广东工业大学实验报告
__ 自动化_ _学院 __ 自动化 __专业 _ 1 __班成绩评定___________
学号 3114000825 姓名_伍宏淳_(合作者____学号____) 教师签名_______
实验_ 一 _ 题目_ 直流调速系统的稳态调速性能实验 _ 第＿11 周星期三＿
一、实验目的
1. 掌握PWM直流调速系统的组成结构和工作原理；
2. 掌握直流调速系统的机械特性测试方法；
3. 理解开环、闭环调速方法的稳态机械特性；
4. 理解转速负反馈的作用。
二、实验内容和要求
1. 完成PWM直流调速系统的接线；
2. 测定开环调速方式的机械特性；
3. 测定转速负反馈有静差、无静差调速方式的静特性；
4. 分析对比开环、有静差、无静差调速的稳态机械特性。
三、实验结果和数据处理
1. 实验结果
表3 直流双闭环有静差调速的静特性（N*=1000 rpm）
2. 调速方式的稳态机械特性分析对比
①根据表1和表2的数据，绘制开环调速、单闭环无静差调速的稳态机械特性图，分析对比这两种调速
方式的稳态机械特性。
1、闭环系统静特性可以比开环系统机械特性硬得多；
2、闭环系统的静差率要比开环系统小得多；
3、如果所求的静差率一定，则闭环系统可以大大提高调速范围。
②根据表3和表4的数据，绘制双闭环有静差调速、双闭环无静差调速的稳态机械特性图，分析对比这
两种调速方式的稳态机械特性。
1、双闭环有静差调速的输出只取决于输入偏差量的现状；
2、双闭环无静差调速的输出包含了输入偏差量的全部历史，虽然到稳态时▷Un=0，只要历史上有过▷Un，
其积分就有一定数值，足以产生稳态运行所需要的控制电压Uc。这就是积分控制规律和比例控制规律的根本区别。
四、结论与心得
本次实验是直流电机调速的各种方法的测试和对比，在课本的学习中我们掌握了理论知识，知道直流调速方法有很多，只有清楚知道各自的优缺点，才能根据工程的要求，采用合理的方法，以用合理的方式完成直流电机的调速。
五、问题与讨论
1. 根据直流开环调速、单闭环无静差调速的稳态机械特性图，思考转速负反馈的作用。
闭环后，当负载增大时，由于转速反馈调节的作用，电压可升高到Ud02，使工作点水平向上平移，稳态速降比开环系统要小得多。
2. 根据直流双闭环有静差调速、无静差调速的稳态机械特性图，思考积分调节器的作用。
采用积分调节器，使得在有静差调速的情况下差值只能在是瞬时时刻，因为有积分调节器的加入，使得可以全部历史时刻控制，以致没有差值的产生。
广东工业大学实验报告
__ 自动化_ _学院 __ 自动化 __专业 _ 1 __班成绩评定___________
学号 3114000825 姓名_伍宏淳_(合作者____学号____) 教师签名_______
实验_ 二 _ 题目_ 直流调速系统的动态调速性能实验 _ 第＿12 周星期三＿
一、实验目的
1. 掌握直流调速系统的动态响应特性测试方法；
2. 理解转速单闭环、转速电流双闭环调速方法的动态响应特性，以及电流闭环控制的作用；
3. 理解可逆直流调速系统转速反向的过渡过程；
4. 理解转速调节器的比例、积分参数对系统动态性能的影响。
二、实验内容和要求
1. 完成PWM直流调速系统的接线；
2. 记录转速单闭环调速方式的动态响应曲线；
3. 记录转速电流双闭环调速方式的动态响应曲线；
4. 分析对比单闭环、双闭环调速方式在转速跟随、抗负载扰动、抗电网电压扰动方面的性能；
5. 记录可逆直流调速系统转速反向的过渡过程的I-N曲线；
6. 测定转速调节器在不同的比例、积分参数下，调速系统的动态响应特性。
三、实验结果和数据处理
1.空载零速启动实验
图1.1转速单闭环转速和电流波形图1.2双闭环转速电流波形
2.负载扰动实验
图2.1单闭环负载突加图2.2 单闭环负载突减
图2.3双闭环负载突加图2.4双闭环负载突减3.供电电压扰动实验
图3.1 单闭环电源突减图3.2 单闭环电源突加
图3.3 双闭环电源突减图3.4 双闭环电源突加4.可逆直流调速系统转速反向的过渡过程实验
图4.1“正转电动-正转制动-反转电动”N-I波形图
5.转速控制器参数对动态响应特性的影响实验
①停止直流电机，选择“转速电流双闭环”控制方式
图5.1 I=0.02 P=1.5 图5.2 I=0.04 P=1.5
图5.3 I=0.06 P=1.5
② 停止直流电机，选择“转速电流双闭环”控制方式
图5.4 I=0.02 P=1.8 图5.5 I=0.02 P=2.1
四、结论与心得 转速单闭环控制启动过程中没有考虑到电流极大的影响，容易烧坏电力电子器件，为了保护电路以及让启动过程比较完美的控制，引入了转速和电流的双闭环控制，让电流迅速到达稳定值而又控制电流的最大值，起到保护的作用。 五、问题与讨论
1. 与转速单闭环控制相比，为什么双闭环控制能让电机转速迅速上升到给定值。
双闭环调速系统在突加给定时，由于电机的机械惯性，转速为零，此时加在转速调节器输入端的偏差电压
n U 很大，电流极速上升，所以转速调节器的输出能迅速达到限幅值。
2. 根据转速和电流波形，分析对比转速单闭环和转速电流双闭环调速方式在负载突变扰动、供电电压突变扰动下的动态响应特性，理解电流负反馈调节器的作用。 作为内环的调节器，在转速外环的调节过程中，它的作用是使电流紧紧跟随其给 定电压U i *（即外环调节器的输出量）变化。对电网电压的波动起及时抗扰的作用。在转速动态过程中，保证获得电机允许的最大电流，从而加快动态过程。当电机过载甚至堵转时，限制电枢电流的最大值，起快速的自动保护作用。一旦 故障消失，系统立即自动恢复正常。这个作用对系统的可靠运行来说是十分重要的。
