ACT-DT3直流电机转速控制实验指导书
发布时间: 2013-08-28 访问次数: 120

一.实验目的:

1.在自动控制理论实验基础上,控制实际的模拟对象,加深对理论的理解;

2.掌握闭环控制系统的参数调节对系统动态性能的影响。

二.实验设备:

1.ACCC-IIA型自动控制理论及计算机控制技术实验装置;

2.数字式万用表。

3.ACT-DT3 电机转速控制模型、转速计导轨、光电码盘、M03电机(导轨安装)、M01电机(导轨安装)

三.实验原理:

图1.1为直流电机调速系统的结构框图,它由给定、PID调节器、电机驱动单元、转速测量电路和输出电压反馈等几个部分组成。在参数给定的情况下,在PID调节器的补偿作用下,直流电机可以按给定的转速闭环稳定运转。

给定Ug由ACCT-IIA自动控制理论及计算机控制技术的实验面板上的电源单元U1提供,电压变化范围为1.3V~15V。

经PID运算后的控制量作为驱动单元输入信号,经过功率放大后驱动电机运转。

转速测量电路单元将转速转换成电压信号,作为反馈信号,构成闭环系统。它由转盘、光电转换和频率/电压(F/V)转换电路组成。由于转速测量的转盘为60齿,电机旋转一周,光电变换后输出60个脉冲信号,对于转速为n的电机来说,输出的脉冲频率为60n/min,我们用这个信号接入以秒作为计数单位的频率计时,频率计的读数即为电机的转速,所以转速测量输出的电压即为频率/电压转换电路的输出,这里的F/V转换率为150Hz/V。

根据设计要求改变输出电压反馈系数b可以得到预设的输出电压。

四.实验内容及步骤

Experiment introduce

实验的接线图如图1.2所示,除了实际的模拟对象、电压表和转速计表外,其中的模拟电路由ACCT-IIA自动控制理论及计算机控制技术实验板上的运放单元和备用元器件搭建而成。这里给出一组参考的实验参数,仅供参考,在实际的实验中需联系实际的控制对象进行参数的试凑,以达到预定的效果。

具体的实验步骤如下:

Step of the experiment

1.先将ACCC-002-A自动控制理论面板上的电源船形开关放在“OFF”状态。

First turn off the power supply on the control panel.

2.利用ACCC-002-A实验板上的单元电路U9、U15和U11,设计并连接如图1.2所示的闭环系统。需要注意的是,运放的锁零信号G接到-15V。

Use the U9,U15 and U11 unit to connect the circuit. Amplifier “G”connects to -15V

(1)将ACCC-002-A面板上U1单元的可调电压接到Ug;

The adjustable voltage of U1 connects to Ug

(2)给定输出接PID调节器的输入,这里参考电路中Kd=0,R4的作用是提高PI调节器的动态特性。

The given value connects to the input of PID

(3)经PID运算后给电机驱动电路提供输入信号,即将调节器电路单元的输出接到ACT-DT3电机转速控制模型面板上的直流电源的外控给定端(0~10V)的正极输入端(+),负极端(-)接地;

Output of the PID is the signal of the motor drive system,that means the sinal is connected to the PC control(0-10V)

(4)功率转换的输出接到直流电动机M03的电枢两端;ACT-DT3电机转速控制模型面板上励磁电源1输出接到直流电动机M03的励磁两端。励磁电源2输出直接接到直流发电机M01的励磁两端。

Power converter’output connects to the armature of the motor and excitation power supply 1 connects to the motor M03,2connects to the ,motor M01

(5)转速测量的输出接到电压反馈输入端,由于转速测量输出的电压为正值,所以反馈回路中接一个反馈系数可调节的反相器。调节反馈系数b=Rf/Ri,从而调节输出的电压Uo。

The output of the speed measurement is the input to the feedback,the coefficient of the feedback is b=Rf/Ri

2.连接好上述线路,全面检查线路后,先合上WD-000H-A实验面板上的电源开关,再合上ACCC-002-A面板上的船形开关,调整PID参数,使系统稳定,同时观测输出电压变化情况。

Turn on the power supply and adjust the PID parameter if necessary to make the system stable

4.在闭环系统稳定的情况下,外加干扰信号,系统达到无静差。如达不到,则根据PID参数对系统性能的影响重新调节PID参数。

5.改变给定信号,观察系统动态特性。

参考的试验参数为:

Following are the parameters of the experiment

R0=R1=R2=100KW,R3=100KW,R4=2MW,R5=10KW,C1=1mF,Rf/Ri=1。

实验参考数据:

当输入Ug为6.31V。达到稳态时,电机转速约为1000转每分钟左右。

If Ug is given by 6.31V, the speed in stable state is 1000 r/min

各器件的参数值为:

The parameters are as following:

R0 = 100K,R1 = 100K,R2 = 100K, R3 = 100K, R4 = 2M,R5 = 110k,

C1 = 1uF,Ri/R f= 1.下图为电机转速转化为电压图:

 

当输入Ug为3.27V。达到稳态时,电机转速约为500转每分钟左右。

If Ug is given by 3.27V, the speed in stable state is 500r/min.

各器件的参数值为:

The parameters are as following

R0 = 100K,R1 = 100K,R2 = 100K, R3 = 100K, R4 = 2M,R5 = 150k,

C1 = 1uF,Ri/R f= 1.下图为电机转速转化为电压图: