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运动控制系统实验1目录运动控制系统实验的特点要求与安全规范21．直流传动与双闭环调速系统82．交流传动与变频调速系统12运动控制系统实验2运动控制系统实验的特点要求与安全规范警告：请务必仔细阅读掌握本文的全部内容，严格、彻底地遵守一切安全规范，否则极有可能发生人身伤害或死亡事故。《运动控制系统》是工业自动化、电气自动化、机电一体化等专业的重点专业技术课程之一，是《自动控制原理》、《电机原理与控制》、《电力电子技术》等各专业课程的综合工程应用，其自身也是一个独立的专业学科方向，工程应用极其广泛。本课程理论经典深刻，原理复杂，知识技术涉及面很宽。实验教学的目的在于培养同学掌握最基本的工程技术实践思维与方法，是获取基本感性体验、训练基本操作技能、积累基本技术经验的必要环节。在实验中应学会运用所学的理论知识去分析和解决实践中出现的问题；同时通过实验来适当验证理论，促使理论和实践相结合。一．实验特点与先修的《电机原理与控制》、《电力电子技术》等技术相结合，《运动控制系统》是以“弱电”（低电压、小电流）控制“强电”（高电压、大电流）实现电能-机械能变换并实现电机拖动系统复杂自动控制策略的技术，横跨“电子”、“电力”、“控制”多个领域，强弱电一体化、硬软件一体化，技术综合性强，理论深刻，原理复杂，内容极为丰富。从实践角度看，运动控制系统兼跨弱电硬软件与强电领域，其被控对象属于强电领域。与先修的《电机原理与控制》、《电力电子技术》类似，其实践环节与一般机电类实践环节有一定的共性，也有它的特殊性，现归纳如下，必须充分予以注意：1．实验工作电压高：交流380V、220V，直流220V、300V等都远远超过了对人身所允许的所谓安全电压。易造成触电死亡事故。2．实验对象电流大、功率大，对设备、电器、电路等功率容量要求高；弱电电子电路及控制软件的情况复杂，当发生实验失误或实验中因弱电硬、软件意外失控引起工作异常时，极有可能导致设备、电路、器件等过度功率损耗、剧烈温升、燃烧甚至爆炸等事故。3．被控制对象均为工业级大功率交、直流电动机。电动机转速高、力矩大，接线、测试等必须严格注意导线、身体衣裤以及发辫等，若有不慎发生导线、身体衣裤以及发辫等被卷入旋转体，将造成严重的人身伤残事故。4．控制涉及各类复杂的线路、硬件、软件，系统状态与参数情况多变，在系统闭环时情况尤其复杂。5．强电、弱电、硬件、软件、测量、调试等混合交织，易发生强电、弱电、硬件、软件互为交织的复杂故障。测量调试过程中，设备、线路、仪器意外损坏以及触电伤亡事故的风险较大。二．实验要求1.实验准备经验一再表明，实验能否顺利进行，设备和人身安全能否得到保证以及实验收获的运动控制系统实验3大小在很大程度上取决于事先是否准备充分。每次实验前都应先进行预习，从而提高实验质量和效率，否则就有可能在实验时不懂硬、软件原理，不知方法，不会操作，无从下手，浪费时间，完不成实验要求，甚至有可能直接导致设备的损坏或造成人身伤亡事故。具体而言，实验前必须做到：①复习教材中与实验有关的内容，熟悉与本次实验相关的理论知识。②了解实验项目的目的、内容、方法与步骤，对实验过程中应注意的问题事项和难以掌握的一些难点要点等有预先估计准备。（有些内容还需到实验现场进一步对照预习，如熟悉部件的编号，位置与构造等）。③根据实验内容和要求拟定实验强、弱电电路图，编写规划相关的软件程序与配置参数，确定实验步骤和需要测试的数据，预先画好记录表格，拟定硬、软件调试大纲等。如准备不充分，必须重新准备，推迟进行实验。2.实验实施①建立小组，合理分工每次实验都以小组为单位进行，每组由3～5人组成，可确定一人为组长。小组的每个成员在实验进行中的接线、调节负载、保持电压或电流、记录数据、软件参数设置与程序调试等各方面的工作都应有明确的分工，不能混乱。以保证实验过程的安全协调，硬、软件状态观测与数据波形记录的顺利高效。在实验的不同阶段，各人的任务分工可以进行轮换。②实验正式开始前，要求同学熟悉本次实验使用的全部设备、软件、仪器仪表等，完全明确所涉及装置的功能与使用方法。必须仔细学习掌握相关设备、软件、仪器仪表与部件的构成、使用与操作规程等，坚决避免盲目操作。③选择部件和仪器仪表实验开始前熟悉该次实验所使用的全部设备、软件、仪器仪表后，就可以依据合理的布局依次选择并排列部件和仪器仪表，以便于实验线路的连接和数据、波形的观测等。④按图正确连接硬件线路开始连接组装电路前，必须确保设备全部电源断电。带电接线，极易发生人身伤亡事故。根据预习时拟定的实验系统图、线路图及所选择的设备部件、仪器仪表等，按图接线。线路力求简单明了，一般情况下，接线次序为：先主电路，后控制电路；先串联，后并联。为查找线路方便，每路可用相同颜色的导线或插头。为提高效率,也可由2人同时进行主电路和控制电路的接线。距离较远的两连接端必须选用长导线直接跨接，不得用2根或2根以上短导线相互串接或在实验装置上的某接线端进行过渡连接。连接线的长短要合理，防止不管距离远近，只要用线相连便成电路的坏习惯。电源不可先接入。运动控制系统实验4完成线路连接后，必须全组作反复检查：自查、互查。串联回路从电源的某一端出发，按回路逐项检查各设备、仪器仪表、负载的位置、极性等是否正确；并联支路则检查其两端的连接点是否在指定的正确位置。反复检查接线无误，必须再经指导老师确认后方可送电开始实验。线路接完，不能不做检查或完全依赖指导老师检查。⑤对于实验涉及的软件参数部分，还需在实验正式开始之前确认相关的参数缺省配置与程序运行初始状态等。⑥进行实验再次确认备硬、软件及配置等，确保各种硬、软件初始状态全部正常。然后按一定规范和步骤起动电源，观察所有的部件与仪器仪表是否正常（仔细观察如指针正、反向、是否超满量程，有无火花、冒烟、异响等）。如果出现异常，应立即切断电源，并排除故障；待一切正常，方可重新开始实验。实验时，应按实验提出的要求及预先拟定的实验步骤，逐次逐项地进行实验的硬、软件操作。一个实验阶段结束，需为开始下一个阶段实验改接线路时，必须断开全部设备电源方可进行。⑦观察硬、软件现象，测取数据波形，调试记录软件参数与程序开始进行实验后应有明确步骤，并先按硬、软件实验步骤定性操作一遍，待观察到的工作状态、数据波形、参数配置等规律全部正常后再逐点读数、测试记录。仪器仪表读数技巧：a．先熟悉仪器仪表的量程、灵敏度与显示刻度，并确定读数的有效位和单位。b．各仪器仪表的读数应同时读取，当指示值变动较快时可由一人发令，大家一起读取。c．读数不必硬凑整数；趋势正确即可。读数的数量应有考虑，太少不够，太多浪费时间，也没有必要。d．若发现数据、波形奇异或明显不合理，应及时查明原因重新观测读取。e．示波器测量相位角、相位差时可将波形的半个周期显示调为6格，测量占空比时可将波形的一个周期显示调为10格；双踪观测时，必须注意共地问题。实验过程中，须经常密切注意各设备部件、仪器仪表和软件工作状况，若发现异常问题应与指导老师沟通。情况紧急必须立刻切断总电源停止实验，并报告指导老师处理。严禁带故障操作。⑧认真负责，有始有终完成全部实验内容后，需完全彻底切断设备总电源。须将实验所获得的硬件数据波形和软件程序参数等结果交指导老师审阅。经指导老师认可后，方可拆除接线。必须整理好实验所用的部件、连接线、仪器仪表、工具等物品，使之物归原位并按照要求清扫整理现场。为确保安全，拆除接线、清理现场前，必须确保先行完全彻底切断设备总电源。运动控制系统实验53.实验总结实验的最后阶段是实验总结，撰写实验报告。每位实验参与者都要独立完成一份实验报告，实验报告是根据硬件实际数据现象和软件参数调试结果，经过自己独立分析讨论后写出的。实验报告要求结构规范、内容完整、文字简明、字迹清晰、图表整洁、结论明确。如实验结果或现象与理论有较大出入时，不能随意修改实验数据，不能凑数据来向理论靠拢，而是要用相关理论知识以适当的形式分析实验结果，解释实验现象，探讨原因机理。实验报告包括以下内容：①实验名称、专业班级、学号、姓名、同组者姓名、实验日期。②实验目的、实验线路、实验内容。列出实验中所用设备部件、仪器仪表的型号、规格及设备装置编号等。③简明扼要地写出实验原理，列出实验项目并绘出实验时所用的线路图，并注明诸如：仪器仪表规格量程，电压电流符号，电源端编号等。④对实验原始数据记录进行归纳、整理、列表，如须计算，应列出计算公式。并根据要求绘制与实验数据相对应的特性曲线及记录的波形等。曲线和波形等应用坐标格纸绘制，尺寸不小于8cm×8cm，粘贴在实验报告页中，不能散落。⑤叙述软件程序及参数的调试过程，列举调试完成的最终程序清单及相关设置参数等，对于程序及参数必须附加详细的注释内容。⑥讨论：对实验效果作出评价，对实验中出现的某些现象、遇到的某些问题进行分析，对硬、软件结果进行总结，得出明确的结论。⑦实验报告采用手写方式写在一定规格的报告页上，报告必须做到：结构规范、内容完整、文字简明、字迹清晰、图表整洁、结论明确。三．安全规范为了顺利完成实验任务，确保人身安全与设备安全，实验者必须保证严格遵守如下规定的全部安全规范：1．严格遵守纪律，提高安全意识，必须时刻意识到：强电存在导致人身伤害和死亡的高度危险性。（1）实验时，必须始终站在绝缘胶垫上操作。（2）严禁带电接线、带电拆线、带电改线。接线、拆线、改线都必须在确保切断全部设备电源的情况下进行。必须确保遵循“断电-接线-检查-通电实验-断电-拆线”的操作规程。否则将直接导致触电伤亡事故。（3）严格区分①强电安全导线与②弱电非安全导线，绝对不允许将弱电非安全导线用于连接强电回路，否则必将直接导致触电伤亡事故。（4）取用导线时必须仔细检查，电线绝缘皮或插头破损的导线要坚决剔除，决不能使用。并立即将其上交指导老师保管，以免发生误用。（5）连接线路时，导线规格、长度必须合适，距离较远的两连接端必须选用长导线直接跨接，不得用2根或2根以上短导线相互串接或在实验装置上的某接线端进行过运动控制系统实验6渡连接。（6）爱护导线，整理、取用时不可损伤。不用的线要理齐收好，不能散落在地上脚踩。2．实验过程中：（1）人体任何部位不得接触带电线路，不得接触线路中的任何金属导体。（2）在线路连接、测试等操作时必须始终坚持单手操作，严禁双手操作。（3）绝对不允许双手同时接触任何位置的线路插头、插座和端子，或将人体作为负载使用。3．每阶段接线完毕通电前：必须认真检查所接线路，接线必须完全正确！还必须重点检查诸如仪表量程、电源初始回零位、各可调元件的初始位置等。完成接线或改接线路后必须自查、互查，反复检查无误后再经指导老师确认允许，所有环节均须确保正确无误，并使组内其他同学引起注意后方可通电，在特别情况下，还必须遵循规定的通电次序。严禁未经检查盲目通电！决不允许随意操作、调节、动用与实验无关的设备部件、仪器仪表及各类调节元件与装置等。实验中如发生过流告警、异常情况和电路故障，应立即切断电源，仔细检查线路以及各类硬、软件调节参数，经查清问题和妥善处理故障，确定无误后才能继续进行实验。实验中应注意所接仪表的最大量程，选择合适的负载，以免损坏设备部件及仪器仪表。4．实验中用到直流电机时，在电机起动前，必须确保先行接通电动机的励磁电源，然后方可起动给电枢施加电压；在电机停止前，必须先使电枢电压降为零值，才能断开励磁电源。绝对不能在无励磁情况下工作。5．实验中，长发女生要注意将头发用发夹等卡好，小心头发被卷入电机转轴而引起人身伤残事故。6．总电源或实验台控制屏上的电源接通应由指导老师来控制，其他人只能由指导老师允许后方可操作，不得自行合闸。电源控制屏以及设备各部件所用保险丝规格和型号是经反复实验选定的，不得私自改变其规格和型号。7．实验过程中，精神必须高度专注，严格按照拟定的步骤操作。同组同学分工明确、相互监护。整个实验过程必须做到态度严肃，条理清晰，秩序井然。8．实验过程中，须警惕关注设备仪表的状况，若遭遇设备、仪器仪表危险故障或损坏，必须立刻停止实验，切断总电源并报告指导老师处理。