运动控制实验南开大学讲述.doc

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1-7。 四．实验设备及仪表 1．教学实验台主控制屏。 2．NMCL—01组件 3．NMCL—33组件 4．NMEL—03/4组件 5．NMCL—18组件 6．电机导轨及测功机、转速转矩测量、直流发电机M01 7．直流电动机M03 8．双踪示波器（自备） 9．万用表（自备） 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．系统开环连接时，不允许突加给定信号Ug起动电机。 6．改变接线时，必须先使系统的给定为零，同时按下主控制屏总电源开关的“断开”红色按钮。 7．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NMCL—33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Uct的连接线，G（给定）直接加至Uct，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。 c．调节给定电压Ug，使直流电机空载转速n0=1000转/分，调节直流发电机负载电阻（可采用NMEL-03/4中R2的两只电阻并联），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Ud，输出电流id以及被测电动机转速n。 id（A） Ud（V） n（r/min） 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Uct的连接线，ASR的输出接至Uct，把ASR的“5”、“6”点短接。 b．合上主控制屏的绿色按钮开关。 c．调节给定电压Ug至2V，调整转速变换器RP电位器，使被测电动机空载转速n0=1000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。 调节直流发电机负载电阻，在空载至额定负载范围内测取7～8点，读取Ud、id、n。 id（A） Ud（V） n（r/min） 4．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．断开ASR的“5”、“6”短接线，“5”、“6”端接可调电容，可预置7μF，使ASR成为PI（比例—积分）调节器。 b．调节给定电压Ug，使电机空载转速n0=1500转/分。在额定至空载范围内测取7～8个点。 id（A） Ud（V） n（r/min） 七．实验报告 绘制实验所得静特性，并进行分析、比较。  实验二 双闭环可逆直流脉宽调速系统 一．实验目的 1．掌握双闭环可逆直流脉宽调速系统的组成、原理及各主要单元部件的工作原理。 2．熟悉直流PWM专用集成电路SG3525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．掌握双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。 二．实验内容 1．PWM控制器SG3525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 5．系统稳态、动态特性测试。 6．H型PWM变换器不同控制方式时的性能测试。 三．实验系统的组成和工作原理 在中小容量的直流传动系统中，采用自关断器件的脉宽调速系统比相控系统具有更多的优越性，因而日益得到广泛应用。 双闭环脉宽调速系统的原理框图如图1—10所示。图中可逆PWM变换器主电路系采用IGBT所构成的H型结构形式，UPW为脉宽调制器，DLD为逻辑延时环节，GD为MOS管的栅极驱动电路，FA为瞬时动作的过流保护。 脉宽调制器UPW采用美国硅通用公司（Silicon General）的第二代产品SG3525，这是一种性能优良，功能全、通用性强的单片集成PWM控制器。由于它简单、可靠及