实验1：不可逆单闭环直流调速系统静特性的研究(B5参考格式)

课程设计单闭环不可逆直流调速系统仿真实验设计指导教师:学院:专业：班级:姓名：学号：目录任务书 (3)概述 (4)原理 (5)建模与参数设置 (12)仿真结果及分析 (16)参考文献 (17)附图 (18)任务书单闭环不可逆直流调速系统仿真实验设计1．画出系统的仿真模型2．主电路的建模和模型的参数设置（1）三相对称交流电压源的建模和参数设置（2）晶闸管整流的建模和参数设置（3）平波电抗器的建模和参数设置（4）直流电动机的建模和参数设置（5）同步脉冲触发器的建模和参数设置3．控制电路的建模和参数设置4．系统的仿真参数设置5．系统的仿真,仿真结果的输出及结果分析6．打印说明书（B5），并交软盘（一组)一张。

注意事项:1．系统建模时，将其分成主电路和控制电路两部分分别进行2．在进行参数设置时，晶闸管整流桥、平波电抗器、直流电动机等的参数设计原则如下：如果针对某个具体参数设置，则对话框的有关参数应取装置的实际值；如果不针对某歌剧厅的装置的一般情况，可先去这些装置的参数默认值进行仿真。

若仿真结果不理想，则通过仿真实验，不断进行参数优化，最后确定其参数。

3．给定信号的变化范围、调节器的参数的反馈检测环节的反馈系数等可调参数的设置，其一般方法是通过仿真试验，不断进行参数优化.4．仿真时间根据实际需要而定，以能够仿真出完整的波形为前提.5．仿真算法的选择：通过仿真实践，从仿真能否进行、仿真的速度、仿真的精度等方面进行选择。

为了提高直流调速系统的动静态性能指标，通常采用闭环系统。

对调速指标要求不高的场合,采用单闭环系统，按反馈的方式不同分为转速反馈、电流反馈、电压反馈、本次设计中采用的为单闭环不可逆直流调速系统。

转速单闭环系统原理如图1所示，图中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，以改变三象全控整流电路的输出电压，这就构成了速度反馈闭环系统。

《运动控制系统》实验报告姓名： 专业班级： 学号： 同组人：实验一 不可逆单闭环直流调速系统静特性的研究一、实验目的1、了解转速单闭环直流调速系统的组成。

2、加深理解转速负反馈在系统中的作用。

3、研究直流调速系统中速度调节器ASR 的工作原理及其对系统静特性的影响。

4、测定晶闸管--电动机调速系统的机械特性和转速单闭环调速系统的静特性。

二、实验系统组成及工作原理采用闭环调速系统，可以提高系统的动静态性能指标。

转速单闭环直流调速系统是常用的一种形式。

图1-1所示是不可逆转速单闭环直流调速系统的实验原理图。

图中电动机的电枢回路由晶闸管组成的三相桥式全控整流电路V 供电，通过与电动机同轴刚性联接的测速发电机TG 检测电动机的转速，并经转速反馈环节FBS 分压后取出合适的转速反馈信号U n ，此电压与转速给定信号U n *经速度调节器ASR 综合调节，ASR 的输出作为移相触发器GT 的控制电压U ct ，由此组成转速单闭环直流调速系统。

在本系统中ASR 采用比例—积分调节器，属于无静差调速系统。

图中DZS 为零速封锁器，当转速给定电压U n *和转速反馈电压U n 均为零时，DZS 的输出信号使转速调节器ASR 锁零，以防止调节器零漂而使电动机产生爬行。

RP 给定图1-1 不可逆转速单闭环直流调速系统三、实验注意事项1. 直流电动机M03参数为：P N=185W，U N=220V，I N=1.1A，n=1500r/min。

2. 直流电动机工作前，必须先加上直流激励。

3. 系统开环以及单闭环起动时，必须空载，且不允许突加给定信号U g起动电机，每次起动时必须慢慢增加给定，以免产生过大的冲击电流，更不允许通过突合主回路电源开关SW起动电机。

4. 测定系统开环机械特性和闭环静特性时，须注意电枢电流不能超过电机额定值1A。

5. 单闭环连接时，一定要注意给定和反馈电压极性。

四、实验内容1、晶闸管--电动机系统开环机械特性及控制特性的测定（1）连接晶闸管—电动机系统为开环控制，不必使用转速调节器ASR，可将给定电压U g（开环时给定电压称为U g，闭环后给定电压称为U n*）直接接到触发单元GT的输入端（U ct），电动机和测功机分别加额定励磁。

单闭环不可逆直流调速系统设计1.方案分析与认证1.1转速控制调速指标与要求直流电动机具有良好的起、制动性能，宜于在大X围内实现平滑调速，在许多需要调速的电力拖动领域中得到了广泛的应用。

从控制的角度来看，直流拖动控制系统又是交流拖动控制系统的基础，所以应该首先掌握直流拖动控制系统。

为了进行定量的分析，可以针对前两项要求定义两个调速指标，叫做“调速X围”和“静差率”。

这两个指标合成调速系统的稳态性能指标。

一个调速系统的调速X围，是指在最低速时还能满足所需静差率的转速可调X围。

在直流电动机变压调速系统中，一般以电动机的额定转速作为最高转速，若额定负载下的转速降落为，则按照上面分析的结果，该系统的静差率应该是最低速时的静差率，即，于是，最低转速为，而调速X围为，将上式的式代入，得，表示变压调速系统的调速X围、静差率和额定速降之间所满足的关系。

晶闸管-电动机系统是开环系统，调节控制电压就可以改变电动机的转速，如果负载的生产工艺对运行时的静差率要求不高，这样的开环调速系统都能实现一定X围内的无级调速，但是，许多需要调速的生产机械常常对静差率有一定的要求，例如龙门刨床，由于毛坯表面粗糙不平，加工时负载大校场有波动，但是，为了保证共建的加工精度和加工后的表面光洁度，加工过程中的速度却必须稳定，也就是说，静差率不能太大，一般要求，调速X围D=20~30，静差率s≤5%。

又如热连轧机，各机架轧辊分别由单独的电动机拖动，钢材在几个机架内连续轧制，要求各机架出口线速度保持严格的比例关系，使被轧金属的每秒流量相等，才不致造成钢材拱起或拉断，根据工艺要求，须使调速X围D=3~10时，保证静差率s≤0.2%~0.5%。

在这些情况下，开环调速系统往往不能满足要求。

任何一台需要控制转速的设备，其生产工艺对消速性能都有一定的要求。

例如，最高转速与最低转速之间的X围，是有级调速还是无级调速，在稳态运行时允许转速波动的大小，从正转运行变到反转运行的时间间隔，突加或突减负载使得允许的转速波动，运行停止时要求的定位精度等等。

《运动控制系统》实验指导书逄海萍刘建芳编青岛科技大学自动化与电子工程学院电气工程教研室实验一晶闸管不可逆直流调速系统主要单兀调试,,1实验二不可逆单闭环直流调速系统静特性的研究,,4实验三双闭环晶闸管不可逆直流调速系统,,,,,8实验四双闭环可逆直流脉宽调速系统,,,,,,15实验一晶闸管不可逆直流调速系统主要单元调试一、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. 转速调节器ASR和电流调节器调节器ACR的调试2 .触发单元的调试3 .主电路的调试三、实验设备及仪器1 . MCL系列教学实验台主控制屏。

2. MCL--31 组件(适合MCL--111)3. MCL--34 组件。

4. MEL-11 挂箱5. 双踪示波器6 .万用表四、注意事项1 .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。

2 .电流表要与电动机的电枢串联，严禁并联。

3 .改接线路前断开电源。

4 .脉冲观察孔不能于晶闸关门极相连。

五、实验方法及步骤1. 速度调节器(ASR)的调试(1) 调整ASR的输出限幅值①“ 5”、“ 6”端接MEL-11挂箱电容(7卩)，使ASR调节器为PI调节器，将Ug接到ASR 的1端，零速封锁(DZS)的3端接到ASR的4端，零速封锁开关打到“解除”。

②接通“低压直流电源”，增加给定，调节ASR的RP1,RP2,使ASR的输出限幅值为± 3V。

③给定调到0，断开“低压直流电源”。

(2) 测定输入输出特性①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。

(1)主电路未通电, 板上的直流低压电源引到用示波器观察 MCL — 33的六个脉冲观察孔,应有双窄脉冲，且间隔均匀，幅值 ② 接通“低压直流电源”，调节给定电位器，向调节器输入端逐渐加入正负电压，测 出相应的输出电压，直至输出达到限幅值，并画出输入输出特性曲线。

直流调速系统实验指导书江西理工大学应用科学学院机电工程系2007年10月目录实验一晶闸管直流调速系统参数和环节特性的测定 (1)实验二晶闸管直流调速系统主要单元调试 (6)实验三不可逆单闭环直流调速系统静特性的研究 (9)实验四双闭环晶闸管不可逆直流调速系统 (13)实验五逻辑无环流可逆直流调速系统 (18)实验六双闭环可逆直流脉宽调速系统 (22)实验一晶闸管直流调速系统参数和环节特性的测定一．实验目的1．了解电力电子及电气传动教学实验台的结构及布线情况。

2．熟悉晶闸管直流调速系统的组成及其基本结构。

3．掌握晶闸管直流调速系统参数及反馈环节测定方法。

二．实验内容1．测定晶闸管直流调速系统主电路电阻R2．测定晶闸管直流调速系统主电路电感L3．测定直流电动机的飞轮惯量GD24．测定晶闸管直流调速系统主电路电磁时间常数T d5．测定直流电动机电势常数C e和转矩常数C M6．测定晶闸管直流调速系统机电时间常数T M三．实验系统组成和工作原理晶闸管直流调速系统由三相调压器，晶闸管整流调速装置，平波电抗器，电动机——发电机组等组成。

本实验中，整流装置的主电路为三相桥式电路，控制回路可直接由给定电压Ug作为触发器的移相控制电压，改变U g的大小即可改变控制角，从而获得可调的直流电压和转速，以满足实验要求。

四．实验设备及仪器1．教学实验台主控制屏。

2．NMCL—33组件3．NMEL—03组件4．电机导轨及测速发电机（或光电编码器）5．直流电动机M036．双踪示波器7．万用表五．注意事项1．由于实验时装置处于开环状态，电流和电压可能有波动，可取平均读数。

2．为防止电枢过大电流冲击，每次增加U g须缓慢，且每次起动电动机前给定电位器应调回零位，以防过流。

3．电机堵转时，大电流测量的时间要短，以防电机过热。

六．实验方法1．电枢回路电阻R的测定电枢回路的总电阻R包括电机的电枢电阻R a，平波电抗器的直流电阻R L和整流装置的内阻R n，即R=R a+R L+R n为测出晶闸管整流装置的电源内阻，可采用伏安比较法来测定电阻，其实验线路如图1-1所示。

郑州大学西亚斯国际学院本科毕业设计题目：单闭环不可逆直流调速系统的静态指标和稳定性指导教师：职称：副教授学生姓名：学号：专业：自动化班级：一班院（系）：电子信息工程学院电子工程系完成时间：2009年4月25日闭环不可逆直流调速系统的稳定性和静态分析摘要本文主要研究直流电机闭环控制系统的静态特性和稳定性，在研究过程中，转速变化的电压信号作为反馈信号，经转速变换后接到速度调节器的输入端，与给定的电压相比较经放大后，得到移相控制电压U，用作控制整流桥的触发电路，触发脉冲ct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。

本设计的目的主要是在实验的基础上来研究和分析闭环控制的性能指标，进而和开环控制进行比较。

为了更具体的分析系统的性能指标，将解析法与实验法相结合建立闭环控制的数字模型。

在这个基础上对系统的稳态误差，超调量和调节时间进行分析；然后通过实验对闭环系统的稳态误差，超调量和调节时间进行了验证；证明本系统完全符合实验要求。

并且验证了闭环系统比开环系统稳定这一事实。

在实验过程中，速度调节器采用了比例积分调节，消除了在比例调节器因阶跃输入产生的稳态误差，从而达到精确控制的目的。

关键词直流电机调速/速度反馈/闭环控制/稳定性Closed-Loop DC Speed Control System irreversible stability andstatic analysisAbstractThis paper studies the closed-loop DC motor control system of static characteristics and stability, in the course of the study, changes in speed feedback voltage signal as a signal received by the speed of the speed of transformation input regulator and given by the voltage comparison After amplification, the phase shifter control voltage , rectifier bridge to control the trigger circuit, the trigger pulse by the amplifier is added after the thyristor between the gate and cathode to change the “three-phase full-controlled rectifier" the output voltage This constitutes a negative feedback closed-loop system speed.The main purpose of this design is the basis of experimental research and analysis of closed-loop control performance indicators and then compares the open-loop control. To be more specific analysis of performance indicators, will be analytical method combined with the experimental establishment of closed-loop control of the digital model. On this basis the system of steady-state error, overshoot and settling time for analysis; and then the closed-loop system through experiments on the steady-state error, overshoot and settling time are verified; prove that the system is fully in line with the experimental requirements. And verify the closed-loop system stability than open-loop system that fact. In the experimental process, the speed regulator using a proportional-integral regulation, eliminating the regulator in the proportion of step input generated by steady-state error, so as to achieve the purpose of precise control.Key words DC motor speed control / speed feedback / closed-loop control / stability目录摘要 (I)Abstract........................................................................................................... I I 1. 绪论 .. (1) (1)直流调速系统的调速方法 (1)直流调速系统的供电方式 (2) (2)2 单闭环不可逆直流调速系统各部分介绍 (4)晶闸管的介绍 (4)开环与闭环的静特性分析比较 (6)2. 3 调节器 (8)3 单闭环不可逆直流调速系统的研究 (11)直流调速系统的设计要求 (11) (11) (12) (15)调速系统的静态指标 (16)动态指标 (18)4试验数据分析与结果 (19) (19) (21) (22)5结论 (24)致谢 (25)参考文献 (26)1. 绪论1957年，晶闸管（俗称可控硅整流元件，简称可控硅）问世，到了60年代，已生产出成套的晶闸管整流装置，使变流技术产生根本性的变革，开始进入晶闸管时代。

实验三-单闭环不可逆直流调速系统实验一、实验目的本实验旨在通过实验研究单闭环不可逆直流调速系统的基本原理、调速特性和调速方法，掌握闭环调速的基本思想和方法，熟悉DC电机的调速控制原理和方法。

二、实验原理在单闭环不可逆直流调速系统中，电机的速度调节采用PID控制方式，通过控制电机的电源电压来实现调速。

具体的原理如下：1.电机的动作原理：当电枢通电后，电枢周围会产生一个磁场，同时在电枢内产生一个磁场，这两个磁场互相作用产生力矩，从而将电枢带动转动。

2.电机的调速控制：通过改变电机的电源电压来实现对电机的调速控制，电源电压越高，电机的转速越快，电源电压越低，电机的转速越慢。

而电源电压的改变通常是通过PWM调制实现的。

3.PID算法：PID控制算法采用比例、积分、微分三种控制信号结合的方式实现对电机转速的控制。

比例控制用于实时调整电机转速，积分控制用于修正电机转速下降过程中的偏差，微分控制用于提高系统的动态响应速度。

三、实验步骤1.将实验电路图搭建好，并连接好电源、电机、PWM信号发生器等模块。

2.对电机进行标定：通过对电机的空载转速和负载转速进行测量，确定电机传动系数和最大负载系数。

3.进行调速实验：通过修改PWM信号发生器的占空比来改变输入电压，从而实现对电机速度的控制。

同时通过示波器和万用表实时对电流、转速、电压等参数进行测量与记录。

4.使用PID算法对电机进行调速控制，对比比例控制、积分控制、微分控制和PID控制四种方法的效果和优缺点。

四、实验结果与分析实验中我们对电机的标定得到了电机的传动系数约为0.0134，最大负载系数为0.39。

在进行调速实验时，我们可以明显地感受到PWM信号发生器占空比的改变会对电机的转速产生影响。

同时通过测量和记录不同占空比下的电流、转速、电压等参数，我们可以得到调速系统的调速特性曲线。

通过加入PID算法，我们可以明显地感受到PID控制的稳定性和动态性，相比其他三种控制方法，PID控制能够更快速地达到稳定状态，同时产生的超调也更小。

第一章直流电机调速系统实验实验一单闭环不可逆直流调速系统实验一、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“转速变换”后接到“速度调节器”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U ct，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，电机最高转速由速度调节器的输出限幅所决定，速度调节器采用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U ct，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。

实验一单闭环晶闸管直流调速系统实验一．实验目的1．研究晶闸管直流电动机调速系统在反馈控制下的工作。

2．研究直流调速系统中速度调节器ASR的工作及其对系统静特性的影响。

3．学习反馈控制系统的调试技术。

二．实验内容1．移相触发电路的调试（主电路未通电）2．测取调速系统在无转速负反馈时的开环工作机械特性。

3．测取调速系统在带转速负反馈时的有静差闭环工作的静特性4．测取调速系统在带转速负反馈时的无静差闭环工作的静特性三．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、电压反馈等。

在单闭环系统中，转速单闭环使用较多。

图1-1 所示的是转速单闭环直流调速系统。

在速度反馈的单闭环直流调速系统中，将反映转速变化情况的测速发电机电压信号经速度变换器后接至速度调节器的输入端，与负给定电压相比较经放大后，得到移相控制电压，速度调节器的输出用来控制整流桥的触发装置，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，从而构成闭环系统。

电机的转速随给定电压变化，电机最高转速由速度调节器的输出限幅所决定，速度调节器采用P（比例）调节，对阶跃输入有稳态误差，要想消除上述误差，则需将调节器换成PI（比例积分）调节。

此时，当给定恒定时，闭环系统对转速变化起到了抑制作用，当电机负载或电源电压波动时，电机的转速能稳定在一定的范围内。

四．实验设备及仪表1．MCL—Ⅱ系列教学实验台主控制屏。

2．MCL—01 组件。

3．MCL—02 组件。

4．MCL—03 组件。

5．MEL-11 挂箱6．MEL—03 三相可调电阻（或自配滑线变阻器）。

7．电机导轨及测速发电机、直流发电机M01（或电机导轨及测功机、MEL—13 组件）。

8．直流电动机M03。

9．双踪示波器。

第七章电气传动实验(1)讲解第七章电气传动实验(1)讲解第七章电气传动控制系统实验第七章电气传动控制系统实验第一节晶闸管直流调速系统参数和环节特性的测定一、实验目的：1、熟悉晶闸管直流调速系统的组成及其基本结构。

2、掌控掌控晶闸管直流变频系统参数及意见反馈环节测定方法。

二、实验设备1、教学实验台主控制屏1个2、负载组件1套3、电机导轨及测速发电机1台4、直流电动机1台5、双踪示波器1台6、万用表1台三、背景知识直流电动机具备较好的起至、刹车性能，科灰藓在大范围内光滑变频，在许多须要变频和快速两极向的电力拖曳领域中获得了广为的应用领域。

由于直流拖曳控制系统在理论上和课堂教学上都比较明朗，而且从掌控的角度来看，它又就是交流拖曳控制系统的基础。

因此，为了维持由浅入深的教学顺序，必须首先较好地掌控直流拖曳控制系统。

晶闸管直流调速系统由三相调压器，晶闸管整流调速装置，平波电抗器，电动机――发电机组等组成。

本实验中，整流装置的主电路为三相桥式电路，控制回路可直接由给定电压uc作为触发器的移相控制电压，改变uc的大小即可改变控制角，从而获得可调的直流电压和转速，以满足实验要求。

工作原理图如图7-1所示。

图7-1晶闸管直流变频系统工作原理图第七章电气传动控制系统实验四、实验注意事项、实验内容与实验步骤注：（1）由于实验时装置处在开环状态，电流和电压可能将存有波动，可行平均值读数。

（2）为避免电枢过小电流冲击，每次减少ug须缓慢，且每次再生制动电动机前取值电位器应调回零位，以防过流。

（3）电机万萨县时，小电流测量的时间必须长，以免电机失灵。

1、电枢回路电阻r的测定电枢电路的总电阻r包含电机的电枢电阻ra，平波电抗器的直流电力阻rl和整流装置的内阻rn，即r=ra+rl+rn。

为测到晶闸管整流装置的电源内阻，可以使用伏安比较法去测量电阻，其实验线路例如图7-2右图。

触发电路及晶闸管主回响直流电流表a电源控制屏电阻负载uvw平波电抗器直流电压表vcm平波电抗器调速系统控制单元低压单元触发电路和晶闸管主回路g给定ug脉冲移相控制uct脉冲放大电路图7-2晶闸管直流变频系统电阻r测试线路图（1）将变阻器rd接入被测系统的主电路，并调节电阻负载至最大。

实验报告课程名称电力拖动自动控制实验实验名称不可逆单闭环直流调速系统静特性的研究一．实验目的2．熟悉晶闸管直流调速系统的组成及其基本结构。

3．掌握晶闸管直流调速系统参数及反馈环节测定方法。

三．实验系统组成和工作原理晶闸管直流调速系统由三相调压器，晶闸管整流调速装置，平波电抗器，电动机——发电机组等组成。

本实验中，整流装置的主电路为三相桥式电路，控制回路可直接由给定电压Ug作为触发器的移相控制电压，改变U g的大小即可改变控制角，从而获得可调的直流电压和转速，以满足实验要求。

1.调速系统在无转速负反馈时的开环工作机械特性i d（A）0.080.200.400.601U d（V）237209204201194n（r/min）160013691293122511002.带转速负反馈有静差工作的系统静特性3.调速系统在带转速负反馈时的无静差闭环工作的静特性波形分析、比较通过3个图，可以看出，调速系统在调速系统在无转速负反馈时的开环工作机械特性最软，调速系统在带转速负反馈时的无静差闭环工作的静特性最硬，转速基本保持不变。

思考题1.系统开环，G给定直接连Uct，ASR不工作；有静差闭环时，ASR给Uct，内部积分部分短接，此时ASR工作在不饱和状态，随着id增大，电机转速减小，负反馈使得Ud0增大，电机的电枢电压随着id改变，使得机械特性一直在改变，从而使得系统的机械特性变硬；无静差闭环是将内部串入积分环节（电容），此时ASR还是工作在不饱和状态，与有静差闭环类似，由于消除了静差，转速基本稳定在额定转速，系统的机械特性为一条平行x轴直线。

2 有反馈调速系统给定电压要大些，ASR内部有一些分压，通过ASR之后的U会小于开环情况。

同时反馈环中会有一些其他扰动，使得Ug变小，所以加大G给定使空载转速保持n02反馈强度大，偏差大，使得Ug变大，系统调整强度大。

4 逐渐增大负载的情况下，偏差电压应该增大，Ug增大，此时为负反馈。

电气工程及其自动化专业实验实验名称：不可逆单闭环直流调速系统静特性的研究实验报告书科目：电力拖动自动控制系统专业：电气工程及其自动化班级：05111001学号：***********名：***重庆邮电大学移通学院2013年6月实验一不可逆单闭环直流调速系统静特性的研究一．实验目的1．研究晶闸管直流电动机调速系统在反馈控制下的工作。

2．研究直流调速系统中速度调节器ASR的工作及其对系统静特性的影响。

3．学习反馈控制系统的调试技术。

二．预习要求1．了解速度调节器在比例工作与比例—积分工作时的输入—输出特性。

2．弄清不可逆单闭环直流调速系统的工作原理。

三．实验线路及原理四．实验设备及仪表1．MCL系列教学实验台主控制屏。

2．MCL—31A组件（适合MCL—Ⅲ）。

3．MCL—33(A)组件4．MEL-11挂箱5．MEL—03三相可调电阻（或自配滑线变阻器）。

6．电机导轨及测速发电机、直流发电机M01（或电机导轨及测功机、MEL—13组件）。

7．直流电动机M03。

8．双踪示波器。

五．注意事项1．直流电动机工作前，必须先加上直流励磁。

2．接入ASR构成转速负反馈时，为了防止振荡，可预先把ASR的RP3电位器逆时针旋到底，使调节器放大倍数最小，同时，ASR的“5”、“6”端接入可调电容（预置7μF）。

3．测取静特性时，须注意主电路电流不许超过电机的额定值（1A）。

4．三相主电源连线时需注意，不可换错相序。

5．电源开关闭合时，过流保护发光二极管可能会亮，只需按下对应的复位开关SB1即可正常工作。

6．系统开环连接时，不允许突加给定信号Ug起动电机。

7．起动电机时，需把MEL-13的测功机加载旋钮逆时针旋到底，以免带负载起动。

8．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。

9．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。

单闭环不可一、实验目的逆直流调速系统实验（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）掌握晶甲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（包挂单闭环系统和多闭环系统）。

对调速指标要求不高的场合，采用直流调速系统，而对调速指标要求较高的则采用多闭环系统。

按反馈的方式不同可分为转速负反馈、电流反馈、电压反馈等。

在单闭环系统中，转速负反馈单闭环使用较多。

转速负反馈单闭环系统原理如图5.11所示。

图中将反映转速变化的电压信号作为反馈信号，经“速度反馈”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Ua，用作控制整流桥的“触发电路”。

触发脉冲经功放后加到晶甲管的门极的阴极之间，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。

电动机的转速随给定电压的变化，电动机最高转速由电流调节器的输出限幅所决定。

若电流调节器采用比列（p）调节，对阶跃输入由稳态误差，则需将调解器换成比列积分（pi）调节。

这时若“给定”电压恒定，闭环系统对速度变化起到了让制作用，当电动机负责或电源电压波动时，电动机的转速能稳定在一定的范围内变化。

电流反馈单闭环系统原理图如图5.12所示，图中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”电压比较，经放大后，得到移相控制电压Uct，控制整流电桥的“触发电路”，关改变“三相全控整流”的电压输出，从各构成了电压反馈闭环系统。

电动机的最高转速也有电流调节器的输出限幅所决定。

同样，若电流调节器采用比例（P）调节，则对阶跃输入由稳态误差，要消除该误差可将调节器换成比例积分(PI)调节。

当”给定”电压恒定时，闭环系统对电枢电压电流变化起到了抑制作用，当电动机负载或电源电压波动时，电动机的电枢电流能稳定在一定的范围内变化。

实验一不可逆单闭环直流调速系统静特性的研究一．实验目的1．研究晶闸管直流电动机调速系统在反馈控制下的工作。

2．研究直流调速系统中速度调节器ASR 的工作及其对系统静特性的影响。

3．学习反馈控制系统的调试技术。

二．预习要求1．了解速度调节器在比例工作与比例—积分工作时的输入—输出特性。

2．弄清不可逆单闭环直流调速系统的工作原理。

三．实验线路及原理见图6-7。

四．实验设备及仪表1．MCL 系列教学实验台主控制屏。

2．MCL—18 组件（适合MCL—Ⅱ)或MCL—31 组件（适合MCL—Ⅲ）。

3．MCL—33(A)组件或MCL—53 组件。

4．MEL-11 挂箱5．MEL—03 三相可调电阻（或自配滑线变阻器）。

6．电机导轨及测速发电机、直流发电机M01（或电机导轨及测功机、MEL—13 组件）。

7．直流电动机M03。

8．双踪示波器。

五．注意事项1．直流电动机工作前，必须先加上直流激磁。

2．接入ASR 构成转速负反馈时，为了防止振荡，可预先把ASR 的RP3 电位器逆时针旋到底，使调节器放大倍数最小，同时，ASR 的“5”、“6”端接入可调电容（预置7μF）。

3．测取静特性时，须注意主电路电流不许超过电机的额定值（1A）。

4．三相主电源连线时需注意，不可换错相序。

5．电源开关闭合时，过流保护发光二极管可能会亮，只需按下对应的复位开关SB1 即可正常工作。

6．系统开环连接时，不允许突加给定信号U g 起动电机。

7．起动电机时，需把MEL-13 的测功机加载旋钮逆时针旋到底，以免带负载起动。

8．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。

9．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．实验内容1．求取调速系统在无转速负反馈时的开环工作机械特性。

a．断开ASR 的“3”至U ct 的连接线，G（给定）直接加至U ct，且Ug 调至零，直流电机励磁电源开关闭合。

比例积分控制的单闭环直流调速系统仿真一、实验目的1．熟练使用MATLAB下的SIMULINK仿真软件。

2．通过改变比例系数K K以及积分时间常数τ的值来研究K K和τ对比例积分控制的直流调K)=K in。

五、实验各环节的参数及K K和1/τ的参数的确定5.1各环节的参数：直流电动机：额定电压K N=220V，额定电流K dN=55A,额定转速K N=1000r/min,电动机电动势系数K e=0.192V ? min/r。

假定晶闸管整流装置输出电流可逆，装置的放大系数K s=44，滞后时间常数K s=0.00167s。

电枢回路总电阻R=1.0Ω，电枢回路电磁时间常数K l=0.00167s电力拖动系统机电时间1）整流装置滞后时间常数K s=0.00167s；2）转速滤波时间常数K on=0.001s；3）转速环小时间常数K∑n=K on+2(K s+0.002s)=0.0174s；（2）计算参数按跟随和抗扰性都较好的原则，取h=5，则调节器超前时间常数，即积分时间常数：K=KK∑n=0.087s，则1/τ≈11.5MATLAB下的SMULINK软件进行系统仿真，建立的仿真模型如图6-2所示。

图6-1 比例积分控制的无静差直流调速系统的仿真框图图6-2 比例积分控制的无静差直流调速系统的仿真模型七、仿真模型的运行利用5.2中所求的K K和1/τ代入PI调节器中，此处取K K=0.56，1/τ=11.43。

图7-1 无静差调速系统输出（Scope图像）图7-2 输出波形比例部分（Scope1图像）对比图7-1和图7-2可以发现，只应用比例控制的话，系统响应速度快，但是静差率大，而添加积分环节后，系统既保留了比例环节的快速响应性，又具有了积分环节的无静差调速特性，使调速系统稳定性相对更高，动态响应速度也快。

八、仿真结果分析（修改K K和1/τ的参数，观察Scope曲线变化）当取K K=0.25，1/τ=3时，系统转的响应无超调，但调节时间很长。

《运动控制系统》实验报告同组人：实验二转速、电流双闭环晶闸管不可逆直流调速系统一、实验目的1．了解转速、电流双闭环不可逆直流调速系统及其各主要单元部件的组成和工作原理。

2．掌握双闭环直流调速系统的调试步骤、方法及参数的整定。

3．测定双闭环直流调速系统的静态和动态性能及其指标。

4．了解调节器参数对系统动态性能的影响。

二、实验系统组成及工作原理双闭环调速系统的特征是系统的电流和转速分别由两个调节器控制，由于调速系统调节的主要参量是转速，故转速环作为主环放在外面，而电流环作为副环放在里面，可以及时抑制电网电压扰动对转速的影响。

图2-1为双闭环晶闸管不可逆直流调速系统原理框图。

图2-1 转速、电流双闭环晶闸管不可逆直流调速系统原理框图主电路采用三相桥式全控整流电路供电。

系统工作时，首先给电动机加上额定励磁，改变转速给定电压U n*可方便地调节电动机的转速。

速度调节器ASR、电流调节器ACR均设有限幅电路，ASR的输出U i*作为ACR的给定，利用ASR的输出限幅U i m*起限制起动电流的作用；ACR的输出U ct作为触发器TG的移相控制电压，利用ACR的输出限幅U cm起限制 min的作用。

当突加给定电压U n*时，ASR立即达到饱和输出U im*，使电动机以限定的最大电流I dm加速起动，直到电动机转速达到给定转速（即U n=U n*）并出现超调，使ASR退出饱和，最后稳定运行在给定转速（或略低于给定转速）上。

- 1 -三、实验注意事项1．直流电动机M03参数为：P N=185W，U N=220V，I N=1.1A，n=1500r/min。

2．进行闭环系统调试时，若电动机转速达到最高转速且不可调，应注意转速反馈的极性是否接错。

3．双踪示波器两个探头的地线是通过示波器外壳短路的，故在使用时必须使两个探头的地线同电位（只用一根地线即可），以免造成短路事故。

四、实验内容1. 多环调速系统调试的基本原则（1）先部件，后系统。

实验一转速单闭环不可逆调速系统
一、实验目的
1.熟悉转速单闭环直流调速系统的组成
2.认识闭环反馈控制系统的基本特性
3.观察P调节和PI调节参数变化对系统的影响
二、实验原理
pi调节的单闭环直流调速自动控制系统稳态结构图
三、实验过程
P调节仿真模型
PI调节仿真模型
①、P调节结果
②、PI调解结果
四、实验结论
突加负载时，P调节的系统中转速n会重新稳定但在原有的基础上有所下降，即是有静差的系统。

PI调节的系统中转速n也会重新稳定且能回到原来的速度上。

即为无静差的系统。

虽然现在∆Un=0只要历史上有过∆Un，其积分就有一定数值，足以产生稳定运行的控制电压∆Uc，积分控制和比例控制的根本区别就在于比例调节器的输出只取决于输入偏差的现状，而积分调节器的输出则包含了输入偏差的全部历史。

五、心得体会
通过这次实验，加深了我对MATLAB和Simulink的掌握和理解，通过对比例调节器和积分调节器调节的单闭环直流调速系统的动态
性能分析，使我对单闭环直流不可逆调速系统有了进一步的认识，了解到自己对单闭环直流调速系统学习中的不足。