运动控制系统实验
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运动控制系统实验讲义 1 实验一 不可逆单闭环直流调速系统 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．系统开环工作机械特性。 2．转速负反馈有静差系统工作静特性。 3．转速调节器ASR输出限幅调节。 4．转速反馈信号强度整定及极性判别。
三．实验线路及原理 实验线路参见图6-3.2。 四．实验设备及仪器 1．MCL—Ⅲ教学实验台主控制屏 2．MCL—32T组件 3．MCL—31组件 4．MCL—33组件 5．可调电阻器 900Ω/0.4A×2 6．电机导轨及测速发电机 7．直流电动机M03 2
8．直流发电机M01 9．双踪示波器 10．万用表
五．实验方法 1．按图接线，触发电路检查及调试（主电路电源未通电） 依次打开实验台主控制屏上的自动开关、中央锁控开关、低压直流开关、激磁电源开关，有正常的电压LED指示。参见第四章实验七： （1）同步电源相序、触发电路脉冲检查。 （2）如图6-3.1所示,调节脉冲初始相位α=90°。 2．系统开环工作机械特性。 （1） G（给定）输出直接加至相移控制电压Uct端。给定电位器RP1左旋到底，使Uct=0。电机空载。 （2）合上主电路电源，逐渐调节给定电压Ug，使电机空载转速n0=1500转/分，调节发电机负载电阻Rd，在空载至额定负载的范围内(0.8A)测取7～8点，读取电机电枢电流Id以及对应转速n。求取系统开环工作机械特性曲线n=ƒ（Id）。 Id（A） 0.8A n（r/min） 1500 （3）在电机额定状态下（同时满足n=1500 r/min、Id=0.8 A），调节FBS的RP电位器使转速反馈输出为+5V，同时，用万用表测取给定电压输出作为Ugmax 。
Ug1
图6-3.1 脉冲初始相位
U V
ωt 0 3
3．转速负反馈有静差系统工作静特性 （1）断开主回路电源，ASR的输入“1”端与FBS转速反馈的输出“3”端相连(另外注意转速反馈输出“4”端与给定单元共地)，输入“2”端与G（给定）的输出Ug端相连，输出“3”端与相移控制电压Uct端相连，“4”端与DZS零速封锁的输出“3”端相连，短接ASR的“5”与“6”端，构成比例调节器。S1开关打至“负给定”。DZS的输入“1”端与G（给定）输出Ug端相连，S3开关打至“封锁”。 （2）主电路未通电。分别加上足够大的正负给定电压(>5V)，对应调节ASR的RP1、RP2（正、负限幅电位器），使“3” 端输出电压正、负限幅值为Ugmax+0.3V及–0.7V。 （3）给定电位器RP2左旋到底，使Ug=0。电机空载。 （4）合上主电路电源，逐渐调节给定电压Ug，使电机空载转速n0=1500转/分，调节ASR的增益调节电位器RP3、RP4，使电机稳定运行。调节发电机负载电阻Rd，在空载至额定负载范围内(0.8A)测取7～8点，。求取转速负反馈有静差系统工作静特性曲线n=ƒ（Id）。 Id（A） 0.8 n（r/min） 1500
六．重点、难点及注意事项 1． 整流主电路与三相电源连接时，注意相序对应。 2． 在主电路电源未接通时，调试触发电路，使之正常工作。 3． 触发电路初始相位调试α=90°。 4． Uk输出功率时始终为正，故调节器反向输入时有给定Ug为负电压，转速反馈信号强度整定及极性为+5V/1500rpm，即转速反馈整定输出负端接地。 5． 转速调节器ASR积分电容端短接，构成有静差比例调节系统。 6． 调节器输出限幅值调节时不开通主回路，大于5V的正、负给定直接加在调节器的反向输入端，短接积分电容。 7． 转速调节器ASR输出限幅值为开环满载情况下的Ugmax+0.3V及-0.7V。 4
8． 发电机输出空载时理解为电动机机械空载。 9． 构成转速负反馈时，为了防止振荡，可预先把ASR的RP3、RP4电位器左旋到底，使调节器放大倍数最小。 10． 系统在电流开环情况下不允许突加给定快速启动电机，以防过电流。即在控制电压Uct=0时接通主电路电源，然后逐渐增大Uct，使整流电路投入工作。 11． 注意直流电机工作前必须先加有励磁。 12． 注意双踪示波器两个探头使用中的共地问题。 13．任何电路改接不能带电操作,必须首先按下主电路电源开关的红色“断开”按钮,确保人机安全。
七．实验报告 绘制实验所得静特性曲线，并进行分析、比较。 八．思考
1． 系统在开环、有静差闭环工作时，速度调节器ASR各工作在什么状态？ 2． 要得到相同的空载转速n0，亦即要得到整流装置相同的输出电压Ud，对于有反馈与无反馈调速系统哪个情况下给定电压要大些？为什么？ 5 MEL-11
VT2VT6VT4+15VMCL- 31G(给定)VS2S2RPRP1RP2FBS(速度变换器)+15V-15V120V 负给定S1RP1RP2S1-+ 给定 正给定RP34ASR(转速调节器)72RP3RP4586+15V-4RP13解除7.6给定电压显示DZS(零速封锁器)6.01S22封锁1&-15V低压电源3+15V-15V+15V7.6MCL 33+15V7.67.60V-15VUct移相控制电压偏移电压电源输入低压直流Ublf脉冲放大控 制UbUblrVT3VT1
VT5
V
控制和检测单元及过流保护L1U-15V+
RP2FBC+FA(电流反馈及过流保护)
RP1RP2RP4RP3
L3L2VWTA1
TA2
TA3
RP1IZI
f
U过流复
位
VW
FBS:2100mHIC
M50mH
RL700m
H
200mH
FBS:1TG
G
Id 最大值0.6ARG
RG 900欧可调电
阻
器串联
（1.8K 0.4A)
MCL-32T1A
图6-3.2 转速负反馈有静差系统 6
实验二 不可逆双闭环直流调速系统 一．实验目的 1．了解不可逆双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．掌握不可逆双闭环直流调速系统的调试步骤，方法及参数的整定。
二．实验内容 1．各控制单元调试。 2．整定转速、电流反馈系数。 3．观察、记录系统动态波形，测定系统工作静特性。 4．测定系统闭环控制特性。
三．实验线路及原理 双闭环晶闸管不可逆直流调速系统由转速和电流两个调节器综合调节，由于调速系统调节的主要量为转速，故转速环作为主环在外面，电流环作为付环在里面，这样可抑制电网电压波动对转速的影响，实验系统的组成如图6-4.2所示。 ASR,ACR均有限幅环节，ASR的输出作为ACR的给定，利用ASR的输出限幅可达到限制起动电流的目的, ACR的输出作为移相触发电路的控制电压，利用ACR的输出限幅可达到限制min和min的目的。 系统启动时，加入给定Ug后，ASR即饱和输出，使电动机以限定的最大起动电流加速起动，直到电机转速达到给定转速（即Ug=Ufn），并出现超调后，ASR退出饱和，最后稳定运行在略低于给定转速的数值上。 7
四．实验设备及仪器 1．MCL—Ⅲ教学实验台主控制屏 2．MCL—32T组件 3．MCL—31组件 4．MCL—33组件 5．MCL—11组件 6．可调电阻器 900Ω/0.4A×2 7．电机导轨及测速发电机 8．直流电动机M03 9．直流发电机M01 10．双踪示波器 11．万用表
五. 实验方法 1．按图接线，触发电路检查及调试（主电路电源未通电） 依次打开实验台主控制屏上的自动开关、中央锁控开关、低压直流开关、激磁电源开关，有正常的电压LED指示。参见第四章实验七、本章实验三： （1）同步电源相序、触发电路脉冲检查。 （2）调节脉冲初始相位α=90°。 2．双闭环调速系统调试原则 （1）先部件，后系统。即先将各单元的特性调好，然后才能组成系统。 （2）先开环，后闭环，即使系统能正常开环运行，然后在确定转速和电流均为负反馈时组成闭环系统。 （3）先内环，后外环。即先调试电流内环，然后调转速外环。 3．单元调试 系统开环结构，参见本章实验三相关部分： （1）整定转速反馈输出为–5V。 （2）测取给定电压输出作为Ugmax 。 （3）整定电流反馈输出为+5V。
