实验二 单闭环直流调速系统实验
一、目的
1.熟悉单闭环直流调速系统的结构原理。 2.掌握系统的调试方法。 3.了解转速反馈的作用。 4.搞懂有差与无差的区别。 5.系统性能比较。
二、预习要求
1.比例—积分调节器的概念。
2.《运动控制系统》讲义2.3节的内容。
三、实验线路及系统原理
图2—1为单闭环直流调速系统的接线原理图。由图可见，该实验系统是在实验1的开环系统基础上，增加转速反馈而成的。根据调节器ASR的反馈网络端有否采用电容，又可分为有差和无差两种系统。为使控制电压Uct在0～+5V之间变化，故速度给定还是用负电压，即-Ug。因此，转速反馈电压应为正极性，亦即+Ufn。系统在增设了转速负反馈后，转速特性有所提高。但要消除转速降，就必须采用PI调节器。本次实验需要解决两个问题，一是转速反馈电压，二是调节器的结构与转速特性。
通过下面的实验就能明白，为什么采用转速负反馈和比例-积分调节器就能消除速降。
RC吸收，位于NMCL-331WVU主电源输出，位于NMCL-32I组晶闸管，位于NMCL-33 11
FBS速度变换器
四、实验设备及仪表
1.NMCL教学实验台主控制。 2.NMCL—33挂箱。 3.NMcL—18挂箱。 4.NMEL—03挂箱。 5.直流电动机M03。 6.电机导轨及光电编码器。 7.双踪示波器。 8.万用表。
五、注意事项
1.直流电动机工作前，必须先加上励磁电源。
NMCL-31864TG1234G给定CANMCL-33DZS(零速封锁器)312S解除封锁 2.主电源合闸前、即电动机起动前，必须先将速度给定调为零，否则电机的启动电流很大，会引起过流保护动作。
3.电机的最大电流不得超过1A，因为主电路的晶闸管的额定电流仅5安倍。
六、实验内容 1.接线。
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2.比例-积分调节器输出特性观察。 3.转速反馈电压值的调整。 4.单闭环有差系统的静特性测试。 5.单闭环无差系统的静特性测试。
七、方法与步骤 1.接线。
1）主电路的连线与实验1相同。
2）控制电路的连线是在实验1的基础上再增接几条线：
（1）NMCL-13挂箱上部的转速输出的+端与速度变换器FBS的2端相连，-端与FBS的1端相连。
（2）FBS的4端（公共端0）与电路的0端（黑色端子）相连。 （3）FBS的3端与ASR的7端的连线先不接。
（4）ASR的5、6两端点与NMCL-18挂箱下部的电容器组接线端子相连，电容可选7μf左右。
2.比例-积分调节器输入-输出特性观察。
（1）将双踪示波器的两条输入线分别与ASR的输入端2，和输出端3相连。
（2）先将给定G的开关S2往下拨，再将电位器RP2顺时针旋转一定角度（约-0.5V）。 （3）将S2往上拨，观察ASR输入与输出的动态波形，并作记录。若输出端的积分波形不明显，则可适当调小负给定，积分的效果会明显的。 3.转速反馈值的调整。
（1）将ASR的5、6两端短接，使之变为比例调节器。
（2）合主电源，慢慢起动电动机。当转速达到1500转/分时，给定不变。
（3）用万用表的直流电压档测FBS的3、4两端，并调节电位器RP,使两端的电压为+5V。 （4）若测出的电压为-5V，则需将FBS的2、1两端的接线调换。 4.单闭环有差系统的特性测试。 （1）将FBS的3端与ASR的7端相连。
（2）先将给定G的RP2旋为零，再合主电源，电动机有电。
（3）慢慢增大给定，电动机转速上升，直到nd=1400转/分，读取对应的电枢电流。 （4）合负载开关，逐级增大负载，读取对应的转速和电流值。代入表2—1。直到电流为1A，测出对应的转速。
表2—1单环有差系统高速特性
Id(A) Nd(r/min) Ud(V) Uφ(V) 0.1 1400 0.25 0.4 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 （5）断开负载开关，并将负载电位器调为最小。
（6）慢慢减小速度给定-Ug,电动机转速随之下降，直到nd=600转/分时给定不再变动。
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读取对应的空载电流。
（7）合负载开关，逐级增大负载，读取对应的转速和电流值，填入表2—2。直到电流为1A,并测出对应的转速。
表2—2单环有差系统低速特性
Id(A) nd(r/min) Ud(V) Uφ(V) 0.1 600 0.25 0.4 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 5.单闭环无差系统的特性测试
（1）将ASR的5、6两端点的短接线拆去，使ASR成为比例-积分调节器。此外，速度给定调为零，电动机的负载开关断开，并将负载电位器调为零。
（2）合主电源，慢慢增大速度给定-Ug,电动机逐渐加速，直到转速达到1400转/分。记录对应的空载电流值。
（3）合电动机的负载开关，并逐步增大负载，读出电枢电流及对应的转速值。直到电流Id=1.0A。将数据填入表2—3。
表2—3单环无差系统高速特性 0.1 Id(A) nd(r/min) 1400 Ud(V) Uφ(V) 0.25 0.4 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 （4）断开负载，并将负载电位器调为零。
（5）慢慢减小速度给定-Ug,电动机转速随之下降。直到nd=600转/分，记录对应的电枢电流值。
（6）合电动机的负载，并逐级增大负载，电枢电流亦逐渐增加，直到Id=1.0A。将数据填入表2—4。
表2—4 单环无差系统低速特性
Id(A) nd(r/min) Ud(V) Uφ(A) 0.1 600 0.25 0.4 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 （7）断开负载，并将负载电位器调为零。 （8）将速度给定调为零，断开主电源。 6.核对所测数据，无误后可结束本次实验。
八、实验报告
1.实验目的、内容、原理框图，所用仪器设备。 2.给出所测的各种数据。
3.绘出PI调节器输入-输出的特性曲线。
4.绘制有差系统和无差系统的静特性曲线，并进行性能分析与比较。
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5.依据表2—1和表2—2的数据，求出单闭环有差系统满足静差率S≤30%时的调速范围。 6.无差系统为什么能消除转速降？而有差系统又为何无法消除速降？
7若本系统转速反馈电压的极性变为负电压，则系统的运行会出现什么情况？这种反馈变成什么反馈？
8为什么开环系统在加入转速负反馈电压后，系统的空载转速会下降？ 9实验过程有何体会？
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