研究生实验——机电控制综合实验(运动控制部分8学时)

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1、《机电控制综合实验》——运动控制部分一、任务1．实验项目（６学时）1）步进电动机控制的实验研究2）交流伺服电动机控制的实验研究2．了解运动控制的组成、结构及其应用，讨论。（2学时）二、要求1．任选一个实验项目以科技论文的格式撰写小论文，并对实验结果采用图表形式进行分析（包括题目、摘要、关键字）；（不少于3000字）2．以上两项的打印格式要求：纸型：A4；页边距：上2.5厘米，下2.5厘米，左2厘米，右2厘米；论文题目：22磅黑体居中；学号、姓名、专业：11磅宋体居中；“摘要”、“关键词”¾9磅黑体；摘要内容、关键词内容：9磅宋体；一级标题：11磅黑体顶格；

2、二级以下标题和正文：10磅宋体；表题、表文、图文：9磅宋体；表和图都从1号开始编号；“参考文献”：10磅黑体居中；参考文献内容：9磅宋体；英文字体：TimesNewRoman；“Abstract”“Keywords”缩进2字符，采用粗斜体；英文摘要内容、关键词内容采用粗体。4．A205实验项目附后：实验一：步进电动机控制实验研究一、实验目的1．了解步进电机的工作情况2．熟悉步进驱动3．掌握步进电机特性的测定方法二、实验内容1．观测角位移和脉冲数的关系2．测定空载突跳频率3．测定空载最高频率4．研究定子绕组电流和频率的关系6．研究平均转速和脉冲频率的关系三、

3、实验原理四、实验步骤1．角位移和脉冲数的关系将步进控制单元设置在单步运行状态，预设步数后按执行键，记录实际旋转的角度。理论旋转角度误差实际旋转角度设置步数2．测定空载突跳频率将步进控制单元设置在连续运行状态，调节速度旋钮提高运行频率，按“设置”键停转，再按“执行”键重启电机，观测电机能否正常启动和运行，如一切正常则继续提高频率，记录下能使电机一切正常运行的最高频率，即空载突跳频率：Hz3．测定空载最高运行频率将步进控制单元设置在连续运行状态，调节速度旋钮提高运行频率，观测电机能否正常运行（不失步），如一切正常则继续提高频率，记录下能使电机一切正常运行的最高

4、频率，即最高运行频率：Hz4．测定定子绕组电流和频率的关系在步进电机电源端串入直流电流表，并使电机连续运行，频率由低到高变化，记录频率和电流表读数。I(A)f(Hz)5．测定平均转速和频率的关系使电机连续运行，频率由低到高变化，记录频率和速度表读数。f(Hz)          n(rpm)          五、思考题1．根据记录数据，绘制曲线。实验二：交流伺服电动机控制的实验研究一、实验目的1．了解交流伺服电动机2．掌握交流伺服电动机控制方法二、实验内容1．测定交流伺服电动机的机械特性2．测定交流伺服电动机的调速特性3．观察交流伺服电动机的“自转”现象

5、三、实验原理伺服电动机又称执行电动机。其功能是将输入的电压控制信号转换为轴上输出的角位移和角速度，驱动控制对象。伺服电动机可控性好，反应迅速。是自动控制系统和计算机外围设备中常用的执行元件。伺服电动机可分为两类：交流伺服电动机和直流伺服电动机。交流伺服电动机就是一台两相交流异步电机。它的定子上装有空间互差90°的两个绕组：励磁绕组和控制绕组，其结构如图1所示。内定子杯形转子励磁绕组控制绕组图1：交流伺服电动机结构图放大器检测元件控制信号+–+–控制绕组励磁绕组+++–––1图2：交流伺服电动机的接线图和相量图(a）接线图j1(b)相量图图2中所示励磁绕组串

6、联电容C,是为了产生两相旋转磁场。适当选择电容的大小，可使通入两个绕组的电流相位差接近90°,从而产生所需的旋转磁场。控制电压与电源电压频率相同，相位相同或反相。工作时两个绕组中产生的电流和的相位差近于90º，因此便产生两相旋转磁场。在旋转磁场的作用下，转子便转动起来。加在控制绕组上的控制电压反相时(保持励磁电压不变)，由于旋转磁场的旋转方向发生变化，使电动机转子反转。交流伺服电动机的特点：在电动机运行时如果控制电压变为零，电动机立即停转。交流伺服电动机的机械特性如图3所示。图3：不同控制电压下的机械特性曲线n=f(T),U1=常数TU20.8U20.6U

7、20.4U2On在励磁电压不变的情况下，随着控制电压的下降，特性曲线下移。在同一负载转矩作用时，电动机转速随控制电压的下降而均匀减小。四、实验步骤1．测定交流伺服电机机械特性α=11）启动主电源，调节三相调压器，使Uc=UN=220V；2）调节涡流测功机的给定调节，记录力矩和转速。N(rpm)T(N*cm)2．测定交流伺服电机机械特性α=0.751）启动主电源，调节三相调压器，使Uc=0.75，UN=165V；2）调节涡流测功机的给定调节，记录力矩和转速。N(rpm)T(N*cm)3．测定交流伺服电机的调速特性1）启动主电源，调节三相调压器，使Uc=UN=

8、220V；2）调节三相调压器，记录控制电压和转速。N(rpm)Uc