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

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