电机转速控制系统实验报告
合集下载
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
DA(1,0);
iae=0.;
n=400;
i=0;
iad=0;
e[0]=0;
amplitude=5; /*0---10v*/
amplitude=amplitude*4095/10.0;
for(i=0; i<n+1; i++)
r[i]= amplitude;
}
main()
{
intk,m,kkp;
FILE *fpp;
DA(1,0);
delay(5000);
clrscr();
parameter();
for(i=0;i<n;i++)
{
if(i<=10)
{
control1();
delay(sample_time);
sample_time=5000;
}
else
{ control2();
delay(sample_time);
393 1638 1630 8 0 1638
394 1638 1618 20 0 1638
395 1638 1638 0 0 1638
396 1638 1584 54 0 1638
397 1638 1618 20 0 1638
398 1638 1634 4 0 1638
399 1638 1622 16 0 1638
DA(1,0);
delay(1000);
clrscr();
parameter();
sample_time=10;
for(i=0;i<n;i++)
{
control();
delay(sample_time);
}
DA(1,0);
create_datafile();
graph_r(r,r,y,e,c,u);
电动机的PID控制原理：本实验是一个闭环控制系统，对象是变频器－电动机，系统引入了比较环节和偏差，转速测量系统把被控量转速ｎ的信息以信号ｙ的形式送到比较环节，在比较环节中的到被控量ｙ与设定值ｒ的差，称为偏差ｅ，ｅ＝r-y。控制器根据偏差ｅ生成控制信号ｕ。
控制系统的品质有快速性、准确性和稳定性三个方面。快速性是希望被测量迅速达到设定或粉碎设定值变化；稳定性是指被控量不发生大幅度、长时间的振荡，即使有小幅震荡也应尽快衰减至零；如果系统被控量与设定值之间的偏差较小。就说系统的准确性好。为了便于比较不同控制策略下系统的品质，常采用综合性能指标表示控制系统的品质。绝对偏差积分（Integral of Absolute，IAE）是常用的综合指标之一。
IAE=
IAE包含了系统从t=0时刻起的全部偏差绝对值的积累。快速性、稳定性、准确性中任何一项性能不好，都会使IAE增大。IAE越小，控制系统的品质越好。系统设计和调试中，往往要选择控制策略或选取参数使指定的综合性能指标达到最有或者满意。
实验中的控制系统组成框图：
信号调理电路及报警电路设计：
信号调理电路及报警电路设计框图：
n= 400
Amplitude= 1638
IAE= 271.560
nr y e c u
0 1638 4 1634 0 3272
1 1638 14 1624 0 3262
2 1638 10 1628 0 3266
3 1638 6 1632 0 3270
4 1638 6 1632 0 3270
……
385 1638 1594 44 0 1638
在运行初始程序时，纹波很多，波形显得杂乱，于是接入一个电容滤波，为了尽量减少误差，将电容直接接到变频器上，避免接入导线引起的纹波扰乱，同时将变频器盖子盖上，以减少干扰。
实验体会：
理论和实践之间总是有很多不同，把理论灵活运用到实践中不是想象的那么容易。实验中遇到各种各样的问题是很正常的，关键是要掌握解决问题的方法，科学地查处实验中的问题所在。
3、实验结果
如图所示，当电机转动从静止到达程序设定频率时，即采用设定的V/F曲线达到所需频率。
程序设计：
1.原程序
“voidcontrol(void)
{
floatg_e,g_c,ep;
floattempp;
intm,j,k;
yy[iHale Waihona Puke Baidu=AD(11);
y[i]=(yy[i]-2047)*2;
e[i]=y[i]-r[i];
/* calculatethe control output u */
u[i]=r[i];
ida=u[i];
DA(1,ida);
/* show the time */
itoa(i,string,10);
gotoxy(20,20);
cputs(string);
}
voidparameter(void)
{
sample_time=5000;
}//程序分两段进行，前期加速。
}
DA(1,0);
create_datafile();
graph_r(r,r,y,e,c,u);
getch();
delay(100);
closegraph();
return;
}”
调整之后的结果:
DATA:
Sample_time= 5000
当电机转速超过额定值时报警电路发出警报。
信号测量调理电路：
实验主要仪器设备：
工控机
变频器
电动机
示波器
函数信号发生器
数字万用表
变频器的使用：
NO.
功能说明
设定值
备注
P00
频率来源设定
d 01
主频率信号由类比信号DC 0~+10V控制
P01
运转指令来源设定
d01
运转指令由外部端子控制，键盘STOP有效
P02
getch();
delay(100);
closegraph();
return;
}”
原程序结果：
2.调试之后的程序：
“voidcontrol1(void)
{
floatg_e,g_c,ep;
floattempp;
intm,j,k;
yy[i]=AD(11);
y[i]=(yy[i]-2047)*2;
e[i]=r[i]-y[i];
实验中遇到的问题：
实验中遇到电机在预先写好的程序下可以运行但未能采集到输入信号的情况，在程序确定没有问题的前提下开始对硬件进行检查。先确定端子板与采集卡正确链接后，进入Test程序，对输出量用万用表进行测量，确定输出同道没有问题。再将输入同道连上函数信号发生器，依旧没有输入信号，而连上直流稳压电源时输入信号可以进入计算机。用示波器仔细排查后发现原因是函数信号发生器的输出接线接触不良，而端子板的信号输入同道并没有问题。再用示波器观察从电机送出的信号，发现信号整形前波形正常，而整形后的波形特别杂乱，推测是整形芯片出了问题。更换芯片后问题得到了解决。
马达停止方式设定
d 00
马达一减速刹车方式停止
P03
最高操作频率选择
50.0Hz
P04
最大电压频率选择
50.0Hz
P05
最高输出电压选择
220.V
P06
中间频率选择
2.20Hz
P07
中间电压选择
23.0Hz
P08
最低输出频率选择
1.30Hz
P09
最低输出电压选择
14.0Hz
1、参数的设定
2、选择的图像
386 1638 1610 28 0 1638
387 1638 1612 26 0 1638
388 1638 1612 26 0 1638
389 1638 1618 20 0 1638
390 1638 1618 20 0 1638
391 1638 1630 8 0 1638
392 1638 1626 12 0 1638
DA(1,0);
iae=0.;
n=400;
i=0;
iad=0;
e[0]=0;
amplitude=3; /*0---5v*/
amplitude=amplitude*4095/5.0;
for(i=0; i<n+1; i++)
r[i]= amplitude;
}
main()
{
intk,m,kkp;
FILE *fpp;
iae+=fabs(e[i])*10/4095;;//换算成电压的积分
/* calculatethe control output u */
u[i]=0.5*e[i]+1.5*r[i];//加速提速
ida=u[i];
DA(1,ida);
/* show the time */
itoa(i,string,10);
实验目的:
•了解VFD007M23A变频器的工作原理，会使用变频器改变电机的转速。
•编写程序对电机的转速实现控制。
实验原理：
变频器原理：变频器主要采用交—直—交方式（VVVF变频或矢量控制变频），先把工频交流电源通过整流器转换成直流电源，然后再把直流电源转换成频率、电压均可控制的交流电源以供给电动机。一般由整流、中间直流环节、逆变和控制4个部分组成。
gotoxy(20,20);
cputs(string);
}
voidcontrol2(void)
{
floatg_e,g_c,ep;
floattempp;
intm,j,k;
yy[i]=AD(11);
y[i]=(yy[i]-2047)*2;
e[i]=r[i]-y[i];
iae+=fabs(e[i])*10/4095;//换算成电压的积分
/* calculatethe control output u */
u[i]=r[i];
ida=u[i];
DA(1,ida);
/* show the time */
itoa(i,string,10);
gotoxy(20,20);
cputs(string);
}
voidparameter(void)
{
电机转速控制系统方案设计
设计概述：
本实验要求对电机转速控制系统提出设计，系统分为控制部分（由工控机组成），数据通道，控制对象（由变频器，电动机组成），测量电路与报警电路。电机的启动，加速，减速，停止可以由两种方式控制，一种是通过变频器的面板参照说明书进行设置，使电机按照设定好的曲线运转；一种是在工控机上编写程序，使电机按照程序运转，并在屏幕上绘制出实际转速与预期转速的关系图像。系统还加入了报警电路，当电机转速超过额定值时，系统能够自动发出警报。
功能说明p00频率来源设定p01运转指令来源设p02马达停止方式设p03最高操作频率选p04最大电压频率选p05最高输出电压选p06中间频率选择p07中间电压选择p08最低输出频率选p09最低输出电压选设定值备注定d01主频率信号由类比信号设定d01运转指令由外部端子控效设定d00马达一减速刹车选择500hz选择500hz选择220v择220hz择230hz选择130hz选择140hz注号dc010v控制控制键盘stop有车方式停止3实验结果如图所示当电机转动从静止到达程序设定频率时即采用设定的vf曲线达到所需频率
iae=0.;
n=400;
i=0;
iad=0;
e[0]=0;
amplitude=5; /*0---10v*/
amplitude=amplitude*4095/10.0;
for(i=0; i<n+1; i++)
r[i]= amplitude;
}
main()
{
intk,m,kkp;
FILE *fpp;
DA(1,0);
delay(5000);
clrscr();
parameter();
for(i=0;i<n;i++)
{
if(i<=10)
{
control1();
delay(sample_time);
sample_time=5000;
}
else
{ control2();
delay(sample_time);
393 1638 1630 8 0 1638
394 1638 1618 20 0 1638
395 1638 1638 0 0 1638
396 1638 1584 54 0 1638
397 1638 1618 20 0 1638
398 1638 1634 4 0 1638
399 1638 1622 16 0 1638
DA(1,0);
delay(1000);
clrscr();
parameter();
sample_time=10;
for(i=0;i<n;i++)
{
control();
delay(sample_time);
}
DA(1,0);
create_datafile();
graph_r(r,r,y,e,c,u);
电动机的PID控制原理：本实验是一个闭环控制系统，对象是变频器－电动机，系统引入了比较环节和偏差，转速测量系统把被控量转速ｎ的信息以信号ｙ的形式送到比较环节，在比较环节中的到被控量ｙ与设定值ｒ的差，称为偏差ｅ，ｅ＝r-y。控制器根据偏差ｅ生成控制信号ｕ。
控制系统的品质有快速性、准确性和稳定性三个方面。快速性是希望被测量迅速达到设定或粉碎设定值变化；稳定性是指被控量不发生大幅度、长时间的振荡，即使有小幅震荡也应尽快衰减至零；如果系统被控量与设定值之间的偏差较小。就说系统的准确性好。为了便于比较不同控制策略下系统的品质，常采用综合性能指标表示控制系统的品质。绝对偏差积分（Integral of Absolute，IAE）是常用的综合指标之一。
IAE=
IAE包含了系统从t=0时刻起的全部偏差绝对值的积累。快速性、稳定性、准确性中任何一项性能不好，都会使IAE增大。IAE越小，控制系统的品质越好。系统设计和调试中，往往要选择控制策略或选取参数使指定的综合性能指标达到最有或者满意。
实验中的控制系统组成框图：
信号调理电路及报警电路设计：
信号调理电路及报警电路设计框图：
n= 400
Amplitude= 1638
IAE= 271.560
nr y e c u
0 1638 4 1634 0 3272
1 1638 14 1624 0 3262
2 1638 10 1628 0 3266
3 1638 6 1632 0 3270
4 1638 6 1632 0 3270
……
385 1638 1594 44 0 1638
在运行初始程序时，纹波很多，波形显得杂乱，于是接入一个电容滤波，为了尽量减少误差，将电容直接接到变频器上，避免接入导线引起的纹波扰乱，同时将变频器盖子盖上，以减少干扰。
实验体会：
理论和实践之间总是有很多不同，把理论灵活运用到实践中不是想象的那么容易。实验中遇到各种各样的问题是很正常的，关键是要掌握解决问题的方法，科学地查处实验中的问题所在。
3、实验结果
如图所示，当电机转动从静止到达程序设定频率时，即采用设定的V/F曲线达到所需频率。
程序设计：
1.原程序
“voidcontrol(void)
{
floatg_e,g_c,ep;
floattempp;
intm,j,k;
yy[iHale Waihona Puke Baidu=AD(11);
y[i]=(yy[i]-2047)*2;
e[i]=y[i]-r[i];
/* calculatethe control output u */
u[i]=r[i];
ida=u[i];
DA(1,ida);
/* show the time */
itoa(i,string,10);
gotoxy(20,20);
cputs(string);
}
voidparameter(void)
{
sample_time=5000;
}//程序分两段进行，前期加速。
}
DA(1,0);
create_datafile();
graph_r(r,r,y,e,c,u);
getch();
delay(100);
closegraph();
return;
}”
调整之后的结果:
DATA:
Sample_time= 5000
当电机转速超过额定值时报警电路发出警报。
信号测量调理电路：
实验主要仪器设备：
工控机
变频器
电动机
示波器
函数信号发生器
数字万用表
变频器的使用：
NO.
功能说明
设定值
备注
P00
频率来源设定
d 01
主频率信号由类比信号DC 0~+10V控制
P01
运转指令来源设定
d01
运转指令由外部端子控制，键盘STOP有效
P02
getch();
delay(100);
closegraph();
return;
}”
原程序结果：
2.调试之后的程序：
“voidcontrol1(void)
{
floatg_e,g_c,ep;
floattempp;
intm,j,k;
yy[i]=AD(11);
y[i]=(yy[i]-2047)*2;
e[i]=r[i]-y[i];
实验中遇到的问题：
实验中遇到电机在预先写好的程序下可以运行但未能采集到输入信号的情况，在程序确定没有问题的前提下开始对硬件进行检查。先确定端子板与采集卡正确链接后，进入Test程序，对输出量用万用表进行测量，确定输出同道没有问题。再将输入同道连上函数信号发生器，依旧没有输入信号，而连上直流稳压电源时输入信号可以进入计算机。用示波器仔细排查后发现原因是函数信号发生器的输出接线接触不良，而端子板的信号输入同道并没有问题。再用示波器观察从电机送出的信号，发现信号整形前波形正常，而整形后的波形特别杂乱，推测是整形芯片出了问题。更换芯片后问题得到了解决。
马达停止方式设定
d 00
马达一减速刹车方式停止
P03
最高操作频率选择
50.0Hz
P04
最大电压频率选择
50.0Hz
P05
最高输出电压选择
220.V
P06
中间频率选择
2.20Hz
P07
中间电压选择
23.0Hz
P08
最低输出频率选择
1.30Hz
P09
最低输出电压选择
14.0Hz
1、参数的设定
2、选择的图像
386 1638 1610 28 0 1638
387 1638 1612 26 0 1638
388 1638 1612 26 0 1638
389 1638 1618 20 0 1638
390 1638 1618 20 0 1638
391 1638 1630 8 0 1638
392 1638 1626 12 0 1638
DA(1,0);
iae=0.;
n=400;
i=0;
iad=0;
e[0]=0;
amplitude=3; /*0---5v*/
amplitude=amplitude*4095/5.0;
for(i=0; i<n+1; i++)
r[i]= amplitude;
}
main()
{
intk,m,kkp;
FILE *fpp;
iae+=fabs(e[i])*10/4095;;//换算成电压的积分
/* calculatethe control output u */
u[i]=0.5*e[i]+1.5*r[i];//加速提速
ida=u[i];
DA(1,ida);
/* show the time */
itoa(i,string,10);
实验目的:
•了解VFD007M23A变频器的工作原理，会使用变频器改变电机的转速。
•编写程序对电机的转速实现控制。
实验原理：
变频器原理：变频器主要采用交—直—交方式（VVVF变频或矢量控制变频），先把工频交流电源通过整流器转换成直流电源，然后再把直流电源转换成频率、电压均可控制的交流电源以供给电动机。一般由整流、中间直流环节、逆变和控制4个部分组成。
gotoxy(20,20);
cputs(string);
}
voidcontrol2(void)
{
floatg_e,g_c,ep;
floattempp;
intm,j,k;
yy[i]=AD(11);
y[i]=(yy[i]-2047)*2;
e[i]=r[i]-y[i];
iae+=fabs(e[i])*10/4095;//换算成电压的积分
/* calculatethe control output u */
u[i]=r[i];
ida=u[i];
DA(1,ida);
/* show the time */
itoa(i,string,10);
gotoxy(20,20);
cputs(string);
}
voidparameter(void)
{
电机转速控制系统方案设计
设计概述：
本实验要求对电机转速控制系统提出设计，系统分为控制部分（由工控机组成），数据通道，控制对象（由变频器，电动机组成），测量电路与报警电路。电机的启动，加速，减速，停止可以由两种方式控制，一种是通过变频器的面板参照说明书进行设置，使电机按照设定好的曲线运转；一种是在工控机上编写程序，使电机按照程序运转，并在屏幕上绘制出实际转速与预期转速的关系图像。系统还加入了报警电路，当电机转速超过额定值时，系统能够自动发出警报。
功能说明p00频率来源设定p01运转指令来源设p02马达停止方式设p03最高操作频率选p04最大电压频率选p05最高输出电压选p06中间频率选择p07中间电压选择p08最低输出频率选p09最低输出电压选设定值备注定d01主频率信号由类比信号设定d01运转指令由外部端子控效设定d00马达一减速刹车选择500hz选择500hz选择220v择220hz择230hz选择130hz选择140hz注号dc010v控制控制键盘stop有车方式停止3实验结果如图所示当电机转动从静止到达程序设定频率时即采用设定的vf曲线达到所需频率