实验四+直流电机转速控制实验
电机转速控制实验报告
电机转速控制实验报告
1. 实验目的
本实验旨在研究电机转速控制的原理和方法，通过实际操作和数据分析来加深对电机控制的理解，并验证控制算法的有效性。
2. 实验原理
电机转速控制是通过改变电机供电电压或者改变电机绕组的接线方式来控制电机的转速。
在本次实验中，我们将采用调制技术来实现电机转速的控制。
3. 实验设备与材料
- 电机：直流电机
- 控制器：单片机控制器
- 传感器：转速传感器
- 电源
- 连接线
4. 实验步骤
1. 搭建实验电路：将电机和传感器连接至控制器，并接通电源。
2. 编写控制程序：根据所选的控制算法，编写相应的控制程序，并将其烧录至控制器中。
3. 运行实验：根据预设条件，控制电机的转速并记录数据。
4. 数据分析：对实测数据进行分析，验证控制算法的有效性。
5. 实验结果与分析
在实验过程中，我们采用了调制技术来实现电机转速的控制。
通过对控制程序的设计和实验数据的分析，我们得出以下结论：
- 当调制信号的频率增加时，电机的转速也随之增加，说明控制算法的设计是成功的。
- 通过调整调制信号的占空比，我们可以实现对电机转速的精确控制。
6. 实验总结
通过本次实验，我们深入了解了电机转速控制的原理和方法。
实验结果表明，调制技术能够有效地实现电机转速的控制，并且可以通过调整参数来实现不同的控制效果。
在实验过程中，我们还学习了如何编写控制程序和分析实验数据。
这些都对我们进一步深入研究电机控制提供了良好的基础。
7. 参考文献
- 电机控制技术原理与应用教材
- 直流电机转速控制实验指导书。
综合实验四直流电机调速
综合实验四直流电机调速一、实验目的1、掌握直流电机的驱动原理。
2、了解直流电机调速的方法。
二、实验内容1、实验原理图：2、实验内容（1）用0832 D/A转换电路后的输出经放大后驱动直流电机。
（2）编制程序改变0832输出经放大后的方波信号的占空比来控制电机转速。
本实验中D/A输出为双极性输出，因此电机可以正反向旋转。
3、连线方法（1）将D/A区0832的片选信号连到译码输出Y0上。
（2）0832的输出AOUT端连到DJ插孔。
（3）直流电机插头插到实验仪的DM插座上。
（4）D/A区0832的WR连到BUS3区XWR上。
（5）将+12V、-12V插孔用导线连到外置电源上。
如果电源内置，则+12V、-12V插孔电源已连好。
（6）D/A区0832的VREF连到W2的输出VREF插孔。
W2输入VIN连到+12V插孔，调节W2，使VREF为+5V。
（7）将DMTO区-5V插孔用导线连到外置电源上，如果电源内置，-5V线内部已连好。
三、程序程序清单：ORG 0C30HHA14S: MOV SP,#53HMOV DPTR,#8000HMOV A,#0FFHHA14S1: MOVX @DPTR,ALCALL DELAYHA14S2: DEC ALCALL DELAYMOVX @DPTR,ACJNE A,#00H,HA14S2HA14S3: INC AMOVX @DPTR,ALCALL DELAYCJNE A,#0FFH,HA14S3SJMP HA14S1DELAY: MOV R7,#0FFHDELAY1: MOV R6,#80HDELAY2: DJNZ R6,DELAY2DJNZ R7,DELAY1RETEND四、实验步骤1、确认连线正确性。
2、在“P.....”状态下，从起始地址0C30H开始连续运行程序。
3、观察直流电机的转速。
直流电机转速控制实验报告
直流电机转速控制实验报告自动控制原理实验实验报告直流电机转速控制设计一、实验目的1、了解直流电机转速测量与控制的基本原理。
2、掌握LabVIEW图形化编程方法，编写直流电机转速控制系统程序。
3、熟悉PID参数对系统性能的影响，通过PID参数调整掌握PID控制原理。
二、实验设备与器件计算机、NI ELVIS II多功能虚拟仪器综合实验平台、LabVIEW软件、万用表、12V直流电机、光电管，电阻、导线。
三、实验原理直流电机转速测量与控制系统的基本原理是：通过调节直流电机的输入电压大小调节电机转速；利用光电管将电机转速转换为一定周期的光电脉冲、采样脉冲信号，获取脉冲周期。
将脉冲的周期变换为脉冲频率，再将脉冲频率换算为电机转速；比较电机的测量转速与设定转速，将转速偏差信号送入PID控制器，由PID 控制器输出控制电压，通可变电源输出作为直流电机的输入电压，实现电机转速的控制。
四、实验过程（1）在实验板上搭建出电机转速光电检测电路将光电管、直流电机安装在实验板上的合适位置，使得直流电机的圆片恰好在光电管之中，用导线将光电管与相应阻值的电阻相连，并将电路与相应的接口相连，连接好的电路图如下。
（2）编写程序，实现PID控制SP为期望转速输出，是用户通过转盘输入期望的转速；PV为实际测量得到的电机转速，通过光电开关测量马达转速可以得到；MV为PID输出控制电压，将其接到“模拟DBL”模块，实现控制电源产生所需的直流电机控制电压。
通过不断地检测马达转速与期望值对比产生偏差，通过PID控制器产生控制信号，实现对直流电机转速的控制。
编写的程序如下图所示五、调试过程及结果PID参数调整如下时，系统出现了振荡现象，导致了系统的不稳定。
于是将参数kc调小，调整后的参数如下：系统出现了一定程度的超调，不满足实际的应用。
继续将Ti参数调大，并加入移位寄存器，对转速测量值取滑动平均，得到较为理想的系统输出。
-全文完-。
实验四、直流电机实验
实验报告系院电气与电子工程学院专业电气工程及其自动化班级学生姓名学号指导教师成绩2020年06月10日教务处印制广东···实验报告系：电气与电子工程学院专业：电气工程及其自动化年级：姓名：学号：实验时间： 2020.06.10 指导教师签字：成绩：（2）电流量程的选择因为直流并励电动机的额定电流为1.2A，测量电枢电流的电表A3可选用直流安培表的5A量程档；额定励磁电流小于0.16A，选用直流毫安表的200mA量程档。
（3）电机额定转速为1600r/min，转速表选用1800r/min量程档。
（4）变阻器的选择变阻器选用的原则是根据实验中所需的阻值和流过变阻器最大的电流来确定，电枢回路R1可选用D44挂件的1.3A的90Ω与90Ω串联电阻,磁场回路R f1可选用D44挂件的0.41A的900Ω与900Ω串联电阻。
4、直流他励电动机的起动准备按图4-2接线。
图中直流他励电动机M用DJ15，其额定功率P N=185W，额定电压U N=220V，额定电流I N=1.2A,额定转速n N=1600r/min,额定励磁电流I fN＜0.16A。
校正直流测功机MG作为测功机使用，TG为测速发电机。
直流电流表选用D31。
R f1用D44的1800Ω阻值作为直流他励电动机励磁回路串接的电阻。
R f2选用D42的1800Ω阻值的变阻器作为MG励磁回路串接的电阻。
R1选用D44的180Ω阻值作为直流他励电动机的起动电阻，R2选用D42上的900Ω串900Ω加上900Ω并900Ω共2250Ω阻值作为MG的负载电阻。
接好线后，检查M、MG及TG之间是否用联轴器直接联接好。
（1）检查按图2-2的接线是否正确，电表的极性、量程选择是否正确，电动机励磁回路接线是否牢固。
然后，将电动机电枢串联起动电阻R1、测功机MG的负载电阻R2、及MG的磁场回路电阻R f2调到阻值最大位置，M的磁场调节电阻R f1调到最小位置，断开开关S，并确认断开控制屏下方右边的电枢电源开关，作好起动准备。
直流电机转速测量与控制实验
直流电机转速测量与控制实验1、实验目的:了解霍尔器件工作原理及转速测量与控制的基本原理、基本方法，掌握DAC0832电路的接口技术和应用方法，提高实时控制系统的设计和调试能力。
2、实验内容:设计并调试一个程序其功能为测量电机的转速，并在超想－３０００ＴＢ综合实验仪显示器上显示出来，采用比例调节器方法，使电机转速稳定在某一设定值。
此设定值可由超想－３０００ＴＢ综合实验仪上的键盘输入。
3、工作原理：转速是工程上一个常用参数。
旋转体的转速常以每秒钟或每分钟转数来表示，因此其单位为转/秒、转/分，也有时用角速度表示瞬时转速，这时的单位相应为孤度/秒。
转速的测量方法很多，由于转速是以单位时间内转数来衡量，在变换过程中多数是有规律的重复运动。
霍尔开关传感器正由于其体积小，无触点，动态特性好，使用寿命长等特点，故在测量转动物体旋转速度领域得到了广泛应用。
霍尔器件是由半导体材料制成的一种薄片，在垂直于平面方向上施加外磁场B，在沿平面方向两端加外电场，则使电子在磁场中运动，结果在器件的两个侧面之间产生霍尔电势。
其大小和外磁场及电流大小成比例。
本实验选用美国史普拉格公司（SPRAGUE）生产的3000系列霍尔开关传感器3020，它是一种硅单片集成电路，器件的内部含有稳压电路、霍尔电势发生器、放大器、史密特触发器和集电极开路输出电路，具有工作电压范围宽、可靠性高、外电路简单、输出电平可与各种数字电路兼容等特点。
器件采用三端平塑封装。
引出端功能符号如下：引出端序号 1 2 3功能电源地输出符号 VC1 GND OUT我们根据霍尔效应原理，将一块永久磁钢固定在电机转轴上的转盘边沿，转盘随测轴旋转，磁钢也将跟着同步旋转，在转盘附近安装一个霍尔器件3020，转盘随轴旋转时，受磁钢所产生的磁场的影响，霍尔器件输出脉冲信号，其频率和转速成正比，测出脉冲的周期或频率即可计算出转速。
直流电机的转速与施加于电机两端的电压大小有关。
本实验用DAC0832控制输出到直流电机的电压，控制DAC0832的模拟输出信号量来控制电机的转速。
直流电机转速测控实验
直流电机转速测控实验一、实验目的1. 掌握电机转速的测量原理；学会根据被测环境、对象不同选择合适的传感器测量转速；2. 掌握电机转速控制的原理；学会用计算机和传感器组成转速测控系统。
二、实验原理图1所示为计算机直流电机转速测控系统原理图。
图1 计算机测控直流电机转速原理框图根据被测环境和对象选择不同转速传感器（光电、霍尔、磁电）实现直流电机转速的测量及控制。
三. 实验仪器和设备1. CSY－5000型传感器测控技术实训公共平台；2. 环形带综合测控实验台；3. 数据采集模板及测控软件(LabVIEW试用版)；4. 12V直流电机调节驱动挂箱；5. 光电式、霍尔式、磁电式转速传感器各一件；6. PC机及RS232通讯接口。
四．实验预习要求1.查阅资料，了解旋转轴转速测量的常用方法；2.掌握采用光电式、霍尔式、磁电式传感器测量转速的原理及特点；3.理解计算机测控直流电机转速的系统工作原理；4.熟悉CSY-5000型传感器测控技术实训平台的硬件配置。
五. 实验步骤及内容第一部分：转速测量1、在关闭公共平台主机箱电源开关的前提下，连接数据采集模板电源线、RS232通讯线；2、根据你选用的转速传感器，按转速传感器附录图1、图2、图3示意图安装接线；（注意光电、霍尔传感器为+5V供电，磁电传感器为+15V供电）3、主机箱上0～12V可调电源与电压表（电压表量程选择20V档）及环形带综合测控实验台电机（环形带综合测控实验台背面）接口并接（注意接口的相应极性）；4、检查接线无误后，首先将主机箱上0～12V可调旋钮逆时针方向缓慢调节到底（起始输出电压最小）；然后桌面“环形带综合测试软件”（或者启动计算机中的测试软件目录“SensorTest.vi”），双击打开，显示图2环形带综合测试程序软件界面；再打开主机箱电源开关给测量系统供电。
图2 环形带综合测试软件界面5、在计算机的环形带综合测试程序软件界面采单栏下方栏点击运行按钮，串口通讯正常后选择测试软件中“手动转速控制与测量”选项，软件界面显示为图3转速测量选择传感器类型界面；在界面下方选择“传感器类型”为现在做测量转速实验相对应的转速传感器。
自动控制直流电机测速反馈控制实验
目录一、实验目的 (1)二、实验器材 (1)三、实验对象介绍 (1)四、实验思路 (1)五、实验过程 (2)六、实验结果 (7)七、出现问题及解决方案 (8)八、总结 (9)直流电动机转速控制实验一、实验目的1.掌握控制系统的结构框架和基本环节对系统的影响或作用2.建立数学建模的思想，学会用建模思想解决控制系统问题3.通过设计的测速闭环反馈控制系统让直流电动机达到理想和稳定的转速二、实验器材直流电动机、电路实验箱、电动机驱动模块、电源模块、导线若干三、实验对象介绍被控对象：电动机被控量：电动机的转速四、实验思路1、首先通过实验测定直流电动机转速模型的传递系数K 、时间常数T,以获得电机转速的传递函数1)(+=ΦTs K s 。
2.然后对未校正的直流电机转速控制系统建立数学模型。
3.最后添加校正环节到控制系统，使电机转速达到预定转速 电路直流电机控制系统模拟五、实验过程1.接线（1）电机：粗线（红、黑端）接输入驱动模块的out+和out-，细线（红、黑端）接测速反馈；（2）电源模块：输出端v+、com（提供24V电压）分别接电动机驱动模块的电源输入端BAT+、GND；（3）电动机驱动模块：S1端接地，S2端接控制信号；out+和out-为控制信号输出;EN、COM两端短接，控制其工作使能；（注：若输出信号为负，短接DIR和COM）。
2.获取电机转速的传递函数（1）电动机的传递函数为一阶系统，给控制系统加一个单位阶跃输入，测其输出响应。
但输出仿真波形中出现了大量高次噪声，所以需串联一个滤波环节。
（2）一阶积分环节具有滤除高频噪声的能力，同样二阶惯性环节也能滤除高频噪声，由于二阶惯性环节电路图比较复杂，所以选用一阶积分环节。
一阶环节的电路原理图如下：（3）加入滤波环节后再对其加单位阶跃输入，测得其输出响应波形为通过测试得到k=1.04,t=0.296，所以电机转速的传递函数为 1296.004.1)(+=Φs s 。
直流电机转速控制实验报告
计算机控制技术综合性设计实验实验课程：直流电机转速控制实验设计报告学生姓名：学生姓名：学生姓名：学生姓名：指导教师：牛国臣实验时间：年月日直流电机转速控制实验设计报告一、实验目的：1.掌握电机的工作原理。
2.掌握直流电机驱动控制技术。
3.掌握增量式编码器位置反馈原理。
4.熟悉单片机硬件电路设计及编程。
5.实现直流电机的转速控制。
二、实验内容：已知某一直流永磁有刷伺服电机参数如下：设计直流电机转速控制系统。
要求：表1 直流伺服电机参数1.分析并建立电机的数学模型，分别得出在连续控制系统和离散控制系统中对应的传递函数；2.基于MATLAB软件对直流电机进行仿真，并通过PID控制器的参数整定对直流电机进行闭环控制，3.设计直流电机控制硬件电路，主要包括主控模块、电机驱动模块、编码器反馈模块、通信模块、电源模块、显示模块等。
4.对各模块进行单元调试，设计数字PID控制器，并基于A VR单片机编制程序，进行系统联调。
5.最终完成直流电机控制硬件平台的设计、搭建及软件调试，要求有速度设置、显示功能，速度控制误差在1%以内，具有与上位机通讯的接口，能通过上位机方便进行参数设置、速度控制等操作。
三、 实验步骤：1、建立电机的数学模型，得出控制统的传递函数；由直流电机得来的三个方程：n k dt di Li R s u E m m ++=)( i k T M m =f L m T dtdw J T T ++= 、 进行拉式变换得：)()()()(s n k s LSI s I R s U E m m ++=)(s I k T M m =f L m T s JS T T +Ω+=)(带入数据在进行z 变换得: 521039.19252.01394.0459.1)(-⨯+-+=z z z z G 2、.基于MATLAB 软件对直流电机进行仿真（1）连续系统阶跃响应程序为：>> num=[1]num =1>> den=[0.0000000542,0.00061,0.0468]den =0.0000 0.0006 0.0468>> G=tf(num,den)Transfer function:1----------------------------------5.42e-008 s^2 + 0.00061 s + 0.0468>> step(G)>> Gz=c2d(G,0.01,'zoh')Transfer function:11.43 z + 0.06868-----------------z^2 - 0.4618 zSampling time: 0.01>> step(Gz)阶跃响应曲线如图1所示：图1 阶跃响应曲线（2）离散系统的单位阶跃响应程序如下：>> num=[52.756.913];>> den=[1 -0.8009 0.0005123];>> sys=[num,den,0.001];>> dstep(num,den,100)离散系统的阶跃响应曲线如图2所示（T=1ms）：图2 离散系统的阶跃响应曲线（3）PID参数整定1）设D(z)=错误！未找到引用源。
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实验四直流电机转速控制实验
39032510 赵正
1.实验目的
(1)掌握单片机通用I/O 口的使用;
(2)掌握使用单片机定时器产生占空比可调的PWM 波;
(3)掌握使用单片机定时器2 的捕获功能实现电机转速测量的方法。
实验电路
2.硬件原理图
2.1电机控制实验箱的原理框图如图1 所示。
2.2 实验装置接口说明
控制系统与电机实验箱通过DB9 插头连接，其接口定义如表1 所示。
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3 PID 控制算法简介
3.1 增量式PID 算法
增量式PID 输出表达式为：
实际实验时，可以采取试凑法来得出Kp的值。
3.2 增量式PID 算法流程图
采用单片机实现PID 算法时，可以采取如图2 所示的流程图进行。