实验1：不可逆单闭环直流调速系统静特性的研究(B5参考格式)

《运动控制系统》实验报告

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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U n ，此电压与转速给定信号U n *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U ct ，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U n *和转速反馈电压U n 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。

RP 给定

图1-1 不可逆转速单闭环直流调速系统

三、实验注意事项

1. 直流电动机M03参数为：P N =185W ，U N =220V ，I N =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U g 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U g （开环时给定电压称为U g ，闭环后给定电压称为U n *）直接接到触发单元GT 的输入端（U ct ），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U g ，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

（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U g ，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R g 的阻值，使主回路电流达到额定电流I N ，此时即为额定工作点（n =n N =1500r/min ，I d =I N =1A ）。然后减小负载变阻器R g 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T

的数据，并在图1-3所示坐标系中画出开环机械特性曲线。

U g e

图1-2 开环控制特性曲线

图1-3 开环机械特性曲线

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U n的极性，（注意U n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U n*，（注意U n*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U n*，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*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。

转速n和给定电压U

U*n(V)

e

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

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：

六、实验心得体会