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1、自动控制系统综合实验 实验指导书蔡型 杨钧广东工业大学自动化学院二 00 八年八月目录实验四 开环调速系统和速度单闭环调速系统实验 - - -16实验五 速度、电流双闭环调速系统实验 - - - -20实验六 逻辑无环流可逆调速系统实验 - - - 24实验项目名称： 实验四 开环调速系统和速度单闭环调速系统实验 实验项目性质： 普通实验所属课程名称： 电力拖动自动控制系统实验计划学时：2一、实验目的1熟悉晶闸管直流电动机调速系统的机械特性测试方法2、掌握速度负反馈单闭环调速系统的调试方法，加深理解速度负反馈的作用.二、实验內容和要求1测定开环调速系统的机械特性 n f ( J)。2、 测定转
2、速负反馈单闭环有静差调速系统的静特性n f (Id).3、 测定转速负反馈单闭环无静差调速系统的静特性n f(ld)。4、转速微分负反馈性能测试.三、实验主要仪器设备和材料1 LZC-1型直流调速系统实验装置；2、2。2KW直流机组，可变电阻箱；3、慢扫描示波器或数字存储示波器；、万用电表。四、实验方法、步骤及结果测试1测定开环调速系统的机械特性 n f (Id).其原理图如图3 1所示.按图3-2 接线。1) 合上电源总开关(在机外)，控制电源接通，使U； 0V ,合上主电路电源开 关(在下面板，给定单元中的S2要下拨接地)。观察电源指示灯与电压表指示是 否正常。正常后，S2要上拨，调节速度
3、给定电位器，让电动机在某一转速，下 运行.2 )测定晶闸管-直流电动机开环调速系统的机械特性 n f(ld) , Un 4V,Id 06A时，实验数据记录于表1.表1开环调速系统的机械特性n f( ld)Un4VId(A)空载10n (r / min )2、测定速度负反馈单闭环有静差调速系统的静特性n f(ld)1) 转速负反馈单闭环直流调速系统见图 4-1.按图42要求接线.速度调节器 输出限幅(8V )实验前巳整定。将速度调节器接成P调节器，比例电阻20K。 非本次实验指定的开关、电位器旋钮的位置和接线，实验前巳设置好，勿动！2) 调给定单元中的正给定电位器，使电动机在某一转速下稳定运行.
4、将面板上 的速度反馈线“FBS U：试碰一下速度调节器的反馈输入端“ UJ,如果电动 机速度下降，则为负反馈，然后将负反馈线接上。反之，则要调换速度反馈信号Un的极性(见箱后)。3) 单闭环转速负反馈电压调试(ASR：OK、6.8 F ,限幅 8V ):在U： 4V，Id 8A。情况下.调面板上的FBS单元中的速度负反馈电位器， 使速度负反馈信号U：在整个调速过程中，保持约等于速度调节器的主控信号 U 即U： U：(可用万用表测量)，但极性相反。直到没有振荡为止.4) 测定转速负反馈单闭环有静差调速系统的静特性 n f(ld)ASR比例电阻20K,限幅8V ,U： Un极性相反，U： 4V,I
5、d 08A时, 实验数据记录于表2.表2转速单闭环有静差调速系统的静特性f ASR:20K ) n f(ld)Un4VId(A)空载6n f r /min )3、测定转速负反馈单闭环无静差调速系统的静特性n f(ld)ASR比例电阻20K连接积分电容.6.8 F，限幅8V , Un Un (极性相反) U； 4V,Id 06A时，实验数据记录于表3。表3转速单闭环无静差调速系统的静特性f ASR:20K68 F ) n f(ld)Un4VId(A)空载6n f r /min )G图4-1速度单闭环调速系统+15VF B S-U nR1 20KGND丄 Tf.8u A S R速度调节器T r=U
6、正限幅负限幅LzG给定X 1脉D L C-U b l f正组U b l fGT触发脉冲发生器X 2图4-2速度单闭环调速系统面板接线4、速度环微分负反馈性能测试：接成速度单闭环调速系统。速度调节器接成PI调节器：按图4-3设置参数, 用数字存储示波器或慢描示波器观察、记录 Un波形于图4-3中。微分负反馈的 投入，减小超调量,改善抗干扰性能。稍微改动U；、Un或ld数值，可获得最佳 波形.ASR: 20K,6.8uFuJasr：s= offASR: 20K,6.8uF 十 ASR : S= ONUntUn * = +4V、Un = -4V、ld=3 A 拨动G单元S2突口Ui*=0+4VtUn
7、* = +4V、Un = -4V、Id =3 A 拨动G单元S2突力加Ui* =0 +4V图4 3速度调节器微分负反馈性能测试五、实验报告要求1、实验报告应按“广东工业大学实验报告”的标准格式撰写2、实验报告的內容包括 : 实验目的与要求 实验內容 实验结果和数据处理 结论与心得 问题与讨论六、思考题1、绘制、计算上述特性曲线的静差率 , 并进行比较 . 说明开环调速系统和转速 单闭环调速系统的特点 .2、如何确定速度负反馈的极性，反接了，会出现什么现象？3、为什么开环调速系统加负载后，转速会下降 ?4、分析无静差系统 R、C 的参数对电机起动过程的影响。5、速度微分负反馈对调速系统性能有何影
8、响？实验项目名称 : 实验五 速度、电流双闭环调速系统实验 实验项目性质： 普通实验所属课程名称： 电力拖动自动控制系统实验计划学时 : 2、 实验目的1、了解双闭环直流调速系统的组成和工作原理。2、掌握双闭环直流调速系统调试和参数整定方法。3、测定双闭环直流调速系统的静态和动态性能指标4、了解调节器 PI 参数对系统动态性能的影响 .、 实验內容和要求1、先内环 , 调试电流调节器。2、电流微分负反馈性能测试 .3、电流反馈系数 的测定。4、后外环，调试速度调节器。5、速度反馈系数 的测定。6、了解调节器参数对系统动态性能的影响。三、实验主要仪器设备和材料1、LZC1 型直流调速系统实验装置
9、；2、2。2KW直流机组，可变电阻箱；3、慢扫描示波器、万用电表。四、实验方法、步骤及结果测试1、先内环双闭环直流调速系统如图 5-1 所示, 按图 5-2 电流单闭环接线。电流负反馈 电压调试（ ACR：10K、3.3 F ，限幅 8V ）. 非本次实验指定的开关、电位器旋钮 的位置和接线，实验前巳设置好 , 勿动！ 在U； 8V时，调节负载电阻，使电流Id 12A. 调节FBC FA单元中的电流负反馈电位器,增大返馈量Vi,使Id减小并 刚好达到 12A。 调整完毕后，电流负反馈信号 Ui在整个调速过程中，始终约等于调节器 的主控信号U；即Ui U*,但极性相反（可用电压表测量），应没有振
10、荡。2 、电流反馈系数 的测定使Ui U； 8V,Ud 220V,Id 12A。若在此过程中发现 时过大，则说明原 先调整的电流反馈电压 Ui 偏小，应重新调节 Ui , 在此基础上测量 U i ，并计算出 此时的电流反馈系数 。牛V/A见图5 1,按图5 3接线,进行速度负反馈电压调试（ASR:20K、.8 F ,限 幅 8V ； ACR：0K33 F，限幅 8V ）。 在U；8V时，调节负载电阻，使电流Id 12A。 调节FBC FA单元中的速度负反馈电位器，增大返馈量Un,使Id减小并刚好达到12A。 调整完毕后，速度负反馈信号 Un在整个调速过程中始终约等于速度调节 器的主控信号Un，
11、即Un Un（可用电压表测量），但极性相反，再细调速度、电 流负反馈电压，直到没有振荡为止.4、速度反馈系数的测定使Un Un 8V,Ud 220V,Id 12A。测量Un，并计算出此时的电流反馈 系数UnnNV /r? min 15、双闭环系统静态特性1）Un 8V,Id 012A时，测定双闭环系统机械特性n f （Q表1 双闭环系统机械特性：PI参数：ACR：0K、3.3 ； ASR20K68 FId（A）空载12n (r /min)F B C-U i+ 15VG给定300110K|10KSUi*UiS 23001 -11QC1C2C3-UnGND30023002正限幅负限幅R电流调节器+
12、 15VU pminminD L C-U b IfT C380V+15V+15VLHL丄 rT TG - U n*X 1脉脉冲X 2X 3冲形X 4X 5放p成X 6大R cD L C-U b l r正组U b I f反组U b l rGNDGT触发脉冲发生器5-2电流单闭环直流调速系统面板接线2）调速系统静差率测定系统在某一转速（U；8V、Id 0A）下稳定运行，当负载由这时的理想空载转速no （测量、记录no），增加到电机的额定电流值Id In 12A时，所对应 的转速降n；（系统机械特性曲线与接近直线的no之差）与理想空载转速no之比 称为静差率S, 一般表示为nnS 100%no6、动
13、态性能测试1） 电机稳定运行于Un 4V,Ud 110V, Id 4A。停车（S2拨向下）。突加给 定（S2拨向上）观察、记录Un波形。2）抗扰性能指标。电机稳定运行于 Un 4V,Ud 110V,Id 4A。将负载突然 切除或加大20%,观察、记录Un波形.LzFLz*J?+15VUU1UU3001rUUU13-15VT3002GNDG给定A+ 15V380V正组ICB380V+ 15VRL380VGNDGminminNS 2S bR bT CX bR aS aS cB C-U iR3 10KR cUc tF B S-U nGT触发脉冲发生器D L C-U b l f正限幅负限幅U pCU c oA C R电流调节器X c正限幅负限幅A S R速度调节器-C-4yR2 51K10K 10KC2 | 3.3iC3 | 2.2uX1R1 20KX1R1 20KR2 51KR3 100KC S R输入放大器X 1脉脉X 2电-冲X 3増-X 4电一X 5冲形放电-成X 6大D L C-U b l rU
