运动控制卡应用实验---指导书(201309版本)

《运动控制系统》实 验 指 导 书实验一转速单闭环可逆直流脉宽调速系统实验实验二双闭环可逆直流脉宽调速系统实验实验三异步电机变频调速的实验控制工程学院自动化教研室2010-5实验一转速单闭环可逆直流脉宽调速系统实验一、实验目的1.掌握转速单闭环可逆直流脉宽调速系统的组成及主要单元部件的工作原理。

2.熟悉直流PWM专用集成电路TL494的组成、功能与工作原理。

3.熟悉H型PWM变换器的各种控制方式的原理与特点。

4.掌握转速单闭环可逆直流脉宽调速系统的调试步骤、方法及参数的整定。

5.熟悉转速环在直流调速系统中的作用。

二、实验内容1.PWM控制器TL494性能测试。

2.控制单元调试3.系统开环调试4.系统闭环调试三、实验系统的组成和工作原理组成：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，与给定电压比较，速度调节器的输出用来控制PWM调制器，从而构成速度系统。

转速单闭环可逆直流脉宽调速系统实验线路图如图1-1所示。

图 1-1 转速单闭环可逆直流脉宽调速系统实验线路图工作原理：图中可逆PWM变换器主电路是采用MOSFET所构成的H型结构形式。

脉宽调制发生器采用TL494集成芯片。

给定值U g与转速反馈U fn叠加后经速度调节器ASR 的PI调节作为PWM的控制电平U ct，PWM调制器产生一频率不变的矩形脉冲波，其脉冲宽度即占空比将随U ct值的变化而变化，其占空比-1≤ρ≤1。

此PWM经逻辑延时、功放、隔离等处理后，送到开关器件IGBT的栅极，外加三相调压电源经H桥逆变电路输出一与占空比ρ相对应的调制电压，经直流电动机RTDJ32，发电机RTDJ45则作为电动机的负载，由同轴上的测速发电机RTDJ47取得速度反馈信号。

本实验可设定不同的给定量，速度反馈量，以完成开环、速度单闭环的调速实验。

四、实验设备及仪器1.电力电子实验台；2.RTDL04电容箱3.RTDL05A直流调速控制箱；4.RTDL15直流脉宽调速系统；5.RTDJ10三相可调电阻；6.RTDJ32直流并励电动机；7.RTDJ45校正直流电机；8.RTDJ47电机导轨及测速发电机；9.万用表（自备）；10.示波器（自备）。

运动控制工程基础实验指导书实验目的该实验指导书旨在帮助学生掌握运动控制工程的基本知识和技能，通过实际操作提升学生对运动控制工程的理解和实践能力。

实验要求1. 学生需提前研究相关的理论知识，包括运动控制算法、控制器的原理和示波器的使用方法。

2. 学生需具备一定的电路基础和编程基础，能够独立完成实验设备的搭建和程序的编写。

3. 学生需按照实验指导书的步骤进行实验，并记录实验数据和观察结果。

实验设备1. 运动控制器：型号 XYZ-1232. 电机：型号 ABC-4563. 示波器：型号 DEF-789实验步骤1. 连接电路：将运动控制器与电机和示波器正确连接，并确保电路连接稳固。

2. 编写程序：使用指定的编程软件编写控制程序，实现电机的运动控制。

3. 调试程序：通过示波器观察电机的运动情况，调试程序以确保电机的运动符合预期。

4. 记录数据：记录实验中的关键数据，包括电机的运动速度、加速度等参数。

5. 分析结果：根据实验数据和观察结果，分析电机的运动特性和控制效果。

实验注意事项1. 进行实验时需注意安全，避免电路短路和故障，遵守实验室安全规定。

2. 实验过程中如遇到问题，应及时寻求指导老师的帮助。

3. 完成实验后，应将实验设备归位并保持实验室整洁。

实验评估本实验将根据学生的实验数据和报告来评估学生对运动控制工程的理解和实践能力。

学生需撰写实验报告，包括实验目的、步骤、数据和结果分析等内容。

参考资料- 《运动控制工程实践指南》- 《控制理论基础》教材第三章以上为《运动控制工程基础实验指导书完整版》的内容，请学生按照指导书的要求进行实验。

第一章运动控制系统实验要求一、预习运动控制系统实验前的预习，是进行这种实验前的重要准备工作，是保证实验顺利完成的必要步骤。

要求做到以下几点：（1）复习课程中与实验有关的内容，熟悉与本次实验相关的理论知识。

（2）认真阅读实验指导，要求：①明确实验目的、要求和内容，看清实验注意事项；②画出实验线路，明确接线方式，拟出实验步骤；③列出实验时需记录的表格，算出要求事先计算的数据；④初步分析实验思考题。

（3）实验前，要到实验室熟悉所用装置，记录必要的设备参数。

（4）实验分组进行，每组4—6人。

在每人独立进行预习的基础上，每位同学在做实验前要交出一份预习报告，经教师审阅并同意后，方能进行实验。

二、实验实施整个实验过程中必须严肃认真，集中精力及时做好实验。

实验时要做到以下几点：（1）实验开始前，指导教师要对学生的预习报告作检查，要求学生了解本次实验的目的、内容和方法，只有满足此要求后，方能允许实验。

（2）指导教师对实验装置作介绍，要求学生熟悉本次实验使用的实验设备、仪器，明确这些设备的功能与使用方法。

（3）按实验小组进行实验，组长负责实验的安排，明确分工，以保证实验操作协调，记录数据准确可靠，务求在实验过程中人人动手、个个主动、分工配合、协调操作，做到实验内容完整、数据正确。

（4）按拟订的实验线路及选用的设备，按图接线，力求简单明了。

接线次序为先主电路，后控制电路；先串联，后并联。

主回路与控制回路应分清，根据电流大小，主回路用粗导线连接，控制回路用细导线连接，每个接线柱上的接线尽量要少。

（5）完成实验系统接线后，必须进行自查。

串联回路从电源的某一端出发，按回路逐项检查各仪表、设备、负载的位置、极性等是否正确；联支路则检查其两端的连接点是否在指定的位置。

距离较远的两连接端必须选用长导线直接跨接，不得用2根导线在实验装置上的某接线端进行过渡连接。

（6）为了确保安全，线路自查后应请指导教师检查，确认无误后方可通电。

《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。

实验1 了解运动控制实验系统1．1 实验目的1、了解运动控制系统中的步进电机，伺服电机，变频电机，及其他们的驱动，并掌握步进电机与伺服电机的区别。

2、掌握运动控制系统的基本控制原理，与方框图，知道运动控制卡是运动控制系统的核心。

3、了解电机的面板控制，在有些工业控制过程中，能在程序控制无响应的状态下用面板进行紧急停止运动。

1．2 实验设备1、运动控制系统实验平台一台。

2、微型计算机一台。

1．3 概述此多轴运动控制实验平台是基于“PC+运动控制卡”模式的综合性实验平台，对各类控制电机实施单轴和多轴混合运动控制。

该实验平台是学生了解和掌握现代机电控制的基本原理，熟悉现代机电一体化产品控制系统的入门工具。

通过该平台的实物教学和实际编程操作，学生可以掌握现代各类控制电机基本控制原理、运动控制的基本概念、运动控制系统的集成方法，从而提高学生综合解决问题的能力。

1．4 运动控制系统组成PC机（上位机）、运动控制器（下位机）、接口板、24V直流电源、交流伺服电机驱动器、交流伺服电机、步进电机驱动器、步进电机、变频调速电机驱动器、变频调速电机、导线及电缆。

运动控制实验台结构图如下：图1.1系统硬件方框图*上图中直流电源为24V，直流稳压电源，为接口卡与步进电机驱动器提供电压。

伺服电机（及其驱动器）：伺服电动机又称执行电动机，在自动控制系统中，用作执行元件，把所收到的电信号转换成电动机轴上的角位移或角速度输出。

分为直流和交流伺服电动机两大类，其主要特点是，当信号电压为零时无自转现象，转速随着转矩的增加而匀速下降。

交流伺服电机的工作原理：伺服电机内部的转子是永磁铁，驱动器控制的U/V/W三相电形成电磁场，转子在此磁场的作用下转动，同时电机自带的编码器反馈信号给驱动器，驱动器根据反馈值与目标值进行比较，调整转子转动的角度。

伺服电机的精度决定于编码器的精度（线数）。

步进电机（及其驱动器）：步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件。

运动控制系统实验指导书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．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。

实验图2一1所示是转速单闭环直流调速系统的实验线路图。

实验图1一1转速单闭环直流调速系统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连接的测速发电机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*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n压U ct，由此组成转速单闭环直流调速系统。

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

三、实验设备及仪器1．教学实验台。

2．直流电动机。

3．双踪示波器。

四．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。

调节给定电压U g，使直流电机空载转速n o=1500转／分，调节直流发电机负载电阻，在空载至额定负载的范围内测取5-6点，读取整流装置输出调整转速变换器RP电位器，使被测电动机空载转速n0=1500转／分，调节ASR的调节电容以及反馈电位器，使电机稳定运行。

调节直流发电机负载电阻，在空载至额定负载范围内测取5－6点，读3．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a．接积分电容器，可预置7uF,使ASR成为PI（比例一积分）调节器。

b．调节给定电压U g，使电机空载转速n o=1500转／分。

在额定至空载五．注意事项1．直流电动机工作前，必须先加上直流激磁。

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（IA）。

逻辑无环流直流调速系统实验一、实验目的：1. 理论联系实际，把“自动控制系统”、“电力电子变流技术”等课程所学的理论应用于实际，掌握和巩固可逆调速系统的组成工作原理和主要优缺点。

2. 熟悉和掌握逻辑无环流可逆调速系统的调试方法和步骤。

3. 通过实验，分析和研究系统的动、静态特性，并研究调节器参数对动态品质的影响。

4. 通过实验，使同学提高实际操作技能，培养分析和解决问题的能力。

二、实验内容：1. 各控制单元调试。

2. 整定电流反馈系数β，转速反馈系数a，整定电流保护动作值。

3. 测定开环机械特性及高、低速时的静特性n=f(Id)。

4. 闭环控制特性n=f(Id)的测定。

5. 改变调节器参数，观察、记录电流和速度起制动的动态波形。

三、实验要求：1. 预习：(1)实验前必须掌握系统的框图原理、系统各控制单元的功能和作用。

(2)熟悉IPS-1实验装置的结构，面板布置及系统主要设备参数。

(3)拟定实验的具体操作步骤，列出所需记录的参数表格，实验前由教师抽查，发现未预习者，不得参加实验。

2. 实验技术指标要求：(1)电流超调量σi% ≤5%，并记录有关参数对σi%的影响，用理论计算分析误差的原因。

(2)转速超调量σn% ≤10%，并记录有关参数对σn%的影响，用理论计算分析误差的原因。

(3)用示波器测定，系统起动、制动，由正转到反转的过渡时间。

(4)稳态转速无静差。

3. 实验报告内容：(1)实验线路组成的方框图和系统原理图（2#图纸）。

(2)实验的内容、步骤和方法，实验测定的结果数据和波形图。

(3)分析系统的相对稳定性、动态波形与参数的关系。

(4)提出对本实验的改进意见。

四、实验系统的组成及工作原理：系统的原理框图(见图2)。

图中：GJ(LY101盒)—(见图1)信号给定单元，它有两个输出端。

输出1—给定信号直接输出端；输出2—给定信号经给定积分器(GI)后输出。

[图1 给定单元J图2.系统框图ASR(LY102盒)—(见图3)速度调节器(PI)，它保证稳态时速度无静 差，其输出限幅值作为电流调节器的最大电流给定，决定电动机最 大的起动电流。

运动控制系统实验指导书湖南文理学院电气工程系潘湘高编2012年3月实验注意事项（一）“综合实验台”及其挂箱初次使用或较长时间未用时，实验前务必对“实验台”及其挂箱进行全面检查和单元环节调试。

（二）实验前，务必设置“状态”开关（直流、调试、串调、调压），并按下表正确选择主变压器二次侧相电压，认真检查各开关和旋钮的位置以及实验接线是否正确，经教师审核、检查无误后方可开始实验。

主变压器二次侧抽头输出电压及其适用范围注：线电压～380V的交流机允许D／Y接线；线电压～220V的交流机～380V电源时只准Y接线。

（三）出现任何异常，务必立即切除实验台总电源，（即分断空开“Q”）。

（四）为防止调速系统的振荡，在接入调节器时必须同时接入RC阻容箱，先设定为1：1的比例状态，实验中按需再行改变阻容值，直至满足要求。

（五）本实验台“过流”信号取自“交流电流变换（Bi）”单元。

因此，在所有交、直流实验电路中都必须接入（Bi）单元，并经常检查、观察综合保护的指示，尤应确保过流保护的完好、可靠。

（六）实验过程中，注意监视主电路的过载电流，不超过系统的允许值，并尽可能缩短必要的过载和堵转状态的时间。

（七）无“电流开环”又无“电流截止负反馈”的系统，务必采用“给定积分”输出，否则不可阶跃起动，应从0V缓慢起调。

（八）“闭环系统”阶跃起动前，务必确保负反馈接线正确、各个调节器性能良好、限幅值正确无误。

（九）实验前，先将负载开关分断、负载变阻器置于阻值最大，实验中按需接通负载开关，逐步减少负载电阻，直至所要求的负载电流。

（十）“电流开环”的交流调速系统，给定以积分输出（Un*2 ）为宜。

（十一）“双踪示波器”测试双线波形，严防因“双表笔”的共地而短路。

（十二）本“实验注意事项”，适用于采用本实验台的所有实验。

任何改接线，首先断电源；一旦有异常，急停拉空开。

² 1 ²目录实验要求与实验报告内容 (1)实验一、带电流截止负反馈的转速负反馈直流调速系统 (3)实验二、转速、电流双闭环直流调速系统 (11)实验三、逻辑无环流可逆直流调速系统 (17)实验四、转速开环的电压源型异步电动机变频调速系统 (25)（实验五、转速闭环的电压源型异步电动机变频调速系统............... 32）附录二：交直流调速系统典型实验电路图 (37)附图1－1、带电流截止负反馈的转速负反馈直流调速系统驶 (37)附图1－2、转速、电流双闭环直流调速系统 (38)附图1－7A、逻辑无环流可逆直流调速系统 (39)附图2–6、转速开环的电压源型异步电动机变频调速系统 (40)附图2–7、转速闭环的电压源型异步电动机变频调速系统 (41)² 1 ²实验要求与实验报告内容一、实验要求：（一）实验前做好预习，熟悉相应交流调速系统及其组成单元的工作原理和应用特点，了解引入反馈和特定控制环节的意义和作用原理。

一、运动控制系统试验项目一览表试验室名称: 电机拖动试验室课程名称: 运动控制系统适用专业: 电气工程及自动化、自动化试验总课时: 16设课方法: 课程试验（“课程试验”或“独立设课”二选一）是否为网络试验: 否（“是”或“否”二选一）试验一晶闸管直流调速系统关键单元调试一. 试验目标1. 熟悉直流调速系统关键单元部件工作原理及调速系统对其提出要求。

2. 掌握直流调速系统关键单元部件调试步骤和方法。

二. 试验内容1. 调整器调试2. 电平检测器调试3. 反号器调试4. 逻辑控制器调试三. 试验设备及仪器1. 教学试验台主控制屏。

2. NMCL—31A组件3. NMCL—18组件4. 双踪示波器5. 万用表四. 试验方法1. 速度调整器（ASR）调试按图1-5接线, DZS(零速封锁器)扭子开关扳向“解除”。

注意：正常使用时应“封锁”, 以防停机时忽然开启。

图1-5 速度调节器和电流调节器的调试接线图（1）调整输出正、负限幅值“5”、“6”端接可调电容, 使ASR调整器为PI调整器, 加入一定输入电压（由NMCL —31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）测定输入输出特征将反馈网络中电容短接（“5”、“6”端短接）, 使ASR调整器为P调整器, 向调整器输入端逐步加入正负电压, 测出对应输出电压, 直至输出限幅值, 并画出曲线。

（3）观察PI特征拆除“5”、“6”端短接线接入5~7uf电容, （必需按下选择开关, 绝不能开路）, 突加给定电压, 用慢扫描示波器观察输出电压改变规律, 改变调整器放大倍数及反馈电容, 观察输出电压改变。

反馈电容由外接电容箱改变数值。

2. 电流调整器（ACR）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, 使调整器为PI调整器, 加入一定输入电压, 调整正, 负限幅电位器, 使输出正负最大值大于(6V。

绪论一、DKSZ-1主控制屏DK01介绍一、电源部分电源部分的面板如图0-1所示。

在面板上布置了主电源、低压直流电源的输出端及控制开关、励磁电源输出端、交流电压表、转速表、直流电压表、直流电流表等。

1．主电路电源主电路电源由面板上部的按钮开关控制，按“闭合”按钮，则主电路电源接通，“主电路电源输出”端A2、B2、C2带电。

三相交流电源电压由左上部的交流电压表指示，并由“交流电源电压指示”开关控制而分别观测U AB、U BC、U CA三个线电压。

三相电源均配置有带氖泡指示（熔断时亮）的3A熔断丝。

主电路电源输出端配置有三相电流互感器，为电流反馈、零电流检测，过流保护等提供电流信号，其输出端TA1、TA2、TA3已通过内部连结接至DK02挂箱中电流变换器的相应输入端。

主电路电源的输出电压由“调速电源选择开关”控制；当开关置“交流调速”档时，A2、B2、C2输出线电压250V；当开关置“直流调速”档时，A2、B2、C2输出线电压200V。

2．励磁电源开关拨向“开”励磁电源输出为230V的直流电压，并有发光二极管指示电源是否正常，还接有0.5A熔丝保护。

励磁电源为直流电机提供励磁电流。

由于励磁电源熔丝容量有限，一般不要作为其它直流电源使用。

3．低压直流控制电源低压直流控制电源由面板左上角的“低压控制电源”开关控制，“低压电源输出”端有±15V，+5V，二组+24V低压直流控制电源。

其中±15V电源作为控制系统的电源，其中一组与±15V共地的+24V为脉冲功放级电源，同时连线至DK0l 上的五芯插座，另一组地线单独的24V连线至DK0l左板上的输出插口；+5V电源为交、直流调速系统进行微机控制实验提供了条件。

4．脉冲选择及工作状态指示在面板中间有“触发电路脉冲指示”及“Ⅱ桥工作状态指示”。

当“触发电路脉冲指示”指示为“宽”时，晶闸管上的触发脉冲为后沿固定、前沿可变的宽脉冲链；当“触发电路脉冲指示”指示为“窄”时，晶闸管上的触发脉冲为互差600的双窄脉冲；当“Ⅱ桥工作状态指示”指示为“变频”时，Ⅱ组晶闸管上的触发脉冲来自DK06挂箱上环形分配器产生的逆变器触发脉冲；当“Ⅱ桥工作状态指示”指示为“其它”时，Ⅱ组晶闸管上的触发脉冲为来自GT板的双窄脉冲。

运动控制系统实验指导书2013年3月目录第一部分MCL－11型电机及控制教学实验台介绍 (2)第二部分实验项目实验一晶闸管直流调速系统电流-转速调节器调试 (8)实验二双闭环晶闸管不可逆单闭环直流调速系统测试 (10)实验三异步电动机的变压变频调速演示实验 (15)第一部分MCL－11型电机及控制教学实验台介绍一、实验机组=1500r/pm。

直流电动机：P N=185w，U N=220V，I N=1.1A，nN二、实验挂箱(1)MCL－18挂箱：G(给定)，(GT+MF)触发电路及功放，单双脉冲观察，(FBC+FA)电流反馈及过流过压保护，零速封锁器（DZS），速度变换器(FBS)，速度调节器(ASR)，电流调节器(ACR)。

(2)MCL－33挂箱：脉冲通断控制及显示，一组、二组可控硅，平波电抗器。

(3)MEL－11挂箱：六组可调电容。

三、选配挂箱(1)MEL－03挂箱：可调电阻器。

(2)电机导轨及测速发电机，直流发电机M01：P N＝100W，U N=200V。

(3)电机导轨及测功机、测速发电机，MEL－13组件。

控制系统挂箱介绍和使用说明（一）、MCL－18挂箱MCL—18由G(给定)，(GT+MF)触发电路及功放，双脉冲观察，(FBC+FA)电流反馈及过流过压保护，零速封锁器（DZS），速度变换器(FBS)，速度调节器(ASR)，电流调节器(ACR)组成。

1.G(给定)原理图如图1-1。

它的作用是得到下列几个阶跃的给定信号：(1)0V突跳到正电压，正电压突跳到0V；(2)0V突跳到负电压，负电压突跳到OV；(3)正电压突跳到负电压。

负电压突跳到正电压。

图1-1给定原理图正负电压可分别由RP1、RP2两多圈电位器调节大小(调节范围为0－±13V左右)。

数值由面板右边的数显窗读出。

只要依次扳动S1、S2的不同位置即能达到上述要求。

(1)若S1放在“正给定”位，扳动S2由“零”位到“给定”位即能获得0V突跳到正电压的信号，再由“给定”位扳到“零”位能获得正电压到0V的突跳；(2)若S1放在“负给定”位，扳动S2，能得到0V到负电压及负电压到0V的突跳；(3)S2放在“给定”位，扳动S1，能得到正电压到负电压及负电压到正电压的突跳。

实验一通用变频器的面板操作一、实验目的：熟悉通用变频器操作面板的使用二、实验设备：1．汇川MD280系列变频器1台2．三相鼠笼异步电动机（120W）1台三、实验步骤：1．根据下图，正确电动机星型点，正确连接变频器的输入和输出，熟悉操作面板按键功能。

2．实验台接通电源，变频器恢复出厂设置FP-01=1。

3．设置电动机参数：4．设置基本运行参数设置F0-00=0，F0-01=0。

RUN/STOP启动、停止电机运行；通过“▽”、“△”键调整数字设定频率，观察电机运行速度。

15．预设频率和预设频率存储开关F0-02=3，启动电机，调节设定频率，观察数码管显示的设定频率。

6．修改加速时间F0-09和减速时间F0-10参数，观察电机加速过程。

7．减速停车和自由停车。

F4-10=0，减速停车，按照F0-10的减速时间停车；F4-10=1，自由停车；观察变频器启动电机和停止电机运行时，操作面板频率显示值。

8．MF.K键点动功能设置F7-15=3。

9．电动机运行中，自制表格，记录两组以上的运行参数（变频器输出频率和变频器输出电压），绘制U/f直线。

10．修改其它参数并观察效果。

四、思考题：1、变频器运行过程中，使用上下箭头按键调节时，数码管显示的是变频器的设定频率还是输出频率？2、列出变频器减速停车时直流制动的相关参数？2实验二通用变频器的外部端子控制一、实验目的：熟悉通用变频器外部控制端子的使用方法。

二、实验设备：1．汇川MD280系列变频器1台。

2．三相鼠笼异步电动机（120W）1台。

三、实验步骤：1．根据下图，正确连接电动机星型点，正确连接变频器的输入和输出，熟悉变频器端子的功能，连接开关COM至变频器端子板的COM，S1接DI1，S2接DI2，S3连接至DI3，S4连接至DI4。

变频器端子开关指示灯单2．实验台接通电源，变频器恢复出厂设置FP-01=1后，停机直流制动电流F4-13设置为0，将减速停车制动时间F4-14设置为0，防止实验台跳闸。

信息与电气工程学院课程设计指导书课程设计名称：运动控制课程设计适用专业：电气13级制订时间： 2016.12xxxxxx系《运动控制课程设计》指导书适用专业：电气工程与自动化、电子信息工程、通信工程等专业总学时：2周一、课程设计目的应用所学的交、直流调速系统的基本知识与工程设计方法，结合生产实际，确定系统的性能指标与实现方案，进行运动控制系统的初步设计。

应用计算机仿真技术，通过在MATLAB软件上建立运动控制系统的数学模型，对控制系统进行性能仿真研究，掌握系统参数对系统性能的影响。

在原理设计与仿真研究的基础上，应用PROTEL进行控制系统的印制板的设计，为毕业设计的综合运用奠定坚实的基础。

二﹑课程设计的基本要求1、巩固和加深对运动控制基本知识的理解，提高学生综合运用本课程所学知识的能力。

2、培养学生根据选题需要选学参考书籍，查阅手册、图表和文献资料的自学能力。

通过独立思考，深入钻研有关问题，学会自己分析和解决问题的方法。

3、通过实际电路设计方案的分析比较、论证比较、设计计算、元器件选取、安装调试等环节，掌握简单实用电机控制电路的分析方法和工程设计方法。

4、掌握常用仪器设备和设计软件的正确使用方法，学会电路的实验调试和仿真测试方法，提高学生的动手能力。

能在教师指导下，独立完成选题的设计任务。

5、能按课程设计任务书和工程设计的要求撰写课程设计说明书，能正确反映设计成果，能正确绘制系统电路图等。

三、课程设计的内容1. 带电流截止负反馈的转速闭环的数字式直流调速系统的仿真与设计2. 带电流截止负反馈的转速闭环的数字式可逆直流调速系统的仿真与设计3. 转速电流双闭环可逆直流调速系统的仿真与设计4．转速电流双闭环的数字式可逆直流调速系统的仿真与设计5．基于稳态模型的转差频率控制的交流调速系统的仿真与设计6．基于稳态模型的恒压频比控制的交流调速系统的仿真与设计7．基于交流电动机动态模型的直接转矩控制系统的仿真与设计8．基于交流电动机动态模型的直接矢量控制系统的仿真与设计9．基于交流电动机动态模型的间接矢量控制系统的仿真与设计10．串级调速系统的仿真与设计1.直流电动机控制系统设计参数直流电动机(1)输出功率为:7.5Kw 电枢额定电压220V电枢额定电流36A 额定励磁电流2A额定励磁电压110V 功率因数0.85电枢电阻0.2欧姆电枢回路电感100mH电机机电时间常数2S电枢允许过载系数1.5额定转速1430rpm直流电动机(2)输出功率为:10Kw 电枢额定电压220V电枢额定电流50A 额定励磁电流2A额定励磁电压110V 功率因数0.85电枢电阻0.15欧姆电枢回路电感100mH 电机机电时间常数2S电枢允许过载系数1.5额定转速970rpm直流电动机(3)输出功率为:5.5Kw 电枢额定电压220V电枢额定电流30A 额定励磁电流1A额定励磁电压110V 功率因数0.85电枢电阻0.2欧姆电枢回路电感100mH 电机机电时间常数1S电枢允许过载系数1.5额定转速970rpm直流电动机(4)输出功率为:10Kw 电枢额定电压220V电枢额定电流55A 额定励磁电流1A额定励磁电压220V 功率因数0.85电枢电阻0.1欧姆电枢回路电感100mH 电机机电时间常数1S电枢允许过载系数1.5额定转速1430rpm直流电动机控制系统设计参数环境条件电网额定电压:380/220V;电网电压波动:10%;环境温度:-40~+40摄氏度;环境湿度:10~90%.控制系统性能指标电流超调量小于等于5%;空载起动到额定转速时的转速超调量小于等于30%; 调速范围D＝20;2.交流电动机控制系统设计参数交流电动机(1)额定输出功率7.5KW；定子绕组额定线电压380V；定子绕组额定相电流12A;定子绕组每相电阻0.5欧姆；定子绕组接线形式Y；转子额定转速980rpm;转子形式:鼠笼式；转子每相折算电阻:3欧姆；转子折算后额定电流30A；额定功率因数：0.75；电机机电时间常数2S交流电动机(2)额定输出功率10KW；定子绕组额定线电压380V；定子绕组额定相电流15A;定子绕组每相电阻0.2欧姆；定子绕组接线形式Y；转子额定转速980rpm;转子形式:鼠笼式；转子每相折算电阻:3欧姆；转子折算后额定电流30A；额定功率因数：0.75；电机机电时间常数1S; 电枢允许过载系数1.5；交流电动机(3)额定输出功率17KW；定子绕组额定线电压380V；定子绕组额定相电流25A;定子绕组每相电阻0.1欧姆；定子绕组接线形式Y；转子额定转速1430rpm;转子形式:鼠笼式；转子每相折算电阻:1欧姆；转子折算后额定电流50A；额定功率因数：0.75；电机机电时间常数1S; 电枢允许过载系数1.5；交流电动机(4)额定输出功率10KW；定子绕组额定线电压380V；定子绕组额定相电流22A;定子绕组每相电阻0.1欧姆；定子绕组接线形式Y；转子额定转速1430rpm;转子形式:鼠笼式；转子每相折算电阻:1欧姆；转子折算后额定电流30A；额定功率因数：0.75；电机机电时间常数1S; 电枢允许过载系数1.5；2.交流电动机控制系统设计参数环境条件电网额定电压:380/220V;电网电压波动10%;环境温度:-40~+40摄氏度;环境相对湿度:10~90%.控制系统性能指标转差率：3%；调速范围：D＝20；电流超调量小于等于5%;空载起动到额定转速时的转速超调量小于等于30%;稳速精度：0.03.四、选题要求（1）每个班选题的具体要求是：①按学号尾数选择相应的题目；②按学号倒数第2位选择相应的电动机参数，即倒数第二位为0的选择电机（1），为1的选择电机（2），为2的选择电机（3），为3的选择电机（4）。

电机与运动控制系统实验指导书使用班级：1607101、YZ04121、YZ04122电气与自动化工程学院2013.9实验一 单相变压器的空载、短路实验一、实验目的通过空载、短路实验，掌握单相变压器的参数及测定方法。

二、实验项目1．空载实验：测取空载特性：)(00U f I =,)(00U f P =,)(cos 00U f =ϕ。

2．短路实验：测取短路特性：)(cos k k k k I f U P =ϕ、、。

三、实验设备及仪器1．交流电压表、电流表、功率、功率因数表电压U 0=1.2U N 。

②逐渐降低外加电压，在N U )5.0~2.1(范围内，测量空载电压0U 、空载电流0I 、空载损耗0P ，共取数据6~7组，其中N U U =0（低压侧的额定电压）点的数据必测，且在该点附近测点应较密，将所测数据记于表2-1中。

（3）测量数据以后，断开三相电源，以便为下次实验作好准备。

序 号 实 验 数 据计算数据 U 0（V ） （V1表）I 0（A ）P O （W ）U 1U1。

1U2 （V2表）2cos ϕ1 2 3 4 5 6 72．短路实验 （1）准备工作①按图2-2接线（每次改接线路时，都要关断电源）。

②实验时，变压器的高压线圈接电源，低压线圈直接短路。

③A 、V 1、V 2分别为交流电流表和交流电压表。

W 为功率表，需注意将电压线圈和电流线圈的同名端（标*端子）短接，避免接错线。

合理选择各仪表量程。

④测量环境温度θ，作为实验时绕组的实际温度。

（2）实验注意：为避免损坏变压器，短路实验时A 1表电流应控制在11.1N I ≈0.44A 以下，并且应尽可能快的完成。

①未上主电源前，将调压器调节旋钮逆时针调到底。

②合上交流电源绿色“闭合”开关，接通交流电源。

调节调压器逐渐增大外加电压，使短路电流升至11.1N I (1N I 为0.4A)。

③逐渐减小电流，在（11.1~0.5)N I 范围内，测量短路功率k P ，短路电流k I ，短路电压k U 。

运动控制系统实验指导书《运动控制系统》实验指导书上海理工大学光电信息与计算机工程学院20XX年1月目录一、系统硬件平台 ................................................ ................................................... .. (2)引言 ................................................ ................................................... ......................................... 2 平台组成与工作原理 ................................................ ................................................... .............. 2 平台功能 ................................................ ................................................... ................................. 4 二、上位机控制及其监控软件 ................................................ ................................................... . (5)PCI数据采集卡工作原理及其算法 ................................................ ....................................... 5 DSP处理器工作原理及其算法 ................................................ .. (5)三、实验指导 ................................................ ................................................... . (6)实验注意事项................................................. ................................................... ......................... 6 双闭环直流PWM调速系统实验 ................................................ . (6)三闭环直流PWM随动系统实验 ................................................ .. (11)交流电机电压频率协调控制系统实验 ................................................ ................... 14 矢量控制交流调速系统实验 ................................................ ...................................................16 矢量控制交流随动系统实验 ................................................ ...................................................18 四、附件 ................................................ ................................................... . (20)有关接线说明................................................. ................................................... ....................... 20 相关实验系统的构成原理图 ................................................ ...................................................211一、系统硬件平台引言《电力拖动自动控制系统》或《运动控制系统》是高等院校电类专业的一门重要专业课程，其实验是高等院校电类专业教学中的一个重要环节。

《运动控制系统》实验指导书（交流调速部分）电气工程及其自动化专业自动化专业青岛科技大学自动化与电子工程学院电气工程教研室2013年11月目录实验五 双闭环三相异步电动机调压调速系统 (2)实验六 采用SPWM的开环VVVF调速系统实验 (7)实验七 采用磁场定向控制（FOC）的感应电机变频调速系统调试与静特性测试 (18)实验八 变频器的应用 (25)1实验五 双闭环三相异步电动机调压调速系统一、实验目的1．熟悉相位控制交流调压调速系统的组成与工作。

2．了解并熟悉双闭环三相异步电动机调压调速系统的原理及组成。

3．了解绕线式异步电动机转子串电阻时在调节定子电压调速时的机械特性。

4．通过测定系统的静特性和动态特性进一步理解交流调压系统中电流环和转速环的作用。

二、实验内容1．测定绕线式异步电动机转子串电阻时的人为机械特性。

2．测定双闭环交流调压调速系统的静特性。

3．测定双闭环交流调压调速系统的动态特性。

三、实验系统组成及工作原理双闭环三相异步电动机调压调速系统的主电路为三相晶闸管交流调压器及三相绕线式异步电动机（转子回路串电阻）。

控制系统由电流调节器(ACR)，速度调节器(ASR)，电流变换器(FBC)，速度变换器(FBS)，触发器(GT)，一组桥脉冲放大器等组成。

其系统原理图如图1所示。

整个调速系统采用了速度，电流两个反馈控制环。

这里的速度环作用基本上与直流调速系统相同，而电流环的作用则有所不同。

在稳定运行情况下，电流环对电网波动仍有较大的抗扰作用，但在起动过程中电流环仅起限制最大电流的作用，不会出现恒转矩起动。

异步电机调压调速系统结构简单，采用双闭环系统时静差率较小，但在恒转矩负载下不能长时间低速运行，因低速运行时转差功率全部消耗在转子电阻中，使转子过热。

图1 双闭环三相异步电动机调压调速原理图2四．实验设备和仪器1．教学实验台主控制屏。

2．NMCL—33组件3．NMEL—03组件4．NMCL—18组件5．NMEL—09组件6．电机导轨及测速发电机（或光电编码器）、直流发电机M037．线绕电动机M098．双踪示波器9．万用表五．注意事项1．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）。

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—直流发电机—测速发电机组（或光电编码器）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 M7．测定晶闸管触发及整流装置特性U d=f (U ct)8．测定测速发电机特性U TG=f (n)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U g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- 1 -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。

将变阻器R D （可采用两只900Ω电阻并联）接入被测系统的主电路，并调节电阻负载至最大。

运动控制系统实训指导书一、实训工作流程及方法1、明确实训任务的要求，准确理解实训项目所需实现的功能，确立控制系统设计的原则和指导思想；2、进行广泛的调研，查阅有关资料，了解现有的与实训任务类似或相关的、可借鉴或参考的成果或素材，在此基础上结合现有条件和实际情况，提出自己的设计构想；3、进行整体方案设计。

先初步构思几个可行方案，再作进一步的分析比较，后定出相对较好的方案，画出系统框图；4、设计具体的系统电路。

先根据系统框图的划分确定各单元的具体方案，再确定系统电路中各元器件的主要参数（对电路的功能、性能和元器件能否可靠地工作有决定性影响的参数）。

确定元器件参数的依据可以是理论分析、实验数据、成功经验、同类型的电路；5、确定具体的电路时，在原理正确和满足所需的功能的前提下，要综合考虑技术、经济和客观条件，采用最容易实施的方案。

若对电路的原理或可行性拿不准，应做一下实验或仿真；6、绘制完整的系统电路，对电路作整体的分析，看有无错误和漏洞；7、准备所需的元器件和材料，对所设计的系统电路进行制作，验证是否能实现项目的功能要求。

若不能，就要分析问题出在哪里（电路参数、电路结构或是设计方案）, 找准问题后进行相应的调试、修改，然后再验证，直至满足项目要求；8、交验实训成果，撰写并提交实训报告。

二、实训要求：不得无故缺勤，若要去图书馆或网吧查资料或购买材料，应向老师请假。

实训过程中应遵守实验室的管理规定，爱护设备仪器，节约材料，保持实验室的整洁。

要尽量选用通用、常用的元器件，领用材料要经指导老师审核同意。

实训时，同学之间可以互相讨论和协助，但不能请人代做，也不能购买成品来充当实训作品。

三、实训分组、指导老师、作息时间、场地安排第一组：学号101——122,指导教师：伉月仙；第二组：其余的同学，指导教师：胡维梁；作息时间：每周一至周五，上午9:00 --------- 12:00,下午2:00 --------- 5:00场地安排：实训项目一、项目二、项目三在明轩楼504实验室；其他实训项目在德信楼209实验室。