自动控制系统实验教案

实验三 晶闸管直流调速系统主要单元的调试

一、实验目的

(1)熟悉直流调整系统主要单元部件的工作原理及调速系统对其提出的要求。 (2)掌握直流调速系统主要单元部件的调试步骤和方法。 二、实验所需挂件及附件 序号 1 2 3 4 5 6 7 型 号 DJK01 电源控制屏 DJK04 电机调速控制实验 I 备 注 该控制屏包含“三相电源输出”等几个模块。 该挂件包含“给定”、“调节器I”、“调节器II”、“电流反馈与过流保护”等几个模块。 DJK04-1 电机调速控制实验 该挂件包含“转矩极性鉴别”、“零电平鉴别”、“逻辑II 变换控制”等几个模块，完成选做实验项目时需要。 DJK06 给定及实验器件 DJK08可调电阻、电容箱 慢扫描示波器 万用表 该挂件包含“给定”等几个模块。 自备 三、实验内容

(1)调节器I(速度调节器)的调试。 (2)调节器II(电流调节器)的调试。 (3)反号器的调试。

(4)“零电平检测”及“转矩极性鉴别”的调试(选做)。 (5)逻辑控制器的调试(选做)。 四、实验方法

将DJK04挂件上的十芯电源线、DJK04-1和DJK06挂件上的蓝色三芯电源线与控制屏相应电源插座连接，打开挂件上的电源开关，就可以开始实验。

(1)调节器I(一般作为速度调节器使用)的调试 ①调节器调零

将DJK04中“调节器I”所有输入端接地，再将DJK08中的可调电阻120K接到“调节器I”的“4”、“5”两端，用导线将“5”、“6”端短接，使“调节器I”成为P (比例)调节器。用万用表的毫伏档测量“调节器I”的“7”端的输出，调节面板上的调零电位器RP3，使之输出电压尽可能接近于零。

②调整输出正、负限幅值

将“5”、“6”短接线去掉，将DJK08中的可调电容0.47uF接入“5”、“6”两端，使调节器成为PI (比例积分)调节器，将“调节器I”的所有输入端上的接地线去掉，将DJK04的给定输出端接到“调节器I”的“3”端，当加+5V的正给定电压时，调整负限幅电位器RP2，观察调节器负电压输出的变化规律；当调节器输入端加-5V的负给定电压时，调整正限幅电位器RP1，观察调节器正电压输出的变化规律。

③测定输入输出特性

再将反馈网络中的电容短接（将“5”、“6”端短接），使“调节器I”为P（比例）调节器，同时将正负限幅电位器RP1和RP2均顺时针旋到底，在调节器的输入端分别逐渐加入正负电压，测出相应的输出电压变化，直至输出限幅值，并画出对应的曲线。

④观察PI特性

拆除“5”、“6”短接线，给调节器输入端突加给定电压，用慢扫描示波器观察输出电压的变化规律。改变调节器的外接电阻和电容值（改变放大倍数和积分时间），观察输出电压的变化。

(2)调节器II(一般作为电流调节器使用)的调试 ①调节器的调零

将DJK04中“调节器II”所有输入端接地，再将DJK08中的可调电阻13K接“调节器II”的“8”、“9”两端，用导线将“9”、“10”短接，使“调节器II”成为P（比例）调节器。用万用表的毫伏档测量调节器II的“11”端的输出，调节面板上的调零电位器RP3，使之输出电压尽可能接近于零。

②调整输出正、负限幅值

把“9”、“10”短接线去掉，将DJK08中的可调电容0.47uF接入“9”、“10”两端，使调节器成为PI（比例积分）调节器，将“调节器II”的所有输入端上的接地线去掉，将DJK04的给定输出端接到调节器II的“4”端，当加+5V的正给定电压时，调整负限幅电位器RP2，观察调节器负电压输出的变化规律；当调节器输入端加-5V的负给定电压时，调整正限幅电位器RP1，观察调节器正电压输出的变化规律。

③测定输入输出特性

再将反馈网络中的电容短接（将“9”、“10” 端短接），使“调节器II”为P调节器，同时将正负限幅电位器RP1和RP2均顺时针旋到底，在调节器的输入端分别逐渐加入正负电压，测出相应的输出电压变化，直至输出限幅值，并画出对应的曲线。

④观察PI特性 拆除“9”、“10”短接线，突加给定电压，用慢扫描示波器观察输出电压的变化规律。改变调节器的外接电阻和电容值（改变放大倍数和积分时间），观察输出电压的变化。

(3)反号器的调试

测定输入输出的比例，将反号器输入端“1”接“给定”的输出，调节“给定”输出为5V电压，用万用表测量“2”端输出是否等于-5V电压，如果两者不等，则通过调节RP1使输出等于负的输入。再调节“给定”电压使输出为-5V电压，观测反号器输出是否为5V。

(4)“转矩极性鉴别”及“零电平检测”的调试(选做)

①测定“转矩极性鉴别”的环宽，一般环宽为0.4～0.6伏，记录高电平的电压值，调节单元中的RP1电位器使特性满足其要求，使得“转矩极性鉴别”的特性范围从-0.25V到0.25V。

转矩极性鉴别具体调试方法：

A、调节给定Uｇ，使“转矩极性鉴别”的“1”脚得到约0.25V电压，调节电位器RP1，恰好使其“2”端输出从“高电平”跃变为“低电平”。

B、调节负给定从0V起调，当转矩极性鉴别器的“2”端从“低电平” 跃变为“高电平”时，检测转矩极性鉴别器的“1”端应为－0.25V左右，否则应适当调整电位器RP1，使“2”端输出由“高电平”变“低电平”。

C、重复上述步骤，观测正负给定时跳变点是否基本对称，如有偏差则适当调节，使得正负的跳变电压的绝对值基本相等。

②测定“零电平检测”的环宽，一般环宽也为0.4～0.6伏，调节RP1电位器，使回环沿纵坐标右侧偏离0.2V，即特性范围从0.2V到0.6V。

“零电平检测”具体调试方法：

A、调节给定Uｇ，使“零电平检测”的“1”端输入约0.6V电压，调节电位器RP1，恰好使“2”端输出从“高电平”跃变为“低电平”。

B、慢慢减小给定，当“零电平检测”的“2”端输出从“低电平”跃变为“高电平”时，

检测“零电平检测”的“1”端输入应为0.2V左右，否则应调整电位器。

③根据测得数据，画出两个电平检测器的回环特性。 (5)逻辑控制的调试(选做)

①将DJK04的“给定”输出接到DJK04-1“逻辑控制”的“Um”输入端，将DJK06的“给定”输出接到DJK04-1“逻辑控制”的“UI”输入端，并将DJK04、DJK04-1、DJK06挂件共地。

②将DJK04和DJK06“给定”的RP1电位器，均顺时针旋到底，将给定部分的S2打到运行侧表示输出是“1”，打到停止侧表示输出是“0”。

③两个给定都输出“1”时，用万用表测量逻辑控制的“3(UZ)”、“6(Uｌｆ)”端输出应该是“0”，“4(UF)”、“7(Uｌｒ)”端的输出应该是“1”，依次按下表从左到右的顺序，控制DJK04和DJK06“给定”的输出状态，同时用万用表测量逻辑控制的“UZ”、“Uｌｆ”和“UF”、“Uｌｒ”端的输出是否符合下表。

输入 输出 Um UI UZ（Uｌｆ） UF（Uｌｒ） 1 1 0 1 1 0 0 1 0 0 0 1 0 1 1 0 0 0 1 0 1 0 1 0 五、实验报告

(1)画各控制单元的调试连线图。 (2)简述各控制单元的调试要点。

实验四 晶闸管直流调速系统开环机械特性测定实验

一、实验目的

(1)了解晶闸管直流调速系统的原理、组成及各主要单元部件的原理。 (2) 掌握晶闸管直流调速系统的一般调试过程。

（3）掌握晶闸管直流调速系统的开环机械特性的测定方法。 二、实验所需挂件及附件 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 型 号 DJK01 电源控制屏 DJK02 晶闸管主电路 DJK02-1三相晶闸管触发电路 DJK04 电机调速控制实验 I DJK08可调电阻、电容箱 DD03-3电机导轨﹑光码盘测速系统及数显转速表 DJ13-1 直流发电机 DJ15 直流并励电动机 D42 三相可调电阻 慢扫描示波器 万用表 该挂件包含“触发电路”、“正反桥功放”等几个模块。 该挂件包含“给定”、“调节器I”、“调节器II”、“转速变换”、“电流反馈与过流保护”、“电压隔离器”等几个模块。 自备 自备 备 注 该控制屏包含“三相电源输出”等几个模块。 三、实验线路及原理

晶闸管直流调速系统由整流变压器、晶闸管整流调速装置、平波电抗器、电动机-发电机组等组成。

在本实验中，整流装置的主电路为三相桥式电路，控制电路可直接由给定电压Ug作为触发器的移相控制电压Uct，改变Ug的大小即可改变控制角α，从而获得可调的直流电压，以满足实验要求。实验系统的组成原理图如图4-8所示。

图4-1晶闸管直流调速系统原理图

四、实验内容

(1)DJK04上的基本单元的调试。

(2)Uct不变时直流电动机开环特性的测定。