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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