《运动控制系统》实验报告
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成 绩 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、了解转速单闭环直流调速系统的组成。 2、加深理解转速负反馈在系统中的作用。
3、研究直流调速系统中速度调节器ASR的工作原理及其对系统静特性的影响。 4、测定晶闸管--电动机调速系统的机械特性和转速单闭环调速系统的静特性。 二、实验系统组成及工作原理
采用闭环调速系统，可以提高系统的动静态性能指标。转速单闭环直流调速系统是常用的一种形式。图1-1所示是不可逆转速单闭环直流调速系统的实验原理图。
图中电动机的电枢回路由晶闸管组成的三相桥式全控整流电路V供电，通过与电动机同轴刚性联接的测速发电机TG检测电动机的转速，并经转速反馈环节FBS分压后取出合适的转速反馈信号Un，此电压与转速给定信号Un*经速度调节器ASR综合调节，ASR的输出作为移相触发器GT的控制电压Uct，由此组成转速单闭环直流调速系统。
在本系统中ASR采用比例—积分调节器，属于无静差调速系统。
图中DZS为零速封锁器，当转速给定电压Un*和转速反馈电压Un均为零时，DZS的输出信号使转速调节器ASR锁零，以防止调节器零漂而使电动机产生爬行。
~R1给定RP1C1L(Ug)Un*SWSGR0R0磁测涡功G流机RgSL转Te矩表--+Rbal+UdIdSF+Uct+励磁MAGTV-转-DZS零速封锁器+UnRP2n速TG表FBS转速反馈环节
图1-1 不可逆转速单闭环直流调速系统
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三、实验注意事项
1. 直流电动机M03参数为：PN=185W，UN=220V，IN=1.1A，n=1500r/min。 2. 直流电动机工作前，必须先加上直流激励。
3. 系统开环以及单闭环起动时，必须空载，且不允许突加给定信号Ug起动电机，每次起动时必须慢慢增加给定，以免产生过大的冲击电流，更不允许通过突合主回路电源开关SW起动电机。
4. 测定系统开环机械特性和闭环静特性时，须注意电枢电流不能超过电机额定值1A。 5. 单闭环连接时，一定要注意给定和反馈电压极性。
四、实验内容
1、晶闸管--电动机系统开环机械特性及控制特性的测定
（1）连接晶闸管—电动机系统为开环控制，不必使用转速调节器ASR，可将给定电压Ug（开环时给定电压称为Ug，闭环后给定电压称为Un*）直接接到触发单元GT的输入端（Uct），电动机和测功机分别加额定励磁。
（2）测定开环系统控制特性时，须先使电动机空载（测功机负载回路开路），慢慢加给定电压Ug，使电动机转速慢慢上升至额定转速1500r/min，在0~1500r/min之间记录几组转速n和给定电压Ug的数据，并在图1-2所示的坐标系中画出开环控制特性曲线。 n (r/min) Ug (V) （3）测定开环机械特性时，须先使电动机空载（测功机负载回路开路），慢慢加给定电压Ug，使电动机转速慢慢上升至额定转速1500r/min，然后合上负载开关SL，改变负载变阻器Rg的阻值，使主回路电流达到额定电流IN，此时即为额定工作点（n=nN=1500r/min，Id=IN=1A）。然后减小负载变阻器Rg阻值，使主回路负载从额定负载减少至空载，记录几组转速n和负载转矩TL的数据，并在图1-3所示坐标系中画出开环机械特性曲线。 n (r/min) TL (N·m) n(r/min) Ug(V)0
n(r/min)图1-2 开环控制特性曲线
0Te(Nm)
图1-3 开环机械特性曲线
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2. 转速负反馈单闭环系统的静特性及其控制特性的测定 （1）转速反馈信号极性的判别与整定 首先使电动机开环运行，用万用表在转速反馈单元FBS中测量转速反馈信号Un的极性，（注意Un的极性应为正），将其接入转速调节器ASR控制回路，使之满足转速负反馈要求。然后慢慢增加给定电压Un*，（注意Un*的极性应为负），使电动机起动。
（2）测定闭环系统控制特性时，须先使电动机空载（测功机负载回路开路），慢慢加给定电压Un*，使电动机转速慢慢上升至额定转速1500r/min，在0~1500r/min之间记录几组转速n和给定电压Un*的数据，并在图1-4所示的坐标系中画出闭环控制特性曲线。 n (r/min) Un* (V) （3）测定闭环静特性时，须先使电动机空载（测功机负载回路开路），慢慢加给定电压Un*（Ug），使电动机转速慢慢上升至额定转速1500r/min，然后合上负载开关SL，改变负载变阻器Rg的阻值，在主回路负载从额定负载减少至空载之间（注意额定负载对应额定电流为1A），记录几组转速n、负载转矩TL以及整流装置输出电压Ud的数据，并在图1-5所示坐标系中画出闭环系统静特性曲线。 n (r/min) TL (N·m) Ud (V) U*n(V)n(r/min) 0n(r/min)0Te(Nm)
图1-4 闭环系统控制特性曲线
图1-5 闭环系统静特性曲线
五、实验结果和实验数据分析
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六、实验思考题
1. 系统在开环、闭环无静差、闭环有静差工作时，速度调节器ASR分别应工作在什么状态？实验接线有何不同？
答：
2. 要得到相同的空载转速n0，开环系统和闭环系统那种情况的给定电压要大些？为什么？
答：
3. 如果接错转速反馈的极性，会产生什么现象？转速反馈接线脱落又会产生什么现象? 答：
4. 根据测得的转速单闭环系统静特性的实验数据，分析在负载变化时反馈控制的作用。 答：
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六、实验心得体会
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