2024年4月28日发(作者：凤禄)
“运动控制系统”专题实验
实验报告
学生姓名
同组者姓名
同组者姓名
实验时间
实验名称
所属班级
所属班级
所属班级
学 号
学 号
学 号
成 绩
第 号台
2015/4/24 提交报告日期
5.2晶闸管直流调速系统主要控制单元调试
一.实验目的
（1）熟悉直流调速系统主要控制单元的工作原理及调速系统的要求。
（2）掌握直流调速系统主要控制单元的调试步骤和方法。
二.实验内容
（1）调节器的测试。
（2）电平检测器的调试。
（3）反号器的调试。
（4）逻辑控制器的调试。
（逻辑控制器和电平检测器的调试暂时不做）
三.实验设备
（1）电源控制屏（NMCL-32）；
（2）低压控制电路及仪表（NMCL-31）；
（3）直流调速控制单元（NMCL-18）；
（4）双踪示波器
四.实验原理
1.反号器（AR）
反号器由运算放大器及有关电阻组成，用于调速系统中信号需要倒向的场合。反号器的
输入信号由运算放大器的反向端接入，故输出电压为Usc=-(RP1+R3)/R1×Usr。
调节RP1的可动触点，可改变RP1的数值，使RP1+R3=R1，则Usc=-Usr，输入和
输出成倒向关系。元件RP1装在面板上。
2.电平检测器
（1）转矩极性鉴别器（DPT）
转矩极性鉴别器用于监测控制系统中转矩极性的变化；它是一个模数转换器，可将控制
系统中连续变化的电平转换成逻辑运算所需要的“0”和“1”。其输入输出特性具有继电特
性。
调节输入端电位器可调节继电特性相对于零点的位置。输入输出特性的回环宽度为：
Uk=Usr2-Usr1=K1(Uscm2-Uscm1)式中，K1为正反馈系数，K1越大，正反馈越强，回环宽度
越大；Usr2和Usr1分别为输出由正翻转到负和由负翻转到正所需的最小输入电压；Uscm2
和Uscm1分别为正向和负向饱和输出电压。逻辑控制系统中的电平检测环宽一般取0.2～
0.6V，环宽大时能提高系统的抗干扰能力，但环过宽时会使系统动作迟缓。
（2）零点六检测器
工作原理与转矩极性鉴别器相同，但其继电特性相对于零点的位置只能在正半轴。
3.逻辑控制器（LC）
逻辑控制器用于逻辑无环流可逆直流调速系统，其作用是对转矩极性和主回路零电流信
电子与信息工程学院自动化科学与技术系
号进行逻辑运算，切换加于整租桥和反组桥晶闸管整流装置上的触发脉冲，以实现系统的
无环流运行。
（1）逻辑判断环节
逻辑判断环节的任务是根据转矩极性检测器和零电流检测器的输出U
M
和U
I
状态，正确
地判断晶闸管的触发脉冲是否需要进行切换（由U
M
是否变换状态决定）及切换条件是否具
备（由U
I
是否从“0”变“1”决定）。即：在U
M
变号后，主电路电流过零时，逻辑判断电
路立即翻转，同时应保证在任何时刻逻辑判断电路的输出U
Z
和U
F
状态必须相反。
（2）延时环节
要使正、反两组整流装置安全、可靠地切换工作，必须在逻辑无环流系统中的逻辑判断
电路发出切换指令U
Z
或U
F
后，经关断等待时间t1（约3ms）和触发等待时间t2（约10ms）
之后才能执行切换指令，故应设置相应的延时电路。
（3）逻辑保护环节
逻辑保护环节也称为“多一”保护环节，当逻辑电路发生故障时,U
Z
、U
F
的输出同时为
“1”状态，逻辑控制器的两个输出Ublf和Ublr全为“0”状态，造成两组整流装置同时
开放，引起短路环流事故。加入逻辑保护环流环节后，当U
Z
、U
F
全为“1”时，是逻辑保
护环节输出A点电位变为“0”，使Ublf和Ublr都为高电平，两组触发脉冲同时封锁，避
免产生短路环流事故。
（4）推β环节
在正反桥切换时，逻辑控制器中的G8输出“1”状态信号，将此信号送入ACR的输入端
作为脉冲后推移β指令，从而可避免切换时电流的冲击。
（5）功率放大输出环节
因与非门的输出功率有限，为了尽可能可靠推动脉冲们I或II，故加了由V1和V2组成
的功率放大级，有逻辑信号U
LK1
和U
LK2
进行控制，或为“通”或为“断”来控制触发脉冲
门I和触发脉冲门II。
五.实验结果与分析
1.速度调节器ASR的调试
（1）调试正负电压限幅值
在给定为±1V时，分别调节RP2和RP1，使“3”端限幅输出分别为-5V和+5V。但是，
在调节完成后，当给定降至0.2V左右时，ASR输出就已变为0。分析电路后，找出原因：
调试之前未将零速封锁器（DZS）解除，使得ASR的调节范围受到影响。
（2）ASR作为P调节器的输入输出特性
短路电容，测量输入端和输出端的电压得出一组数据：
输入端Ug/V
放大比例K
电子与信息工程学院自动化科学与技术系
0.70
-4.11
0.50
-2.03
-4.06
0.30
-1.20
-4.0
输出端电压/V -2.88
（3）测试PI特性
突减正给定电压得ASR输出端波形为：
2.速度调节器的反号器AR调试
当“3”端输出电压为-5V时，“9”端输出电压为+5V。
3.电流调节器ACR的调试
（1）调试ACR的正、负电压限幅值
给定电压接入ACR的输入端，令给定为±1V，输出端为-5V和+5V。
（2）测定P调节输入输出特性
短接电容，得出如下数据：
输入端Ug/V
放大比例K
0.75
-5.25
0.50
-2.59
-5.18
0.30
-1.60
-5.23
输出端电压/V -3.94
（3）测定PI特性
突减给定电压得波形：
六.思考题
（1）简述ASR、ACR电路的工作原理。
ASR、ACR由运算放大器反馈电路、输出限幅电路和零速封锁电路组成。给定输入接在放
大器的反相端“2”，并将输出反馈接回反相端构成负反馈。当反馈回路不接电容时，调节
器为比例调解器，输入与输出成线性关系，比例系数由RP3和RP4的大小决定。当反馈回
电子与信息工程学院自动化科学与技术系
路接入电容后，调节器为比例积分调节器，当突加突减给定时，由于电容的充放电作用，
输出以指数增长为输入值。若速度反馈接入“1”，则输入为给定电压减去速度反馈电压的
速度误差信号。调节器对误差信号进行比例和积分作用，输出控制量。输出通过限幅电路
限幅，限幅电压由RP1和RP2调节。电流调节器ACR工作原理与ASR基本相同。
七.实验体会
做实验的过程中，在实验结果和预期结果不一样时，应通过思考和排除，及时找出错误
出现的原因。
八. 建议与意见
希望老师讲解一下零速封锁器对调节ACR、ASR的影响。
感谢老师的指导和组员的共同努力。
电子与信息工程学院自动化科学与技术系
2024年4月28日发(作者：凤禄)
“运动控制系统”专题实验
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同组者姓名
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实验时间
实验名称
所属班级
所属班级
所属班级
学 号
学 号
学 号
成 绩
第 号台
2015/4/24 提交报告日期
5.2晶闸管直流调速系统主要控制单元调试
一.实验目的
（1）熟悉直流调速系统主要控制单元的工作原理及调速系统的要求。
（2）掌握直流调速系统主要控制单元的调试步骤和方法。
二.实验内容
（1）调节器的测试。
（2）电平检测器的调试。
（3）反号器的调试。
（4）逻辑控制器的调试。
（逻辑控制器和电平检测器的调试暂时不做）
三.实验设备
（1）电源控制屏（NMCL-32）；
（2）低压控制电路及仪表（NMCL-31）；
（3）直流调速控制单元（NMCL-18）；
（4）双踪示波器
四.实验原理
1.反号器（AR）
反号器由运算放大器及有关电阻组成，用于调速系统中信号需要倒向的场合。反号器的
输入信号由运算放大器的反向端接入，故输出电压为Usc=-(RP1+R3)/R1×Usr。
调节RP1的可动触点，可改变RP1的数值，使RP1+R3=R1，则Usc=-Usr，输入和
输出成倒向关系。元件RP1装在面板上。
2.电平检测器
（1）转矩极性鉴别器（DPT）
转矩极性鉴别器用于监测控制系统中转矩极性的变化；它是一个模数转换器，可将控制
系统中连续变化的电平转换成逻辑运算所需要的“0”和“1”。其输入输出特性具有继电特
性。
调节输入端电位器可调节继电特性相对于零点的位置。输入输出特性的回环宽度为：
Uk=Usr2-Usr1=K1(Uscm2-Uscm1)式中，K1为正反馈系数，K1越大，正反馈越强，回环宽度
越大；Usr2和Usr1分别为输出由正翻转到负和由负翻转到正所需的最小输入电压；Uscm2
和Uscm1分别为正向和负向饱和输出电压。逻辑控制系统中的电平检测环宽一般取0.2～
0.6V，环宽大时能提高系统的抗干扰能力，但环过宽时会使系统动作迟缓。
（2）零点六检测器
工作原理与转矩极性鉴别器相同，但其继电特性相对于零点的位置只能在正半轴。
3.逻辑控制器（LC）
逻辑控制器用于逻辑无环流可逆直流调速系统，其作用是对转矩极性和主回路零电流信
电子与信息工程学院自动化科学与技术系
号进行逻辑运算，切换加于整租桥和反组桥晶闸管整流装置上的触发脉冲，以实现系统的
无环流运行。
（1）逻辑判断环节
逻辑判断环节的任务是根据转矩极性检测器和零电流检测器的输出U
M
和U
I
状态，正确
地判断晶闸管的触发脉冲是否需要进行切换（由U
M
是否变换状态决定）及切换条件是否具
备（由U
I
是否从“0”变“1”决定）。即：在U
M
变号后，主电路电流过零时，逻辑判断电
路立即翻转，同时应保证在任何时刻逻辑判断电路的输出U
Z
和U
F
状态必须相反。
（2）延时环节
要使正、反两组整流装置安全、可靠地切换工作，必须在逻辑无环流系统中的逻辑判断
电路发出切换指令U
Z
或U
F
后，经关断等待时间t1（约3ms）和触发等待时间t2（约10ms）
之后才能执行切换指令，故应设置相应的延时电路。
（3）逻辑保护环节
逻辑保护环节也称为“多一”保护环节，当逻辑电路发生故障时,U
Z
、U
F
的输出同时为
“1”状态，逻辑控制器的两个输出Ublf和Ublr全为“0”状态，造成两组整流装置同时
开放，引起短路环流事故。加入逻辑保护环流环节后，当U
Z
、U
F
全为“1”时，是逻辑保
护环节输出A点电位变为“0”，使Ublf和Ublr都为高电平，两组触发脉冲同时封锁，避
免产生短路环流事故。
（4）推β环节
在正反桥切换时，逻辑控制器中的G8输出“1”状态信号，将此信号送入ACR的输入端
作为脉冲后推移β指令，从而可避免切换时电流的冲击。
（5）功率放大输出环节
因与非门的输出功率有限，为了尽可能可靠推动脉冲们I或II，故加了由V1和V2组成
的功率放大级，有逻辑信号U
LK1
和U
LK2
进行控制，或为“通”或为“断”来控制触发脉冲
门I和触发脉冲门II。
五.实验结果与分析
1.速度调节器ASR的调试
（1）调试正负电压限幅值
在给定为±1V时，分别调节RP2和RP1，使“3”端限幅输出分别为-5V和+5V。但是，
在调节完成后，当给定降至0.2V左右时，ASR输出就已变为0。分析电路后，找出原因：
调试之前未将零速封锁器（DZS）解除，使得ASR的调节范围受到影响。
（2）ASR作为P调节器的输入输出特性
短路电容，测量输入端和输出端的电压得出一组数据：
输入端Ug/V
放大比例K
电子与信息工程学院自动化科学与技术系
0.70
-4.11
0.50
-2.03
-4.06
0.30
-1.20
-4.0
输出端电压/V -2.88
（3）测试PI特性
突减正给定电压得ASR输出端波形为：
2.速度调节器的反号器AR调试
当“3”端输出电压为-5V时，“9”端输出电压为+5V。
3.电流调节器ACR的调试
（1）调试ACR的正、负电压限幅值
给定电压接入ACR的输入端，令给定为±1V，输出端为-5V和+5V。
（2）测定P调节输入输出特性
短接电容，得出如下数据：
输入端Ug/V
放大比例K
0.75
-5.25
0.50
-2.59
-5.18
0.30
-1.60
-5.23
输出端电压/V -3.94
（3）测定PI特性
突减给定电压得波形：
六.思考题
（1）简述ASR、ACR电路的工作原理。
ASR、ACR由运算放大器反馈电路、输出限幅电路和零速封锁电路组成。给定输入接在放
大器的反相端“2”，并将输出反馈接回反相端构成负反馈。当反馈回路不接电容时，调节
器为比例调解器，输入与输出成线性关系，比例系数由RP3和RP4的大小决定。当反馈回
电子与信息工程学院自动化科学与技术系
路接入电容后，调节器为比例积分调节器，当突加突减给定时，由于电容的充放电作用，
输出以指数增长为输入值。若速度反馈接入“1”，则输入为给定电压减去速度反馈电压的
速度误差信号。调节器对误差信号进行比例和积分作用，输出控制量。输出通过限幅电路
限幅，限幅电压由RP1和RP2调节。电流调节器ACR工作原理与ASR基本相同。
七.实验体会
做实验的过程中，在实验结果和预期结果不一样时，应通过思考和排除，及时找出错误
出现的原因。
八. 建议与意见
希望老师讲解一下零速封锁器对调节ACR、ASR的影响。
感谢老师的指导和组员的共同努力。
电子与信息工程学院自动化科学与技术系