11级-运动控制系统实验指导书

运动控制系统实验指导书使用班级：1607111、1606111电气与自动化工程学院2014.91实验一晶闸管直流调速系统主要单元调试一．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．实验设备及仪器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—34组件。4．MEL-11挂箱5．双踪示波器6．万用表四．实验方法实验中所用的各控制单元的原理图见第一章有关内容。1．速度调节器（ASR）的调试按图6-5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MEL-11挂箱，使ASR调节器为PI调节器，加入一定的输入电压（由MCL—18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2拆除“5”、“6”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。2．电流调节器（ACR）的调试按图6-5接线。（1）调整输出正,负限幅值“9”、“10”端接MEL-11挂箱，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，使输出正负最大值大于6V。（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。RP4-+给定电压显示2RP2RP12-+图6-5RP4RP3-15VRP2+15VRP136453RPASR(转速调节器)17RP48FBS(速度变换器)21-15VRP2RP2G(给定)+15VRP1RP17.6RP3456给定正给定负给定S134RP0V+-S2解除ACR(电流调节器)11112封锁DZS(零速封锁器)6.021S2S1S2VRP1RP2RP3RP4+15V-15VRP2RP17低压电源9+15V8RP310-15V&13-15V+15V33．电平检测器的调试（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。具体方法：（a）调节给定Ug，使DPT的“1”脚得到约0.3V电压，调节电位器RP，使“2”端输出从“1”变为“0”。（b）调节负给定，从0V起调，当DPT的“2”端从“0”变为“1”时，检测DPZ的“1”端应为-0.3V左右，否则应调整电位器，使“2”端电平变化时，“1”端电压大小基本相等。（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。具体方法：（a）调节给定Ug，使DPZ的“1”端为0.7V左右，调整电位器RP，使“2”端输出从“1”变为“0”。（b）减小给定，当“2”端电压从“0”变为“1”时，“1”端电压在0.1～0.2V范围内，否则应继续调整电位器RP。（3）按测得数据，画出两个电平检测器的回环。4．反号器（AR）的调试测定输入输出比例，输入端加+5V电压，调节RP，使输出端为-5V。5．逻辑控制器（DLC）的调试测试逻辑功能，列出真值表，真值表应符合下表：输入UM110001UI100100输出Uz(Ublf)000111UF(Ublr)111000调试时的阶跃信号可从给定器得到。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。（b）此时上下拨动MCL—18中G（给定）部分S2开关，Ublf、Ublr的输出应为高、低电平变化，同时用示波器观察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+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。五.实验报告41．画各控制单元的调试连线图。2．简述各控制单元的调试要点。图6-6逻辑控制器（DLC）的调试6.0S1DZS(零速封锁器)-15VRP221S2RP2解除+15V给定封锁正给定负给定0V+-&1S27.6G(给定)+15VRP1RP1MCL18S1S2-15V2&&DLC(逻辑控制器)1&&DPZ(零电流检测器)1RP+15V411+15VUblr2511&3&+15VUblf+-RPMCL34低压电源-15V3-15VDPT(转矩极性鉴别器)RP1+15VAR(反号器)1-15V+15V0V+15V-15V2+RP+-RP-RP2+15V0V5实验二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、实验设备及仪器1．MCL系列教学实验台主控制屏。2．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。三、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Ug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。四、实验内容1．实验装置的有关单元调试（1）检查、调整锯齿波触发器。（2）检查、调整速度调节器ASR并整定其输出限幅值。2．测定晶闸管-电动机系统的开环机械特性和转速单闭环调速系统的静特性。五、实验步骤及方法61．移相触发电路的调试（主电路不通电）（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．速度调节器（ASR）的调试按图1-1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”端接电容，使ASR调节器为PI调节器，然后给ASR加一定的输入电压（由给定Ug调节），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，并画出曲线。（3）观察PI特性-15VRP2+15VRP136453RPASR(转速调节器)17RP48FBS(速度变换器)21-15VRP2RP2G(给定)+15VRP1RP17.6RP3456给定正给定负给定S134RP0V+-S2解除ACR(电流调节器)11112封锁DZS(零速封锁器)6.021S2S1S2VRP1RP2RP3RP4+15V-15VRP2RP17低压电源9+15V8RP310-15V&13-15V+15VRP4-+给定电压显示2RP2RP12-+图1-1速度调节器（ASR）调试接线图RP4RP37断开“5”、“6”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。3．求取调速系统在无转速负反馈时的开环工作机械特性。（1）按图1-2接线，然后断开ASR的“3”至Uct的连接线，由Ug（给定）直接加至Uct，且Ug调至零，进行开环系统机械特性实验。（2）接线经指导老师检查后方可通电，先接通直流电机励磁电源，然后合上主控制屏的绿色按钮开关。（3）调节给定电压Ug，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Ud，输出电流id以及被测电动机转速n。id（A）Ud（V）n（r/min）4．测取调速系统在带转速负反馈时的有静差闭环工作的静特性（1）按图1-2接线，断开Ug（给定）和Uct的连接线，Ug接至ASR的输入2脚，ASR输出接至Uct，把ASR的“5”、“6”点短接。（2）经指导老师检查后通电，先接通直流电机励磁电源，然后合上主控制屏的绿色按钮开关。（3）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=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。（4）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点，读取Ud、id、n。id（A）Ud（V）n（r/min）5．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（1）断开ASR的“5”、“6”短接线，“5”、“6”端接MEL—11电容器，可预置7μF，使ASR成为PI（比例—积分）调节器。（2）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）六、实验报告1．将调速系统的开环机械特性)(difn，带转速闭环的有静差系统的静特性)(difn和带转速闭环的无静差系统的静特性)(difn三条曲线绘制于同一个坐标系中。2．对三条曲线进行分析、比较，得出结论。8七、思考题1．系统在开环、有静差闭环与无静差闭环工作时，速度调节器ASR各工作在什么状态？实验时应如何接线？2．要得到相同的空载转速n0，亦即要得到整流装置相同的输出电压U，对于有反馈与无反馈调速系统哪个情况下给定电压要大些？为什么？3．在有转速负反馈的调速系统中，为得到相同的空载转速n0，转速反馈的强度对Ug有什么影响？为什么？4．如何确定转速反馈的极性与把转速反馈正确地接入系统中？又如何调节转速反馈的强度，在线路中调节什么元件能实现？9MEL-11主控制屏输出VT2VT6VT4+15V37.567.5MCL18G(给定)VS2S2RPRP1RP2FBS(速度变换器)+15V-15V120V负给定S1RP1RP2S1-+给定正给定RP34ASR(转速调节器)712RP3RP4586+15V-4RP13解除7.6给定电压显示DZS(零速封锁器)6.01S22封锁1&-15V低压电源3+15V-15V+15V7.6MCL33(MCL53)+15V7.67.60V-15VUct移相控制电压电源输入低压直流Ublf脉冲放大控制UbUblrVT3