计控实验报2实验二：小功率随动系统的元部件测试与建模实验.docxVIP

计算机控制系统实验报告 余永超 PAGE \* MERGEFORMAT9 成绩 计算机控制系统 实验报告 实验二：小功率随动系统的 元部件测试与建模实验 学 院 自动化科学与电气工程学院 专业方向 自动化 班 级 110326 学 号 学生姓名 余永超 指导教师 夏洁 实验二：小功率随动系统的元部件测试与建模实验 一．实验目的 1.了解小功率随动系统元部件的基本原理及输入输出特性； 2.掌握测量仪器的使用方法和元部件的测试方法； 3.学习数据处理和利用工程方法建立被控对象的数学模型的基本方法； 4.了解元部件的非线性因素及模型误差产生的原因； 5.了解最小二乘拟合方法。 二．实验内容 1.分别测试力矩电机，测速机，功率放大器及反馈电位计的各种性能及输入输出特性。 2.根据测试结果建立小功率随动系统的数学模型。 三．实验设备 1.IBM PC系列微机一台 2.ATmega128单片机实验设备一套 3.XSJ-3小功率直流随动系统一套 4.数字万用表一台 5.光电式转速表一台 6.电感表一台 四．实验数据处理 1.电机相关参数测量 （1）电机电阻与电感 θ(°)020406080100120140160R(Ω)13.813.212.813.312.812.713.613.112.5L(mH)16.516.616.616.616.616.616.816.816.8θ(°)0-20-40-60-80-100-120-140-160R(Ω)13.312.813.012.513.912.812.912.712.7L(mH)16.716.616.516.716.816.616.716.616.6平均值：R=13.02Ω，L=16.65mH由实验数据可看出，电机的电阻与电感值稳定性很好，基本不随电位计值的变化而变化。 （2）电机死区电压 θ(°)020406080100120140160U(V)1.801.751.701.701.581.761.681.681.83平均值U=1.72V，最大值U=1.83Vθ(°)0-20-40-60-80-100-120-140-160U(V)-1.03-1.23-1.13-1.37-1.44-1.44-1.23-1.12-1.50平均值U=-1.277V，最大值U=-1.5V由实验数据可看出，电机的死区电压稳定性较好，随着电位计的变化在一定范围内波动。 （3）机电常数 利用MATLAB作出阶跃响应曲线，输入电压为正值和负值各取两组，并将其幅值作归一化处理。在图中标出达到输入电压值的0.632倍和0.95倍时的时间。 电压为正阶跃响应曲线1： 由图中可知，t0.632=70.86ms，t0.95=184.5ms 电压为正阶跃响应曲线2： 由图中可知，t0.632=63.76ms，t0.95=185.0ms 电压为负阶跃响应曲线1： 由图中可知，t0.632=68.31ms，t0.95=186.5ms 电压为负阶跃响应曲线2： 由图中可知，t0.632=66.64ms，t0.95=186.5ms 其中，我们认为t0.632=Tw，t0.95=3Tw。对上述测量值求平均值，可得电机的机电常数Tm=64.634ms。 （4）电机调速特性 正转Ua(V)1.724.075.958.0810.0212.0714.1215.9017.99N(rpm)0205.4350518.6669.5830996.311441310n(rpm)0.0051.3587.5129.65167.38207.5249.08286.00327.50Ω(rad/s)0.005.389.1613.5817.5321.7326.0829.9534.30反转Ua(V)-1.28-3.93-5.92-8.08-9.96-12.05-13.96-16.13-18.10N(rpm)0-202.4-355-522.6-669.7