سب 500 گطم 4.دبي خالص : هجسل ب مف ه وي زض وبضثطز بي ه سؾي زاض س و اظ ا ب ثطاي ا ساظ گيطي جطم يط فكبض... اؾشفبز هي ق س. يىي اظ ه وشطيي هجسل بؾز و وبضثطز ؾيؼي اؾز.زض ايي هجسل ب اظ ذبصيز سغييط همب هز الىشطيىي زض گبم فكطزgauge Strain قسى اؾشفبز هي ق ز. زض ايي آظهبيف دؽ اظ هؼطفي ا اع هجسل ب ث ثطضؾي آ ب دطزاذش هي ق ز.ؾذؽ اظ زا كج ذ اؾش هي ق ز سب قط ع ث ثبضگصاضي و س ؾذؽ ثبضثطزاضي و س زاز ب ضا ثجز و س.دؽ اظ آى ثب هططح وطزى چ س ؾ ال ؾؼي هي ق ز سب ث اذشالفبر ه ج ز زض ثبضگصاضي ثبضثطزاضي س ج و س ايي اهط ضا س جي و س.زض بيز اظ ي ذ اؾش هي ق ز سب ثب اضائ چ س ضا ىبض ؾؼي و س زلز ا ساظ گيطي ضا افعايف ز س. 22

23 ام آسهايص: ثطضؾي و شطل و س بي P, I, D, P+I, P+D, P+I+D ذف : همبيؿ سبثيط و شطل و س بي هرشلف ثط ض ي ػولىطز يه ؾيؿشه احس سايل ه رد ياس: PID Trainer خالص : و شطل و س ؾيل اي اؾز و ثب ا ساظ گيطي ذط جي ؾيؿشن همبيؿ آى ثب ذط جي هطل ة ؾؼي زض عزيه وطزى ذط جي ث ذط جي هطل ة زاضز. زض ايي آظهبيف اثشسا ث هؼطفي و شطل و س بي هرشلف دطزاذش هي ق ز.ؾذؽ ثب اؾشفبز اظ ؾيل ي آه ضقي لطاض زازى آى زض حبلز بي هرشلف ؾؼي هي ق ز زا كج ث ػولىطز و شطل بي هشرلف دي ثجطز.ؾذؽ اظ ي ذ اؾش هي ق ز سب ثب س ظين و شطل و س ثط ض ي همبزيط اظ ديف سؼييي قس اي ث همبيؿ ذط جي ب ثذطزاظز. ؾذؽ اظ ي ذ اؾش هي ق ز سب ثب هكرص وطزى ث شطيي ع و شطل و س آظهبيف ضا ث اظاي همبزيط هشرلف اظ دبضاهشط بي ايي و شطل و س سىطاض و س ذط جي ب ضا ثجز و س ث شطيي ضطايت ضا ثطاي ايي و شطل و س گعاض و س. 23

24 ام آسهايص: هجسل بي زيجيشبل ث آ بل ي آ بل ي ث زيجيشبل ذف: ثطضؾي هجسل بي زيجيشبل ث آ بل ي آ بل ي ث زيجيشبل: سايل ه رد ياس : هجسل بي هرشلف ث وطا هساضار الىشط يىي الظم خالص : زض ايي آظهبيف دؽ اظ هؼطفي ؾبذشبض ولي هجسل بي هجب ي ػلوي حبون ثط آ ب اظ زا كج ذ اؾش هي ق ز سب ثب س ظين زؾشگب زض حبلز بي هرشلف)زض ضظ ل قي بي هرشلف( قط ع ث سجسيل يه ؾيگ بل ا بل ي ث زيجيشبل و س.ؾذؽ هف م ظهبى و ثطزاضي هططح هي ق ز. ثطاي سجسيل ؾيگ بل زيجيشبل ث آ بل ي اظ ي ذ اؾش هي ق ز هساض طزثبى همب هشي ضا هش بؾت ثب ط يه اظ هطاحل آظهبيف ايجبز و س هؼبزل يه ؾيگ بل زيجيشبل ضا ثطاي حبلز بي هرشبف ثسؾز آ ضز.ؾذؽ هساض هؼبزل زيگطي هؼطفي هي ق ز اظ ي ذ اؾش هي ق ز سب آظهبيف ضا سىطاض و س ايي ز هساض ضا ثب ن همبيؿ و س. 24

25 ام آسهايص: ثطضؾي آح اهخ هساض بي آح اهذي ذف : ثطضؾي وبضثطز بي هرشلف اح اهخ زض هساض بي هرشلف سايل ه رد ياس : ه جغ لشبغ همب هز ثب همبزيط هرشلف زي ز ذبظى ثب ظطفيز بي هرشلف خالص : زض ايي آظهبيف اثشسا ثب اح اهخ ػولىطز آى آق ب هي ق ين.ؾذؽ ثب هؼطفي هساض بي هرشلف ثب وبضثطز بي هرشلف اح اهخ)ا شگطال گيط هكشك گيط هؼى ؼ و س...( اق ب هي ق ين. ؾذؽ طجك ظط هسضؼ ثب ا شربة يه يب چ س هساض هرشلف ؾؼي هي ق ز يه ػوليبر ضيبضي س ؾط لطؼبر الىشط يىي ديبز ق ز. زض بيز اظ زا كج يبى ذ اؾش هي ق ز هؼبزل الىشطيىي يه ؾيؿشن هىب يىي ضا ؾبذش ث همبيؿ دبضاهشط بي ؾيؿشن الىشطيىي هىب يىي ثذطزاظز. 25

26 بم زضؼ اضائ قس ؤ آظهبيف بي هطسجط: : Modeling and Analysis of Mechatronic Systems زض ايي زضؼ ثطضؾي سؼسازي اظ ؾيؿشن بي هىبسط يىي ثط ػ س ي زا كج گصاقش قس اظ گط بي زا كج يي ذ اؾش قس سب شبيج ثطضؾي بي ذ ز ضا زض لبلت آظهبيف اضائ و س.و لؿوشي اظ فبيلespecifications labزض report ظيط آ ضز قس : تعذادي اس پز ص ا: ثطضؾي speaker ثطضؾي ؾيؿشن الىشط هىب يىي electric pencil sharpener وچ يي دط غ ي muffler model &frequency response 26

27 ECP_LAB_EXERCISE-FOR control system analysis and design ام آسهايص: rectilinear control system و آظهبيف بي ظيط ضا قبهل هي ق ز: Exercise - 1. Open Loop Step Response Exercise - 2. Closed Loop Step Response Exercise 3 PID Controller Design ام آسهايص: DYNAMIC PARAMETER INDENTIFICATION 27

28 ايي فبيل قبهل د ج آظهبيف هي ثبقس و ا ساف آى زض ظيط آ ضز قس اؾز. Gain a familiarity with standard laboratory instruments including the function generator, oscilloscope, multi-meter, DC power supply and analog computer. Learn HP VEE the PC software we use in the lab. Gain working experience with DC motors, the direct measurement of their physical properties for use in deriving a transfer function, and the indirect measurement of the motor transfer function using frequency response methods. Design and implement the control for an actuator-positioning device. همسه اي ثط ايي د ج آظهبيف هي ثبقس لؿوز بيي ثطاي آق بيي زا كج يبى هب س: Measurable Events and Electric Signals Electronic Devices and Parts Electrical Sensors in the Lab Experiment 1: Analog Computer, Tachometer, Potentiometer, Motor Dead zone Experiment 2: DC Motor Transfer Function Estimation by Explicit Measurement Experiment 3: DC Motor Voltage to Speed Transfer Function Estimation by Step Response and Frequency Response Experiment 4: Position Control Systems Experiment 5: AWOL1 Plant Identification and Controller Design ػ اى بي آظهبيف ب ػجبضر ا س اظ: 28

29 1 -فبيلtechnique analog computing و pdfاي قبهل هساض بي هحبؾجبسي آ بل ي هي ثبقس. 2 - بم فبيل: DSAdatasheet و datasheet هطث ط ث Dynamic Signal Analyzer ضا قبهل هي ق ز. 3 - بم فبيل: ECE486_finalproj_Spring2012 و : The Reaction Wheel Pendulum وچ يي زض لؿوز اثشسايي قش قس و : The Reaction Wheel Pendulum (RWP), shown in Figure 1, is a simple pendulum with a rotating wheel at the end. The wheel is actuated by a 24-V, permanent magnet DC motor mounted on the pendulum. This motor can produce a torque on the wheel, causing the wheel to spin. According to Newton s third law, there is an equal and opposite reaction torque on the motor, and hence on the pendulum. This reaction torque can be used to control the motion of the pendulum. We begin by obtaining the equations of motion for the RWP. Next, control of only the reaction wheel's speed is examined. As part of this phase, we investigate counteracting the effect of friction in the motor by friction compensation. Finally control of the complete RWP is considered. 29

30 4 - بم فبيل: lab4_wiring Lab 4: Introduction to the DC Motor Wiring Diagrams و زض الغ: 5 - بم فبيل: lab5_wiring Lab 5: PD Control on Analog Computer and Wincon Wiring Diagrams و زض الغ: 2 - بم فبيل: folder2 New ايي فبيل قبهل اطالػبسي زض ه ضز آظهبيكگب هىبسط يه هي ثبقس. بم فبيل: LabManual This is a set of laboratory assignments designed to complement the introductory robotics lecture taught in the College of Engineering at the University of Illinois at Urbana-Champaign. Together, the lecture and labs introduce students to robot manipulators and computer vision and serve as the foundation for more advanced courses on robot dynamics and control and computer vision. The course is cross-listed in four departments (Computer Science, Electrical & Computer Engineering, Industrial & Enterprise Systems Engineering, and Mechanical Science & Engineering) and consequently includes students from a variety of academic backgrounds بم فبيل: robotica_manual King Fahd University of Petroleum & Minerals - بم فبيل: CISE-302-Linear-Control-Systems-Lab-Manual سوطوع ايي فبيل ثيكشط ثط چگ گي و شطل يه ؾيؿشن ثب اؾشفبز اظ طم افعاض هشلت اؾز. ثطاي هثبل زض صفح 52 زض آظهبيف 6 هكب س هي و ين و : Lab Experiment 6: DC Motor Characteristics Objective: The objective of the experiment is to show how a permanent magnet D.C. motor may be controlled by varying the magnitude and direction of its armature current and recognize the torque/speed characteristic of the D.C. Motor List of Equipment/Software Following equipment/software is required: MATLAB 31

31 LabVIEW DC Servo System (feedback equipment) a. OU150A Op Amp Unit b. AU150B Attenuator Unit c. PA150C Pre-Amplifier Unit d. SA150D Servo Amplifier e. PS150E Power Supply f. DCM150F DC Motor g. IP150H Input Potentiometer h. OP150K Output Potentiometer i. GT150X Reduction Gear Tacho j. DC Voltmeter ليست آسهايص ا: هطبلؼ ؾ جف جبث جبيي( LVDT ) 1. هطبلؼ يػگي بي ذط جي ض زي سجسيل و س ذطي هشغييط جبث جبيي هطبلؼ الوبى ثبض 2. هطبلؼ P,I,D,P+I,P+D,P+I+D.3 گؿشط زيبگطام طزثب ي)ثط به PLC ثطاي دطوطزى ثططي( 4. هطبلؼ سطه و دل RTD 5. هطبلؼ ؾ ئيچ ضل 6. هطبلؼ ػولگط بي هشفب ر 7. هطبلؼ فليخ فالح سبيوط 8. هطبلؼ وبضثطز هساض بي آح-اهخ هطبلؼ هجسل بي A\D, D\A 31

32 سز ه ت ر ا بزاي ر بات اي ب - ب ت ذف: اسصبل س ظين سؿز ؾط ه س ض ب سايل ه رد ياس: ضزح آسهايص: اثشسا ث ثطضؾي سؼميت ظهبى فطاي س سىطاض زض ض ثبر هيذطزاظين. ا جبم ايي هطحل ث ط ض وبهل س ؾط طم افعاض ص ضر هيذصيطز. اثشسا زي ز بي ضا ي ضا زض هساض لطاض هي ز ين. ؾذؽ ثط به اي هي يؿين و زي ز ب ضا هش ب ثب ض قي ذبه و س. حبل ثب اؾشفبز اظ دبلؽ بي هرشلف زيبگطام بي ظهب ي ثب قىل بي هشفب ر ضا ايجبز هي و ين. حبل ؾط ه س ض ب ضا هشصل و ز آى ب ضا س ظين هي وبيين. 32

33 س س ر اي ص عتي )دا طگا هلي س گاپ ر( ذف: يبفشي ل اػس ػولىطز يػگي بي ؾ ؿ ض بي ص ؼشي سايل ه رد ياس: ضزح آسهايص: زضيي آظهبيف اظ يه د ل هجسل ثب وس... اؾشفبز هي ق ز و قبهل ا اع هرشلف ؾ ؿ ض ب ػولگط بي ص ؼشي هي ثبقس. س س ر اي دها: زضيي لؿوز ثب هجسل همب هشي دالسي ي... وبض هي و ين. لشبغ بي ذ ا س قس اظ ض ي ؾ ؿ ض ضا ث زهب همب هز الىشطيىي سجسيل وطز زض جس ل ثجز زاز يبززاقز هيى ين. ؾذؽ و زاض همب هز ثط حؿت زهب ضا ضؾن هيى ين. ؾ ؿ ض بي ضي: ؾ ؿ ض بي ذطي هىبى) يط (: ؾ ؿ ض بي ؾطػز ز ضا ي ه لؼيز: ؾ ؿ ض بي ص سي: 33

34 سيستن اي ك تزلي پيطزفت دا طگا هلي س گاپ ر ذف: زضن ث شط ؾيؿشن بي و شطلي دؽ ذ ض ؾيؿشن بي و شطلي هش الي زضن هعايبي ؾيؿشن و شطلي هش الي ؾبيل ه ضز يبظ: طم افعاض لت ي... بخص ا ل: سيستن اي ك تزل هت الي فطاي س گطم وطزى آة ثطاي ايي ثرف زض ظط گطفش قس اؾز. هشغيط و شطلي زهبي آة ذط جي هي ثبقس و ث ؾيل ي سغييط زض هيعاى گطهبيف يع زثي جطيبى و شطل هيگطزز. حلم ي ز م و ثطاي و شطل قسى ا شربة هي وبيين طخ زثي هيجبقس. زضيي هطح اظ طم افعاض "لت ي " اؾشفبز هي وبيين. س ؾط گعي بي ه ج ز زض طم افعاض حبلز و شطل يه حلم و شطل هش الي ضا ا شربة و ز و شطلط بي س بؾجي ا شگطال گيط هكشك گيط ضا ض ي ؾيؿشن آظهبيف هي و ين. زض ؾوز چخ صفح وبيف طم افعاض و زاض بي ذط جي لبثل هكب س اؾز. ثطاي ه اضز ف ق ز ض ي س ب ة ؾب بر هيعاى ا ض ق ر ظهبى ذيع ضا ا ساظ گيطي هيى ين. حبل آظهبيف ضا يه هطسج ثطاي گ يي هشفب سي سىطاض هيى ين شبيج ضا يبززاقز هيى ين. بخص د م: سيستن اي ك تزلي پس خ ر 34

35 فطآي س زض ظط گطفش قس زضيي ثرف يع وبى فطاي س هطحل ي لجل اؾز ثب ايي سفب ر و زضيي ثرف طخ جطيبى آة ض زي ث سب ه و ث فبوش ض بي هرشلفي ثؿشگي زاضز آ بليع هي ق ز. ايي سغييط زثي ه جت ايجبز اغشكب بقي اظ ثبض هي گطزز. زضيي لؿوز يع قجي ؾبظي ث ووه طم افعاض لت ي اجطا هي گطزز. زض ايي ثرف هيجبيؿز ثرف اغشكبقبر ضا ذصف وطز زاه ي آى ضا سغييط ز ين ؾيؿشن ضا زض حبلز بي هرشلف اغشكب ه ضز هطبلؼ لطاض ز ين. زضيي فبظ سف يبفشي سبثغ ا شمبل بي هج ل ث ووه سغييط زض دبضاهشط بي ؾيؿشن اظ ططيك طم افعاض اؾز. حبل ثبيس ضاثط ي هيبى زثي زهبي ذط جي ضا ثطضؾي و ين. بخص س م: ك تزل يك حفز ي دهايي 35

36 طزاحي اجزاي هذار اي آپ اهپ سايل تج يشات ه رد ياس:, Resistors (500, 1k,1M, ) همب هز هشغيط Capacitors (22 pf, 33 pf, ) ه لشي هشط اؾيل ؾى ح ه لس ؾيگ بل ه جغ سغصي...LM 741, LM 311, ضزح آسهايص: اثشسا زيشب قيز هطث ط ث آح اهخ ب ضا اظ اي شط ز زا ل ز وطز هطبلؼ هيى ين. حبل هساض ظيط ضا سكىيل زاز آح اهخ ب ضا ثب س ج ث زيشب قيز ه ضز ظط ث ه جغ سغصي هشصل هي وبيين. بخص د م: طزاحي تق يت ك ذ ي غيز هعك س ض ذ ثب ووه ؾيگ بل غ طاس ض ض زي ه ضز يبظ ثطاي سم يز و س ضا فطا ن هي و ين. ثب اؾشفبز اظ اؾيالس ض شيج ضا هكب س هي وبيين. همب هز بي ه بؾت ثطاي ططاحي هساض ضا ا شربة هي وبيين هساض ضا هشصل 36

37 هيى ين.حبل يه سم يز و س ي هؼى ؼ ق س ططاحي هيى ين ثطاي ايي وبض هطاحل ف ق ضا ز هطسج سىطاض هي وبيين. حبل اظ هساض آح اهخ )زض مف ووذطاس ض و شطلط( اؾشفبز هيى ين. بخص س م: طزاحي اجزاي تق يت ك ذ ي جوع س ذ بخص چ ارم: طزاحي اجزاي فيلتز پاييي گذر هزتب ا ل ايي ز ثرف ضا يع ث وبى ض شوط قس ثطاي ثرف ز م ث ا جبم هيطؾب ين. 37

38 كاربا پي دبلي ام اچ - پل عولگز ا ثب اؾشفبز اظ هساض ظيط ايي فطآي س ضا زض آظهبيف ذ ا ين زاقز: Dimming an LED with a PWM Output.1 ثب اؾشفبز اظ دشب ؿي هشط ث ػ اى ض زي ال اي زي ث ػ اى ذط جي وس ظيط ضا زض هيىط و شطوط اجطا هي و ين : 38

39 Sample PWM Code int ledpin = 9; // LED connected to digital pin 9 int analogpin = 3; // potentiometer connected to analog pin 3 int val = 0; // variable to store the read value void setup() { pinmode(ledpin, OUTPUT); // sets the pin as output } void loop() { val = analogread(analogpin); // read the input pin analogwrite(ledpin, val / 4); // analogread values go from 0 to 1023, // analogwrite values from 0 to 255 } 39

40 Implementing a Transistor to Drive a Solenoid سف ثؿشي هساض ظيط ثطاي و شطل يه ؾل يس اؾز 2. Implementing a Transistor to Drive a DC Motor زض هساض لجلي ه جغ سغصي 25 لشي ق ز همب هز 150 ا وي حصف ث جبي ؾل يس زي ؾي ه س ض جبيگعيي گطزز 4. Driving a Motor ه س ض ضا ثب اؾشفبز اظ هساض قىل ا ل ضا ا ساظي هي و ين ثب يه ذط جي دي زثلي ام 2 ذط جي زيجيشبل اظ هيىط و شطلط. ز زوو سؼجي ق ز ثطاي ضا ا ساظي ه س زض ز ج ز. س لف ه س ض زض ص ضسي اؾز و طز يب يچ وسام اظ زوو ب فكطز ق س.ؾيىل ظيف ؾيگ بل دي ام زثلي اظ ططيك دشب ؿي هشط و شطل هي ق ز. اظ زي ز فالي ثه ن ث ط هي ثطين وچ يي ذبظى ب همب هز بي هحس ز و س جطيبى. سؿز وس قش قس اثشسا ث ووه ال اي زي ب ثبيس ثبقس ثس ى ه جغ سغصي 24 لشي اصلي 3. Controlling a Motor ثب ازغبم يه ؾ ؿ ض هبز ى لطهع ث ؾيؿشن ض زي جسيسي سؼطيف هيى ين سب ه س ض طجك جس ل ظيط ػول و س. زوو بي هطث ط ث چطذف ؾبػز گطز دبز ؾبػز گطز اي جب حصف 41

41 قس ض زي جسيسي هب س يه زوو يب.. ثطاي اػالم ضؼيز اضططاضي زض ظط گطفش هي ق ز. 4. Bonus ثب س ج ث ذط جي بي حؽ و س جطيبى زض هساض ال 298 ضؼيز س لف حطوز ه س ض زض ه اج ثب ضؼيز ا ضغا ؿي زض لؿوز لجل ضا هكرص هي و ين. ثطاي ايي وبض ضاثط ثيي جطيبى زضيبفشي ه س ض جطيبى حؽ قس زض ديي بي 15 1 هساض ثبيس سؼييي ق ز. 41

42 هذل ساسي طزاحي ك تزلز بزاي سيستن تعليق هغ اطيسي ا ذاف: هسل وطزى ؾيؿشن ف ق ثب اؾشفبز اظ ل ا يي فيعيىي ططاحي يه و شطلط آ بل ي / زيجيشبل ثطا ضز ػولىطز ؾيؿشن و شطلي حلم ثؿش زض ح ظ ي ظهبى ث ي ؾبظي ططاحي سب هطحل اي و ػولىطز و شطلط ثطاي اؾشفبز لبثل لج ل گطزز سايل: وبهذي سط هج ع ث هشلت ؾيو لي ه ضزح آسهايص: اثشسا ثبيؿشي صحز ض اثط ه ضز اؾشفبز زضيي آظهبيف ثطضؾي گطزز. 42

43 زض گبم ثؼسي هسل ضيبضي ؾيؿشن سؼليك هغ بطيؿي ث زؾز آ ضز ق ز. حبل زض هحيط ؾيو لي ه ث سحليل ثطضؾي سمطيت ذطي هسل ؾيؿشن سؼليك هغ بطيؿي يىجبض زض ح ظ ي ظهبى ثبض ز م زض ح ظ ي فطوب ؽ هيذطزاظين. حبل ثب اؾشفبز اظ سحليل بي ا جبم قس زض لؿوز بي لجلي ػولىطز و شطلط ضا ثطا ضز هيى ين. هقذه اي بز ربات "ب - ب ت" ا ذاف: زضيبفز صت يطايف و س آهبز وطزى ؾرز افعاض گطفشي سؿز قشي ا ليي ثط به ثطاي ث - ث ر سايل ه رد ياس: Software BASIC STAMP Editor قطح آظهبيف: 43