运动控制系统实验(81人32页)文档(1)

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1、运动控制系统运动控制系统实验指导书实验指导书朱海忱 杨阳编著长春理工大学电信学院自动化系2009-9-71目目 录录实验一 晶闸管直流调速系统主要单元的调试 .2 实验二 单闭环不可逆直流调速系统实验 .5 实验三 逻辑无环流可逆直流调速系统实验 .11 实验四 双闭环三相异步电机串级调速系统实验 .22 实验五 单相正弦波脉宽调制 SPWM 变频调速系统实验 .27 实验六 双闭环控制的直流脉宽调速系统（H 桥）.302实验一实验一 晶闸管直流调速系统主要单元的调试晶闸管直流调速系统主要单元的调试一、实验目的一、实验目的 (1)熟悉直流调整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、 (2)掌握直流调速系统主要单元部件的调试步骤和方法。 二、实验所需挂件及附件二、实验所需挂件及附件序号型 号备 注1DJK01 电源控制屏该控制屏包含“三相电源输出” ， “励磁电源”等 几个模块。2DJK04 电机调速控制该挂件包含“给定” ， “电流调节器” ， “速度变换” ， “电流反馈与过流保护”等几个模块。3慢扫描示波器4万用表自备三、实验内容三、实验内容 (1)速度调节器的调试 (2)电流调节器的调试 (3)“零电平检测”及“转矩极性鉴别”的调试 (4)反号器的调试 (5)逻辑控制器的调试 四、实验方法四、实验方法 将 DJK04 挂件的十芯电源线与控制屏连接，打开电源开关，即

3、可以开始实验。 (1)速度调节器的调试 调节器调零 将 DJK04 中转速调节器所有输入端接地，将串联反馈网络中的电容短接（即将转 速调节器的“4”，“5”两端用导线短接），使电流调节器成为 P (比例)调节器，并 将调节放大倍数的电位器 RP4 顺时针转到底（即放大倍数最小）。调节面板上的调零 电位器 RP1，用万用表的毫伏档测量电流调节器“6”端的输出，使调节器的输出电压 尽可能接近于零。 调整输出正、负限幅值 将转速调节器的输入端和反馈电路电容短接线去掉，使调节器成为 PI (比例积分)调 节器，然后将 DJK04 的给定输出端接到转速调节器的“3”端，当加一定的正给定时， 调整负限幅电

4、位器 RP2，观察输出负电压的变化，当调节器输入端加负给定时，调整 正限幅电位器 RP1，观察调节器输出正电压的变化。 测定输入输出特性 将反馈网络中的电容短接（将“4” 、 “5”端短接） ，使速度调节器为 P（比例）调 节器，在调节器的输入端分别逐渐加入正负电压，测出相应的输出电压，直至输出限 幅，并画出曲线。3观察 PI 特性 拆除“4” 、 “5”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。 (2)电流调节器的调试 调节器的调零 将 DJK04 中电流调节器所有输入端接地，将串联反馈网络中的电容短接（即把电 流调节器

5、的“8”、“9”两端用导线直接短接），使电流调节器成为 P（比例）调节 器。调节面板上的调零电位器 RP4，用万用表的毫伏档测量电流调节器的“10”端， 使调节器的输出电压尽可能接近于零。 调整输出正、负限幅值 将电流调节器的输入端和反馈电路电容短接线去掉，使调节器成为 PI（比例积分） 调节器，然后将 DJK04 的给定输出端接到电流调节器的“3”端，当加正给定时，调 整负限幅电位器 RP2，观察输出负电压的变化，当调节器输入端加负给定时，调整正 限幅电位器 RP1，观察输出正电压的变化。 测定输入输出特性 将反馈网络中的电容短接（将“8” 、 “9” 端短接） ，使电流调节器为 P 调节器

6、， 在调节器的输入端分别逐渐加入正负电压，测出相应的输出电压，直至输出限幅，并 画出曲线。 观察 PI 特性 拆除“8” 、 “9”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。 (3)“零电平检测”及“转矩极性鉴别”的调试 测定“零电平检测”及“转矩极性鉴别”的环宽，要求环宽为 0.40.6 伏， 记录高电平值，调节各单元的 RP1 使特性满足其要求。 “零电平检测”要求的环宽从 0.2V0.6V。 “转矩极性鉴别”要求的环宽从-0.25V0.25V。 转矩极性鉴别具体调试方法： A、调节给定 U，使“转矩极性鉴别”的“1”

7、脚得到约 0.3V 电压，调节电位器 RP1，使“2”端输出从高电平变为低电平。 B、调节负给定从 0V 起调，当转矩极性鉴别器的“2”端从“低电平”变为“高 电平”时，检测转矩极性鉴别器的“1”端应为0.3V 左右，否则应调整电位器，使 “2”端电平变化时， “1”端电压大小基本相等。 C、测定“零电平检测”的环宽，要求环宽也为 0.40.6 伏，调节 RP1，使回环 沿纵坐标右侧偏离 0.2V。 零电平检测具体调试方法： A、调节给定 U，使“零电平检测”的“1”脚约 0.7V 电压，调节电位器 RP1， 使“2”端输出从“1”变为“0” 。 B、减小给定，当”零电平检测”的“2”端从“0

8、”变为“1”时，检测”零电平 检测”的“1”端应为 0.2V 左右，否则应调整电位器。4测得数据，画出两个电平检测器的回环。 (4)反号器的调试 测定输入输出比例，输入端加入5V 电压，调节 RP1，使输出端为5V。 (5)逻辑控制的调试 测试逻辑功能，列出真值表，真值表应符合下表：UM110001输入 UI100100 UZ（U）000111输出UF（U）111000 调试方法： 首先将“零电平检测” 、 “转矩极性鉴别”调节到位，符合其特性曲线。给定接 “转矩极性鉴别”的输入端，输出端接“逻辑控制”的 Um。 “零电平检测”的输出端 接“逻辑控制”的 UI,输入端接地。 将给定的 RP1、

9、RP2 电位器顺时针转到底，将 S2 打到运行侧。 将 S1 打到正给定侧，用万用表测量“逻辑控制”的“3” 、 “6”和“4” 、 “7” 端， “3” 、 “6”端输出应为高电平， “4” 、 “7”端输出应为低电平，此时将 DJK04 中给 定部分 S1 开关从正给定打到负给定侧，则“3” 、 “6”端输出从高电平跳变为低电平， 4” 、 “7”端输出也从低电平跳变为高电平。在跳变的过程中用示波器观测“5”端输 出的脉冲信号。 将“零电平检测”的输入端悬空，此时将 DJK04 中给定部分的 S1 开关来回扳 动， “逻辑控制”的输出应无变化。 五、实验报告五、实验报告 (1)画各控制单元

10、的调试连线图。 (2)简述各控制单元的调试要。5实验二实验二 单闭环不可逆直流调速系统实验单闭环不可逆直流调速系统实验一、实验目的一、实验目的 (1)了解单闭环直流调速系统的原理、组成及各主要单元部件的原理。 (2)掌握晶闸管直流调速系统的一般调试过程。(3)认识闭环反馈控制系统的基本特性。 二、实验所需挂件及附件二、实验所需挂件及附件序号型 号备 注1DJK01 电源控制屏该控制屏包含“三相电源输出” ， “励磁 电源”等几个模块。2DJK02 三相变流桥路该挂件包含“触发电路”,“正桥功放” ， “三相全控整流”等几个模块。3DJK04 电机调速控制该挂件包含“给定” ， “电流调节器”

11、， “速度变换” ， “电流反馈与过流保护” 等几个模块。4DJK08 可调电容5DD03-2 电机导轨测速发电机及 转速表或者“DD03-3 电机导轨光码盘测速系 统及数显转速表”6DJ13 直流复励发电机7DJ15 直流并励电动机8DK04 滑线变阻器串联形式：0.65A，2k 并联形式：1.3A，5009慢扫描示波器自备10万用表自备三、实验线路及原理三、实验线路及原理 为了提高直流调速系统的动静态性能指标，通常采用闭环控制系统(包括单闭环 系统和多闭环系统)。对调速指标要求不高的场合，采用单闭环系统，而对调速指标 较高的则采用多闭环系统。按反馈的方式不同可分为转速反馈，电流反馈，电压反

12、馈 等。在单闭环系统中，转速单闭环使用较多。 在本装置中，转速单闭环实验是将反映转速变化的电压信号作为反馈信号，经 “速度变换”后接到“电流调节器”的输入端，与“给定”的电压相比较经放大后， 得到移相控制电压UCt，用作控制整流桥的“触发电路”，触发脉冲经功放后加到晶闸 管的门极和阴极之间，以改变“三相全控整流”的输出电压，这就构成了速度负反馈 闭环系统。电机的转速随给定电压变化，电机最高转速由电流调节器的输出限幅所决 定，电流调节器采用P（比例）调节对阶跃输入有稳态误差，要想消除上述误差，则6需将调节器换成PI(比例积分)调节。这时当“给定”恒定时，闭环系统对速度变化起 到了抑制作用，当电机

13、负载或电源电压波动时，电机的转速能稳定在一定的范围内变 化。 在电流单闭环中，将反映电流变化的电流互感器输出电压信号作为反馈信号加 到“电流调节器”的输入端，与“给定”的电压相比较，经放大后，得到移相控制电 压UCt，控制整流桥的“触发电路”，改变“三相全控整流”的电压输出，从而构成了 电流负反馈闭环系统。电机的最高转速也由电流调节器的输出限幅所决定。同样，电 流调节器若采用P（比例）调节，对阶跃输入有稳态误差，要消除该误差将调节器换 成PI(比例积分)调节。当“给定”恒定时，闭环系统对电枢电流变化起到了抑制作用， 当电机负载或电源电压波动时，电机的电枢电流能稳定在一定的范围内变化。图5-7

14、转速单闭环系统原理图图5-8 电流单闭环系统原理图7四、实验内容四、实验内容 (1)学习DJK01“电源控制屏”的使用方法。(2)DJK04上的基本单元的调试。(3)Uct不变时直流电动机开环特性的测定。(4)Ud不变时直流电动机开环特性的测定。(5)转速单闭环直流调速系统。(6)电流单闭环直流调速系统。 五、预习要求五、预习要求 (1)复习自动控制系统(直流调速系统)教材中有关晶闸管直流调速系统、闭环反 馈控制系统的内容。(2)掌握调节器的工作原理。(3)根据实验原理图，能画出实验系统的详细接线图，并理解各控制单元在调速 系统中的作用。 (4)实验时，如何能使电动机的负载从空载(接近空载)连

15、续地调至额定负载? 六、实验方法六、实验方法(1)DJK02上“触发电路”的调试 打开DJK01总电源开关，操作“电源控制屏”上的“三相电网电压指示”开关， 观察输入的三相电网电压是否平衡。将DJK01“电源控制屏”上“调速电源选择开关”拨至“直流调速”侧。打开DJK02电源开关，拨动 “触发脉冲指示”处的钮子开关，使 “窄”发光 管亮。观察A、B、C三相的锯齿波，并调节A、B、C三相锯齿波斜率调节电位器（在各 观测孔左侧），使三相锯齿波斜率尽可能一致。将DJK04上的“给定”输出Ug直接接到DJK02上的移相控制电压Uct处，将给定的 开关S2拨到接地位置（即Uct=0时），调节DJK02上的偏移电压电位器，用双踪示波器 观察A相锯齿波和“双脉冲观察孔” VT1的输出波形，使=120。适当增加给定Ug的正电压输出，观测DJK02上“触发脉冲观察孔”的波形，此 时应观测到双窄脉冲。将DJK02面板上的Ulf端接地，将“正桥触发脉冲”的六个开关拨至“通”，观 察正桥VT1VT6晶闸管门极和阴极之间的触发脉冲是否正常。(2)Uct不变时的直流电机开环外特性的测定按接线图分别将主回路和控制回路接好线。DJK02上的移相控制电压Uct由DJK04 上的“给定”输出Ug直接接入，直流发电机接负载电阻R (用滑线变阻器接成串联形 式)，Ld用DJK02上200mH，将给定的输出调到零。8先闭