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第1章 运动控制系统实验概述1

1.1 运动控制实验分类1

1.2 运动控制实验研究方法3

1.3 运动控制系统实验平台建设4

1.4 运动控制系统实验中的共性问题5

第2章 直流调速系统各环节特性及参数测定8

2.1 实验目的8

2.2 实验原理8

2.2.1 直流电动机原理及参数测定8

2.2.2 电力电子变换器的工作参数测定13

2.2.3 功率控制环节的工作特性测定14

2.3 实验内容14

2.4 实验器材15

2.5 实验方案及方法15

2.5.1 直流电动机的参数及工作特性测定15

2.5.2 功率主电路参数及工作特性测定18

2.5.3 控制环节的工作特性测定18

2.6 实验报告19

2.7 注意事项19

第3章 转速单闭环直流调速系统实验20

3.1 实验目的20

3.2 实验原理20

3.2.1 转速单闭环直流调速系统的组成及工作原理20

3.2.2 转速单闭环直流调速系统的特性21

3.2.3 电流截止负反馈环节22

3.3 实验内容22

3.4 实验器材23

3.5 实验方案及方法23

3.5.1 转速单闭环实验系统构建及单元环节测定23

3.5.2 直流调速开环系统机械特性测定24

3.5.3 转速单闭环直流调速系统静特性测定25

3.5.4 电流截止负反馈环节整定与下垂特性测定25

3.5.5 转速单闭环直流调速系统起动过程动态特性观测26

3.6 实验报告26

3.7 注意事项26

第4章 转速、电流双闭环不可逆直流调速系统实验27

4.1 实验目的27

4.2 实验原理27

4.2.1 转速、电流双闭环直流调速系统的组成及工作原理27

4.2.2 双闭环直流调速系统的动态特性及性能指标29

4.2.3 双闭环直流调速系统各调节器的工程设计30

4.3 实验内容30

4.4 实验器材31

4.5 实验方案及方法31

4.5.1 双闭环直流调速系统的实验系统构建及单元环节测定31

4.5.2 开环直流调速系统机械特性测定32

4.5.3 转速、电流双闭环调速系统调试32

4.5.4 转速、电流双闭环调速系统静特性测定33

4.5.5 转速、电流双闭环调速系统动态特性测定33

4.6 实验报告34

4.7 注意事项34

第5章 转速、电流双闭环直流脉宽可逆调速系统实验35

5.1 实验目的35

5.2 实验原理35

5.2.1 转速、电流双闭环直流脉宽调速系统的组成及工作原理35

5.2.2 可逆直流调速系统的工作特性37

5.3 实验内容38

5.4 实验器材38

5.5 实验方案及方法38

5.5.1 单元环节测定38

5.5.2 直流PWM开环调速系统机械特性测定39

5.5.3 直流PWM调速系统闭环调试及可逆运行动态波形测试39

5.5.4 直流PWM调速系统静特性测试40

5.6 实验报告41

5.7 注意事项41

第6章 直流调速系统的数字仿真42

6.1 实验目的42

6.2 实验原理42

6.2.1 MATLAB语言中的Simulink仿真环境及M文件的编制方法42

6.2.2 直流调速系统中各环节的仿真建模方法44

6.3 实验内容47

6.4 实验器材47

6.5 实验方案及方法47

6.5.1 开环控制直流调速系统的数字仿真48

6.5.2 转速单闭环有静差控制直流调速系统的数字仿真48

6.5.3 转速、电流双闭环控制直流调速系统的数字仿真48

6.6 实验报告48

6.7 注意事项52

第7章 直流调速系统的数字控制53

7.1 实验目的53

7.2 实验原理53

7.2.1 计算机数字控制直流调速系统的组成53

7.2.2 数字控制器的设计与实现53

7.2.3 电动机转速的数字测量方法56

7.2.4 可编程逻辑控制器及其应用56

7.3 实验内容58

7.4 实验器材58

7.5 实验方案及方法59

7.5.1 基于MATLAB编程语言的直流调速系统数字控制59

7.5.2 基于PLC的直流可逆调速系统数字控制63

7.6 实验报告74

7.7 注意事项74

第8章 转速开环异步电动机变压变频调速系统实验76

8.1 实验目的76

8.2 实验原理76

8.2.1 SPWM变频调速基本原理76

8.2.2 基于DSP的SPWM变频调速系统实现原理80

8.3 实验内容88

8.4 实验器材88

8.5 实验方案及方法88

8.5.1 基于DSP的转速开环SPWM交流调速实验系统构建88

8.5.2 SPWM变频调速控制软件编程与调试89

8.5.3 交-直-交电压型主电路工作特性测试90

8.5.4 转速开环异步电动机变频调速系统输出压频比特性测试90

8.5.5 不同调制方式下逆变器工作特性测试90

8.5.6 开环控制变频调速系统机械特性测试90

8.6 实验报告91

8.7 注意事项91

第9章 异步电动机矢量控制系统实验92

9.1 实验目的92

9.2 实验原理92

9.2.1 异步电动机矢量控制系统基本原理92

9.2.2 异步电动机转子磁链计算94

9.2.3 基于DSP的异步电动机矢量控制系统实现原理96

9.3 实验内容104

9.4 实验器材104

9.5 实验方案及方法105

9.5.1 异步电动机矢量控制实验系统构建105

9.5.2 异步电动机的定、转子参数测定105

9.5.3 异步电动机矢量变换控制模块化程序编制与调试106

9.5.4 异步电动机矢量控制系统闭环调试107

9.6 实验报告108

9.7 注意事项108

第10章 异步电动机直接转矩控制变频调速系统实验109

10.1 实验目的109

10.2 实验原理109

10.2.1 直接转矩控制变频调速实验系统基本原理109

10.2.2 基于DSP的直接转矩控制系统实现原理116

10.3 实验内容127

10.4 实验器材127

10.5 实验方案及方法127

10.5.1 基于DSP的直接转矩控制交流调速实验系统构建127

10.5.2 DSP控制程序设计与调试128

10.5.3 直接转矩控制系统调试129

10.6 实验报告130

10.7 注意事项131

第11章 永磁同步电动机自控变频调速系统实验132

11.1 实验目的132

11.2 实验原理132

11.2.1 无刷直流电动机自控变频调速系统的组成及基本原理132

11.2.2 正弦波永磁同步电动机自控变频调速系统的组成及基本原理135

11.2.3 转子位置的检测方法137

11.2.4 基于DSP的无刷直流电动机自控变频调速系统的实现原理142

11.2.5 基于DSP的正弦波永磁同步电动机自控变频调速系统实现原理146

11.3 实验内容148

11.4 实验器材148

11.5 实验方案及方法149

11.5.1 永磁同步电动机自控变频调速实验系统构建149

11.5.2 基于DSP的无刷直流电动机自控变频调速系统实验150

11.5.3 基于DSP的正弦波永磁同步电动机自控变频调速系统实验152

11.6 实验报告153

11.7 注意事项154

参考文献155

附录 （见配书光盘）156

附录1 开发工具简介156

附录2 S7-200PLC控制直流调速系统控制程序156

附录3 交流电动机变频调速控制程序156

附录4 交流电动机变频调速实验演示156