实验报告
课程名称：《电机与运动控制系统》实验第3次实验
实验名称：直流他励电动机在各种运行状态下的机械特性实验时间：2015年xx月xx日
实验地点：xxxxxxxxxx组号__________
学号：xxxxxxxxxx
姓名：xxxxx
指导老师：xxxxxx评定成绩：___________
实验三直流他励电动机在各种运行状态下的机械特性
一、实验目的
了解直流他励电动机的各种运转状态时的机械特性。
二、预习要点
1．改变直流电动机机械特性有哪些方法。
2．直流电动机回馈制动及反接制动时，能量传递关系、电势平衡方程式以及机械特性。
三、实验项目
1．直流电动机电动及回馈制动特性
2．直流电动机电动及反接制动特性
3．直流电动机能耗制动特性
四、实验线路及操作步骤
图3－1 直流他励电动机机械特性实验
实验线路如图3－1所示。图中被试直流他励电动机选用D26。其额定点为U N＝220V、I N＝0.55A、n N＝1500r/min、P N＝80W；励磁电流I f＜0.13A。
1．电动及回馈制动特性
实验线路按图3－1接线。
实验设备有：直流电动机（D26），直流负载机（D17），电机导轨，220V直流电源，220V 励磁电源，直流电压电流表，900Ω/0.41A可变电阻箱，90Ω/1.3A可变电阻箱，双刀开关，磁场调节电阻（0～3000Ω）。
量程选择为：直流电压表V1、V2量程选为250V，直流电流表量程选为：A1为0.2A，
A2为2.5A，A3为0.2A，A4为2.5A，R1选用900Ω可变电阻，R2选用两个90Ω电阻串联，R3选用磁场调节电阻（0～3000Ω），R4取阻值2250Ω（2个900Ω(0.41A)并联再与2个900Ω串联）。若仪表自动切换量程则无需选择。
安装电机时，将被试电动机和负载电机与测功机同轴相联，旋紧固定螺丝
先将开关S1合向1－1端，S2合向2－2端，R2、R3及R4置最大值，R1置最小值。接通220V 直流可调电源，使D26电机起动，然后把R2调至零，调节电源电压、R1、R2、R3及R4，使U ＝U N＝220V、n＝n N＝1500r/min、I1＋I2＝0.55A，此时I1＝I fN，保持D26电机的U＝U N＝220V、I1＝I fN不变，改变R4和R3阻值，测取在额定负载至空载范围内的n、I2，共取4～5组数据记录于表3－1中。
表3－1 U N＝220V I fN＝ A
拆掉2－2端短接线，调节R3，使负载电机的空载电压与220V直流电源电压接近相等，并且极性相同，把S2合向1－1端，把R4阻值减小，直至为零，再调节R3使阻值逐渐增加，的转速升高，当电机转速超过其理想空载转速时，则被试电动机从第一象限进入了第二象限回馈制动状态运行，继续增加R3阻值直至I2为额定值。测取n、I2，共取4～5组数据记录于表3－2中。实验中应注意电机转速不超过2100转/分。
表3－2 U N＝220V I fN＝ A
因为M2＝C MФI2，而C MФ为常数，则M∞I，为简便起见，只要求画n＝f ( I2 )特性，其图见图3-2。
图3-2 电动及回馈制动特性
2．电动及反接制动特性
实验电路图同图6－1中，其中R1选用磁场调节电阻（0～3000Ω），R2选用900Ω/0.41A 可调电阻箱，R3不用，R4选用阻值2250Ω（2个900Ω(0.41A)并联再与2个900Ω串联）。其余各量程同实验1。
先将开关S1合向1－1端，S2合向2－2端(短接线拆掉)，把D17负载电机电枢二个插头对调，R1置最小值，R2置300Ω左右，R4置最大值。
起动D26被试电机，测量D17负载电机的空载电压是否和220V电源电压极性相反，若极性相反可把S2合向1－1端。调节R2为900Ω，调节220V直流电源电压使U＝U N＝220V，调节R1使I1＝I fN，保持以上值不变，逐渐减小R4阻值，电机减速直至为零，仍减小R4阻值，此时D26被试电机工作于反接制动状态运行(第四象限)，电机转速显示为负值；再减小R4阻值，直至D26电机的I2为I2N，测取被试电机在1、4象限内的n、I2，共取5～6组数据记录于表3－3中。
表3－3 R2＝900ΩU N＝220V I fN＝ A
注意：在电机转速为零时，要记录两个被试电机的电枢电流（一个是从正转到刚停，另一个是从停止到刚反转），并分析存在这两个电流的原因。
为简便起见，画n＝f(I2)特性，见图3－3。
图3-3 电动及反接制动特性
3．能耗制动特性
实验电路图同图6－1中，其中R1选用磁场调节电阻（0～3000Ω），R2选用360Ω电阻、（四个90Ω电阻串联），R3选用900Ω/0.41A可调电阻箱，R4选用阻值2250Ω（2个900Ω(0.41A)并联再与2个900Ω串联）。其余各量程同实验1。
为了能获得某一制动电阻值时的能耗动曲线，操作前把S1合向2－2端，R2置360Ω，R1置最大值，R3置最小值，R4置300Ω（把两只串联电阻调在零位，把两只并联电阻调在300Ω位置），S2合向1－1端。
起动D17负载电机，调节电源电压使U＝220V，调节R1使D26被试电机的I1＝I fN，调节R3使D17负载电机的I3＝If＝100mA，调节R4并先使R4阻值减小，然后逐渐增加R4阻值，使D26电机的制动电流在I2N以内测取I2、n，共取4～5组数据记录于表6－4中。
表3－4 R2＝360ΩI fN＝mA
调节R2为180Ω，重复上述实验步骤，测取I2、n，共取4～5组数据记录于表6－5中。
表3－5 R2＝180ΩI fN＝mA
画出以上二条能耗制动特性曲线n＝f（I2），见图3－4。
图3－4 能耗制动特性
五、实验注意事项
调节串并联电阻时，要按电流的大小而相应调节串联或并联电阻，防止电阻器过流引起烧坏。
六、实验报告
根据实验数据绘出D26电动机运行在第一、第二、第四象限的制动特性n=f（I2）及能耗制动特性n=f（I2）。
七、实验数据
1.电动及回馈制动特性
表3－1 U N ＝220V I fN ＝0.1137 A
N 和I2的拟合公式为y = -234.69x + 1605.2，R2 = 0.97553，其中有两个点明显偏离其他点，故舍去，a E a E I C R C U
n φ
φ-=，由此可见，理想空载转速为1605.2r/min 。
表3－2 U N ＝220V I fN ＝0.1137 A
N 和I2的拟合公式为y = -365.47x + 1627，R2 = 0.99453，电动机由正向电动运行逐渐变成正向回馈制动运行。
2.能耗制动特性
表3－4 R 2＝360Ω I fN ＝112.3
mA
N 和I2的拟合公式为y = -2959.9x - 22.581，R2 = 0.99994，能耗制动时不接电源，理想应该过原点，实际上可能存在偏差。
表3－5 R2＝180ΩI fN＝114.2 mA
N和I2的拟合公式为y = -1523.5x - 5.5483，R2 = 0.99998，能耗制动时不接电源，理想应该过原点，实际上可能存在偏差，相比于R2=360欧姆，当R2=180欧姆时特性曲线更加平缓，也即制动过程更加缓慢，通过控制制动电阻阻值来控制制动的快慢程度。
八、实验数据误差分析
1、由于长时间使用，实验元器件的标称值与实际值不符，且各项性能都逐渐变差，所以引入了系统误差；
2、实验过程中由于电机的转速需要过较长时间才能稳定下来，而在读取转速时可能转速还没有稳定下来，所以引入了人为误差；
3、由于在实验过程中电机转速不够稳定，且线路存在电阻、杂散电感电容影响，所以引入了系统误差；
4、在读取实验仪器的示数时，由于是人眼读取数据，因而存在估读、错读、漏读等可能，所以引入了人为误差；
5、由于实验测量仪器不够精准，示数波动较大，所以引入了系统误差；
6、由于电机经过较长时间使用，各项性能都会变差，测量器件也会，所以引入系统误差；
九、实验小结
1、直流电动机在运行过程中，励磁回路绝不可以断开，即绝不可以失磁，因为如果失磁，由于剩磁作用电机的转速将会迅速升高，有可能引发严重的事故；
2、相比于R2=360欧姆，当R2=180欧姆时特性曲线更加平缓，也即制动过程更加缓慢，因此可以通过控制制动电阻阻值来控制制动的快慢程度；
3、由于电机控制步骤和注意事项较多，所以在做电机实验时应该小心谨慎，不能够过于急躁，避免发生事故；
4、在接通电机电源之前，一定要保证线路连接没有问题，励磁回路和电枢回路都要仔细检查一遍，这样才能尽可能避免事故；
5、在做电机实验时，由于所做实验内容较多，所以每次实验前应该先预习一下实验内容的理论基础知识，这样做实验时才能够事半功倍；
6、由于在测电机转速时，需要等待较长时间，因此要有足够的耐心，否则如果过于急躁，那么没有等到电机稳定下来就读取电机转速，会给实验结果引入很大的人为误差；
十、思考题
1．回馈制动实验中，如何判别电动机运行在理想空载点?
答：理想空载点处Ia=0，也即电枢回路电流为0时为理想空载点。
2．直流电动机从第一象限运行到第二象限转子旋转方向不变，试问电磁转矩的方向是否也不变？为什么？
答：会变为负值，因为此时电枢回路电流方向改变了，而a T e I C T φ=，前两项都没有变，Ia 变方向了，所以电磁转矩会改变方向。
3．实验机组，当电动机从第一象限运行到第四象限，其转向反了，而电磁转矩方向不变，为什么？作为负载的，从第一到第四象限其电磁转矩方向是否改变？为什么？
答：
①当电动机从第一象限运行到第四象限，此时拖动位能性负载，为反向回馈制动运行，此时U 反向，n 反向，Te 与n 相反，所以方向不变； ②作为负载的，从第一到第四象限其电磁转矩方向不变，因为负载转矩和电动机的电磁转矩始终相反，电磁转矩方向不变，故负载转矩方向也不变。
三相同步发电机的运行特性
一、实验目的 1.掌握三相同步发电机的空载、短路及零功率因素负载特性的实验求取法 2.学会用试验方法求取三相同步发电机对称运行时的稳态参数 二、实验参数 实验在电力系统监控实验室进行，每套实验装置以直流电动机作为原动机，带动同步电动机转动，配置常规仪表进行实验参数进行测量，本次同步发电机运行试验，仅采用常规控制方式。 同步发电机的参数如下 额定功率2kw 额定电压400v 额定电流 3.6A 额定功率因素0.8 接法Y 三、实验原理 工作原理 ◆主磁场的建立：励磁绕组通以直流励磁电流，建立极性相间的励磁磁场，即建立起主磁场。 ◆载流导体：三相对称的电枢绕组充当功率绕组，成为感应电势或者感应电流的载体。 ◆切割运动：原动机拖动转子旋转（给电机输入机械能），极性相间的励磁
磁场随轴一起旋转并顺次切割定子各相绕组（相当于绕组的导体反向切割励磁磁场）。 ◆交变电势的产生：由于电枢绕组与主磁场之间的相对切割运动，电枢绕组中将会感应出大小和方向按周期性变化的三相对称交变电势。通过引出线，即可提供交流电源。 ◆感应电势有效值：每相感应电势的有效值为 ◆感应电势频率：感应电势的频率决定于同步电机的转速n 和极对数p ，即 ◆交变性与对称性：由于旋转磁场极性相间，使得感应电势的极性交变；由于电枢绕组的对称性，保证了感应电势的三相对称性。 同步转速 ◆同步转速从供电品质考虑，由众多同步发电机并联构成的交流电网的频率应该是一个不变的值，这就要求发电机的频率应该和电网的频率一致。我国电网的频率为50Hz ，故有： ◆要使得发电机供给电网50Hz的工频电能，发电机的转速必须为某些固定值，这些固定值称为同步转速。例如2极电机的同步转速为3000r/min，4极电机的同步转速为1500r/min，依次类推。只有运行于同步转速，同步电机才能正常运行，这也是同步电机名称的由来。
步进电机的控制实验报告 一、实验目的 1.学习步进电机的工作原理。 2.了解步进电机的驱动电路。 3.学会用单片机控制步进电机。 二、实验器件 1.T IVA C 系列芯片，电机模块和LCD显示模块。 2.电脑以及CCS开发软件。 三、实验内容 设计一个简单的程序驱动步进电机并控制转速，通过LCD板上的滚轮装置可以调节步进电机的转速。 四、实验原理 双极性四线步进电机：一般双极性四线步进电机线序是 A B A/ B/, 其中A 与A/是一个线圈，B和B/是一个线圈，一般这种驱动需要的是H桥电路。 H双极性四线步进电机驱动相序： 1.单相四拍通电驱动时序 正转： A/ B A B/ 反转： B/ A B A/ 2.双相通电四拍驱动时序 正转：A/B AB AB/ A/B/ 反转：A/B/ AB/ AB A/B 3.半步八拍驱动时序 正转：A/ A/B B AB A AB/ B/ A/B/ 反转：A/B/ B/ AB/ A AB B A/B A/
DRV8833驱动芯片： DRV8833为玩具、打印机及其他机电一体化应用提供了一款双通道桥式电机驱动器解决方案。该器件具有两个H 桥驱动器，并能够驱动两个直流(DC)电刷电机、一个双极性步进电机、螺线管或其他电感性负载。每个H桥的输出驱动器模块由N沟道功率MOSFET组成，这些MOSFET被配置成一个H桥，以驱动电机绕组。每个H桥都包括用于调节或限制绕组电流的电路。借助正确的PCB设计，DRV8833的每个H桥能够连续提供高达1.5-ARMS（或DC）的驱动电流（在25℃和采用一个5VVM电源时）。每个H桥可支持高达2A的峰值电流。在较低的VM电压条件下，电流供应能力略有下降。该器件提供了利用一个故障输出引脚实现的内部关断功能，用于：过流保护、短路保护、欠压闭锁和过热。另外，还提供了一种低功耗睡眠模式。 DRV8833内置于16引脚HTSSOP封装或采用PowerPAD?的QFN封装（绿色环保：RoHS和无Sb/Br）。 图1 H桥电路真值表 设计思路：使用单相四拍通电驱动时序驱动步进电机。用单片机生成四个占空比为25%相位逐个延迟90度的PWM信号，按照特定顺序输入到驱动芯片的AIN1、AIN2、BIN1、BIN2引脚。通过调节LCD模块上的滚轮来调节PWM信号的周期从而控制步进电机的转速。调节的频率范围是25HZ-50HZ。步进电机的转速信息通过传感器采样送到单片机，信息处理后送到LCD显示模块显示。 实验主程序： int main(void) { uint32_t pui32ADC0Value[1]; // 保存ADC采样值 int speed = 0; uint32_t cur_Period, old_Period = 0; // 根据滚轮ADC转换值换算出当前的时间周期值 // 系统时钟设置 SysCtlClockSet(SYSCTL_SYSDIV_64 | SYSCTL_USE_PLL | SYSCTL_OSC_MAIN | SYSCTL_XTAL_16MHZ); // 初始化滚轮 Init_ADCWheel();
内部编号：AN-QP-HT390 版本/ 修改状态：01 / 00 In Order T o Standardize The Management, Let All Personnel Enhance The Executive Power, Avoid Self- Development And Collective Work Planning Violation, According To The Fixed Mode To Form Daily Report To Hand In, Finally Realize The Effect Of Timely Update Progress, Quickly Grasp The Required Situation. 编辑：__________________ 审核：__________________ 单位：__________________ 运动控制实验报告通用范本
运动控制实验报告通用范本 使用指引：本报告文件可用于为规范管理，让所有人员增强自身的执行力，避免自身发展与集体的工作规划相违背，按固定模式形成日常报告进行上交最终实现及时更新进度，快速掌握所需了解情况的效果。资料下载后可以进行自定义修改，可按照所需进行删减和使用。 实验一晶闸管直流调速系统电流-转速调节器调试 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．调节器的调试 三．实验设备及仪器 1．教学实验台主控制屏。2．MEL—11组件3．MCL—18组件4．双踪示波器5．万用表
重庆邮电大学 实验报告 实验名称：三相同步电机参数的测定 三相鼠笼异步电动机的工作特性 专业：自动化 班级: 0811203 小组成员：徐明霞 2012212965 陈柏果 2012212983 谢炳辉 2012213031 王骏超 2012213094 陈浩 2012212756 傅荟桥 2012213172
三相同步电机参数的测定 一、实验目的 掌握三相同步发电机参数的测定方法，并进行分析比较加深理论学习。 二、实验项目 1、用转差法测定同步发电机的同步电抗X d 、X q 。 2、用反同步旋转法测定同步发电机的负序电抗X 2及负序电阻r 2。 3、用单相电源测同步发电机的零序电抗X 0。 三、实验方法及结果 1、实验设备 序 号 型 号 名 称 数 量 1 DD03 导轨、测速发电机及转速表 1件 2 DJ23 校正直流测功机 1件 3 DJ18 三相同步电机 1件 4 D41 三相可调电阻器 1件 5 D44 可调电阻器、电容器 1件 6 D32 交流电流表 1件 7 D33 交流电压表 1件 8 D34-3 单三相智能功率、功率因数表 1件 9 D51 波形测试及开关板 1件 2、屏上挂件排列顺序 D44、D33、D32、D34-3、D51、D41 图5-6 用转差法测同步发电机的同步电抗接线图 W W U V W V 1 A *** * 同步电机励磁绕组 S X Y Z A B C 同步电机电枢绕组 I P I P II ＋－ 220V 励磁电源MG 220V 电枢电源 ＋ －R s t
3、用转差法测定同步发电机的同步电抗X d 、X q 。 1) 按图5-6接线。同步发电机ＧＳ定子绕组用Y 形接法。校正直流测功机ＭＧ按他励电动机方式接线，用作ＧＳ的原动机。R f 选用D44上1800Ω电阻，并调至最小。R st 选用D44上180Ω电阻，并调至最大。R 选用D41上90Ω固定电阻。开关S 合向R 端。 2) 把控制屏左侧调压器旋钮退到零位，功率表电流线圈短接。检查控制屏下方两边的电枢电源开关及励磁电源开关都须在“关”的位置。 3）接通控制屏上的电源总开关，按下“开”按钮，先接通励磁电源，后接通电枢电源，启动直流电动机MG ，观察电动机转向。 4）断开电枢电源和励磁电源，使直流电机MG 停机。再调节调压器旋钮，给三相同步电机加一电压，使其作同步电动机起动，观察同步电机转向。 5）若此时同步电机转向与直流电机转向一致。则说明同步机定子旋转磁场与转子转向一致，若不一致，将三相电源任意两相换接，使定子旋转磁场转向改变。 6）调节调压器给同步发电机加5～15%的额定电压（电压数值不宜过高，以免磁阻转矩将电机牵入同步，同时也不能太低，以免剩磁引起较大误差）。 7）调节直流电机MG 转速，使之升速到接近GS 的额定转速1500 r/min ，直至同步发电机电枢电流表指针缓慢摆动（电流表量程选用0.25A 档），在同一瞬间读取电枢电流周期性摆动的最小值与相应电压最大值，以及电流周期性摆动最大值和相应电压最小值。 8）测此两组数据记录于表5-14中。 表5-14 序号 I max （A ） U min （V ） X q （Ω） I min （A ） U max （V ） X d （Ω） 1 0.075 27 207.85 0.05 28 311.78 2 0.04 15 216.51 0.03 16 307.93 计算： 4、用反同步旋转法测定同步发电机的负序电抗X 2及负序电阻r 2。 1) 将同步发电机电枢绕组任意两相对换，以改换相序使同步发电机的定子旋转磁场和转子转向相反。 2) 开关S 闭合在短接端(图示下端)，调压器旋钮退至零位，功率表处于正常测量状态(拆掉电流线圈的短接线)。 min max max min 33I U X I U X d q ==
单轴电机运动控制实验报告范文 实验一晶闸管直流调速系统电流-转速调节器调试 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．调节器的调试 三．实验设备及仪器 1．教学实验台主控制屏。2．MEL―11组件3．MCL―18组件4．双踪示波器5．万用表 四．实验方法 1．速度调节器（ASR）的调试 按图1-5接线，DZS(零速封锁器)的扭子开关扳向“解除”。 （1）调整输出正、负限幅值“5”、“6”端接可调电容，使ASR调节器为PI 调节器，加入一定的输入电压（由MCL―18的给定提供，以下同），调整正、负限幅电位器RP1、RP2，使输出正负值等于5V。 （2）测定输入输出特性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，向调节器输入端逐渐加入正负电压，测出相应的输出电压，直至输出限幅值，并画 图1-5 速度调节器和电流调节器的调试接线图
出曲线。 （3）观察PI特性 拆除“5”、“6”端短接线，突加给定电压(0.1V)，用慢扫描示波器观察输出电压的变化规律，改变调节器的放大倍数及反馈电容，观察输出电压的变化。反馈电容由外接电容箱改变数值。 2．电流调节器（ACR）的调试按图1-5接线。 （1）调整输出正,负限幅值 “9”、“10”端接可调电容，使调节器为PI调节器，加入一定的输入电压，调整正，负限幅电位器，使输出正负最大值等于5V。 （2）测定输入输出特性 将反馈网络中的电容短接（“9”、“10”端短接），使调节器为P调节器，向调节器输入端逐渐加入正负电压，测出相应的输出电压，直至输出限幅值，并画出曲线。 （3）观察PI特性 拆除“9”、“10”端短接线，突加给定电压，用慢扫描示波器观察输出电压的变化规律，改变调节器的放大倍数及反馈电容，观察输出电压的变化。反馈电容由外接电容箱改变数值。 一．实验目的 1．了解双闭环不可逆直流调速系统的原理，组成及各主要单元部件的原理。2．熟悉电力电子及教学实验台主控制屏的结构及调试方法。3．熟悉MCL-18，MCL-33的结构及调试方法
运动控制系统实验报告 专业班级 学号 姓名 学院名称 运动控制仿真实验报告 一、实验内容与要求 1.单闭环转速负反馈 2.转速电流双闭环负反馈
3.晶闸管相控整流双闭环直流调速系统仿真模型搭建 具体要求：针对1 2 （1）仿真各环节参数 （2）仿真模型的建立 （3）仿真结果，分为空载还是负载，有无扰动 （4）仿真结果分析 二、Simulink 环境下的仿真 1.单闭环转速负反馈 1.1转速负反馈闭环调速系统仿真各环节参数 直流电动机：额定电压N U =220V ，额定电流dN I =55A ，额定N n =1000r/min ，电动机电动 势系数e C =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s K =44，滞后时间常数 s T =0.00167s 。 电枢回路总电阻R=1.0Ω，电枢回路电磁时间常l T =0.00167s ，电力拖动统机电时间 常数m T =0.075s 。 转速反馈系数α=0.01V ·min/r 。 对应额定转速是的给定电压 n U =10V 。
1.2仿真模型的建立 图1-1单闭环转速负反馈直流调速系统的仿真模型 PI 调节器的值定为 =0.56， = 11.43。 图1-2单闭环转速负反馈直流调速系统加入扰动负载时的仿真模型 1.3仿真结果 p K 1
图1-3空载启动不加扰动转速和电流波形 图1-4空载启动加负载扰动转速和电流波形 1.4仿真结果分析 （1）空载启动无扰动：由空载启动不加扰动转速和电流波形可知，当 =0.56， = 11.43。系统转速有较大的超调量，但快速性较好的。空载启动电流的最大值有230A 左右，而额定电流 dN I =55A ，远远超过了电动机承受的最大电流。 （1）空载启动加负载扰动：由空载启动加负载扰动转速和电流波形可知，在空载启动1S 后加负载扰动，在1S 到1.5S 时间段，转速和电流有明显的下降，但系统马上进行了调节。 p K 1
步进电机控制报告 目录 引言 0 一系统技术指标 (1) 二总体方案 (1) 2.1 任务分析 (1) 2.2 总体方案 (1) 三硬件电路设计 (2) 3.1 单片机控制单元 (2) 3.2 nokia5110液晶显示单元 (3) 3.3 电机的选择 (4) 3.3.1 反应式步进电机（VR） (4) 3.3.2 永磁式步进电机（PM） (4) 3.3.3 混合式步进电机（HB） (4) 3.3.4 电机确定 (5) 3.4 驱动电路方案选择 (5) 3.4.1 单电压功率驱动 (5) 3.4.2 双电压驱动功率驱动 (6) 3.4.3 高低压功率驱动 (6) 3.4.4 斩波恒流功率驱动 (7) 3.4.5 集成功率驱动 (8)
3.4.6 驱动电路方案确定 (9) 3.5 键盘电路 (9) 四软件设计 (11) 五测试结果 (13) 六误差分析 (13) 七操作规范 (13)
引言 本系统是基于MSP430的步进电机控制系统，能够实现精密工作台位移、速度（满足电机的加、减速特性）、方向、定位的控制。用MSP430F449作为控制单元，通过矩阵键盘实现对步进电机转动开始与结束、转动方向、转动速度的控制。并且将步进电机的转动方向，转动速度，以及位移动态显示在LCD液晶显示屏上。硬件主要包括单片机系统、电机驱动电路、矩阵键盘、LCD显示等。
一系统技术指标 系统为开环伺服系统，执行元件为步进电动机，传动机构为丝杠螺母副。工作台脉冲当量：δ=0.01 mm /脉冲；最大运动速度=1.2m/min；定位精度=±0.01 mm；空载启动时间=25ms。 二总体方案 2.1 任务分析 本系统要求脉冲当量为δ=0.01 mm /脉冲，而工作台丝杠螺母副导程4mm，即电机转动一周需要400个脉冲，所以电机的步距选择0.9度；最大速度要求为1.2m/min（20mm/s），所以单片机输出的脉冲频率最大为2000Hz；空载启动时间为25ms，所以电机的启动频率为40Hz。 2.2 总体方案 根据系统要求，经过分析，可对MSP430F449单片机编程，实现按键控制和nokia5110液晶屏显示。由于MSP430F449的I/O的电压是3.3V，不符合L298驱动芯片的输入电压要求，固通过光耦隔离芯片TLP521-4，将I/0的3.3V 电压提升至5V，然后接进L298来控制电机的定位，加减速，正反转来实现精确系统总体框图如图1所示：
运动控制系统实验报 告 姓名刘炜原 学号 201303080414
实验一 晶闸管直流调速系统电流 -转速调节器调试 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。 三. 实验设备及仪器 1?教学实验台主控制屏。 2. ME —11 组件 3. MC —18 组件 4. 双踪示波器 5. 万用表 四. 实验方法 1. 速度调节器（ASR 的调试 按图1-5接线，DZS （零速封锁 器）的扭子 开关扳向“解除”。 （1） 调整输出正、负限幅值 “ 5”、“ 6”端 接可调电容， 使ASR 调节器为PI 调节器，加入 一定的输入电压（由MC —18的给 定提供，以下同），调整正、负限 幅电位器RR 、 RP ,使输出正负值 等于：5V 。 （2） 测定输入输出特性 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，向调节器输入 端逐渐加入正负电压，测出相应的 输出电压，直至输出限幅值，并画 出曲线。 (3) 观察PI 特性 拆除“ 5”、“6”端短接线，突加 二.实验内容 1?调节器的调试 C B RF 4 2 HP1 RP2 6 4 2 3 1 NMCL-31A 可调电容，位于 NMCL-18的下部 封锁 -S 2 反 号 Q 9 ASR （ ??） DZS （零速封锁 解除 ACR 电就声书器） 11 12 图1-5速度调节器和电流调节器的调试接线图
给定电压(_0.1V)，用慢扫描示波器观察输出电压的 变化规律，改变调节器的放大倍数及反馈电容，观察输出电压的变化。反馈电容由外接电容 箱改变数值。 2.电流调节器(ACR的调试 按图1-5接线。 (1)调整输出正，负限幅值 “9”、“10”端接可调电容，使调节器为PI调节器，加入一定的输入电压，调整正，负限幅电位器，使输出正负最大值等于_5V。 (2)测定输入输出特性 将反馈网络中的电容短接(“ 9”、“10”端短接)，使调节器为P调节器，向调节器输入端逐渐加入正负电压，测出相应的输出电压，直至输出限幅值，并画出曲线。 (3)观察PI特性 拆除“ 9”、“10”端短接线，突加给定电压，用慢扫描示波器观察输出电压的变化规律，改变调节器的放大倍数及反馈电容，观察输出电压的变化。反馈电容由外接电容箱改变 数值。
西华大学实验报告（理工类） 开课学院及实验室： 电气与电子信息学院 6A-214 实验时间 ：2018年12月01日 一、实验目的 1．熟悉他励直流电动机的启动、调速和改变转向的方法。 2．用实验方法测取他励直流电动机的工作特性和机械特性。 3．学习测取他励直流电动机调速特性的方法。 二、实验内容 1．他励直流电动机的启动、调速和改变转向的方法。 2．他励直流电动机额定工作点的求取和测取他励直流电动机的工作特性n =f (P 2)、 T =f (P 2)、 =f (P 2)，机械特性n =f (T )。 3．测取他励直流电动机调速特性。 4．他励直流电动机的能耗制动实验。 三、实验线路 直流机电枢电源 同步机励磁电源 接触注：LDSP 为转矩/转速测量仪表 图1-1 他励直流电动机实验线路原理图 图1-2 他励直流电动机能耗制动原理图 直流机电枢电源
说明： 1．为了测量直流电机的转矩和转速大小，转矩/转速测量仪表LDSP的I a+、I a-必须串接到直流电机的电枢回路，U a+、U a-要并接到直流电机的电枢绕组两端，并且测量仪表的接线正负极性要与使用说明书中的规定一致。 2．接线时注意选择合适量程的仪表。 3．多功能表的接线详见附录二（后续实验同此）。 四、实验说明 在通电实验之前，请仔细阅读附录中有关直流电源和转矩/转速表LDSP的使用说明。 1．他励直流电动机的启动和改变转向 实验步骤： （1）请参照实验线路图1-1正确接线。检查ZDL-565多功能表为三相四线制接线方式，具体操作见附录。 （2）合上“总电源”开关，对应总电源指示灯亮，再合上“操作电源”空开，对应操作电源指示灯亮。按下“操作电源开关”合闸按钮，对应的红色指示灯亮；检查台面上所有的按钮处于断开位置，均为绿灯亮；所有数字表显示无错误。 （3）按下实验台直流机励磁电源合闸按钮，按下ZL-Ⅱ微机型直流电机励磁电源机箱面板上的“启动”按钮，面板上的“合闸”指示灯将会亮。点击“增加电压”按钮将直流电动机的励磁电压调到电机额定励磁电压值220V； （4）按下实验台直流电机电枢电源合闸按钮，点击“增加电压”按钮将电枢电压从零逐渐升高，观察“LDSP转矩/转速表”上的直流电机转速显示值，通过调节电枢电压的大小使电机的转速逐渐上升至其额定转速（约1500r/min）。启动电机时注意使电机的转向应与标定转向相同。 如果希望改变他励直流电动机的转向，只须改变电动机的电磁转矩方向，同学们自拟改变转向的方法。 2．额定工作点求取和测取他励电动机工作特性与机械特性 实验步骤： （1）实验接线参考图1-1，启动直流电动机步骤参考实验1。 （2）按下实验台同步电机励磁电源合闸按钮，点击“增加电压”按钮将同步发电机端电压逐渐升高，因为发电机以灯泡作负载，实验时其线电压不要超过额定电压380V。 （3）合上实验台交流接触器接通发电机负荷箱回路，依次将实验负荷箱上KM1~KM7按钮按下；注意每投入一组负载，需要同时调节直流电动机的电枢电压或励磁电流以便保持电动机转速为额定转速。同样，由于负荷的变化，同步发电机机端电压也会发生变化，需要随时调节同步发电机励磁电流，以保证机端电压基本不变。直流电动机的负载为同步发电机，改变同步发电机的输出功率，即可改变电动机的负载大小，电动机负载变化影响转速变化，因此需要相
运动控制仿真实验报告 姓名：班级：学号： ——晶闸管三相全控桥式整流仿真实验 ——实用 Buck 变换仿真实验 晶闸管三相全控桥式整流仿真实验(大电感负载) 原理电路：
R2 晶闸管三相可控整流仿真实验2原理电路框图 输入三相交流电，额定电压380伏（相电压220伏），额定频率50Hz，星型联接。输入变压器可省略。为便于理解电路原理，要求用6只晶闸管搭建全控桥。 实验内容： 1、根据原理框图构建Matlab仿真模型。所需元件参考下表： 仿真元件库：Simulink Library Browser 示波器Simulink/sink/Scope 要观察到整个仿真时间段的结果波形必须取消对输出数据的5000点限制。 要观察波形的FFT结果时，使能保存数据到工作站。仿真结束后即可点击仿真模型左上方powergui打开FFT窗口，设定相关参数：开始时间、分析波形的周期数、基波频率、最大频率等后，点Display即可看到结果。 交流电源SimPowerSystems/Electrical Sources/AC Voltage Source 设定频率、幅值、相角，相位依次滞后120度。 晶闸管SimPowerSystems/Power Electronics/Thyristor 6脉冲触发器SimPowerSystems/Extra Library/Control Blocks/Synchronized 6-Pulse Generator 设定为50Hz，双脉冲 利用电压检测构造线电压输入。Block端输入常数0. 输出通过信号分离器分为6路信号加到晶闸管门极，分离器输出脉冲自动会按顺序从1到6排列，注意按号分配给主电路对应晶闸管。 电阻、电容、电感SimPowerSystems/Elements/Series RLC Branch 设定参数 负载切换开关SimPowerSystems/Elements/Breaker 设定动作时间 信号合成、分离Simulink/Signal Routing/Demux,Mux 电流傅立叶分解SimPowerSystems/Extra Library/Discrete Measurements/Discrete Fourier 设定输出为50Hz，基波 有效值SimPowerSystems/Extra Library/Discrete Measurements/Discrete RMS value 设定为50Hz 位移功率因数计算Simulink/User-Difined Functions/Fcn 将度转换为弧度后计算余弦
实验二：同步发电机综合实验 三相同步发电机并网运行 一、 实验目的 1、学习三相同步发电机投入并网运行的方法。 2、测试三相同步发电机并网运行条件不满足时的冲击电流。 3、研究三相同步发电机并网运行时的静态稳定性。 4、测试三相同步发电机突然短路时的短路电流。 二、 实验原理 1. 同步发电机的并网运行 发电机与电网是否符合下列条件： a 、双方应有相同的相序； b 、双方应有相同的电压； c 、双方应有相同或接近相同的频率； d 、双方应有相同的电压初相位。 在实际并网中，这些条件并不要求完全达到，只要在一定的 误差范围之内就可以进行并网，比如转速（频率）相差约??（2%～5%）。 总之，在并车的时候必须避免产生巨大的冲击电流，以防止同步电机损坏，避免电力系统受到严重的干扰。 2. 同步发电机的静态稳定性 发电机输出的电磁功率与功角的关系为： 静态稳定的条件用数学表达为0>??δM P ,我们称δ ??M P 为比整步功率,又称为整补功率系数,其大小可以说明发电机维护同步运行的能力，既说明静态稳定的程度，用P ss 表示。
δ角越小，P ss 数值越大，发电机越稳定。由δ d dP E 和P E 可知，当δ小于90°时，δ d dP E 为正值，在这个范围内发电机的运行是稳定的，但当δ愈接近90°，其值愈小，稳定的程度越低。当δ等于90°时，是稳定和不稳定的分界点，称为静态稳定极限。在所讨论的简单系统情况下，静态稳定极限所对应的功角正好与最大功率或称功率极限的功角一致。对应的o 90=δ时达到静态稳定功率极限。为了安全可靠，极限功率应该比额定功率大一定的倍数，即发电机的额定运行点都远低于稳定极限，以保持有足够的静稳定储备。P em 与P en 之比称为静过载能力K m ，即： 一般要求K m >1.7，也可以说发电机带额定有功负荷运行时静态稳定储备应该在70% 以上，因此额定功角n δ一般应该是30°左右。 三、 实验线路 四、 实验结果及分析 a 、 在短路器断开的情况下，测出电网和发电机的电压波形，找到并联条件满 足的点，确定并网的时间，进行并网实验，测试并网时的冲击电流； 实验参数： 图1：励磁电流图2：相位 实验结果： 图3：电网与发电机的电压波形图4：调整后的电网与发电机电压波形 图5：并网时间图6：冲击电流波形 b 、 调整发电机的运行条件，分别在初相位不同和电压幅值不同时，进行并网 实验，测试并网时的冲击电流 实验参数： 图7：相位不同，幅值相同图8：并网时间 实验结果：
北华航天工业学院 课程设计报告（论文） 课程名称：微机控制技术课程设计 设计课题：步进电机的控制系统 专业班级： 学生姓名： 指导教师： 设计时间：2013年06月11日
北华航天工业学院电子工程系 微机控制技术课程设计任务书 姓名：专业：班级： 指导教师：职称：教授时间：2013.6.11 课程设计题目：步进电机的控制系统 设计步进电机单片机控制系统，其功能如下： 1．具有对步进电机的启停、正反转、加减速控制； 2．控制按钮分别为正转、反转、加速、减速、以及停止键； 3．能够通过三位LED数码管（或液晶显示器）显示当前的转动速度，并且由两只不同颜色的发光二极管分别指示正转和反转，因此可以清楚的显示当前转动方向和转速； 4．要求每组选择的步进电机控制字不同； 5．用单片机做控制微机； 应用软件：keil protues 成果验收形式： 1.课程设计的仿真结果 2.课程设计的报告书 参考文献： 【1】张家生. 电机原理与拖动基础【M】. 北京：北京邮电大学出版社，2006. 【2】马淑华，王凤文，张美金. 单片机原理与接口技术【M】.北京：北京邮电大学出版社，2007. 【3】顾德英，张健，马淑华.计算机控制技术【M】. 北京：北京邮电大学出版社，2006. 【4】张靖武，周灵彬. 单片机系统的PROTEUS设计与仿真【M】. 北京：电子工业出版社，2007 第16周 时间 安排 指导教师教研室主任： 2013年06 月11日
内容摘要 步进电机是一种进行精确步进运动的机电执行元件，它广泛应用于工业机械的数字控制，为使系统的可靠性、通用性、可维护性以及性价比最优，根据控制系统功能要求及步进电机应用环境，确定了设计系统硬件和软件的功能划分，从而实现了基于8051单片机的四相步进电机的开环控制系统。控制系统通过单片机存储器、I/O接口、中断、键盘、LED显示器的扩展、步进电机的环形分频器、驱动及保护电路、人机接口电路、中断系统及复位电路、单电压驱动电路等的设计，实现了四相步进电机的正反转，急停等功能。为实现单片机控制步进电机系统在数控机床上的应用，系统设计了两个外部中断，以实现步进电机在某段时间内的反复正反转功能，也即数控机床的刀架自动进给运动，随着单片机技术的不断发展，单片机在日用电子产品中的应用越来越广泛，自六十年代初期以来，步进电机的应用得到很大的提高。 关键词：步进电机单片机数码管显示
班级：学号：姓名：指导老师：
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4-7。 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。
同步发电机并车实验 一、实验目的 1、加深理解同步发电机准同期并列原理，掌握准同期并列条件； 2、熟悉同步发电机准同期并列过程； 3、观察、分析有关波形。 二、原理与说明 将同步发电机并入电力系统的合闸操作通常采用准同期并列方式。准同期并列要求在合闸前通过调整待并机组的电压和转速，当满足电压幅值和频率条件后，根据“恒定越前时间原理”，由运行操作人员手动或由准同期控制器自动选择合适时机发出合闸命令，这种并列操作的合闸冲击电流一般很小，并且机组投入电力系统后能被迅速拉入同步。根据并列操作的自动化程度不同，又分为手动准同期、半自动准同期和全自动准同期三种方式。 正弦整步电压是不同频率的两正弦电压之差，其幅值作周期性的正弦规律变化。它能反映两个待并系统间的同步情况，如频率差、相角差以及电压幅值差。线性整步电压反映的是不同频率的两方波电压间相角差的变化规律，其波形为三角波。它能反映两个待并系统间的频率差和相角差，并且不受电压幅值差的影响，因此得到广泛应用。 手动准同期并列，应在正弦整步电压的最低点(同相点)时合闸，考虑到断路器的固有合闸时间，实际发出合闸命令的时刻应提前一个相应的时间或角度。 自动准同期并列，通常采用恒定越前时间原理工作，这个越前时间可按断路器的合闸时间整定。准同期控制器根据给定的允许压差和允许频差，不断地检查准同期条件是否满足，在不满足要求时闭锁合闸并且发出均压均频控制脉冲。当所有条件均满足时，在整定的越前时刻送出合闸脉冲。 三、实验项目、方法及过程 (一)机组启动与建压 1、检查调速器上“模拟调节”电位器指针是否指在0位置，如不在则应调到0 位置； 2、合上操作电源开关，检查实验台上各开关状态：各开关信号灯应绿灯亮、红灯 熄。调速器面板上数码管在并网前显示发电机转速（左）和控制量（右），在 并网后显示控制量（左）和功率角（右）。调速器上“并网”灯和“微机故障” 灯均为熄灭状态，“输出零”灯亮； 3、按调速器上的“微机方式自动/手动”按钮使“微机自动”灯亮； 4、励磁调节器选择它励、恒UF运行方式，合上励磁开关； 5、把实验台上“同期方式”开关置“断开”位置； 6、合上系统电压开关和线路开关QF1，QF3，检查系统电压接近额定值380V； 7、合上原动机开关，按“停机/开机”按钮使“开机”灯亮，调速器将自动启动
实验一三相异步电动机的正反转控制线路 一、实验目的 1、掌握三相异步电动机正反转的原理和方法。 2、掌握手动控制正反转控制、接触器联锁正反转、按钮联锁正反转控制线路的不同接法。 二、实验设备 三相鼠笼异步电动机、继电接触控制挂箱等 三、实验方法 1、接触器联锁正反转控制线路 (1) 按下“关”按钮切断交流电源，按下图接线。经指导老师检查无误后，按下“开”按钮通电操作。 (2) 合上电源开关Q1，接通220V三相交流电源。 (3) 按下SB1，观察并记录电动机M的转向、接触器自锁和联锁触点的吸断情况。 (4) 按下SB3，观察并记录M运转状态、接触器各触点的吸断情况。 (5) 再按下SB2，观察并记录M的转向、接触器自锁和联锁触点的吸断情况。 Q1 23 220V
图1 接触器联锁正反转控制线路 3、按钮联锁正反转控制线路 (1)按下“关”按钮切断交流电源。按图2接线。经检查无误后，按下“开”按钮通电操作。 (2) 合上电源开关Q 1，接通220V 三相交流电源。 (3) 按下SB 1，观察并记录电动机M 的转向、各触点的吸断情况。 (4) 按下SB 3，观察并记录电动机M 的转向、各触点的吸断情况。 (5) 按下SB 2，观察并记录电动机M 的转向、各触点的吸断情况。 Q 1 220V
图2 按钮联锁正反转控制线路 四、分析题 1、接触器和按钮的联锁触点在继电接触控制中起到什么作用？ 实验二交流电机变频调速控制系统 一﹑实验目的 1．掌握交流变频调速系统的组成及基本原理； 2．掌握变频器常用控制参数的设定方法； 3. 掌握由变频器控制交流电机多段速度及正反向运转的方法。 二﹑实验设备 1．变频器；2. 交流电机。 三、实验方法 （一）注意事项 参考变频器的端子接线图，完成变频器和交流电机的接线。主要使用端子为R﹑S ﹑T；U﹑V﹑W；PLC﹑FWD﹑REV﹑BX﹑RST﹑X1﹑X2﹑X3﹑X4﹑CM。 变频器电源输入端R﹑S﹑T和电源输出端U﹑V﹑W均AC380V高电压﹑大电流信号，任何操作都必须在关掉总电源以后才能进行。
三相同步发电机的运行特性 学院: 电气信息学院 专业: 电气工程及其自动化 班级: 2011级 姓名:
一、实验目的 1.掌握三相同步发电机的空载、短路及零功率因素负载特性的实验求取法 2.学会用试验方法求取三相同步发电机对称运行时的稳态参数 二、实验参数 实验在电力系统监控实验室进行，每套实验装置以直流电动机作为原动机，带动同步电动机转动，配置常规仪表进行实验参数进行测量，本次同步发电机运行试验，仅采用常规控制方式。 同步发电机的参数如下 额定功率2kw 额定电压400v 额定电流 3.6A 额定功率因素0.8 接法Y 三、实验原理 工作原理 ◆主磁场的建立：励磁绕组通以直流励磁电流，建立极性相间的励磁磁场，即建立起主磁场。 ◆载流导体：三相对称的电枢绕组充当功率绕组，成为感应电势或者感应电流的载体。 ◆切割运动：原动机拖动转子旋转（给电机输入机械能），极性相间的励磁磁场随轴一起旋转并顺次切割定子各相绕组（相当于绕组的导体反向切割励磁磁场）。
◆交变电势的产生：由于电枢绕组与主磁场之间的相对切割运动，电枢绕组中将会感应出大小和方向按周期性变化的三相对称交变电势。通过引出线，即可提供交流电源。 ◆感应电势有效值：每相感应电势的有效值为 ◆感应电势频率：感应电势的频率决定于同步电机的转速n 和极对数p ，即 ◆交变性与对称性：由于旋转磁场极性相间，使得感应电势的极性交变；由于电枢绕组的对称性，保证了感应电势的三相对称性。 同步转速 ◆同步转速从供电品质考虑，由众多同步发电机并联构成的交流电网的频率应该是一个不变的值，这就要求发电机的频率应该和电网的频率一致。我国电网的频率为50Hz ，故有： ◆要使得发电机供给电网50Hz的工频电能，发电机的转速必须为某些固定值，这些固定值称为同步转速。例如2极电机的同步转速为3000r/min，4极电机的同步转速为1500r/min，依次类推。只有运行于同步转速，同步电机才能正常运行，这也是同步电机名称的由来。运行方式 ◆同步电机的主要运行方式有三种，即作为发电机、电动机和补偿机运行。作为发电机运行是同步电机最主要的运行方式，作为电动机运行是同步电机的另一种重要的运行方式。同步电动机的功率因数可以调节，在不要求调速的场合，应用大型同步电动机可以提高运行效率。近年来，小型同步电动机在变频调速系统中开始得到较多地应用。同步电机还
Record the situation and lessons learned, find out the existing problems and form future countermeasures. 姓名：___________________ 单位：___________________ 时间：___________________ PID控制电机实验报告
编号：FS-DY-20618 PID控制电机实验报告 摘要 以电机控制平台为对象，利用51单片机和变频器，控制电机精确的定位和正反转运动，克服了常见的因高速而丢步和堵转的现象。电机实现闭环控制的基本方法是将电机工作于启动停止区，通过改变参考脉冲的频率来调节电机的运行速度和电机的闭环控制系统由速度环和位置环构成。通过PID调节实现稳态精度和动态性能较好的闭环系统。 关键词：变频器PID调节闭环控制 一、实验目的和任务 通过这次课程设计，目的在于掌握如何用DSP控制变频器，再通 过变频器控制异步电动机实现速度的闭环控制。为实现闭环控制，我们需完成相应的任务： 1、通过变频器控制电机的五段调速。
2、通过示波器输出电机速度变化的梯形运行图与s形运行图。 3、通过单片机实现电机转速的开环控制。 4、通过单片机实现电机的闭环控制。 二、实验设备介绍 装有ccs4.2软件的个人计算机，含有ADC模块的51单片机开发板一套，变频器一个，导线若干条。 三、硬件电路 1.变频器的简介 变频器（Variable-frequency Drive，VFD）是应用变频技术与微电子技术，通过改变电机工作电源频率方式来控制交流电动机的电力控制设备。变频器主要由整流（交流变直流）、滤波、逆变（直流变交流）、制动单元、驱动单元、等组成。变频器靠内部IGBT的开断来调整输出电源的电压和频率，变频器还有很多的保护功能。随着工业自动化程度的不断提高，变频器也得到了非常广泛的应用。 2.变频器的使用 变频器事物图变频器原理图
运动控制系统 实验指导书 赵黎明、王雁编 广东海洋大学信息学院自动化系
直流调速 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．移相触发电路的调试（主电路未通电） （a）用示波器观察MCL—33（或MCL—53，以下同）的双脉冲观察孔，应有双脉冲，且间隔均匀，幅值相同；观察每个晶闸管的控制极、阴极电压波形，应有幅值为1V～2V 的双脉冲。 （b）触发电路输出脉冲应在30°～90°范围内可调。可通过对偏移电压调节单位器及ASR输出电压的调整实现。例如：使ASR输出为0V，调节偏移电压，实现α=90°；再保持偏移电压不变，调节ASR的限幅电位器RP1，使α=30°。 2．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。 b．合上主控制屏的绿色按钮开关，调节三相调压器的输出，使U uv、Uvw、Uwu=200V。 注：如您选购的产品为MCL—Ⅲ、Ⅴ，无三相调压器，直接合上主电源。以下均同。 c．调节给定电压U g，使直流电机空载转速n0=1500转/分，调节测功机加载旋钮（或直流发电机负载电阻），在空载至额定负载的范围内测取7～8点，读取整流装置输出电压U d 3．带转速负反馈有静差工作的系统静特性 a．断开G（给定）和U ct的连接线，ASR的输出接至U ct，把ASR的“5”、“6”点短接。 b．合上主控制屏的绿色按钮开关，调节U uv，U vw，U wu为200伏。 c．调节给定电压U g至2V，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RP3，使电机稳定运行。 调节测功机加载旋钮（或直流发电机负载电阻），在空载至额定负载范围内测取7～8