运动控制系统实验报告.docx

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运动控制系统实验报告

实验

晶闸管直流调速系统电流-转速调节器调试

．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。

．实验内容

1．调节器的调试

．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

．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，使输出正负最大值大于6V。

（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。

5.实验数据记录及处理

1.速度调节器的调试

测定输入输出特性

输入电压

-0.945

-0.702

-0.498

-0.201

-0.102

输出电压

4.980

3.668

2.549

0.935

0.394

0

0.21

0.499

0.803

0.890

-0.165

-1.313

-2.890

-4.546

-5.02

2.电流调节器的测试

测定输入输出特性

输入电压

-5.418

-4.102

-3.013

-2.026

-1.006

输出电压

4.946

3.607

2.759

1.858

0.927

0

1.007

2.99

4.00

5.583

0.011

-0.910

-2.726

-3.604

-4.802

实验二双闭环晶闸管不可逆直流调速系统测试

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

上图，输入电压L1、L2、L3要经过过流过压保护环节FBC+FA，再输出U、V、W。

线电压不大于200VAC（相电压不大于115VAC）

3．改变接线时，必须先按下主控制屏总电源开关的“断开”红色按钮，同时使系统的给定为零。

4．进行闭环调试时，若电机转速达最高速且不可调，注意转速反馈的极性是否接错。

5．双踪示波器的两个探头地线通过示波器外壳短接，故在使用时，必须使两探头的地线同电位（只用一根地线即可），以免造成短路事故。

六.实验方法

1．按图18a，18b接线,未上主电源之前，检查晶闸管的脉冲是否正常。

同步脉冲控制及移相部分接上低压电源（+15V、0、-15V）。

（1）用示波器观察双脉冲观察孔，应有间隔均匀，幅度相同的双脉冲

（2）检查相序，用示波器观察“1”，“2”脉冲观察孔，“1”脉冲超前“2”脉冲600，则相序正确，否则，应调整输入电源。

（3）将控制一组桥触发脉冲通断的六个直键开关弹出，用示波器观察每只晶闸管的控制极，阴极，应有幅度为1V—2V的脉冲。

2．双闭环调速系统调试原则

（1）先部件，后系统。

即先将各单元的特性调好，然后才能组成系统。

（2）先开环，后闭环，即使系统能正常开环运行，然后在确定电流和转速均为负反馈时组成闭环系统。

（3）先内环，后外环。

即先调试电流内环，然后调转速外环。

3．单元部件调试

ASR调试方法与实验一相同:

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，输入端电压为2V时，调节电位器RP3\RP4，观察输出电压，记录电位器RP3\RP4的旋转方向对放大倍数的影响。

拆除短路线，接入电容5-7UF左右，使调节器为PI调节器，输入分别为-、+，输出限幅为±5V。

ACR调试方法与实验一相同：

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，输入端电压为2V时，调节电位器RP3\RP4，观察输出电压，记录电位器RP3\RP4的旋转方向对放大倍数的影响。

拆除短路线，接入电容7UF左右，使调节器为PI调节器，输入分别为-、+，调整正，负限幅电位器，限幅为±6V，然后，将反馈电位器RP3逆时针旋到底，使放大倍数最小。

4．系统调试

将Ublf接地，Ublr悬空，即使用

组桥六个晶闸管。

（1）电流环调试

电动机不加励磁

（a）系统开环，即控制电压Uct由给定器Ug直接接入，主回路接入电阻RD并调至最大（RD由NMEL—03的两只900Ω电阻并联）。

主电路合闸，调输入电压115VAC（线电压200VAC）。

逐渐增加给定电压，用示波器观察晶闸管整流桥两端电压波形。

在一个周期内，电压波形应有6个对称波头平滑变化。

（b）增加给定电压，减小主回路串接电阻Rd，直至Id=1.1Ied，再调节MCL-33挂箱上的电流反馈电位器RP，使电流反馈电压Ufi近似等于速度调节器ASR的输出限幅值（ASR的输出限幅可调为±5V）。

（c）MCL—18的G（给定）输出电压Ug接至ACR的“3”端，ACR的输出“7”端接至Uct，即系统接入已接成PI调节的ACR组成电流单闭环系统。

ASRACR的“9”、“10”端接可调电容，可预置7μF，同时，反馈电位器RP3逆时针旋到底，使放大倍数最小。

逐渐增加给定电压Ug，使之等于ASR输出限幅值（+5V）（-5V），观察主电路电流是否小于或等于1.1Ied，如Id过大，则应调整电流反馈电位器，使Ufi增加，直至Id<1.1Ied；如Id

测定并计算电流反馈系数

（2）速度变换器的调试

电动机加额定励磁，短接限流电阻RD。

（a）系统开环，即给定电压Ug直接接至Uct，Ug作为输入给定，逐渐加正给定，当转速n=1500r/min时，调节FBS（速度变换器）中速度反馈电位器RP，使速度反馈电压为+5V（-5V）左右，计算速度反馈系数。

4．系统特性测试

将ASR,ACR均接成PI调节器接入系统，形成双闭环不可逆系统。

ASR的调试：

（a）反馈电位器RP3逆时针旋到底，使放大倍数最小；

（b）“5”、“6”端接入可调电容，预置5～7μF；

（c）调节RP1、RP2使输出限幅为±5V。

（1）机械特性n=f（Id）的测定

（a）调节转速给定电压Ug，使电机空载转速至1500r/min，再调节测功机加载旋钮，在空载至额定负载范围内分别记录7～8点，可测出系统静特性曲线n=f（Id）

【注意：

1、若负载时转速下降明显，则检查输入相电压是否达115VAC（线电压200VAC）。

2、上表中的电流I约为0、0.2、0.4、0.6、08、1.0倍的额定电流，记录实际电流。

】

（2）闭环控制特性n=f（Ug）的测定

调节Ug，记录Ug和n，即可测出闭环控制特性n=f（Ug）。

8．系统动态波形的观察

用二踪慢扫描示波器观察动态波形，用数字示波器记录动态波形。

在不同的调节器参数下，观察，记录下列动态波形：

（1）突加给定起动时，电动机电枢电流波形和转速波形。

（2）突加额定负载时，电动机电枢电流波形和转速波形。

（3）突降负载时，电动机电枢电流波形和转速波形。

注：

电动机电枢电流波形的观察可通过ACR的第“1”端

转速波形的观察可通过ASR的第“1”端

7．实验数据记录

1.电流反馈系数β=4.412

2.速度反馈系数α=0.0018

3.机械特性n=f（Id）的测定

n（r/min）

1500

1500

1500

1500

1406

1398

I（A）

0

0.22

0.44

0.66

0.88

1.1

4.闭环控制特性n=f（Ug）的测定

n（r/min）

1015

1256

1397

1516

1702

Ug（V）

3.348

4.108

4.893

4.945

5.616

5.系统动态波形的观察

（1）突加给定启动

a.电流波形b.转速波形

（2）先突加、后突降负载，电流转速波形

a.转速波形b.电流波形

刘彪（201203870114）实验心得：

本次实验操作进行的两个内容，通过实验一我对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有了一定的了解，掌握了直流调速系统主要单元部件的的调试方法，这也是包含于实验二中的，其中，ACR、ASR的接线开、闭环变化比较频繁，要根据具体要求作出调整。

进行实验二时要先了解双闭环不可逆直流调速系统的原理，实验时电压、负载转矩以及转速的变化不能严格的按照指导书的要求来执行，因此实验过程中出现了很多偏差，自己无法解决，通过向老师的求助才能够继续进行。

再者就是对于示波器的使用不是很熟练，我们小组的示波器地线出现了问题，更换了之后又通过一段时间的调试才比较好的显示出要求的波形画面。

总之，这次实验操作丰富了我们的动手能力，对调速系统方面的认识也不仅仅局限于课本知识了，希望有更多的动手实践的机会。

孙柯（201203870119）实验心得：

通过这次实验，我对双闭环不可逆调速系统有了进一步的理解和运用，加深了对电机调速应用。

双闭环调速就是转速、电流两种负反馈在不同的阶段分别起做用。

而在双闭环直流调速系统中，转速和电流调节器的结构选择与参数设计都要从动态校正的需要来解决。

应注意电流环的调试实验中，测电流反馈系数时应将电机堵转后缓慢提升电流大小，在后来的系统特性测试实验中应将负荷切除，同时在调节转矩时，因为是双闭环系统，所以电机的转速应该是基本维持不变的。

一般来说，双闭环调速系统具有比较满意的动态性能。

同时还增强了我的动手操作能力，巩固了课本知识。

陈秀秀（201203870404）实验心得：

这次实验原理并不复杂，但是因为预习工作没有做充分，加上实验线路比较复杂，所以做得比较坎坷。

实验一刚开始因为对正负限幅不是很理解，所以在第一个小实验就卡住了。

后来通过咨询老师得到解决。

后面的几个小实验还挺顺利，也得到了与实际相符的实验数据。

实验二出现的问题较多。

首先是电动机启动后我们发现它转速特别快，而且必须把电流调到很小才能降下来。

问了老师才知道是前面的电流反馈系数没调好。

在老师的帮助下解决了这个问题。

接着到测波形那个实验，我们怎么也调不出想要的波形，后来才发现是示波器的线坏了，换了一根，在反复调试之后终于成功。

通过这个实验，我对双闭环不可逆调速系统有了进一步的理解，加深了对电机调速的应用，也发现了自己的动手能力还有很大的进步空间。