“运动控制系统”专题实验
实验报告 学生姓名 同组者姓名 同组者姓名 实验时间 实验名称 所属班级 所属班级 所属班级 学 号 学 号 学 号 成 绩 第 号台 2015/4/24 提交报告日期 5.2晶闸管直流调速系统主要控制单元调试 一.实验目的 （1）熟悉直流调速系统主要控制单元的工作原理及调速系统的要求。 （2）掌握直流调速系统主要控制单元的调试步骤和方法。 二.实验内容 （1）调节器的测试。 （2）电平检测器的调试。 （3）反号器的调试。 （4）逻辑控制器的调试。 （逻辑控制器和电平检测器的调试暂时不做） 三.实验设备 （1）电源控制屏（NMCL-32）； （2）低压控制电路及仪表（NMCL-31）； （3）直流调速控制单元（NMCL-18）； （4）双踪示波器 四.实验原理 1.反号器（AR） 反号器由运算放大器及有关电阻组成，用于调速系统中信号需要倒向的场合。反号器的输入信号由运算放大器的反向端接入，故输出电压为Usc=-(RP1+R3)/R1×Usr。 调节RP1的可动触点，可改变RP1的数值，使RP1+R3=R1，则Usc=-Usr，输入和输出成倒向关系。元件RP1装在面板上。 2.电平检测器 （1）转矩极性鉴别器（DPT） 转矩极性鉴别器用于监测控制系统中转矩极性的变化；它是一个模数转换器，可将控制系统中连续变化的电平转换成逻辑运算所需要的“0”和“1”。其输入输出特性具有继电特性。 调节输入端电位器可调节继电特性相对于零点的位置。输入输出特性的回环宽度为：Uk=Usr2-Usr1=K1(Uscm2-Uscm1)式中，K1为正反馈系数，K1越大，正反馈越强，回环宽度越大；Usr2和Usr1分别为输出由正翻转到负和由负翻转到正所需的最小输入电压；Uscm2和Uscm1分别为正向和负向饱和输出电压。逻辑控制系统中的电平检测环宽一般取0.2～0.6V，环宽大时能提高系统的抗干扰能力，但环过宽时会使系统动作迟缓。 （2）零点六检测器 工作原理与转矩极性鉴别器相同，但其继电特性相对于零点的位置只能在正半轴。 3.逻辑控制器（LC） 逻辑控制器用于逻辑无环流可逆直流调速系统，其作用是对转矩极性和主回路零电流信
电子与信息工程学院自动化科学与技术系
号进行逻辑运算，切换加于整租桥和反组桥晶闸管整流装置上的触发脉冲，以实现系统的无环流运行。 （1）逻辑判断环节 逻辑判断环节的任务是根据转矩极性检测器和零电流检测器的输出UM和UI状态，正确地判断晶闸管的触发脉冲是否需要进行切换（由UM是否变换状态决定）及切换条件是否具备（由UI是否从“0”变“1”决定）。即：在UM变号后，主电路电流过零时，逻辑判断电路立即翻转，同时应保证在任何时刻逻辑判断电路的输出UZ和UF状态必须相反。 （2）延时环节 要使正、反两组整流装置安全、可靠地切换工作，必须在逻辑无环流系统中的逻辑判断电路发出切换指令UZ或UF后，经关断等待时间t1（约3ms）和触发等待时间t2（约10ms）之后才能执行切换指令，故应设置相应的延时电路。 （3）逻辑保护环节 逻辑保护环节也称为“多一”保护环节，当逻辑电路发生故障时,UZ、UF的输出同时为“1”状态，逻辑控制器的两个输出Ublf和Ublr全为“0”状态，造成两组整流装置同时开放，引起短路环流事故。加入逻辑保护环流环节后，当UZ、UF全为“1”时，是逻辑保护环节输出A点电位变为“0”，使Ublf和Ublr都为高电平，两组触发脉冲同时封锁，避免产生短路环流事故。 （4）推β环节 在正反桥切换时，逻辑控制器中的G8输出“1”状态信号，将此信号送入ACR的输入端作为脉冲后推移β指令，从而可避免切换时电流的冲击。 （5）功率放大输出环节 因与非门的输出功率有限，为了尽可能可靠推动脉冲们I或II，故加了由V1和V2组成的功率放大级，有逻辑信号ULK1和ULK2进行控制，或为“通”或为“断”来控制触发脉冲门I和触发脉冲门II。 五.实验结果与分析 1.速度调节器ASR的调试 （1）调试正负电压限幅值 在给定为±1V时，分别调节RP2和RP1，使“3”端限幅输出分别为-5V和+5V。但是，在调节完成后，当给定降至0.2V左右时，ASR输出就已变为0。分析电路后，找出原因：调试之前未将零速封锁器（DZS）解除，使得ASR的调节范围受到影响。 （2）ASR作为P调节器的输入输出特性 短路电容，测量输入端和输出端的电压得出一组数据： 输入端Ug/V 放大比例K
电子与信息工程学院自动化科学与技术系
0.70 -4.11 0.50 -2.03 -4.06 0.30 -1.20 -4.0 输出端电压/V -2.88
（3）测试PI特性 突减正给定电压得ASR输出端波形为： 2.速度调节器的反号器AR调试 当“3”端输出电压为-5V时，“9”端输出电压为+5V。 3.电流调节器ACR的调试 （1）调试ACR的正、负电压限幅值 给定电压接入ACR的输入端，令给定为±1V，输出端为-5V和+5V。 （2）测定P调节输入输出特性 短接电容，得出如下数据： 输入端Ug/V 放大比例K 0.75 -5.25 0.50 -2.59 -5.18 0.30 -1.60 -5.23 输出端电压/V -3.94 （3）测定PI特性 突减给定电压得波形： 六.思考题 （1）简述ASR、ACR电路的工作原理。 ASR、ACR由运算放大器反馈电路、输出限幅电路和零速封锁电路组成。给定输入接在放大器的反相端“2”，并将输出反馈接回反相端构成负反馈。当反馈回路不接电容时，调节器为比例调解器，输入与输出成线性关系，比例系数由RP3和RP4的大小决定。当反馈回
电子与信息工程学院自动化科学与技术系
路接入电容后，调节器为比例积分调节器，当突加突减给定时，由于电容的充放电作用，输出以指数增长为输入值。若速度反馈接入“1”，则输入为给定电压减去速度反馈电压的速度误差信号。调节器对误差信号进行比例和积分作用，输出控制量。输出通过限幅电路限幅，限幅电压由RP1和RP2调节。电流调节器ACR工作原理与ASR基本相同。 七.实验体会 做实验的过程中，在实验结果和预期结果不一样时，应通过思考和排除，及时找出错误出现的原因。 八. 建议与意见 希望老师讲解一下零速封锁器对调节ACR、ASR的影响。 感谢老师的指导和组员的共同努力。
电子与信息工程学院自动化科学与技术系