直流调速系统实验-李丹丹.ppt

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1、直流调速系统自动控制原理实验系列主编：邱华洲主讲：李丹丹哈工大航天学院飞行器控制实验教学中心直流调速系统实验概述自动控制技术控制理论自动化设备控制系统实验自动控制系统运动控制系统过程控制系统运动控制系统（电力拖动自动控制系统）调速系统位置随动系统调速系统直流调速系统交流调速系统直流调速系统实验调速系统发展历史1821年英国科学家法拉第首先证明可以把电力转变为旋转运动。1834德国雅可比发明直流发动机在两个U型电磁铁中间，装一六臂轮，每臂带两根棒型磁铁。通电后，棒型磁铁与U型磁铁之间产生相互吸引和排斥作用，带动轮轴转动。1870年比利时工程

2、师格拉姆证明向直流发动机输入电流，其转子会象电动机一样旋转。这就是格拉姆型直流电动机。直流调速系统实验调速系统发展历史上个世纪30年代，出现发电机--电动机调速系统。轧钢、矿山采掘、海洋钻探、金属加工、纺织、造纸以及高层建筑等需要高性能可控电力拖动的场合，仍然广泛采用直流调速系统。直流调速系统在工业应用上仍将占重要地位.随着磁放大器、电机放大器等控制元件问世和被采用，直流调速系统能在较宽范围内实现平滑调速，具有较优良的调速性能指标，从而使直流电动机被广泛的应用在各个生产领域。调速系统发展历史冷轧机中的应用冷轧机是一种钢筋冷轧加工设备，目前主流用的是直流电机

3、与直流调速器来控制。轧机的速度稳定性要求较高，由主机来带动左右卷取机的运行，主机运行在精确的速度控制方式下，直流调速系统可以很好的满足稳定性和精度的要求。直流调速系统实验调速系统发展历史直流调速系统实验龙门刨床中的应用龙门刨床是一种广泛使用的大型工件刨削加工机床，是工业的母机。龙门刨床的工作台带着工件通过门式框架作直线往复运动，空行程速度大于工作行程速度。机床工作台的驱动为直流调速方式,调速范围较大,在低速时也能获得较大的驱动力。不仅要求频繁地换向,而且要求动态及静态性能优良。调速系统发展历史直流调速系统实验高层电梯中的应用直流电动机具有调速性能好、调

4、速范围大的特点，因此很早就应用于电梯上，采用发电机一电动机组形式驱动。它控制的电梯速度达4m／s，机组结构体积大、耗电大、维护工作量较大、造价高，因此常用于对速度，舒适感要求较高的建筑物中。实验目的实验原理实验设备实验内容直流调速系统实验直流调速系统实验实验目的1、了解直流调速系统的组成与各个环节的传递函数；2、掌握直流调速系统静态特性测试方法，求出系统开环放大倍数Kp，分析Kp与稳态误差ess之间的关系；4、掌握直流调速系统，开环加校正时频率特性的测试方法。从绘出的系统Bode图中求出相角裕度γ、幅值裕度Kv(rad/s)和开环传递函数G(s)。3、掌握

5、直流调速系统动态特性测试方法，根据测量的时域性能指标tp、ts、σp，求出频率域性能指标ωc、ωb和系统的闭环传递函数Ф(s)。实验目的实验原理实验设备实验内容直流调速系统实验实验设备直流调速系统实验直流电动机组直流调速系统操作台DS5152CA数字示波器TD4020频率特性测试仪Mn直流调速系统实验实验设备放大倍数比例积分开关反馈极性开关分压器△调节给定电压积分时间比例系数微分时间比例微分开关直流调速系统操作台直流调速系统实验实验设备测量电磁转矩测量电动机转速负载电阻波段开关保护开关Mn调节给定电压开环/闭环切换按钮直流调速系统实验实验设备直流调速系统实

6、验设备连接方法实验目的实验原理实验设备实验内容直流调速系统实验系统静态特性系统动态特性系统方块图直流调速系统实验实验原理系统调速原理系统频率特性PID调节器的作用直流调速系统实验直流电动机的转速特性调节直流电动机的转速的方法改变电枢回路电阻调速法；减弱磁通调速法；调节电枢电压调速法。本实验装置采用改变电枢回路电压进行调速恒转矩调速方法无级平滑调速时间常数较小，能快速响应需要大容量可调直流电源系统调速原理系统静态特性系统动态特性系统方块图直流调速系统实验实验原理系统调速原理系统频率特性PID调节器的作用直流调速系统实验系统方块图闭环系统能够有效地抑制包围在反

7、馈环内的扰动作用。UD为了实现生产机械对调速系统静态特性的要求，只能减少负载所引起的静态速降Δnnom。从控制手段上引入转速负反馈减少转速降落、降低静差率、扩大调速范围。系统静态特性系统动态特性系统方块图直流调速系统实验实验原理系统调速原理系统频率特性PID调节器的作用直流调速系统实验比例控制是一种最简单的控制方式。其控制器的输出与输入误差信号成比例关系。PID调节器的作用比例参数KP的作用是加快系统的响应速度并提高系统的调节精度。随着KP的增大系统的响应速度越快，系统的调节精度越高，但是系统易产生超调，系统的稳定性变差，甚至会导致系统不稳定。KP取值过小

8、，调节精度降低，响应速度变慢，调节时间加长，使系统的动静态性能变