现代数字伺服系统及应用实验报告:数字万用电表的使用实验报告
一、实验目标 通过实验，深入探究伺服系统的架构和工作机制，并掌握伺服系统的位置控制器设计及系统调试技术。二、实验与成效 1 . 系统理论剖析 （1 ）永磁电机 永磁同步电机（PMSM）源自电励磁三相同步电机，采用永磁体取代电励磁系统，省去了励磁线圈、集电环和电刷，定子结构与电励磁三相同步电机相似，故称为永磁同步电机。
（2 ）矢量控制 在永磁同步电机的控制方法中，矢量控制是目前应用最广泛的方案。
其核心思想是模仿直流电机的控制方式，通过坐标变换解耦磁链和转矩，形成以转子磁链为定向的两相参考坐标系，将交流电机等效为直流电机进行控制，从而实现与直流调速系统相似的静、动态性能。
矢量控制能够精确实现转速控制并具有良好的转矩响应。
然而，矢量控制的前提是准确获得转子磁场的位置，通常通过安装转子位置传感器来实现。
永磁电机的矢量控制通常分为电压控制（SVPWM）和电流滞环控制（HCC），本系统采用电流滞环控制。
2 . 伺服系统实验 如图2 .1 所示，基于MATLAB/SimPowerSystems搭建了PMSM电机模型，并构建了伺服系统（Matlab2 01 4 a）。
系统使用PI控制器，其中第二个PID控制器为速度环PI控制器，根据电机实际速度及给定速度确定电流转矩分量。
PWM模块采用电流滞环控制，使电机实际电流跟随给定电流变化。
模块dq2 abc实现2 r/3 s变换，其中Fcn、Fcnl和Fcn2 共同实现2 r/3 s变换。
PMSM模块为MATLAB提供了永磁同步电机模型，其参数设置如图2 .5 所示。
3 . 控制方式选择与仿真结果分析 图2 .5 展示了PMSM模块参数。
三、结果分析 PID控制器由比例单元P、积分单元I和微分单元D组成。
通过设定Kp、Ki和Kd三个参数，控制器将收集到的数据与参考值比较，计算出新的输入值，目的是使系统数据达到或保持在参考值。
在系统调试中，通过试凑法调整速度环和位置环的PI参数。
首先确定速度环控制器PID参数，然后确定位置环控制器PID参数。
通过仿真确定速度环的PI参数为P=2 .2 ，I=0.8 ，位置环的PI参数为P=2 .3 ，I=0.9 仿真结果显示，系统满足阶跃信号、斜坡信号和正弦信号的要求。
四、延迟环节对系统的影响 在本系统中，将延迟时间增加到0.05 ms。
分析结果显示，延迟环节的延迟时间增加会导致系统不稳定，延迟时间越长，稳定性越差。
五、控制器作用学习心得 PID控制器由比例单元P、积分单元I和微分单元D组成。
比例作用P能加快系统响应，减小误差；积分作用I用于消除稳态误差；微分作用D具有超前作用，能提高系统动态性能。
微分作用需与比例和积分单元结合使用，以组成PD或PID控制器。
220v永磁式测速发电机有哪些型号
实验一：永磁直流测速发电机研究测速发电机，作为一种将机械转速转化为电压信号的设备，其输出电压与转速呈线性关系。
它广泛应用于自动控制系统中，作为测量和反馈元件，用于监测和调节转速。
测速发电机分为交流与直流两大类，其中直流测速发电机又根据励磁方式分为永磁式和他励磁式。
本实验所采用的是永磁式直流测速发电机。
一、实验步骤 1 . 实验器材包括：电源控制屏、实验桌、涡流测功系统导轨、直流他励电动机、永磁直流测速发电机等。
2 . 按照图1 -1 连接实验电路。
直流电机采用DJ2 5 型号，永磁直流测速发电机为HK1 0型号，电阻Rf1 选用9 00Ω，RZ选用1 0KΩ/2 W。
将Rf1 调至最大值，选择2 0V直流电压表，并断开控制屏上的开关。
3 . 首先接通励磁电源，然后接通电枢电源，将电枢电源调至2 2 0V，启动电动机。
通过调节励磁电阻Rf1 ，使转速达到2 4 00r/min。
随后逐渐减小励磁电阻Rf1 和电枢电源输出电压，每降低3 00r/min，记录对应的转速和输出电压。
4 . 重复上述步骤，共记录8 ~9 组数据，分别记录于表1 -1 和表1 -2 中。
二、实验报告 1 . 根据公式：E0 = CeΦn，其中Ra为电枢回路总电阻，Rz为负载电阻，E0为电枢总电势。
2 . 绘制U=f(n)曲线。
三、思考题 1 . 直流测速发电机的误差主要由哪些因素引起？ 2 . 在自动控制系统中，直流测速发电机主要发挥什么作用？
