研究生实验机电控制综合实验运动控制部分8学时.docVIP

《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”?9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；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：Times New Roman；“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． 4月12日上午交B508（西） 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、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： Hz 3．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频率，即最高运行频率： Hz 4．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 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 ?1 (b) 相量图 图2中所示励磁绕组串联电容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 T U2 0.8 U2 0.6 U2 0.4 U2 O n 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