“运动控制系统”专题实验实验报告学生姓名申文晗所属班级电信硕11学 号2009035073同组者姓名孙飞扬所属班级电信硕11学 号2009035074同组者姓名钟阳所属班级电信硕11学 号2009035054实验时间5月4日提交报告日期5月11日 成 绩实验名称5.2 晶闸管直流调速系统主要控制单元调试一.实验目的1.熟悉直流调速系统主要控制单元的工作原理及调速系统的要求。2.掌握直流调速系统主要控制单元的调试步骤与方法。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1.电压源控制屏（NMCL32）；2.低压控制电路及仪表（NMCL-31）；3.直流调速控制单元（NMCL-38）；4.双踪示波器；5.万用表。四.实验原理实验原理图如下图所示：图5-5 速度调节器和电流调节器的调试接线图图5-6 DPT、DPZ、DLC的调试接线图五.实验结果与分析1.速度调节器（ASR）的调试按照实验原理图接线，不需要闭合主电路电源，DZS的扭子开关S拨向接触位置。1）调整输出正,负限幅值 （使用万用表）“5”、“6”端接 可调电容，一般接7uF，使ASR 调节器为PI 调节器，加入一定的输入电压（可为1V，由NMCL31 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“3”端输出正负值等于5V。2）测定ASR作为P调节器时输-入输出特性 （使用万用表）将反馈网络中的电容短接（“5”、“6”端短接），“2”端作为输入端，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。从图中我们可以看出作为P调节器的时候ASR的输入输出特性呈现线性的状态，符合实验的预期。3）观察PI 特性 （使用示波器）拆除“5”、“6”端短接线，接入7uF电容，给定1V后，突加或突减给定电压，用慢扫描示波器观察输出电压的变化规律，改变调节器RP4的放大倍数及反馈电容，观察输出电压的变化。反馈电容由NMCL-18底端的外接电容箱改变数值。 C=0.3uF c=7uF由图我们可以看出，当电容减小的时候，调节器的时间常数减小，也就是系统的惯性明显减小，系统的反应速度更快，波形的坡度也更陡。2.速度调节器的反号器（AR）调试按照图5-5接线。测定ASR的“3”和“9”端，“3”端为+5V，则“9”端为-5V，反之亦然。 测得：U3=4.99V,U9=-5.01V。所得结果符合实验预期。3.电流调节器（ACR）的测试 按图5-5接线。1）调整输出正,负限幅值 （使用万用表）“9”、“10”端接可调电容，接入7uF，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RP1、RP2，使输出正负最大值大于5V。2）测定输入输出特性 （使用万用表）将反馈网络中的电容短接（“9”、“10”端短接），“3”端作为输入端，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。从实验结果图中我们可以轻易看出，当ACR作为P调节器时其输入-输出特性呈线性，符合实验预期。3）观察PI 特性 拆除“9”、“10”端短接线，接入7uF电容，给定1V后，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。 C=0.3uF C=7uF从图中我们可以看出当电容减小时，调节器的时间常数减小，也就是系统的惯性明显减小，系统的反应速度更快，波形的坡度也更陡。4.电平检测器的调试按照图5-6连线。推上空气开关，此时不需要闭合主电路电源。（1）测定转矩极性鉴别器（DPT）的环宽，要求环宽为0.40.6 伏，记录高电平值，调节RP 使环宽对称纵坐标。具体方法：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”。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0.40.6 伏，调节RP，使回环向纵坐标右侧偏离0.10.2 伏。具体方法：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”。减小给定，当“2”端电压从“0”变为“1”时，“1”端电压在0.10.2V 范围内，否则应继续调整电位器RP。5.逻辑控制器（DLC）的调试按照图5-6连线。测试逻辑功能，列出真值表。 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，代表DLC的“1”端为高电平。给定的钮子开关S2拨向下方，则代表DLC的“1”端为低电平。（b）NMCL-31的低压电源置于“on”，则加到DLC“2”端上的15V电压代表高电平输入，把15V与DLC的“2”连线断开时代表低电平输入，此时Ublf、Ublr的输出应为高低电平变化，起逻辑关系如下图。另外，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。输入UM=1110001UI=2100100输出UZ(Ublf)000111UF(Ublr)111000（c）把NMCL-31的低压电源+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。六.思考题1.简述ASR、ACR电路的工作原理。ASR、ACR分别决定了电流给定电压最大值和电子电力变换器的最大输出电压。他们有两种工作状态，第一种饱和状态，这时输出达到了限幅值，调节器的输出电压不再发生变化，这时相当于电路发生开路；第二种状态是不饱和状态，此时调节器的输出电压值在不断增加，直到达到输出限幅值，如果想要退出饱和状态必须要给调节器施加反向电压使得他们退出饱和状态。因为这两个调节器属于PI调节器，存在P环节，所以它们的快速性得到了一定的保障，而且因为I环节的存在，电压的变化不会特别剧烈，有助于保护电路，实现诸多功能。2.转矩极性鉴别器DPT所起的作用是什么？转矩极性鉴别器为一电平检测器，用于检测控制系统中转矩极性的变化；它是一个模数转换器，可将控制系统中连续变化的电平转换成逻辑运算所需的0”、”1”状态信号。其原理图1-9（a）如图所示。转矩极性鉴别器的输入输出特性如图1-9（b）所示，具有继电特性。调节同相输入端电位器可以改变继电特性相对于零点的位置。特性的回环宽度为：Uk=Usr2-Usr1=K1(Uscm2-Uscm1)式中K1为正反馈系数，K1越大，则正反馈越强，回环宽度就越大，Usr2和Usr1分别为输出由正翻转到负及由负翻转到正所需的最小输入电压；Uscm2和Uscm1分别为正向和负向饱和输出电压。逻辑控制系统中的电平检测环宽一般取0.20.6V，环宽大时能提高系统抗干扰能力，但环太宽时会使系统运作迟钝。3.零电流检测器DPZ所起的作用是什么？零电流检测器也是一个电平检测器，其工作原理与转矩极性鉴别器相同，在控制系统中进行零电流检测，其原理图和输入输出特性分别如图1-10（a）和1-10（b）所示。4.什么是DPT或DPZ的环宽？ DPT或DPZ的电压基准点均为0，所谓环宽就是对基准点留有一定的电压缓冲范围，一般为0.40.6V，避免细小扰动而造成DPT或DPZ的误动作。七.实验体会 通过本次试验熟悉了直流调速系统主要控制单元的调试方法，以及对调速系统的要求，在直观上理解了ASR、ACR的输入-输出特性，帮助在运动控制课程中的有关方面的学习与巩固知识。八. 建议与意见 由于试验台的某些管脚出现接触不良或者坏掉的情况，导致实验无法正常进行，需要更换实验台，大大降低了实验效率，希望同学们在做实验的时候保护实验台，还要麻烦老师对坏掉的设备进行检修。