直流伺服电机实验报告文档格式.docx
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不断改变计算机输出的电机电压信号,直至测量电压信号的值为5.16V。
记录下此时的转速值,即为额定电压下的最高稳定转速。
不断减小计算机输出地电机电压信号,观察转速逐渐减小和稳定的情况,记录下最低稳定转速值。
3、测量直流电机的动态特性
按照测量在不同负载和不同输入电枢电压(阶跃信号)下电机的动态特性的要求,本实验测量了在计算机给定电压信号(阶跃信号)为5V时,3个不同负载大小下电机的动态特性。
首先将负载旋钮逆时针拧至最小,然后将实验设备面板上的电机转速信号引出,接至计算机的采集数据端口上,打开计算机中的测试软件,进入测试界面,设定通道的测量范围。
将负载旋钮旋至最小后,将计算机给定电压信号(阶跃信号)设为5V,记录在3个不同负载下,电机转速的动态响应曲线。
四、实验测试结果及数据处理
1、直流电机的机械特性和动态特性
根据上述操作步骤,测量得到的20组数据如表1所示:
序号
电磁转矩T(N·
m)
转速n(r/min)
测量电压(V)
测量电流I(A)
1
0.4
106
4.85
0.55
2
0.6
103
0.62
3
0.7
99
4
0.9
95
4.84
0.75
5
94
0.86
6
90
0.84
7
1.1
88
0.97
8
1.2
83
4.83
0.94
9
1.3
82
1.03
10
80
1.05
11
1.5
77
1.17
12
75
13
1.7
72
4.82
1.22
14
63
1.4
15
2.1
60
1.44
16
2.2
1.52
17
2.3
55
4.8
1.54
18
2.6
47
4.81
1.8
19
2.8
43
1.89
20
3.1
33
2.05
表1测量数据
根据前面板测量值与电机实际值的换算公式:
电机实际电压=(前面板测量电压-0.76)*2.75-0.1
电机实际电流=(前面板测量电流-0.032)*2
计算电机的实际电枢电压和电枢电流值,如表2所示:
实际电压U(V)
实际电流I(A)
11.175
1.036
1.176
1.136
11.1475
1.436
1.656
11.1475
1.616
1.876
11.12
1.816
1.996
2.036
2.276
11.0925
2.376
2.736
2.816
2.976
11.0375
3.016
11.065
3.536
3.716
4.036
表2实际数据
根据实验原理和上述数据,利用matlab工具,选用最小二乘法中的多项式拟合方法拟合电机的机械特性曲线、电流-电压特性曲线、电流-转速特性曲线、电流-转矩特性曲线、电机输入功率曲线、电机输出功率曲线和电机的效率曲线。
(1)拟合机械特性曲线
根据原理,机械特性曲线应是一条直线,所以选用最小二乘一次拟合多项式来拟合机械特性曲线,拟合得到的图形如下图1所示:
图1:
机械特性
(2)拟合电流-电压特性曲线
图2:
电流-电压特性曲线
从图2可以看出,尽管原理上电枢电压应该大小恒定,但是实际上,电枢电压会随着负载的逐渐增大而缓慢下降。
(3)拟合电流-转速特性曲线
图3:
电流-转速特性
(4)拟合电流-扭矩特性曲线
图4:
电流-扭矩特性
(5)拟合输入功率曲线
首先,根据公式计算输入功率:
(1-8)
因为实验过程的变化量是负载,而电机稳定运行时,电磁转矩与负载转矩大小相等,所以选用电磁转矩作为x轴绘制功率曲线。
并用最小二乘二次多项式拟合功率曲线,结果如下图所示:
图5:
输入功率曲线
(6)拟合输出功率曲线
首先,根据公式计算输出功率:
(1-9)
同理,以电磁转矩作为x轴,并用最小二乘二次多项式拟合功率曲线,结果如下图所示:
图6:
输出功率曲线
(7)拟合输出功率曲线
首先,根据公式计算功率比:
(1-10)
同理,以电磁转矩作为x轴,并用最小二乘三次多项式拟合功率比曲线,结果如下图所示:
图7:
功率比变化曲线
2、直流电机的调速特性测量结果
按照上述测量步骤,得到空载情况下,直流电机在3V额定电压下的稳定转速为107r/min。
最低稳定转速为84r/min,电压2.5V。
信号输出电压
3v
测量电压
4.84V
测量电流
0.5A
实际电压
5.16V
最高转速
107r/min
3、直流电机的动态特性测量结果
在给定电压型号为5V,负载0.8时,直流电机转速动态响应曲线如图8
图8
在给定电压型号为5V,负载1.4时,直流电机转速动态响应曲线如图9
图9
在给定电压型号为5V,负载为空载时,直流电机转速动态响应曲线如图10
图10
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