大学_计算机控制技术实验报告河南工业大学4_过程控制河南工业大学

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实验四 单闭环直流调速系统

班级：自动F1203班 姓名：蔡申申 学号：201223910625

一、实验目的1．掌握用PID控制规律的直流调速系统的调试方法； 2．了解PWM调制、直流电机驱动电路的工作原理。

二、实验设备

1．THBCC-1型 信号与系统控制理论及计算机控制技术实验平台 2．THBXD数据采集卡一块(含37芯通信线、16芯排线和USB电缆线各1根)3．PC机1台(含软件“THBCC-1”)

三、实验原理

直流电机在应用中有多种控制方式，在直流电机的调速控制系统中，主要采用电枢电压控制电机的转速与方向。

功率放大器是电机调速系统中的重要部件，它的性能及价格对系统都有重要的影响。过去的功率放大器是采用磁放大器、交磁放大机或可控硅（晶闸管）。现在基本上采用晶体管功率放大器。PWM功率放大器与线性功率放大器相比，有功耗低、效率高，有利于克服直流电机的静摩擦等优点。

PWM调制与晶体管功率放大器的工作原理： 1．PWM的工作原理

图13-1 PWM的控制电路

上图所示为SG3525为核心的控制电路，SG3525是美国Silicon General公司生产的专用。PWM控制集成芯片，其内部电路结构及各引脚如图13-2所示，它采用恒频脉宽调制控制方案，其内部包含有精密基准源、锯齿波振荡器、误差放大器、比较器、分频器和保护电路等。调节Ur的大小，在A、B两端可输出两个幅度相等、频率相等、相位相互错开180度、占空比可调的矩形波（即PWM信号）。它适用于各开关电源、斩波器的控制。

2．功放电路

直流电机PWM输出的信号一般比较小，不能直接去驱动直流电机，它必须经过功放后再接到直流电机的两端。该实验装置中采用直流15V的直流电压功放电路驱动。

3．反馈接口

在直流电机控制系统中，在直流电机的轴上贴有一块小磁钢，电机转动带动磁钢转动。磁钢的下面中有一个霍尔元件，当磁钢转到时霍尔元件感应输出。

4．直流电机控制系统如图所示，由霍耳传感器将电机的速度转换成电信号，经数据采集卡变换成数字量后送到计算机与给定值比较，所得的差值按照一定的规律（通常为PID）运算，然后经数据采集卡输出控制量，供执行器来控制电机的转速和方向。

四、实验步骤

1、实验接线

1.1 用导线将直流电机单元24V的“+” 输入端接到直流稳压电源24V的“+”端；

1.2 用导线将直流电机单元0～5V的“+”输入端接到数据采集卡的“DA1”的输出端，同时将UO的“+”(霍耳输出)输出端接到数据采集卡的“AD1”处；

1.3打开实验平台的电源总开关。

2、脚本程序运行

2.1启动计算机，在桌面双击图标“THBCC-1”，运行实验软件； 2.2 顺序点击虚拟示波器界面上的“按钮(脚本编程器)；

2.3在脚本编辑器窗口的文件菜单下点击“打开”按钮，并在“计算机控制技术应用算法”文件夹下选中“直流电机”脚本程序并打开，阅读、理解该程序，然后点击脚本编辑器窗口的调试菜单下“步长设置”，将脚本算法的运行步长设为50ms；

2.4点击脚本编辑器窗口的调试菜单下“启动”；观察直流电机的运行情况。2.5 当直流电机的转速稳定在设定值后，再点击“脚本编辑器”窗口上 “停止”按钮，重新配置P、I、D的参数或改变算法的运行步长，并再次运行算法程序，观察直流电机的运行情况；

2.6 实验结束后，关闭脚本编辑器窗口，退出实验软件。

”按钮和工具栏上的 “

”

五、实验结果

1.P、I、D控制参数对直流电机运行的影响。

×数字调节器模数转换器保持执行器对象D/A采样保持多路开关测量环节

当重新配置P、I、D的参数时的实验结果（如将K改为2.5时）

六、实验体会

通过对单闭环直流调速系统实验的学习，学会了用PID控制规律的直流调速系统的调试方法和了解PWM调制、直流电机驱动电路的工作原理。利用软件“THBCC-1”的编辑器窗口的调试实验了电机的调速。