运动控制实验报告3.docx
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运动控制实验报告3
运动控制系统实验报告
班级:
自动化36
姓名及学号:
2016/4/28
晶闸管直流调速系统主要控制单元调试
一.实验目的
1.熟悉直流调速系统主要控制单元的工作原理及调速系统的要求。
2.掌握直流调速系统主要控制单元的调试步骤与方法。
二.实验内容
1.调节器的调试。
2.电平检测器的调试。
3.反号器的调试。
4.逻辑控制器的调试。
三.实验设备
1.电压源控制屏(NMCL—32);
2.低压控制电路及仪表(NMCL-31);
3.直流调速控制单元(NMCL-38);
4.双踪示波器;
5.万用表。
四.实验过程及数据
1.速度调节器(ASR)的调试
按照实验原理图接线,不需要闭合主电路电源,DZS的扭子开关S拨向接触位置。
1)调整输出正,负限幅值(使用万用表)
“5”、“6”端接可调电容,一般接7uF,使ASR 调节器为PI 调节器,加入一定的输入电压(可为1V,由NMCL—31 或主控制屏的给定提供,以下同),调整正、负限幅电位器RP1、RP2,使“3”端输出正负值等于±5V。
2)测定ASR作为P调节器时输入输出特性(使用万用表)
g/V
0.2
0.29
0.5
0.77
-0.12
-0.40
-0.74
-0.90
输出电压/V
-0.79
-1.15
-2.00
-3.07
0.53
1.63
3.00
3.64
3)观察PI特性(使用示波器)
2.速度调节器的反号器(AR)调试
按照图5-5接线。
测定ASR的“3”和“9”端,“3”端为+5V,则“9”端为-5V,反之亦然。
3.电流调节器(ACR)的测试
按图5-5接线。
1)调整输出正,负限幅值(使用万用表)
2)测定输入输出特性(使用万用表)
Ug/V
0.17
0.50
0.62
0.80
1.00
-0.20
-0.50
-0.80
-1.00
输出电压/V
-1.20
-3.48
-4.30
-4.80
-5.00
1.39
3.46
4.98
5.00
3)观察PI特性
4.电平检测器的调试
按照图5-6连线。
推上空气开关,此时不需要闭合主电路电源。
(1)测定转矩极性鉴别器(DPT)的环宽,要求环宽为0.4~0.6伏,记录高电平值,调节RP使环宽对称纵坐标。
(2)测定零电流检测器(DPZ)的环宽,要求环宽也为0.4~0.6伏,调节RP,使回环向纵坐标右侧偏离0.1~0.2伏。
5.逻辑控制器(DLC)的调试
按照图5-6连线。
测试逻辑功能,列出真值表。
调试方法:
按图6-6接线
(a)给定电压顺时针到底,Ug输出约为12V,代表DLC的“1”端为高电平。
给定的钮子开关S2拨向下方,则代表DLC的“1”端为低电平。
(b)NMCL-31的低压电源置于“on”,则加到DLC“2”端上的15V电压代表高电平输入,把15V与DLC的“2”连线断开时代表低电平输入,此时Ublf、Ublr的输出应为高低电平变化,起逻辑关系如下图。
另外,用示波器观察DLC的“5”,应出现脉冲,用万用表测量,“3”与“Ublf”,“4”与“Ublr”等电位。
(c)把NMCL-31的低压电源+15V与DLC的“2”连线断开,DLC的“2”接地,此时拨动开关S2,Ublr、Ublf输出无变化。
双闭环晶闸管不可逆直流调速系统
一.实验目的
(1)掌握双闭环不可逆直流调速系统的工作原理和控制回路的工作情况。
(2)熟悉双闭环不可逆直流调速系统的参数化及鉴定方法。
(3)掌握双闭环不可逆直流调速系统调试步骤和调试方法。
二.实验内容
1.各控制单元调试
2.测定电流反馈系数。
3.测定开环机械特性及闭环静特性。
4.闭环控制特性的测定。
5.观察,记录系统动态波形。
三.实验系统组成及工作原理
双闭环晶闸管不可逆直流调速系统由电流和转速两个调节器综合调节,由于调速系统调节的主要量为转速,故转速环作为主环放在外面,电流环作为付环放在里面,这样可抑制电网电压波动对转速的影响。
系统工作时,先给电动机加励磁,改变给定电压的大小即可方便地改变电机的转速。
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αmin和βmin
的目的。
当加入给定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。
四.实验设备及仪器
(1)电源控制屏(NMCL-32);
(2)低压电路控制及仪表(NMCL-31);
(3)触发电路和晶闸管主回路(NMCL-33);
(4)平波电抗器(NMCL-331);
(5)可调电阻(NMCL-03);
(6)直流调速控制单元(NMCL-18);
(7)电机导轨及测速发电机(或光电编码器);
(8)直流发电机M01;
(9)直流电机M03;
(10)双踪示波器;
(11)万用表。
五.注意事项
1.三相主电源连线时需注意不可换错相序。
2.系统开环连接时,不允许突加给定信号Ug起动电机
3.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,同时使系统给定为零。
4.进行闭环调试时,若电机转速达最高速且不可调,注意转速反馈的极性是否接错。
5.双踪示波器(自备)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.实验过程及数据
1.按图接线,未上主电源之前,检查晶闸管的脉冲是否正常。
2.双闭环调速系统调试原则
(1)先部件,后系统。
(2)先开环,后闭环。
(3)先内环,后外环。
3.开环外特性的测定
(1)控制电压Uct由给定器Ug直接接入。
主回路按图接线,直流发电机所接负载电阻RG断开。
(2)使Ug=0,调节偏移电压电位器,使α稍大于150°,合上主电路电源,逐渐增加给定电压Ug,使电机起动、升速,调节Ug使电机空载转速n0=1500r/min,然后再接入发电机M01的励磁电源和限流电阻RG,同时将RG左旋达最大位置。
最后,调节直流发电机的限流电阻RG,在直流电机M03空载至额定负载范围,测取3到5点,读取电机M03的转速n和电枢回路电流Id。
n/(r/min)
1221
1192
1119
1054
1156
Id/(A)
0.68
0.83
1.14
1.40
1.03
Idm=0.6AUg=4.50Vn=1506
α=4.50/1506=0.00299β=5/0.6=8.33
4、ASR和ACR控制单元的调试
ASR调试:
与5.2节相同
ACR调试:
断开相应电路,在ACR“9”、“10”端接入7μF的电容,使ACR为
PI调节器。
调节RP1和RP2,使ACR输出端“7”分别限幅在-5V和5V。
5、系统调试
(1)电流环测试
(2)转速环测试
6、系统特性测试
(1)机械特性n=f(Id)的测定
n/(r/min)
1333
1291
1244
1102
876
Id/A
0.71
0.88
1.06
1.16
1.17
(2)闭环控制特性n=F(Ug)的测定
n/(r/min)
1500
1320
1103
937
776
Ug/V
4.87
4.29
3.60
3.08
2.57
7、系统动态波形的测定
(1)、突加给定启动时
因为系统具有惯性环节,转速会有一定的超调;电流因为有内环调节,下降到一定值便不再下降。
(2)、突减给定停车时
因为PI调节器的作用,突减给定停车导致电机转速是曲线;电流逐渐上升回去。
(3)、突加额定负载时
突加额定负载,电机上负载的力矩发生变化,但因为电流调节器的作用,电流几乎不变;而转速在震荡一段时间后也在转速调节器的作用下重新变回稳态。
(4)、突减额定负载时
突减额定负载电流几乎不变,转速在略微震荡一会后重新回归稳态。
七、思考题
PI调节器在双闭环直流调速系统中的作用
PI调节器作为校正装置既可以保证系统的稳态精度,使系统在稳态运行时得到静差调速,又能提高系统的稳定性;作为控制器时又能兼顾快速响应和消除静差两方面的要求。
一般的调速系统要求以稳和准为主,采用PI调节器便能保证系统获得良好的静态和动态性能。
调节器参数、反馈参数、滤波环节参数的变化对系统动静态性能的影响
动态性能:
这些参数改变会导致超调量、调节时间发生变化;
静态性能:
会导致静差率发生变化
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