逻辑无环流控制系统(运动控制系统)实验报告

精选优质文档-倾情为你奉上逻辑无环流系统实验报告一、实验目的1 理论联系实际，把“运动控制系统”、“电力电子技术”等课程所学的理论应用于实际，掌握和巩固逻辑无环流可逆系统的组成原理和主要优缺点。2 熟悉和掌握逻辑无环流可逆系统的调试方法和步骤。3 通过实验，分析和研究系统的静态堵转特性及动态特性，并研究调节器参数对动态品质的影响。4 通过实验，使同学提高实际操作能力，并在实验中培养分析和解决问题的能力。二、实验要求与内容2、1 预习实验（1） 实验前必须掌握实验系统方框原理图，系统图及实验系统各个单元的工作原理。（2） 熟悉MPD-08实验装置的结构，面板布置及系统主要设备的参数。（3） 实验前必须认真阅读实验指导书，拟定实验的具体操作步骤，列出所需记录的数据表格，实验前由教师进行抽查，如发现末预习者，不得参加实验。2、2 实验指标要求（1） 电流超调量，并记录有关参数对的影响，用理论计算并分析误差的原因。（2） 由突加给定到稳态的过渡过程中，转速超调量，并记录波形，用理论计算分析误差原因。（3） 用示波器测定系统起动、制动、由正转稳态运行到反转稳态运行的过渡过程时间。（4） 稳态转速无静差。2、3 实验内容（1）各控制单元调试。（2）整定电流反馈系数，转速反馈系数，整定电流保护动作值。（3）测定系统开环运行及高、低速时的静特性。（4）电动机不加励磁时电流环闭环调试。（5）电动机加励磁时速度环闭环调试。（6）双闭环系统特性实验，观察、记录电流的动态波形。三、实验方法与步骤1、系统总的调试步骤是：先单元，后系统；先开环，后闭环；先内环，后外环；先单向（不可逆），后双向（可逆）；先电阻负载，后电动机负载。2、系统开环调试（1）系统开环的相位整定：定相分析：定相目的是根据各相晶闸管在各自的导电范围，触发器能给出触发脉冲，也就是确定触发器的同步电压与其对应的主回路电压之间的正确相位关系，因此必须根据触发器结构原理，主变压器的接线组别来确定同步变压器的接线组别。（2）触发器的整定与调试：触发器锯齿波斜率的调试；触发器相控特性的整定（包括脉冲零位、移相控制特性及的整定）；的整定；3、系统各单元的调试与参数整定（1）电流反馈系数的整定（2）电压反馈系数的整定（3）速度调节器ASR和电流调节器ACR的调试与限幅值的整定（4）逻辑控制单元（DLC）的检查4、电流环闭环调试5、转速环闭环调试四、系统的开环调试实验线路如图1所示。图1 开环系统接线图注：只将虚线部分用导线连接，实线部分线路已接好。4、1 触发器的整定（调试）1、触发器锯齿波斜率的调试先将触发器的控制信号；将示波器的两个信号探头检测同一个被测试点（例如斜率A孔），示波器两探头使用唯一的公共端接GND孔，调节示波器上的幅值调整旋钮，使两根线的锯齿波完全重合。调整好后，在斜率检查时不要再动幅值调整旋钮。用示波器的一个信号探头检测斜率B孔，观察斜率A孔的斜率是否与斜率B孔的斜率一致。若不一致，调斜率电位器RW23或RW21使其一致。将观察斜率A孔的示波器信号探头移至斜率C孔，观察斜率C孔的斜率是否与斜率B孔的斜率一致。若不一致，调C相斜率电位器RW25使其一致。2、触发器相控特性的整定：（1）系统初相位（脉冲零位）的整定触发器中偏移电位器RW22、RW24、RW26就是为了整定系统的初始工作状态而设置的。在本系统中，要求时，电机应停止不动。先设置，先调A相触发器，用示波器的公共端接GND孔，示波器一信号探头接同步信号电压的孔，一信号探头接11#孔，调节斜率电位器RW22，使11#孔的双脉冲的第一个脉冲前沿正好位于由负到正的过零点处。仿照上述方法，调B相和C相触发器的偏移信号B相：调偏移电位器RW24，13#双脉冲正好对应于由负变正的过零点，16#双脉冲正好对应于由正变负的过零点，PB孔的波形与PA孔的波形形状相同C相：调偏移电位器RW26，15#双脉冲正好对应于由负变正的过零点，12#双脉冲正好对应于由正变负的过零点，PC孔的波形与PA孔的波形形状相同。验证是否在位置初始相位整定好后，按停止按钮，切断主回路的供电。（2）触发器移相控制特性的整定与的确定将正给定电位器RP1和负给定电位器RP2逆时针调至零位，再将K2开关拨至运行位置，将K1开关拨至正给定位置，顺时针调RP1，使，脉冲向前移动，使11#孔的双脉冲的第一个脉冲前沿正好位于由正到负的过零点处，对应的作为。将RP1又逆时针回调使，将K1开关拨至负给定位置，顺时针调RP2，使，脉冲后移，使11#孔的双脉冲的第一个脉冲前沿正好位于由正到负的过零点处，对应的作为。 作为，作为电流调节器ACR输出负限幅值的参数。触发器实验做完后，将RP1和RP2逆时针旋转至零位，K2拨至停止运行位置。4、2 系统开环运行及特性测试实验线路在图1的基础上，只将主回路的电阻性负载改为反电动势负载就行了，如图2所示（只画出了负载改动部分）。图2 系统开环特性测定电路图（主回路）（1）先断开QF1，按图8接好实验线路，并检查连线是否有错。（2）合电源总开关QF1模拟挂箱上电源开关置“通”位置正组脉冲开关置“通”位置，控制大板上接线维持原接线不变。（3）RP1和RP2给定电位器逆时针旋转至零位，K1开关拨至“正给定”位置，K2开关拨至“运行”位置，这时给定信号应为零。（4）合励磁开关CB1、CB2、CB3，先给电动机M1和发电机G1加励磁。（5）合主回路启动按钮，此时接通了主回路，由于，电机应该不旋转。（6）高速特性测试：缓慢调节RP1即逐步增加给定电压，使电动机启动、升速。调节和负载电阻RZ的大小，当给定电压为4.6V时，测得负载电流，。五、系统各单元的调试与参数整定5、1 电流反馈系数的整定系统开环运行，主回路接电枢负载（但电动机不加励磁，将励磁总电源开关CB1拨至“断开”位置）。电流反馈强度整定：若考虑速度调节器输出的限幅值为8V，电机最大启动电流为4A，缓慢调节，使Id=4A时，调整（电流反馈及保护单元）电流反馈电位器RW15，使。即。5、2 转速反馈系数的整定先使，合电动机的励磁电源开关（将励磁总电源开关CB1及电动机励磁开关CB2拨至“通”位置）；缓慢给定，使电机起动并升速。当电机升速至电机的额定转速1398rpm时，检查“速度反馈单元”信号的极性是否为负（因是速度负反馈，反馈信号极性必须为“负”值）。若考虑速度给定时，对应的转速为1398rpm，则调节速度反馈强度电位器RW27，使速度反馈电压Un= 8V，因而可求得速度反馈系数。 做完后，先将给定电位器逆时针调至零位，按电源控制的停止按钮，切断主回路的供电，再将励磁总电源开关CB1推至“断”位置，切断电动机的励磁电源。5、3 ASR、ACR的调试1、ASR的检查及正、负限幅的整定实验线路如图3所示：将操作面板的UGD给定孔分别接入ASR的端和零速封锁单元的孔，并将ASR单元的Un孔接GND孔。（见图10）图3 ASR的检查及正、负限幅的整定实验接线图将ASR单元的S1微拨开关1位和10位往上拨（其余往下拨），使ASR为比例调节器。类似的，将S1微拨开关2位和8位往上拨（其余往下拨），ASR便构成PI调节器，经实验验证为最优参数。2、ACR的检查及正、负限幅的整定实验线路如图4所示：将操作面板上的UGD孔分别接入ACR的孔和零速封锁单元的孔，并将ACR的孔接GND。图4 ACR的检查及正、负限幅的整定实验接线图其余检查过程与调ASR环节一样，但ACR输出必须按整定的中值来限幅。5、4 逻辑控制单元（DLC）的检查由于逻辑切换的必要和充分条件是：转矩必须要改变极性，主回路电流必须为零。代表转矩极性信号，代表主回路电流过零信号，因此检测DLC单元工作是否正常，实验线路和操作过程如下： 实验线路如图5所示：只接虚线图5 逻辑控制单元（DLC）检查的实验接线图将K2合上，调RP1和RP2给出1V左右的UGD信号，用示波器或万用表直流电压档检查检测孔KZ和KF。当切换K1开关时，KZ和KF两孔也切换电平，表明DLC工作正常。各单元检查完毕后，将操作面板上的电源开关置“断”位置，停止对控制板的供电。六、系统系统闭环调试6、1电流环闭环调试（电动机不加励磁）在开环调试基础上，增加电流环。实验接线如图6所示：主回路为三相桥式（正组），接电枢负载（电动机不加励磁）,并串入平波电抗器Ld1。图6 电流环闭环调试接线图准备工作：a按接线图接线并检查。b将操作面板上的正负给定电位器RP1、RP2逆时针旋转至零位。c. 将正组脉冲电源开关拨至“通”位置，将反组脉冲电源开关置“断”位置。d. 将电源开关置“通”位置，控制板上的所有电源被施加上了。e. 检查触发器单元SZ与SZ1孔和GZ与GND1孔是否连接好。 合主回路，逐步增加负给定信号，用示波器观察应有6个对称波形平滑变化。 给ACR输入突加给定（阶跃）信号，用示波器观察电流的动态波形。 做完上一步后，将负给定电位器RP2逆时针调至零位，停主回路，将操作面板上的电源开关置“断”位置，切断了主回路及控制回路的供电。6、2速度环闭环调试（电动机加励磁）实验接线如图7所示：主回路接成三相桥式反并联，接电动机负载，并串接平波电抗器Ld1。控制回路在电流环闭环线路基础上，再加外环（速度环）。图7 电压环闭环调试接线图 准备工作：a按接线图接线并检查。a将脉冲触发单元SZ与SZ2、SF与SF2孔用线接好，再将GZ与GZ1、GF与GF1孔用导线接好，这样由逻辑控制单元来控制其工作状态。b. 先做单边(不可逆)实验，即将操作面板上的正组脉冲电源开关置“通”，将反组脉冲电源开关置“断”位置。c. 将操作面板上给定电位器逆时针旋转至零位。 合励磁总电源开关CB1，合电动机M1的励磁开关CB2，合发电机G1的励磁开关CB3。 合操作面板上控制电源开关，控制大板得电。 按主回路启动按钮，主回路接通了交流电源。 缓慢调节正给定电位器RP1，电机开始旋转（若有异常，按停止按钮）。用示波器观察波形，应比较连续平滑。 突加给定（阶跃）信号，用示波器观察速度反馈波形，速度超调量是否满足，若太大调ASR调节器的PI参数，直到满足要求为止。 做闭环系统静特性。 满足要求后，先将正给定电位器RP1调至零位，电机停止转动。6、3 双闭环可逆调速系统特性实验（1）准备工作：a. 先将正、负给定电位器RP1和RP2逆时针都调至零位；b. 将模拟控制箱的操作面板上“反组脉冲电源”开关也置“通”位置；c. 检查电机励磁电源开关CB1、CB、CB3是否合上；d. 用示波器观察整流电压波形。（2）操作步骤：a. 先将K1置正给定位置，缓慢调节正给定电位器RP1，电机缓慢启动，当UGD约为+3V时（电流不要超过3A），让电机稳态运行并停止RP1的调节。b. 若正向运行正常，将K2开关置“停止”位置，电动机正向停车。c. 当电机正向停车后，将K1开关置“负给定”位置，将K2开关置“运行”位置。d. 缓慢调节RP2电机反向启动，当UGD约为-3V时，停止调节。e. 正、反向切换：因为正、负给定均为23V，此时直接将开关K1投向正给定位置，电机从反方向运行直接进入正向运行，反复切换几次，用示波器观察整流电压波形的变化情况。f. 性能分析：对闭环系统静态特性和开环系统静态特性进行比较，并给出评价； 对闭环和开环系统的抗扰能力进行比较，并给出评价。g. 停车：先将RP1和RP2逆时针调至零位，电机减速、停车按停车按钮，切断主回路的供电将模拟箱操作板上电源开关置“断”位置，切断控制回路供电将励磁电源开关CB1、CB、CB3置“断”位置，切断电机励磁回路供电分断QF1，整个系统停止供电h. 实验完毕，关闭仪表、仪器，整理试验台。七、实验总结该逻辑无环流控制系统可以达到实验所要求的性能指标：（1），；（2）稳态时，转速无静差；（3）能够快速起动、制动；经过实验室的调试，系统最终能较好的运行，从零速开始速度给定，以及突加速度给定信号，系统都能够正常地启动，升速至给定的速度值。系统突加给定时，开始这个速度给定难以调到很高，否则也同样出现过流跳闸报警，速度也只能在800左右突加速度给定，可能是系统的电流超调量过大，PI参数中，增大比较有利于系统的快速性，但与此同时也增加了系统的超调量，从而必须加大反馈的作用或者增加I的作用，稍微减少P的强度，按照这样，经过调试果然效果不一样，突加给定的信号可以给到很大，基本上是零至额定速度的给定范围，说明系统的参数经过整定后比较好，而且系统在正反转情况下都可以突加给定，正常运行。双闭环直流调速系统的启动过程具有以下三个特点：1）饱和非线性控制。根据ASR的饱和与不饱和，整个系统处于完全不同的两种状态：当ASR饱和时，转速环开环，系统表现为恒值电流调节的单闭环系统；当ASR不饱和时，转速环闭环，整个系统是一个无静差调速系统，而电流内环表现为电流随动系统。2）转速超调。由于ASR采用了饱和非线性控制，起动过程结束进入转速调节阶段后，必须使转速超调，ASR的输入偏差电压Un 为负值，才能使ASR退出饱和。这样，采用PI调节器的双闭环调速系统的转速响应必然有超调。3）起动过程中的主要阶段是第II阶段的恒流升速，它的特征是电流保持恒定。一般选择为电动机允许的最大电流，以便充分发挥电动机的过载能力，使起动过程尽可能最快。一般来说，双闭环调速系统具有比较满意的动态性能。对于调速系统，最重要的动态性能是抗扰性能。主要是抗负载扰动和抗电网电压扰动的性能。在单闭环调速系统中，电网电压扰动的作用点离被调量较远，调节作用受到多个环节的延滞，因此单闭环调速系统抵抗电压扰动的性能要差一些。双闭环系统中，由于增设了电流内环，电压波动可以通过电流反馈得到比较及时的调节，不必等它影响到转速以后才能反馈回来，抗扰性能大有改善。因此，在双闭环系统中，由电网电压波动引起的转速动态变化会比单闭环系统小得多。通过本次实验，使自己加深了对电力电子技术中的三相整流、运动控制中的系统分析和验证的理解，并通过实际动手，将理论与实际相结合，提高了自己的设计和动手能力。 专心-专注-专业