参数测量实验报告.doc

小功率随动系统的元部件测试与建模实验一、实验目的1、 了解小功率随动系统元部件的基本原理及输入输出特性2、 掌握测量仪器的使用方法和元部件的测试方法3、 学习数据处理和利用工程方法建立被控对象的数学模型的基本方法4、 了解元部件的非线性因素及模型误差的产生原因等5、 了解最小二乘拟合方法二、实验内容1、 分别测试力矩电机、测速机、功率放大器及反馈电位计的各种性能及输入输 出特性2、 根据测试结果建立小功率随动系统的数学模型三、实验设备1、 IBM PC系列微机一台2、 ATmegal28单片机实验设备一套3、 XSJ-3小功率直流随动系统一套(所测电机编号20048076)4、 数字万用表一台5、 光电式转速表一台6、 电感表一台四、特性测试及处理结果1、电机相关参数测量(1) 电机电阻利用万用表的欧姆档直接测试电机电枢的电阻，并且在测试时电刷与电枢处 于不同接触位置时多测几次，取平均值电机内阻测量表0 (°)020406080100120140160R(Q)12. 412. 512. 412. 512. 512. 512. 512. 512. 50 (°)0-20-40-60-80-100-120-140-160R(Q)12. 512. 512. 512. 512. 612. 212. 212. 612. 5平均值12. 47Q(2) 电机电感利用电感表直接测试电机电枢的电感，并且在测试时电刷与电枢处于不同接 触位置时多测几次，取平均值。

电机电感测量表9 (°)020406080100120140160L (mH)17. 117. 217. 21717. 317. 317. 317. 417. 30 (°)0-20-40-60-80-100-120-140-160L (mH)17. 317. 217. 417. 317. 317. 317. 317. 417. 4平均值17. 278mH(3) 电机死区电压将电压加至电机两端，将稳压电源置于最小档，电压接近0,合上开关K后, 慢慢增大电压到电机刚好开始转动，读下这时的U,即为死区电压测量时将电 机的起始位置放在几个不同角度，重复实验然后再将电压反极性重复上述实验, 并计算出两个方向的死区电压平均值和最大值死区电压测量死区电压正向0 (°)020406080100120140160U/V1. 371. 321. 341. 281. 241. 261. 251. 231. 270 (°)0-20-40-60-80-100-120-140-160U/V1. 351. 381. 341. 331. 341. 351. 311. 331. 35平均 值1. 32V最大 值1. 38V死区电压反向0 (°)020406080100120140160U/V-1. 26-1. 28-1・3-1. 26-1. 32-1. 35-1. 34-1. 4-1. 240 (°)0-20-40-60-80-100-120-140-160U/V-1. 29-1. 36-1. 35-1. 34-1・3-1. 24-1・3-1・3-1. 3平均 值-1.31V最大 值-1. 4V(4)机电常数用过渡过程测试法进行电机机电常数的测量。

将开关突然闭合，一个阶跃电 压Ua加到电枢两端，通过一路A/D把这个过程采入单片机，利用串口发送到微 机，并利用微机绘出输岀曲线微 机功放单片机机电时间常数测量电路输出曲线为:归一化之后为:按 5%误差带计算，3Tm=0.042s,则 TM=0.014s=14ms（5）电机调速特性调速特性是在一定的负载下，转速与控制电压的关系曲线在电机的工作电 压范围内，改变控制电压，并用光电转速表测量电机相应转速每改变一次电压后，测量一个转速，并记录光电转速表所记录脉冲个数，如此重复此过程则可得 此方向一组数据；然后把电机上所加电压的极性对调，再重复上述过程，又可得 一组数据测试完成后绘岀调速特性曲线，并计算最小二乘法拟合之后的斜率及 截距值35 正向调速特性取小二乘拟a3025O 52 13512电机调速特性测量表正转ua(v)3. 996. 057. 9710. 02II. 97141618N （脉冲/ 分）202. 0356. 4506. I673. 2827. 9993. 8U751335Q (rad/s)5. 28839. 330513. 249717. 624321. 674425. 996730. 761434. 9502反转ua(v)-4-6. I-8-10-12-14. I-16-18N （脉冲/ 分）221. 6377. I521. 8686. 4844. 41020U661327Q (rad/s)-5. 8015-9. 8725-13. 6607-17. 9699-22. I063-26. 7035-30. 5258-34. 7408拟合曲线：3=2. l255*Ua-3. 5207-5-35-16-14-12-10ua/V-8-6 -4-10反向调速特性最小二乘拟合5-20S、PEJ、3-25-30-18拟合曲线：3=2. 081 l*Ua+2. 68552、测速机相关参数测量光电测速表测速机特性测试在电机的工作电压范围内，改变控制电压，并用光电转速表测量电机相应转 速，同时用数字电压表测量测速机两端电压，并记录此电压值及光电转速表所记 录脉冲个数，如此重复此过程则可得此方向一组数据；然后把电机上所加电压的 极性对调，再重复上述过程，又可得一组数据。

测试完成后绘制测速机梯度图, 并计算最小二乘法拟合之后的斜率及截距值测速机梯度测量表正转Ua(V)3. 996. 057. 9710. 0211. 97141618N（脉冲/ 分）202. 0356. 4506. 1673. 2827. 9993. 811751335n（转/ 分）50. 589. 1126. 516& 3207. 024& 5293. 8333. 8Q(rad/s)5. 289. 3313. 2517. 6221. 6826. 0230. 7734. 96Uo (V)6. 3811. 3516. 0021. 226. 031. 236. 941. 8反转Ua(V)-4-6. 1-8-10-12-14. 1-16-18N（脉冲/ 分）221. 6377. 1521. 8686. 4844. 4102011661327n（转/ 分）55. 494. 3130. 5171. 6211. 1255291. 5331. 8Q(rad/s)5. 809. 8713. 6417. 9722. 1126. 7030. 5334. 74Uo (V)-7. 1-12. 0-16. 6-21. 8-26. 7-32. 1-36. 9-42. 1正向测速机输入输出特性最小二乘拟合曲线拟合曲线：Uo=l. 1933*3+0. 1566反向测速机输入输出特性最小二乘拟合曲线拟合曲线：Uo=l. 2056*o-0. 09303、同轴电位计梯度测量在空载的情况下，将电位计在-180°-150°之间旋转，每转动30。

用数字电压 表测量输出电压值，如此重复可得一组数据将测量数据绘制拟合曲线，求出电 位计对应梯度电位计梯度测量表9 (°)0306090120150u(v)-0. 431. 643. 735. 91& 0410. 170 (°)180-30-60-90-120-150u(v)11. 90-2. 54-4. 61-6. 67-8. 80-10. 94电位计梯度最小二乘拟合曲线拟合曲线：0=0. 0697* 9 -0. 42954、根据测试结果建立小功率随动系统的数学模型机电常数Tm=0.014s由正反电机调速特性的斜率平均值得电机放大系数Km=2.1O5 由正反测速机输入输出特性的斜率平均值得测速机放大系数Kv=1.1988 故电机的传递函数为趾)=」^丄=2.105Tms + 1 s s(0. 014s + 1)。