直流伺服电机实验报告材料Word文件下载.docx

1、系统上电。用计算机给定电机的电枢电压信号，逐渐增加负载（顺时针转动负载旋钮），选择记录下此过程中的 20 组数据，每组数据包括测量电枢电压、测量电枢电流、电机转速和电磁转矩值。计算机停止给定电机的电枢电压信号，系统电源关闭。2、测量、测量直流电机的调速特性直流电机的调速特性 本实验要求测量的是空载下的调速特性，测量额定电压下的最高转速和最低稳定转速。步骤如下：首先将负载旋钮逆时针拧至最小，然后将实验设备面板上的直流电机的电枢电压信号引出，接至计算机的采集数据端口上，打开计算机中的测试软件，进入测试界面，设定通道的测量围。利用式（1-7）计算电机额定电压（3V）对应的测量电压值，为 5.16V。

2、电机实际电压=（前面板测量电压-0.76）*2.75-0.1 系统上电。不断改变计算机输出的电机电压信号，直至测量电压信号的值为 5.16V。记录下此时的转速值，即为额定电压下的最高稳定转速。不断减小计算机输出地电机电压信号，观察转速逐渐减小和稳定的情况，记录下最低稳定转速值。3、测量直流电机的动态特性、测量直流电机的动态特性 按照测量在不同负载和不同输入电枢电压（阶跃信号）下电机的动态特性的要求，本实验测量了在计算机给定电压信号（阶跃信号）为 5V时，3个不同负载大小下电机的动态特性。首先将负载旋钮逆时针拧至最小，然后将实验设备面板上的电机转速信号引出，接至计算机的采集数据端口上，打开计算机

3、中的测试软件，进入测试界面，设定通道的测量围。将负载旋钮旋至最小后，将计算机给定电压信号（阶跃信号）设为 5V，记录在 3个不同负载下，电机转速的动态响应曲线。四、实验测试结果及数据处理四、实验测试结果及数据处理 1、直流电机的机械特性和动态特性、直流电机的机械特性和动态特性 根据上述操作步骤，测量得到的 20组数据如表 1所示：序号 电磁转矩 T（N m）转速 n（r/min）测量电压（V）测量电流I（A）1 0.4 106 4.85 0.55 2 0.6 103 4.85 0.62 3 0.7 99 4.85 0.6 4 0.9 95 4.84 0.75 5 0.9 94 4.85 0.8

4、6 6 1 90 4.84 0.84 7 1.1 88 4.84 0.97 8 1.2 83 4.83 0.94 9 1.3 82 4.83 1.03 10 1.3 80 4.84 1.05 11 1.5 77 4.83 1.17 12 1.5 75 4.83 1.05 13 1.7 72 4.82 1.22 14 2 63 4.82 1.4 15 2.1 60 4.82 1.44 16 2.2 60 4.82 1.52 17 2.3 55 4.8 1.54 18 2.6 47 4.81 1.8 19 2.8 43 4.81 1.89 20 3.1 33 4.81 2.05 表 1 测量数据

5、根据前面板测量值与电机实际值的换算公式：电机实际电压=（前面板测量电压-0.76）*2.75-0.1 电机实际电流=（前面板测量电流-0.032）*2 计算电机的实际电枢电压和电枢电流值，如表 2 所示：序号 电磁转矩 T（N m）转速 n（r/min）实际电压U（V）实际电流I（A）1 0.4 106 11.175 1.036 2 0.6 103 11.175 1.176 3 0.7 99 11.175 1.136 4 0.9 95 11.1475 1.436 5 0.9 94 11.175 1.656 6 1 90 11.1475 1.616 7 1.1 88 11.1475 1.876

6、8 1.2 83 11.12 1.816 9 1.3 82 11.12 1.996 10 1.3 80 11.1475 2.036 11 1.5 77 11.12 2.276 12 1.5 75 11.12 2.036 13 1.7 72 11.0925 2.376 14 2 63 11.0925 2.736 15 2.1 60 11.0925 2.816 16 2.2 60 11.0925 2.976 17 2.3 55 11.0375 3.016 18 2.6 47 11.065 3.536 19 2.8 43 11.065 3.716 20 3.1 33 11.065 4.036 表 2

7、 实际数据 根据实验原理和上述数据，利用 matlab工具，选用最小二乘法中的多项式拟合方法拟合电机的机械特性曲线、电流-电压特性曲线、电流-转速特性曲线、电流-转矩特性曲线、电机输入功率曲线、电机输出功率曲线和电机的效率曲线。（1）拟合机械特性曲线 根据原理，机械特性曲线应是一条直线，所以选用最小二乘一次拟合多项式来拟合机械特性曲线，拟合得到的图形如下图 1所示：图 1：机械特性 （2）拟合电流-电压特性曲线 图 2：电流-电压特性曲线 从图 2可以看出，尽管原理上电枢电压应该大小恒定，但是实际上，电枢电压会随着负载的逐渐增大而缓慢下降。（3）拟合电流-转速特性曲线 图 3：电流-转速特性

8、（4）拟合电流-扭矩特性曲线 图 4：电流-扭矩特性 （5）拟合输入功率曲线 首先，根据公式计算输入功率：（1-8）因为实验过程的变化量是负载，而电机稳定运行时，电磁转矩与负载转矩大小相等，所以选用电磁转矩作为 x 轴绘制功率曲线。并用最小二乘二次多项式拟合功率曲线，结果如下图所示：图 5：输入功率曲线（6）拟合输出功率曲线 首先，根据公式计算输出功率：（1-9）同理，以电磁转矩作为 x 轴，并用最小二乘二次多项式拟合功率曲线，结果如下图所示：图 6：输出功率曲线（7）拟合输出功率曲线 首先，根据公式计算功率比：（1-10）同理，以电磁转矩作为 x 轴，并用最小二乘三次多项式拟合功率比曲线，结

9、果如下图所示：图 7：功率比变化曲线 2、直流电机的调速特性测量结果、直流电机的调速特性测量结果 按照上述测量步骤，得到空载情况下，直流电机在 3V额定电压下的稳定转速为107r/min。最低稳定转速为 84 r/min,电压 2.5V。信号输出电压 3v 测量电压 4.84V 测量电流 0.5A 实际电压 5.16V 最高转速 107r/min 3、直流电机的动态特性测量结果、直流电机的动态特性测量结果 在给定电压型号为 5V，负载 0.8 时，直流电机转速动态响应曲线如图 8 图 8 在给定电压型号为 5V，负载 1.4 时，直流电机转速动态响应曲线如图 9 图 9 在给定电压型号为 5V，负载为空载时，直流电机转速动态响应曲线如图 10 图 10