电机调速自动控制系统报告
目录
一、电机参数及其指标 (2)
1、电机选择 (2)
2、指标 (2)
二、参数计算 (2)
1、电流调节器计算 (2)
（1）确定时间常数 (2)
（2）选择电流调节器结构 (3)
（3）计算电流调节器参数 (3)
（4）校验近似条件 (3)
（5）ACR传递函数 (4)
2、转速调节器计算 (4)
（1）确定时间常数 (4)
（2）选择转速调节器结构 (4)
（3）计算转速调节器参数 (4)
（4）检验近似条件 (5)
（5）校核转速超调量 (5)
（6）ASR传递函数 (5)
三、硬件设计 (6)
四、仿真分析 (10)
1、ACR的模型图及仿真图 (10)
2、ACR的模型图及仿真图 (12)
五、软件设计 (14)
六、个人小结 (16)
一、电机参数及其指标
1、电机选择
直流脉宽调制电源供电
电动机：，，，，
电枢回路总电阻：;
电力电子放大系数：
时间常数：
电流反馈：
转速反馈：
2、指标
系统的静、动态指标为：无静差；电流超调量：；转速超调量
二、参数计算
1、电流调节器计算
（1）确定时间常数
1）整流装置滞后时间常数
2）电流滤波时间常数
3）电流环小时间常数之和
（2）选择电流调节器结构
根据设计要求，并保证稳态电流误差，可按典型Ⅰ型系统设计电流调节器。电流环控制对象是双惯性型的，因此可用PI型电流调节器，其传函为：
检查对电源的电压的抗扰性能：，指标可以接受。（3）计算电流调节器参数
电流调节器超前时间常数：
电流环开环增益：要求时，取，因此
于是，ACR的比例系数为：
（4）校验近似条件
电流环截止频率：
1）校验整流装置传递函数的近似条件
满足近似条件
2）校验忽略反电动势变化对电流环影响的条件
满足近似条件
3）校验电流环小时间常数近似近似处理条件
满足近似条件
按照上述参数，电流环可达到的动态跟随性能指标为满足设计要求
（5）ACR传递函数
通过上述计算，得：
2、转速调节器计算
（1）确定时间常数
1）电流环等效时间常数
2）转速滤波时间常数
3）转速环小时间常数
（2）选择转速调节器结构
按照设计要求，选用PI调节器，其传递函数为
（3）计算转速调节器参数
按跟随和抗扰性能都好的原则，取h=5，则ASR的超前时间常数为转速环开环增益
可求得ASR的比例系数为
（4）检验近似条件
转速环截止频率为
1)电流环传递函数简化条件
满足简化条件
2)转速环小时间常数近似处理条件
满足简化条件（5）校核转速超调量
按退饱和的情况计算超调量：
由于h=5时，，理想空载启动时z=0，可得：
满足条件。
（6）ASR传递函数
通过上述计算，得：
三、硬件设计
（1）系统总结构图
微机数字控制双闭环直流调速系统主电路中的UPE 用的是直流PWM 功率变换器，结构图如下：
1) 主回路
三相交流电源经不可控整流变换为电压恒定的直流电源，再经过直流PWM 变换器得到可调的直流电压，给直流电动机供电。 2) 检测回路
检测回路包括电压、电流、温度和转速检测，其中电压、电流和温度检测由A/D 转换通道变为数字量送入微机，转速检测用数字测速。 3) 故障综合
对电压、电流、温度等信号进行分析比较，若发生故障立即通知微机，以便及时处理，避免故障进一步扩大。
4) 数字控制器
数字控制器是系统的核心，选用专为Intel 8X196MC 系列单片微机。这种微机芯片本身都带有A/D 转换器、通用I/O 和通用接口，还带有一般微机并不具备的故障保护、数字测速和PWM 生成功能，可简化数字控制系统的硬件电路。
+-
（2）电路原理图设计
1)整流电路设计
常用的桥式电路：
整流二极管所承受的正反向电压最大值为三相交流电网线电压的峰值，即为
2U。实际应用当中需要考虑到电网电压的波动及各类浪涌电压的影1
响，因此需要留有一定的安全裕量，一般取为此峰值电压的2～3倍，所以整流二极管的正反向额定电压为：
通过二极管的峰值电流及电机最大负载时的峰值电流，为电机额定电流的
5-6倍，取，则
二极管的电流有效值为，其最大峰值为
考虑一定的安全裕量可以求得整流二极管的额定正向平均电流为：
可选用型号为6MBI300U4-120的IGBT，其参数为：，电压为1200V。
（3）A\D转换模块
模数转换的电路原理图如下：
（4）显示电路设计
显示电路原理图如下：
（5）键盘电路原理图
（6）电流检测电路设计
N 型霍尔元件的)/(ned IB U H = ,P 型霍尔元件的)/(ped IB U H =
两式中，n 为电子密度；p 为空穴密度；e 为电子电量；d 为元件厚度，单位为m 。令 ne R H 1=
或e
P 1
，则d IB R U H H /=，R H 称为霍尔系数，其值反映霍尔效应的强弱。设d
R K H
H =
，则IB K U H H = ,K H 称为霍尔元件灵敏度，它表示在单位电流单位磁场作用下，开路的霍尔电势输出值。
（7）转速检测电路设计
本次设计采用75CYB0型永磁直流测速发电机进行转速检测。当测速发电机工作时，在某一瞬间其输出电压跟角速度成正比，而极性有旋转方向确定。
（8）电压检测电路设计
采用隔离电路可将单片微机与被控对象隔离开，以防止来自现场的干扰或强电侵入。数字信号比模拟信号的隔离易于实现，所以输出通道中大部分采用数字隔离。
普通光电耦合器以发光二极管为输入端，光敏三极管为输出端。光电耦合器绝缘电阻可达1010以上，并能承受1500V 以上的高电压。被隔离的两端可以不共地自成系统，避免输出端对输入端可能产生的反馈和干扰。另外，以发光二极管作为发光源，其动态电阻很小，可以抑制系统内外的噪声干扰。
光电耦合器的发光二极管正常发光电流为毫安级，为满足电流要求，长采用限流电阻的开关输入控制。输出也分为集电极输出和发射极输出等形式。
Usc ω
四、仿真分析
1、ACR的模型图及仿真图
1)模型图：
2)step给定值为10，取KT=0.5的关系式，得到下图:
根据波形图可得：
调节时间为：
超调量: 4.9%
上升时间：
峰值时间：
因此，满足设计指标。
3)step给定值为10，取KT=1.0的关系式，得到下图:
可以看出：，，，4)step给定值为10，取KT=0.25的关系式，得到下图:
通过波形可得：，无超调。
2、A CR的模型图及仿真图
1)模型图：
2)转速环空载高速启动波形图：
通过图形可以看出：
在1.7s左右的转速区域稳定，得到额定转速。
3)转速环负载启动波形图：
在time=3处给定干扰step=100
如图所示，当时间到1.7s左右时各项参数开始稳定，在3s出给定一个step=100的干扰信号，转速开始下降，电流有所上升，到3.25s时开始趋近稳定。
五、软件设计
（1）主程序流程图（2）数字PI子程序流程图
（3）数字滤波子程序流程图 （4）键盘输入子程序
（5）8279初始化子程序框图 （6）显示更新子程序框图
六、个人小结
经过这次实习，深入了解了对于电机调速系统设计的方法，回顾了课堂中所学的知识，也学到了一些新的知识和新的方法，对于以后的研究学习有了总体的了解。
在仿真过程中经过不断调整参数，也学到了很多调整参数的方法，对Matlab 中Simulink的使用更加熟悉，为毕业设计打下了基础。
直流伺服电机实验报告
实验六 直流伺服电机实验 一、实验设备及仪器 被测电机铭牌参数： P N =185W ，U N =220V ，I N =1.1A ， 使用设备规格(编号)： 1．MEL 系列电机系统教学实验台主控制屏（MEL-I 、MEL-IIA 、B ）； 2．电机导轨及测功机、转速转矩测量（MEL-13）； 3．直流并励电动机M03（作直流伺服电机）； 4．220V 直流可调稳压电源（位于实验台主控制屏的下部）； 5．三相可调电阻900Ω（MEL-03）； 6．三相可调电阻90Ω（MEL-04）； 7．直流电压、毫安、安培表（MEL-06）； 二、实验目的 1．通过实验测出直流伺服电动机的参数r a 、e κ、T κ。 2．掌握直流伺服电动机的机械特性和调节特性的测量方法。 三、实验项目 1．用伏安法测出直流伺服电动机的电枢绕组电阻r a 。
2．保持U f=U fN=220V，分别测取U a =220V及U a＝110V的机械特性n=f(T)。3．保持U f=U fN=220V，分别测取T2＝0.8N.m及T2＝0的调节特性n=f(Ua)。4．测直流伺服电动机的机电时间常数。 四、实验说明及操作步骤 1．用伏安法测电枢的直流电阻Ra
表中Ra=（R a1+R a2+R a3）/3; R aref=Ra*a ref θ θ + + 235 235 （3）计算基准工作温度时的电枢电阻 由实验测得电枢绕组电阻值，此值为实际冷态电阻值，冷态温度为室温。按下式换算到基准工作温度时的电枢绕组电阻值： R aref=Ra a ref θ θ + + 235 235
直流电动机调速课程设计
《电力拖动技术课程设计》报告书 直流电动机调速设计 专业：电气自动化 学生姓名： 班级： 09电气自动化大专 指导老师： 提交日期： 2012 年 3 月
前言 在电机的发展史上，直流电动机有着光辉的历史和经历，皮克西、西门子、格拉姆、爱迪生、戈登等世界上著名的科学家都为直流电机的发展和生存作出了极其巨大的贡献，这些直流电机的鼻祖中尤其是以发明擅长的发明大王爱迪生却只对直流电机感兴趣，现而今直流电机仍然成为人类生存和发展极其重要的一部分，因而有必要说明对直流电机的研究很有必要。 早期直流电动机的控制均以模拟电路为基础，采用运算放大器、非线性集成电路以及少量的数字电路组成，控制系统的硬件部分非常复杂，功能单一，而且系统非常不灵活、调试困难，阻碍了直流电动机控制技术的发展和应用范围的推广。随着单片机技术的日新月异，使得许多控制功能及算法可以采用软件技术来完成，为直流电动机的控制提供了更大的灵活性，并使系统能达到更高的性能。采用单片机构成控制系统，可以节约人力资源和降低系统成本，从而有效的提高工作效率。 直流电动机具有良好的起动、制动性能，宜于在大范围内平滑调速，在许多需要调速或快速正反向的电力拖动领域中得到了广泛的应用。从控制的角度来看，直流调速还是交流拖动系统的基础。早期直流电动机的控制均以模拟电路为基础，采用运算放大器、非线性集成电路以及少量的数字电路组成，控制系统的硬件部分非常复杂，功能单一，而且系统非常不灵活、调试困难，阻碍了直流电动机控制技术的发展和应用范围的推广。随着单片机技术的日新月异，使得许多控制功能及算法可以采用软件技术来完成，为直流电动机的控制提供了更大的灵活性，并使系统能达到更高的性能。采用单片机构成控制系统，可以节约人力资源和降低系统成本，从而有效的提高工效率。
计算机控制实验报告4(电机调速实验)
班级：座号：姓名成绩： 课程名称：计算机控制技术实验项目：电机调速实验 实验预习报告（上课前完成） 一、实验目的 1．了解直流电机调速系统的特点。 2．研究采样周期T对系统特性的影响。 3．研究电机调速系统PID控制器的参数的整定方法。 二、实验仪器 1．EL-AT-II型计算机控制系统实验箱一台 2．PC计算机一台 3．直流电机控制实验对象一台 三、控制的基本原理 1．系统结构图示于图8－1。 图8－1 系统结构图 图中 Gc（s）=Kp（1+Ki/s+Kds） Gh（s）=（1－e-TS）/s Gp（s）=1/（Ts+1） 2．系统的基本工作原理 整个电机调速系统由两大部分组成，第一部分由计算机和A/D&D/A卡组成，主要完成速度采集、PID运算、产生控制电枢电压的控制电压，第二部分由传感器信号整形，控制电压功率放大等组成。电机速度控制的基本原理是：通过D/A输出-2.5v～+2.5v的电压控制7812的输出，以达到控制直流电机电枢电压的目的。速度采集由一对红外发射、接收管完成，接收管输出脉冲的间隔反应了电机的转速。
第二部分电路原理图 3．PID递推算法： 如果PID调节器输入信号为e（t），其输送信号为u（t）,则离散的递推算法如下：Uk=Kpek+Kiek2+Kd(ek-ek-1) 其ek2是误差累积和。 四、实验内容： 1、设定电机的速度在一恒定值。 2、调整P、I、D各参数观察对其有何影响。 五、实验步骤 1．启动计算机，在桌面双击图标[Computerctrl]或在计算机程序组中运行[Computerctrl]软件。 2．测试计算机与实验箱的通信是否正常,通信正常继续。如通信不正常查找原因使通信正常后才可以继续进行实验。 3． 20芯的扁平电缆连接实验箱和炉温控制对象，检查无误后，接通实验箱电源。 开环控制 4．选中[实验课题→电机调速实验→开环控制实验]菜单项,鼠标单击将弹出参数设置窗口。在参数设置窗口设置给定电压，及电机控制对象的给定转速，点击确认在观察窗口观
直流他励电动机实验报告记录
直流他励电动机实验报告记录
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电机学实验报告——直流他励电动机实验 姓名：张春 学号：2100401332
实验三直流他励电动机实验 一、实验目的 1．掌握用实验方法测取直流他励电动机的工作特性和机械特性。 2．掌握直流他励电动机的调速方法。 二、实验内容 1．工作特性和固有机械特性 保持和不变，时，测取工作特性、、及 固有机械特性。 2．调速特性 （1）改变电枢电压调速 保持电动机不变，常数，测取。 （2）改变励磁电流调速 保持，常数，时，测取。 3．观察能耗制动过程 三、实验说明及操作步骤 1．他励直流电动机的工作特性和固有机械特性 按图3-4接线，电阻选用挂箱上的阻值为、电流为 的可调电阻，作为直流并励电动机的起动电阻，电阻选用挂箱上的阻值为的可调电阻. 并接上励磁电流表（mA）和电枢电流表（A）。
（1）打开设备开关和设置好各个按钮状态，将电动机励磁回路电阻调至阻值最 小，电枢回路起动电阻调至阻值最大。 （2）调节直流稳压电源上的“电压调节”旋钮，使电动机输入电压为，电动机电枢回路起动电阻调至最小值，增加电动机磁场调节电阻，使电动机转速达额定值。 （3）调出电动机的额定运行点，确定电动机的额定励磁电流。 （4）在保持，不变的条件下，逐次减小电动机的负载，在额定负载到 空载范围内，测取电动机电枢电流，转速和输出转矩，共取组数据，记录于表3-1中。 表中：电动机输入功率P1＝U a I a+U f I fn，输出功率P2=0.105nT2 效率 表3-1 工作特性和固有机械特性实验数据 实 验 数 据 1.10 1.0 0.9 0.8 0.4 0.3 0. 2 16 638 169 3 171 17 34 1.18 1.08 0.9 7 0.8 6 0.4 0.2 8 0. 15 计 算 数 260 .96 238 .96 216 .96 194 .96 106 .96 84. 96 62.9 6 19818216514771.50.27.3
步进电机自动控制系统
步进电机自动控制系统 设计内容 设计用P C机对四相步进电机，方向，步数及自动化控制系统，并编写汇编程序实现相应轻能。 设计要求 （1）设计控制系统硬件电机。 （2）由8255键盘控制电机的方向，走的步数,并由数码管显示相应的参数。 （3）在命令执行结束后，由PC内部扬声器发出信号提示。 设备与器材 PC机一台，TPC－1实验台一个，并行接口8255一片，步进电机一个，LED数码管4个，74ls164按键11个，GAL芯片一个，74LS245一片。 硬件方案 硬件共分成5个模块：①译码驱动电路，②8255控制键盘模块③8255LED显示模块，④步电机驱动模块，⑤步进电机模块 a) 译码驱动电路 方案一使用适当的门电路来实现不同地址的，用74LS245做数据驱动，缺点： 由于只使用门电路，电路连线非常复杂 方案二使用76LS138和适当门电路实现译码，相对于方案一电路复杂度有一定的改观，在TPC实验箱上使用这种译码方案 方案三使用可编程逻辑器件GAL16V8实现译码功能，用GAL优点：成本低，电路连线少。本设计选择这个方案来实现译码功能。 a)键盘模块 方案一用8255 12个口直接接按键，此方法成本高，不使用行列法，浪费端口，如用行列法只用7个端口。 方案二使用2个74LS273或74LS373控制键盘，其中一个控制行，273反向从键盘中读数据，另一个控制列选，273正向向键盘发数据。 方案三使用7281芯片同时控制键盘和数码，7281通过串行口和总线通信，端口使用少，且操作方便。 方案四PC0~4，PB0~4分别控制16个按键。由于本模块技术已经成熟，在应用中广泛使用，所以本设计选择此方案来实现。 c) LED数码管显示模块 方案一74LS138一片，ULN2803A一片和74HC573一片，来实现显示，74LS138译 码送UNL2083A通过UNL2083A控制位，通过74HC573控制数据，本方案，成本较高，要单片机中有使用比较多。 方案二使用一片8255A控制两个74HC573和一个正相驱动器74LS07和一个反相驱 动器74LS06分别控制4个LED位选和编码数据传输。此方案用到了8255A由于模块②中用到的8255A3个口都以使用，再用一个8255A成本比较高。 方案三通过一个片信号，两个74HC373和一个正相驱动器74LS06和一个反相驱动 器74LS07分别控制3个LED位选和编码数据传输。此方案成本低，但是软件实现的点复杂。 方案四使用4个74HC373和控制4个LED编码数据，用8255A PC高位和总线片选信号控制数据输入位选，由于是静态显示，一般用于1个或2个数码管的显示。 方案五使用4个74LS164，通过串行移位来实现LED显示。成本不高，使用端口少，可以直接通过8255PC7和PB7口，一个做为移位控制，一个送数据。本设计使用此方案 d) 步进电机驱动模块
直流电机PWM调速与控制设计报告
综合设计报告 单位：自动化学院 学生姓名： 专业：测控技术与仪器 班级：0820801 学号： 指导老师： 成绩： 设计时间：2011 年12 月 重庆邮电大学自动化学院制
一、题目 直流电机调速与控制系统设计。 二、技术要求 设计直流电机调速与控制系统，要求如下： 1、学习直流电机调速与控制的基本原理； 2、了解直流电机速度脉冲检测原理； 3、利用51单片机和合适的电机驱动芯片设计控制器及速度检测电路； 4、使用C语言编写控制程序，通过实时串口能够完成和上位机的通信； 5、选择合适控制平台，绘制系统的组建结构图，给出完整的设计流程图。 6、要求电机能实现正反转控制； 7、系统具有实时显示电机速度功能； 8、电机的设定速度由电位器输入； 9、电机的速度调节误差应在允许的误差范围内。 三、给定条件 1、《直流电机驱动原理》，《单片机原理及接口技术》等参考资料； 2、电阻、电容等各种分离元件、IC、直流电机、电源等； 3、STC12C5A60S2单片机、LM298以及PC机； 四、设计 1. 确定总体方案； 2. 画出系统结构图； 3. 选择以电机控制芯片和单片机及速度检测电路，设计硬件电路； 4. 设计串口及通信程序，完成和上位机的通信； 5. 画出程序流程图并编写调试代码，完成报告；
直流电机调速与控制 摘要：当今社会，电动机作为最主要的机电能量转换装置，其应用范围已遍及国民经济的各个领域和人们的日常生活。无论是在工农业生产，交通运输，国防，航空航天，医疗卫生，商务和办公设备中，还是在日常生活的家用电器和消费电子产品（如电冰箱，空调，DVD等）中，都大量使用着各种各样的电动机。据资料显示，在所有动力资源中，百分之九十以上来自电动机。同样，我国生产的电能中有百分之六十是用于电动机的。电动机与人的生活息息相关，密不可分。电气时代，电动机的调速控制一般采用模拟法、PID控制等，对电动机的简单控制应用比较多。简单控制是指对电动机进行启动，制动，正反转控制和顺序控制。这类控制可通过继电器，光耦、可编程控制器和开关元件来实现。还有一类控制叫复杂控制，是指对电动机的转速，转角，转矩，电压，电流，功率等物理量进行控制。 本电机控制系统基于51内核的单片机设计，采用LM298直流电机驱动器，利用PWM 脉宽调制控制电机，并通过光耦管测速，经单片机I/O口定时采样，最后通过闭环反馈控制系统实现电机转速的精确控制，其中电机的设定速度由电位器经A/D通过输入，系统的状显示与控制由上位机实现。经过设计和调试，本控制系统能实现电机转速较小误差的控制，系统具有上位机显示转速和控制电机开启、停止和正反转等功能。具有一定的实际应用意义。关键字：直流电机、反馈控制、51内核、PWM脉宽调制、LM298 一、系统原理及功能概述 1、系统设计原理 本电机控制系统采用基于51内核的单片机设计，主要用于电机的测速与转速控制，硬件方面设计有可调电源模块，串口电路模块、电机测速模块、速度脉冲信号调理电路模块、直流电机驱动模块等电路；软件方面采用基于C语言的编程语言，能实现系统与上位机的通信，并实时显示电机的转速和控制电机的运行状态，如开启、停止、正反转等。 单片机选用了51升级系列的STC12c5a60s2作为主控制器，该芯片完全兼容之前较低版本的所有51指令，同时它还自带2路PWM控制器、2个定时器、2个串行口支持独立的波特率发生器、3路可编程时钟输出、8路10位AD转换器、一个SPI接口等，
实验(1)PWM电机调速实验报告
PWM电机调速 班级：09应电（5）班 姓名： 学号：0906020122 指导老师 时间：2011年10月20日
目录 一、实验名称 (2) 二、实验设计的目的和要求 (2) 三、预习要求 (2) 四、电路原理图 (4) 五、电路工作原理 (4) 六、 PCB图 (5) 七、实验结果 (6) · 八、实验中出现的问题以及解决方法 (13) 九、实验心得 (13) 十、参考文献 (14) 十一、元件清单 (14)
一、实验名称：PWM电机调速 二、实验设计的目的和要求 1）学习用LM339内部四个电压比较器产生锯齿波、直流电压、PWM脉宽； 2）掌握脉宽调制PWM控制模式； 3）掌握电子系统的一般设计方法； 4）培养综合应用所学知识来指导实践的能力； 5）掌握常用元器件的识别和测试，熟悉常用仪表，了解电路调试的基本方法进一步掌握制版、电路调试等技能。 三、预习要求 3.1关于LM339器件的特点和一些参数 图3-1 LM339管脚分配图 1）电压失调小，一般是2mV； 2）共模范围非常大，为0v到电源电压减1.5v； 3）他对比较信号源的内阻限制很宽； 4）LM339 vcc电压范围宽，单电源为2-36V，双电源电压为±1V-±18V； 5）输出端电位可灵活方便地选用； 6）差动输入电压范围很大，甚至能等于vcc。
3.2 分析PWM电机调速电路的系统组成原理，画出每一级电路输出的波形 1）由1、6、7管脚构成的电压比较器，通过RC积分电路调节可调变阻器R5(203)，产生锯齿波 图3-2 锯齿波 2) 由8、9、14管脚构成的比较器，通过8管脚接入前一个比较器1管脚产生的锯齿波信号与调节R7(103)取样得到的9管脚电压做比较通过比较器14管脚输出的是PWM脉宽 图3-3 脉冲波（pwm） 3）PWM电机调速电路中有两个三极管，是具有耦合放大作用的 4）另外电路中的输入4、5管脚和10、11管脚的两个电压比较器在整个电路中具有欠压保护和过流保护
电动机试验报告
设备名称；#3炉一次风机试验性质预试试验日期：2009 年03月11 日铭牌：气温：12 ℃ 一、直流电阻测州量：（单位：mΩ） 二、绝缘电阻及吸收比测量：（单位：MΩ） 结论：合格 审批：审核：整理：刘霞 试验人员：刘霞、李爱云、张剑荣、朱文凡、任国东
设备名称；#3炉二次风机试验性质预试试验日期：2009 年03月11 日铭牌：气温：12 ℃ 一、直流电阻测州量：（单位：mΩ） 二、绝缘电阻及吸收比测量：（单位：MΩ） 四、交流耐压： 结论：合格 审批：审核：整理：刘霞 试验人员：刘霞、李爱云、张剑荣、朱文凡、任国东
设备名称；#3炉引风机A试验性质预试试验日期：2009 年03月11 日铭牌：气温：12 ℃ 一、直流电阻测州量：（单位：mΩ） 二、绝缘电阻及吸收比测量：（单位：MΩ） 结论：合格 审批：审核：整理：刘霞 试验人员：刘霞、李爱云、张剑荣、朱文凡、任国东
设备名称；#3炉引风机B试验性质预试试验日期：2009 年03月11 日铭牌：气温：12 ℃ 一、直流电阻测州量：（单位：mΩ） 二、绝缘电阻及吸收比测量：（单位：MΩ） 结论：合格 审批：审核：整理：刘霞 试验人员：刘霞、李爱云、张剑荣、朱文凡、任国东
设备名称；#1机电动给水泵A试验性质预试试验日期：2009 年04月14 日铭牌：气温：12 ℃ 一、直流电阻测州量：（单位：mΩ） 二、绝缘电阻及吸收比测量：（单位：GΩ） 结论：合格 审批：审核：整理：刘霞 试验人员：刘霞、李爱云、任国东
设备名称；#1机电动给水泵B试验性质预试试验日期：2009 年04月14 日铭牌：气温：12 ℃ 一、直流电阻测州量：（单位：mΩ） 二、绝缘电阻及吸收比测量：（单位：GΩ） 结论：合格 审批：审核：整理：刘霞 试验人员：刘霞、李爱云、任国东
电机自动控制系统期末复习题
电机自动控制系统期末复习题 1、用开环与闭环转速与电枢电压的方程式解释，在直流电动机调速系统中，为什么闭环系统的机械特性比开 环的接特性硬？ 2、推导出它励直流电动机，给定电压Ud0与电机转速之间的数学方程式，并解释负载电流变化对转速的影响。它励直流电动机的调速原理？电路原理图？数学方程式？ 3、开环系统的调速范围、静差率和闭环系统的调速范围、静差率有啥区别？它们之间的关系是什么？ 4、用数学公式解释为什么在闭环系统中，为满足系统的稳态精度，要求开环放大系数K值越大越好，而为了满足稳定性要求，K值又不能太大？ 5、为什么闭环控制系统可以减少稳态速降？那个参数的变化可以使稳态速降降低很多？ 6、在转速负反馈单闭环调速系统中，分别采用比例控制、积分控制、比例积分控制，那些有静差？那些无静差？为什么要有静差？为什么能做到无静差？ 可逆PWM变换器的工作原理？与晶闸管整流电源的区别？ 7、电流连续与断续的机械特性有何不同？ 8、直流脉宽输出电压方程与晶闸管整流装置的电压方程有何不同？直流脉宽电源有几种典型形式？直流脉宽电源是如何实现调压的？ 9、在转速负反馈单闭环无静差调速系统中，突加负载后又进入稳定运行状态，用各环节的电压变化状态解释系统是如何实现转速调节的。 10、控制系统的伯特图中三个频段（低、中、高）对系统对系统性能的影响。截止频率对系统性能的影响。 11、对于转速、电流双闭环调速系统，请回答下列问题： 1）在该系统中，ASR和ACR各起什么作用？如果ASR和ACR都采用PI调节器，它们的输出限幅值应如何确定？ 2）若要改变系统的起动电流，应该调节什么参数？ 12、什么闭环控制系统可以减少稳态速降？ 13、在转速负反馈单闭环调速系统中，那些扰动系统有抑制作用，那些扰动系统无法抑制？为什么？ 14、对于转速、电流双闭环调速系统，如要改变电机转速,应该调节什么参数? 15、对于转速、电流双闭环调速系统，如要改变电机的堵转电流,应该调节什么参数? 16、对于转速、电流双闭环调速系统，如转速给定信号U*n没有变，增大转速反馈系数α，系统稳定后转速反 馈电压Un是增加还是减少？为什么？ 17、设系统的结构图如下图所示： 18、直流脉宽输出电压方程与晶闸管整流装置的电压方程有何不同？ 19、直流脉宽电源有几种典型形式？直流脉宽输出电压方程与晶闸管整流装置的电压方程有何不同？
电机实验报告一
西华大学实验报告（理工类） 开课学院及实验室： 电气与电子信息学院 6A-214 实验时间 ：2018年12月01日 一、实验目的 1．熟悉他励直流电动机的启动、调速和改变转向的方法。 2．用实验方法测取他励直流电动机的工作特性和机械特性。 3．学习测取他励直流电动机调速特性的方法。 二、实验内容 1．他励直流电动机的启动、调速和改变转向的方法。 2．他励直流电动机额定工作点的求取和测取他励直流电动机的工作特性n =f (P 2)、 T =f (P 2)、 =f (P 2)，机械特性n =f (T )。 3．测取他励直流电动机调速特性。 4．他励直流电动机的能耗制动实验。 三、实验线路 直流机电枢电源 同步机励磁电源 接触注：LDSP 为转矩/转速测量仪表 图1-1 他励直流电动机实验线路原理图 图1-2 他励直流电动机能耗制动原理图 直流机电枢电源
说明： 1．为了测量直流电机的转矩和转速大小，转矩/转速测量仪表LDSP的I a+、I a-必须串接到直流电机的电枢回路，U a+、U a-要并接到直流电机的电枢绕组两端，并且测量仪表的接线正负极性要与使用说明书中的规定一致。 2．接线时注意选择合适量程的仪表。 3．多功能表的接线详见附录二（后续实验同此）。 四、实验说明 在通电实验之前，请仔细阅读附录中有关直流电源和转矩/转速表LDSP的使用说明。 1．他励直流电动机的启动和改变转向 实验步骤： （1）请参照实验线路图1-1正确接线。检查ZDL-565多功能表为三相四线制接线方式，具体操作见附录。 （2）合上“总电源”开关，对应总电源指示灯亮，再合上“操作电源”空开，对应操作电源指示灯亮。按下“操作电源开关”合闸按钮，对应的红色指示灯亮；检查台面上所有的按钮处于断开位置，均为绿灯亮；所有数字表显示无错误。 （3）按下实验台直流机励磁电源合闸按钮，按下ZL-Ⅱ微机型直流电机励磁电源机箱面板上的“启动”按钮，面板上的“合闸”指示灯将会亮。点击“增加电压”按钮将直流电动机的励磁电压调到电机额定励磁电压值220V； （4）按下实验台直流电机电枢电源合闸按钮，点击“增加电压”按钮将电枢电压从零逐渐升高，观察“LDSP转矩/转速表”上的直流电机转速显示值，通过调节电枢电压的大小使电机的转速逐渐上升至其额定转速（约1500r/min）。启动电机时注意使电机的转向应与标定转向相同。 如果希望改变他励直流电动机的转向，只须改变电动机的电磁转矩方向，同学们自拟改变转向的方法。 2．额定工作点求取和测取他励电动机工作特性与机械特性 实验步骤： （1）实验接线参考图1-1，启动直流电动机步骤参考实验1。 （2）按下实验台同步电机励磁电源合闸按钮，点击“增加电压”按钮将同步发电机端电压逐渐升高，因为发电机以灯泡作负载，实验时其线电压不要超过额定电压380V。 （3）合上实验台交流接触器接通发电机负荷箱回路，依次将实验负荷箱上KM1~KM7按钮按下；注意每投入一组负载，需要同时调节直流电动机的电枢电压或励磁电流以便保持电动机转速为额定转速。同样，由于负荷的变化，同步发电机机端电压也会发生变化，需要随时调节同步发电机励磁电流，以保证机端电压基本不变。直流电动机的负载为同步发电机，改变同步发电机的输出功率，即可改变电动机的负载大小，电动机负载变化影响转速变化，因此需要相
电动机实验报告doc
电动机实验报告 篇一：电机实验报告 黑龙江科技大学 综合性、设计性实验报告 实验项目名称电机维修与测试 所属课程名称电机学 实验日期 XX年5.6—5.13 班级电气11-13班 学号 姓名 成绩 电气与信息工程学院实验室 篇二：电机实验报告 实验报告本 课程名称：电机拖动基础班级：电气11-2 姓名田昊石泰旭孙思伟 指导老师：_史成平 实验一单相变压器实验 实验名称：单相变压器实验 实验目的：1.通过空载和短路实验测定变压器的变比和参数。
2.通过负载实验测取变压器的运行特性。 实验项目：1. 空载实验测取空载特性U0=f(I0), P0=f(U0)。 2. 短路实验测取短路特性Uk=f(Ik), Pk=f(I)。 3. 负载实验保持U1=U1N，cos?2?1的条件下，测取U2=f(I2)。 （一）填写实验设备表 （二）空载实验 1．填写空载实验数据表格 2. 根据上面所得数据计算得到铁损耗PFe、励磁电阻Rm、励磁电抗Xm、电压比k （三）短路实验 1. 填写短路实验数据表格 O （四）负载实验 1. 填写负载实验数据表格 表3 cos?2=1 （五）问题讨论 1. 在实验中各仪表量程的选择依据是什么？ 根据实验的单相变压器额定电压、额定电流、额定容量、空载电压，单 相变压器电源电压和频率、线圈匝数、磁路材质及几何尺寸等。 2. 为什么每次实验时都要强调将调压器恢复到
起始零位时方可合上电源开关或断开电源开关？ 防止误操作造成人身伤害、防止对变压器及其它仪器仪表等设备过压过 流而损坏。 3. 实验的体会和建议 1.电压和电流的区别：空载试验在低压侧施加额定电压，高压侧开路;短路 试验在高压侧进行，将低压侧短路，在高压侧施加可调的低电压。2.测量范围的不同：空载试验主要测量的是铁芯损耗和空载电流, 而短路试 验主测量的是短路损耗和短路电阻。3.测量目的不同：空载试验主要测量数据反映铁芯情况，短路试验反映的是线圈方面的问题。 4.试验时，要注意电压线圈和电流线圈的同名端，要避免接错线。选择的导 线应该是高压导线，要不漏线头要有绝缘外皮保护。5.通过负载试验可以知道变压器的阻抗越小越好。阻抗起着限制变压器的电 流的作用，在设计时我们要考虑这些。 篇三：直流电动机实验报告 电机 实验报告 课程名称：______电机实验_________指导老师：___
控制步进电机调速系统实验报告
华北科技学院计算机系综合性实验 实验报告 课程名称微机原理及应用 实验学期 2011 至 2012 学年第二学期学生所在系部电子信息工程学院 年级 2009 专业班级 学生姓名学号 任课教师 实验成绩 计算机系制
《微机原理及应用》课程综合性实验报告 开课实验室：计算机接口实验室2012年5月29日 实验题目微机控制步进电机调速系统 一、实验目的 1、了解计算机控制步进电机原理 2、掌握步进电机正转反转设置方法 3、掌握步进电机调速工作原理及程序控制原理 二、设备与环境 TPC-2003A 微机。 Vc++编译器。 三、实验内容 硬件接线图参考实验指导书。 软件编程在TPC-2003A自带的VC++编译环境下使用。 在通用VC++下编程，需要拷贝相关的库文件。 用汇编语言编写控制程序需注明原理。 四、实验结果及分析 1、实验步骤 1、按如下实验原理图连接线路，利用8255输出脉冲序列，开关K0～K6控制步进电机转速，K7控制步进电机转向。8255 CS接288H～28FH。PC0～PC3接BA～BD；PA口接逻辑电平开关。 2、编程：当K0～K6中某一开关为“1”（向上拨）时步进电机启动。K7向上拨电机正转，向下拨电机反转。 实验原理图
2.实验结果 按照实验步骤连接实验电路，检查无误后运行程序。可以看到，当开关k0到k6依次为高电平时，电机转速越来越慢，k0闭合时速度最快，k6闭合时速度最慢，当k0到k6的低位有闭合时，步进电机按最低位的转速运行，因为程序中的查询方式是从k0-k6，即在程序的优先级别中k0的级别是最高的而k7的优先级别是最低的。k7控制电机的正转与反转。 3.实验分析 （1）步进电机的工作原理： 步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件。在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，即给电机加一个脉冲信号，电机则转过一个步距角。这一线性关系的存在，加上步进电机只有周期性的误差而无累积误差等特点，使得在速度、位置等控制领域用步进电机来控制变的非常的简单。 步进电机驱动原理是通过对每相线圈中的电流的顺序切换来使电机作步进式旋转。驱动 电路由脉冲信号来控制，所以调节脉冲信号的频率便可改变步进电机的转速。 如图(b)所示：本实验使用的步进电机用直流＋5V 电压，每相电流为0.16A，电机线圈 由四相组成：即： φ1（BA） φ2（BB） Φ3（BC） Φ4（BD） 驱动方式为二相激磁方式，各线圈通电顺序如下表所示。图（b） 表中首先向φ1 线圈－φ2 线圈输入驱动电流，接着φ2－φ3，φ3－φ4，φ4－φ1，又返回到φ1－φ2，按这种顺序切换，电机轴按顺时针方向旋转。 实验可通过不同长度的延时来得到不同频率的步进电机输入脉冲，从而得到多种步进速度。
电机设计实验报告
一、实验内容 某一磁化曲线为 二、实验要求 1、画框图 2、编制c 语言程序 3、输出计算结果 三、实验项目 （一）、利用线性插值法求解 1、实验原理 (x)=f( )+(x-) 2、实验框图 3、试验程序 #include
static float Y[10]={0.96,1.48,2.54,4.14,7.30,19.4,67.0,230.0,700.0,2280}; int i; float B; float H; printf("Please input the B:"); scanf("%f",&B); for(i=1;i<=10;i++) { if(B<=X[i]) break; } H=Y[i]+(Y[i+1]-Y[i])*(B-X[i])/(X[i+1]-X[i]); printf("H=%f\n",H); } 4、输出计算结果 （二）、利用抛物线插值法求解 1、实验原理 (x)= ++ 2、实验框图
3、试验程序 #include
电机实验报告
步进电机控制报告 目录 引言 0 一系统技术指标 (1) 二总体方案 (1) 2.1 任务分析 (1) 2.2 总体方案 (1) 三硬件电路设计 (2) 3.1 单片机控制单元 (2) 3.2 nokia5110液晶显示单元 (3) 3.3 电机的选择 (4) 3.3.1 反应式步进电机（VR） (4) 3.3.2 永磁式步进电机（PM） (4) 3.3.3 混合式步进电机（HB） (4) 3.3.4 电机确定 (5) 3.4 驱动电路方案选择 (5) 3.4.1 单电压功率驱动 (5) 3.4.2 双电压驱动功率驱动 (6) 3.4.3 高低压功率驱动 (6) 3.4.4 斩波恒流功率驱动 (7) 3.4.5 集成功率驱动 (8)
3.4.6 驱动电路方案确定 (9) 3.5 键盘电路 (9) 四软件设计 (11) 五测试结果 (13) 六误差分析 (13) 七操作规范 (13)
引言 本系统是基于MSP430的步进电机控制系统，能够实现精密工作台位移、速度（满足电机的加、减速特性）、方向、定位的控制。用MSP430F449作为控制单元，通过矩阵键盘实现对步进电机转动开始与结束、转动方向、转动速度的控制。并且将步进电机的转动方向，转动速度，以及位移动态显示在LCD液晶显示屏上。硬件主要包括单片机系统、电机驱动电路、矩阵键盘、LCD显示等。
一系统技术指标 系统为开环伺服系统，执行元件为步进电动机，传动机构为丝杠螺母副。工作台脉冲当量：δ=0.01 mm /脉冲；最大运动速度=1.2m/min；定位精度=±0.01 mm；空载启动时间=25ms。 二总体方案 2.1 任务分析 本系统要求脉冲当量为δ=0.01 mm /脉冲，而工作台丝杠螺母副导程4mm，即电机转动一周需要400个脉冲，所以电机的步距选择0.9度；最大速度要求为1.2m/min（20mm/s），所以单片机输出的脉冲频率最大为2000Hz；空载启动时间为25ms，所以电机的启动频率为40Hz。 2.2 总体方案 根据系统要求，经过分析，可对MSP430F449单片机编程，实现按键控制和nokia5110液晶屏显示。由于MSP430F449的I/O的电压是3.3V，不符合L298驱动芯片的输入电压要求，固通过光耦隔离芯片TLP521-4，将I/0的3.3V 电压提升至5V，然后接进L298来控制电机的定位，加减速，正反转来实现精确系统总体框图如图1所示：
直流电机转速控制实验报告
自动控制原理实验 实验报告 直流电机转速控制设计 一、实验目的 1、了解直流电机转速测量与控制的基本原理。 2、掌握LabVIEW图形化编程方法，编写直流电机转速控制系统程序。 3、熟悉PID参数对系统性能的影响，通过PID参数调整掌握PID控制原理。 二、实验设备与器件 计算机、NI ELVIS II多功能虚拟仪器综合实验平台、LabVIEW软件、万用表、12V直流电
机、光电管，电阻、导线。 三、实验原理 直流电机转速测量与控制系统的基本原理是：通过调节直流电机的输入电压大小调节电机转速；利用光电管将电机转速转换为一定周期的光电脉冲、采样脉冲信号，获取脉冲周期。将脉冲的周期变换为脉冲频率，再将脉冲频率换算为电机转速；比较电机的测量转速与设定转速，将转速偏差信号送入PID控制器，由PID控制器输出控制电压，通可变电源输出作为直流电机的输入电压，实现电机转速的控制。 四、实验过程 （1）在实验板上搭建出电机转速光电检测电路 将光电管、直流电机安装在实验板上的合适位置，使得直流电机的圆片恰好在光电管之中，用导线将光电管与相应阻值的电阻相连，并将电路与相应的接口相连，连接好的电路图如下。 （2）编写程序，实现PID控制 SP为期望转速输出，是用户通过转盘输入期望的转速；PV为实际测量得到的电机转速，通过光电开关测量马达转速可以得到；MV为PID输出控制电压，将其接到“模拟DBL”模块，实现控制电源产生所需的直流电机控制电压。通过不断地检测马达转速与期望值对比产生偏差，通过PID控制器产生控制信号，实现对直流电机转速的控制。 编写的程序如下图所示
五、调试过程及结果 PID参数调整如下时，系统出现了振荡现象，导致了系统的不稳定。 于是将参数kc调小，调整后的参数如下：
三相异步电动机的起动与调速实验报告
实验五三相异步电动机的起动与调速 一．实验目的 通过实验掌握异步电动机的起动和调速的方法。 二．预习要点 1．复习异步电动机有哪些起动方法和起动技术指标。 2．复习异步电动机的调速方法。 三．实验项目 1．异步电动机的直接起动。 2．异步电动机星形——三角形（Y-△）换接起动。 3．绕线式异步电动机转子绕组串入可变电阻器起动。 4．绕线式异步电动机转子绕组串入可变电阻器调速。 四．实验设备及仪器 1．SMEL电力电子及电气传动教学实验台主控制屏。 2．电机导轨及测功机、转矩转速测量（NMEL-13F）。 3．电机起动箱（NMEL-09）。 5．鼠笼式异步电动机（M04）。 6．绕线式异步电动机（M09）。 7．开关板（NMEL-0B5）。 五．实验方法 1．三相笼型异步电动机直接起动试验。 按图5-1接线，电机绕组为△接法。 起动前，把转矩转速测量实验箱（NMEL-13F） 中“转矩设定”电位器旋钮逆时针调到底，“转速控 制”、“转矩控制”选择“转矩控制”，检查电机导 轨和NMEL-13F的连接是否良好。 a．把三相交流电源调节旋钮逆时针调到底，合 上绿色“闭合”按钮开关。调节调压器，使输出电 图5-1 异步电动机直接启动接线图压达电机额定电压220伏，使电机起动旋转。（电机 起动后，观察NMEL-13F中的转速表，如出现电机转向不符合要求，则须切断电源，调整次序，再重新起动电机。）
b ．断开三相交流电源，待电动机完全停止旋转后，接通三相交流电源，使电机全压起动，观察电机起动瞬间电流值，读取电压值U K 、电流值I K 、转矩值T K ，填入表5-1中。 U N ：电机额定电压，V ； 测 量 值 U K （V ） I K （A ） T K （） 图5-3 绕线式异步电动机转子绕组串电阻启动接线图 2．星形——三角形（Y-△）起动 按图5-2接线，电压表、电流表的选择 同前，开关S 选用MEL-05。 a ．起动前，把三相调压器退到零位， 三刀双掷开关合向右边（Y ）接法。合上电 源开关，逐渐调节调压器，使输出电压升高 至电机额定电压U N =220V ，断开电源开关， 待电机停转。 b ．待电机完全停转后，合上电源开关， 观察起动瞬间的电流，然后把S 合向左边（△ 接法），电机进入正常运行，整个起动过程结束，观察起动瞬间电流表的显示值以与其它起动方法作定性比较。 3．绕线式异步电动机绕组串入可变 电阻器调速 实验线路如图5-3，电机定子绕组Y 形 接法。转子串入的电阻由刷形开关来调节， 调节电阻采用NMEL-09的绕线电机起动电阻 （分0，2，5，15，∞五档） 实验线路同前。NMEL-13F 中“转矩控制” 和“转速控制”选择开关扳向“转矩控制”， “转矩设定”电位器逆时针到底MEL-09“绕 线电机起动电阻”调节到零。 a ．合上电源开关，调节调压器输出电压至U N =220伏，使电机空载起动。 b ．调节“转矩设定”电位器调节旋钮，使电动机输出功率接近额定功率并保持输出转矩T 2不变，改变转子附加电阻，分别测出对应的转速，记录于表5-2中。 2R st （Ω） 0 2 5 15 n （r/min ） 1478 1470 1461 1430 图5-2 异步电动机星-三角启动 图5-3 绕线式异步电动机转子串电阻起动
步进电机实验报告剖析
北华航天工业学院 课程设计报告（论文） 课程名称：微机控制技术课程设计 设计课题：步进电机的控制系统 专业班级： 学生姓名： 指导教师： 设计时间：2013年06月11日
北华航天工业学院电子工程系 微机控制技术课程设计任务书 姓名：专业：班级： 指导教师：职称：教授时间：2013.6.11 课程设计题目：步进电机的控制系统 设计步进电机单片机控制系统，其功能如下： 1．具有对步进电机的启停、正反转、加减速控制； 2．控制按钮分别为正转、反转、加速、减速、以及停止键； 3．能够通过三位LED数码管（或液晶显示器）显示当前的转动速度，并且由两只不同颜色的发光二极管分别指示正转和反转，因此可以清楚的显示当前转动方向和转速； 4．要求每组选择的步进电机控制字不同； 5．用单片机做控制微机； 应用软件：keil protues 成果验收形式： 1.课程设计的仿真结果 2.课程设计的报告书 参考文献： 【1】张家生. 电机原理与拖动基础【M】. 北京：北京邮电大学出版社，2006. 【2】马淑华，王凤文，张美金. 单片机原理与接口技术【M】.北京：北京邮电大学出版社，2007. 【3】顾德英，张健，马淑华.计算机控制技术【M】. 北京：北京邮电大学出版社，2006. 【4】张靖武，周灵彬. 单片机系统的PROTEUS设计与仿真【M】. 北京：电子工业出版社，2007 第16周 时间 安排 指导教师教研室主任： 2013年06 月11日
内容摘要 步进电机是一种进行精确步进运动的机电执行元件，它广泛应用于工业机械的数字控制，为使系统的可靠性、通用性、可维护性以及性价比最优，根据控制系统功能要求及步进电机应用环境，确定了设计系统硬件和软件的功能划分，从而实现了基于8051单片机的四相步进电机的开环控制系统。控制系统通过单片机存储器、I/O接口、中断、键盘、LED显示器的扩展、步进电机的环形分频器、驱动及保护电路、人机接口电路、中断系统及复位电路、单电压驱动电路等的设计，实现了四相步进电机的正反转，急停等功能。为实现单片机控制步进电机系统在数控机床上的应用，系统设计了两个外部中断，以实现步进电机在某段时间内的反复正反转功能，也即数控机床的刀架自动进给运动，随着单片机技术的不断发展，单片机在日用电子产品中的应用越来越广泛，自六十年代初期以来，步进电机的应用得到很大的提高。 关键词：步进电机单片机数码管显示
自动控制原理课设——直流电机PI控制参数设计
目录 1.设计要求 (2) 2.设计原理 (2) 3.系统设计分析与计算 (3) 3.1 v a 为输入的直流电机控制系统微分方程计算 (3) 3.2计算W到Y的传递函数 (4) 3.3 k P 和k i 的值 (4) 3.4 PI控制环节对系统性能方面的议案相分析 (5) 3.5单位阶跃参考输入作用下系统的跟踪性能 (5) 3.6单位斜坡参考输入作用下系统的跟踪性能 (6) 4.数学仿真与验证 (7) 4.1MATLAB中连续系统模型表示方法 (7) 4.2系统在单位阶跃信号作用下输出响应仿真 (7) 4.3系统在单位阶跃信号作用下误差跟踪仿真 (9) 4.4系统在单位斜坡信号作用下输出响应仿真 (10) 4.5系统在单位斜坡信号作用下跟踪误差仿真 (10) 小结与体会.................................................... 错误!未定义书签。参考文献 (12)
直流电机PI 控制器参数设计 1.设计要求 要求对如下图所示的直流电机控制系统PI 控制环节的相关参数K p 和K I 的设计以达到闭环特征根满足包括60j 60±-的要求；并对直流电机控制系统在单位阶跃信号输入、单位斜坡信号输入以及扰动信号（单位阶跃信号、单位斜坡信号）输入下的动态性能、稳态性能等方面的分析， 并使用在Matlab 仿真软件中对系统的输出响应进行仿真，与理论计算的结果进行比较，修正做设计参数已达到正确结果。 2.设计原理 系统的结构图能较好地反应系统各方面信息，通过对系统结构图的分析，我们可以求出 Y
输入到输出的传递函数；通过系统结构图的变换可以求出扰动到输出的传递函数。通过相应的传递函数我们可以非常清楚的看出系统的型别，零极点大致分布等信息，可以初略估计系统的动态性能和稳态性能。 通过对v a 为输入到Y 输出的传递函数的拉普拉斯反变换可以求出相应的以v a 为输入的直流电机控制系统微分方程。从闭环传递函数中可以马上得到闭环特征方程，利用待定系数法可以求出所要求特定特征根情况下k P 和k I 的值。单位阶跃参考输入、单位斜坡参考输入时系统的跟踪性能都能通过相应传递函数拉普拉斯反变换得到其时域方程；对时域方程进行分析可以得到比较直观的系统动态性能和稳态性能指标。理论结果计算出来后，我们还可以利用Matlab 工具进行仿真计算，Matlab 能仿真出系统的输出响应曲线，能比较形象、直观的表现出系统的各方面性能，然后将通过Matlab 仿真软件对系统响应仿真结果与理论计算结果进行比较、修正。 3.系统设计分析与计算 3.1 v a 为输入的直流电机控制系统微分方程计算 首先应求出从v a 到Y 的传递函数，对传递函数进行拉普拉斯反变换就可得到相应的微分方程。 PI 表达式为：)(0 ?+=t I p a edt k e k v ，其中e=r-y 。可以得出相应的传递函数s K s K s D I P +*= )( W(s)=0,有以R 为输入的直流电机控制系统如上面图3-1所示，有开环传递函数为： ()() 60s s K s K 600)()(I p ++*= s H s G W(s)=0，R 错误!未指定书签。为输入的直流电机控制系统闭环传递函数为： Y
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