【电机运动控制卡】单轴电机运动控制实验报告范文

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　　实验一  晶闸管直流调速系统电流-转速调节器调试

　　一．实验目的

　　1．熟悉直流调速系统主要单元部件的工作原理及调速系统对其提出的要求。 2．掌握直流调速系统主要单元部件的调试步骤和方法。

　　二．实验内容

　　1．调节器的调试

　　三．实验设备及仪器

　　1．教学实验台主控制屏。 2．MEL—11组件 3．MCL—18组件 4．双踪示波器 5．万用表

　　四．实验方法

　　1．速度调节器（ASR）的调试

　　按图1-5接线，DZS(零速封锁器)的扭子开关扳向“解除”。

　　（1）调整输出正、负限幅值“5”、“6”端 接可调电容，使ASR调节器为PI调节器，加入一定的输入电压（由MCL—18的给定提供，以下同），调整正、负限幅电位器RP1、RP2，使输出正负值等于5V。

　　（2）测定输入输出特性  将反馈网络中的电容短接（“5”、“6”端短接），使ASR调节器为P调节器，向调节器输入端逐渐加入正负电压，测出相应的输出电压，直至输出限幅值，并画

　　图1-5 速度调节器和电流调节器的调试接线图

　　出曲线。

　　（3）观察PI特性

　　拆除“5”、“6”端短接线，突加给定电压(0.1V)，用慢扫描示波器观察输出电压的变化规律，改变调节器的放大倍数及反馈电容，观察输出电压的变化。反馈电容由外接电容箱改变数值。

　　2．电流调节器（ACR）的调试 按图1-5接线。

　　（1）调整输出正,负限幅值

　　“9”、“10”端 接可调电容，使调节器为PI调节器，加入一定的输入电压，调整正，负限幅电位器，使输出正负最大值等于5V。

　　（2）测定输入输出特性

　　将反馈网络中的电容短接（“9”、“10”端短接），使调节器为P调节器，向调节器输入端逐渐加入正负电压，测出相应的输出电压，直至输出限幅值，并画出曲线。

　　（3）观察PI特性

　　拆除“9”、“10”端短接线，突加给定电压，用慢扫描示波器观察输出电压的变化规律，改变调节器的放大倍数及反馈电容，观察输出电压的变化。反馈电容由外接电容箱改变数值。

　　一．实验目的

　　1．了解双闭环不可逆直流调速系统的原理，组成及各主要单元部件的原理。 2．熟悉电力电子及教学实验台主控制屏的结构及调试方法。 3．熟悉MCL-18，MCL-33的结构及调试方法

　　4．掌握双闭环不可逆直流调速系统的调试步骤，方法及参数的整定。

　　二．实验内容

　　1．各控制单元调试 2．测定电流反馈系数。

　　3．测定开环机械特性及闭环静特性。 4．闭环控制特性的测定。 5．观察，记录系统动态波形。

　　三．实验系统组成及工作原理

　　双闭环晶闸管不可逆直流调速系统由电流和转速两个调节器综合调节，由于调速系统调节的主要量为转速，故转速环作为主环放在外面，电流环作为付环放在里面，这样可抑制电网电压波动对转速的影响，实验系统的控制回路如图1-8b所示，主回路可参考图1-8a所示。

　　系统工作时，先给电动机加励磁，改变给定电压的大小即可方便地改变电机的转速。ASR,ACR均有限幅环节，ASR的输出作为ACR的给定，利用ASR的输出限幅可达到限制起动电流的目的, ACR的输出作为移相触发电路的控制电压，利用ACR的输出限幅可达到限制min和min的目的。

　　当加入给定Ug后，ASR即饱和输出，使电动机以限定的最大起动电流加速起动，直到电机转速达到给定转速（即Ug=Ufn），并出现超调后，ASR退出饱和，最后稳定运行在略低于给定转速的数值上。

　　四．实验设备及仪器

　　1．教学实验台主控制屏。 2．MCL—33组件 3．MEL—11组件 4．MCL—18组件

　　5．电机导轨及测速发电机（或光电编码器） 6．直流电动机M03 7．双踪示波器 8．万用表

　　五．注意事项

　　1．三相主电源连线时需注意，不可换错相序。 2．系统开环连接时，不允许突加给定信号Ug起动电机

　　实验名称：电流、转速调速调节器设计

　　一、实验目的

　　1、掌握双闭环直流调速系统的稳态参数计算、系统的稳定性分析 2、了解用MATLAB软件工具对系统的电流环和速度环作PI调节器设计 3、熟悉对系统进行仿真的步骤和方法

　　二、实验过程 1、设计要求

　　（1）静态指标：无静差

　　（2）动态指标：电流超调量小于等于5%；空载启动到额定转速时的转速超调量小于等于10% 2、电流环设计

　　（1）确定时间常数：经计算得电流环小时间常数之和为0.0037s （2）选择电流调节器结构：采用PI调节器

　　（3）计算电流调节器参数：电流调节器超前时间常数为0.03s，ACR比例系数为1.013

　　（4）校验近似条件：均满足近似条件

　　（5）计算调节器电阻电容：按照计算得出的电阻电容参数，电流环可以达到的动态跟随性能指标为4.3%，小于5%，满足设计要求 3、转速环设计

　　（1）确定时间常数：经计算得转速环小时间常数之和为0.0174s （2）选择转速调节器结构：采用PI调节器

　　（3）计算转速调节器参数：ASR超前时间常数为0.087s，ASCR比例系数为11.7

　　（4）校验近似条件：均满足近似条件

　　工学院实验报告

　　（5）计算调节器电阻电容

　　（6）校核转速超调量：转速环可以达到的动态跟随性能指标为8.31%，小于10%，满足设计要求

　　4、电流闭环控制系统仿真图1电流环仿真模型

　　5、转速环仿真设计

　　图2 转速环仿真模型

　　6、不同PI参数下仿真图对比

　　表1中序号1为以KT=0.25的关系式按典型I系统设计得到PI调节器的阶跃仿真结果图，可以看出此时无超调、但上升时间长；序号2为以KT=0.5的关系式按典型I系统设计得到PI调节器的阶跃仿真结果图，可以看出此时超调量小、上升时间较短，兼顾了稳定性和快速性；序号3为以KT=1的关系式按典型I系统设计得到PI调节器的阶跃仿真结果图，可以看出此时上升时间短、但超调大；序号4为开环时仿真结果图，可以看出系统将不会达到稳态。因此序号2的电流、转速调速调节器的设计合理。

　　工学院实验报告

　　表1不同PI参数下仿真图对比

　　三、实验总结

　　通过本次实验，我掌握了双闭环直流调速系统的稳态参数计算、系统的稳定性分析，学会了使用MATLAB软件对系统的电流环和速度环作PI调节器设计，熟悉了对系统进行仿真的步骤和方法。

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