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PID控制电机实验报告
摘要
以电机控制平台为对象，利用51单片机和变频器，控制电机精确的定位和正反转运动，克服了常见的因高速而丢步和堵转的现象。电机实现闭环控制的基本方法是将电机工作于启动停止区，通过改变参考脉冲的频率来调节电机的运行速度和电机的闭环控制系统由速度环和位置环构成。通过PID调节实现稳态精度和动态性能较好的闭环系统。
关键词：变频器PID调节 闭环控制
一、实验目的和任务
通过这次课程设计，目的在于掌握如何用DSP控制变频器，再通
过变频器控制异步电动机实现速度的闭环控制。为实现闭环控制，我们需完成相应的任务：
1、通过变频器控制电机的五段调速。
2、通过示波器输出电机速度变化的.梯形运行图与s形运行图。
3、通过单片机实现电机转速的开环控制。
4、通过单片机实现电机的闭环控制。
二、实验设备介绍
装有ccs4.2软件的个人计算机，含有ADC模块的51单片机开发板一套，变频器一个，导线若干条。
三、硬件电路
1.变频器的简介
变频器（Variable-frequency Drive，VFD）是应用变频技术与微电子技术，通过改变电机工作电源频率方式来控制交流电动机的电力控制设备。变频器主要由整流（交流变直流）、滤波、逆变（直流变交流）、制动单元、驱动单元、等组成。变频器靠内部IGBT的开断来调整输出电源的电压和频率，变频器还有很多的保护功能。随着工业自动化程度的不断提高，变频器也得到了非常广泛的应用。
2.变频器的使用
变频器事物图 变频器原理图
课程名称： 电机拖动基础 班 级： 电气11-2
指导老师：
实验一 单相变压器实验
实验名称：单相变压器实验
实验目的：1.通过空载和短路实验测定变压器的变比和参数。
2.通过负载实验测取变压器的运行特性。
实验项目：1. 空载实验 测取空载特性U0=f(I0), P0=f(U0)。
负载实验
1. 填写负载实验数据表格
表3 cos2=1
（五）问题讨论
在实验中各仪表量程的选择依据是什么？
根据实验的单相变压器额定电压、额定电流、额定容量、空载电压，单相变压器电源电压和频率、线圈匝数、磁路材质及几何尺寸等。
2. 为什么每次实验时都要强调将调压器恢复到起始零位时方可合上电源开关或断开电源开关？
防止误操作造成人身伤害、防止对变压器及其它仪器仪表等设备过压过流而损坏 。
电机实验报告模板
课程名称： 电机拖动基础 班 级： 电气11-2
指导老师：****
实验一 单相变压器实验
实验名称：单相变压器实验
实验目的：1.通过空载和短路实验测定变压器的`变比和参数。
2.通过负载实验测取变压器的运行特性。
实验项目：1. 空载实验 测取空载特性U0=f(I0), P0=f(U0)。
负载实验
1. 填写负载实验数据表格
表3 cos2=1
（五）问题讨论
在实验中各仪表量程的选择依据是什么？
根据实验的单相变压器额定电压、额定电流、额定容量、空载电压，单相变压器电源电压和频率、线圈匝数、磁路材质及几何尺寸等。
2. 为什么每次实验时都要强调将调压器恢复到起始零位时方可合上电源开关或断开电源开关？
防止误操作造成人身伤害、防止对变压器及其它仪器仪表等设备过压过流而损坏 。
实验一 晶闸管直流调速系统电流-转速调节器调试
一．实验目的
1．熟悉直流调速系统主要单元部件的工作原理及调速系统对其提出的要求。 2．掌握直流调速系统主要单元部件的调试步骤和方法。
二．实验内容
1．调节器的调试
三．实验设备及仪器
1．教学实验台主控制屏。 2．MEL—11组件 3．MCL—18组件 4．双踪示波器 5．万用表
四．实验方法
1．速度调节器（ASR）的调试
按图1-5接线，DZS(零速封锁器)的扭子开关扳向“解除”。
（1）调整输出正、负限幅值“5”、“6”端 接可调电容，使ASR调节器为PI调节器，加入一定的输入电压（由MCL—18的给定提供，以下同），调整正、负限幅电位器RP1、RP2，使输出正负值等于5V。
（2）测定输入输出特性 将反馈网络中的电容短接（“5”、“6”端短接），使ASR调节器为P调节器，向调节器输入端逐渐加入正负电压，测出相应的输出电压，直至输出限幅值，并画
图1-5 速度调节器和电流调节器的调试接线图
出曲线。
（3）观察PI特性
拆除“5”、“6”端短接线，突加给定电压(0.1V)，用慢扫描示波器观察输出电压的变化规律，改变调节器的放大倍数及反馈电容，观察输出电压的变化。反馈电容由外接电容箱改变数值。
2．电流调节器（ACR）的调试 按图1-5接线。
（1）调整输出正,负限幅值
“9”、“10”端 接可调电容，使调节器为PI调节器，加入一定的输入电压，调整正，负限幅电位器，使输出正负最大值等于5V。
（2）测定输入输出特性
将反馈网络中的电容短接（“9”、“10”端短接），使调节器为P调节器，向调节器输入端逐渐加入正负电压，测出相应的输出电压，直至输出限幅值，并画出曲线。
（3）观察PI特性
拆除“9”、“10”端短接线，突加给定电压，用慢扫描示波器观察输出电压的变化规律，改变调节器的放大倍数及反馈电容，观察输出电压的变化。反馈电容由外接电容箱改变数值。
实验二 双闭环晶闸管不可逆直流调速系统测试
一．实验目的
1．了解双闭环不可逆直流调速系统的原理，组成及各主要单元部件的原理。 2．熟悉电力电子及教学实验台主控制屏的结构及调试方法。 3．熟悉MCL-18，MCL-33的结构及调试方法
4．掌握双闭环不可逆直流调速系统的调试步骤，方法及参数的整定。
二．实验内容
1．各控制单元调试 2．测定电流反馈系数。
3．测定开环机械特性及闭环静特性。 4．闭环控制特性的测定。 5．观察，记录系统动态波形。
三．实验系统组成及工作原理
双闭环晶闸管不可逆直流调速系统由电流和转速两个调节器综合调节，由于调速系统调节的主要量为转速，故转速环作为主环放在外面，电流环作为付环放在里面，这样可抑制电网电压波动对转速的影响，实验系统的控制回路如图1-8b所示，主回路可参考图1-8a所示。
系统工作时，先给电动机加励磁，改变给定电压的大小即可方便地改变电机的转速。ASR,ACR均有限幅环节，ASR的输出作为ACR的给定，利用ASR的输出限幅可达到限制起动电流的目的, ACR的输出作为移相触发电路的控制电压，利用ACR的输出限幅可达到限制min和min的目的。
当加入给定Ug后，ASR即饱和输出，使电动机以限定的最大起动电流加速起动，直到电机转速达到给定转速（即Ug=Ufn），并出现超调后，ASR退出饱和，最后稳定运行在略低于给定转速的数值上。
四．实验设备及仪器
1．教学实验台主控制屏。 2．MCL—33组件 3．MEL—11组件 4．MCL—18组件
5．电机导轨及测速发电机（或光电编码器） 6．直流电动机M03 7．双踪示波器 8．万用表
五．注意事项
1．三相主电源连线时需注意，不可换错相序。 2．系统开环连接时，不允许突加给定信号Ug起动电机
实验一 晶闸管直流调速系统电流-转速调节器调试
一．实验目的
1．熟悉直流调速系统主要单元部件的工作原理及调速系统对其提出的要求。 2．掌握直流调速系统主要单元部件的调试步骤和方法。
二．实验内容
1．调节器的调试
三．实验设备及仪器
1．教学实验台主控制屏。 2．MEL—11组件 3．MCL—18组件 4．双踪示波器 5．万用表
四．实验方法
1．速度调节器（ASR）的调试
按图1-5接线，DZS(零速封锁器)的扭子开关扳向“解除”。
（1）调整输出正、负限幅值“5”、“6”端 接可调电容，使ASR调节器为PI调节器，加入一定的输入电压（由MCL—18的给定提供，以下同），调整正、负限幅电位器RP1、RP2，使输出正负值等于5V。
（2）测定输入输出特性 将反馈网络中的电容短接（“5”、“6”端短接），使ASR调节器为P调节器，向调节器输入端逐渐加入正负电压，测出相应的输出电压，直至输出限幅值，并画
图1-5 速度调节器和电流调节器的调试接线图
出曲线。
（3）观察PI特性
拆除“5”、“6”端短接线，突加给定电压(0.1V)，用慢扫描示波器观察输出电压的变化规律，改变调节器的放大倍数及反馈电容，观察输出电压的变化。反馈电容由外接电容箱改变数值。
2．电流调节器（ACR）的调试 按图1-5接线。
（1）调整输出正,负限幅值
“9”、“10”端 接可调电容，使调节器为PI调节器，加入一定的输入电压，调整正，负限幅电位器，使输出正负最大值等于5V。
（2）测定输入输出特性
将反馈网络中的电容短接（“9”、“10”端短接），使调节器为P调节器，向调节器输入端逐渐加入正负电压，测出相应的输出电压，直至输出限幅值，并画出曲线。
（3）观察PI特性
拆除“9”、“10”端短接线，突加给定电压，用慢扫描示波器观察输出电压的'变化规律，改变调节器的放大倍数及反馈电容，观察输出电压的变化。反馈电容由外接电容箱改变数值。
一．实验目的
1．了解双闭环不可逆直流调速系统的原理，组成及各主要单元部件的原理。 2．熟悉电力电子及教学实验台主控制屏的结构及调试方法。 3．熟悉MCL-18，MCL-33的结构及调试方法
4．掌握双闭环不可逆直流调速系统的调试步骤，方法及参数的整定。
二．实验内容
1．各控制单元调试 2．测定电流反馈系数。
3．测定开环机械特性及闭环静特性。 4．闭环控制特性的测定。 5．观察，记录系统动态波形。
三．实验系统组成及工作原理
双闭环晶闸管不可逆直流调速系统由电流和转速两个调节器综合调节，由于调速系统调节的主要量为转速，故转速环作为主环放在外面，电流环作为付环放在里面，这样可抑制电网电压波动对转速的影响，实验系统的控制回路如图1-8b所示，主回路可参考图1-8a所示。
系统工作时，先给电动机加励磁，改变给定电压的大小即可方便地改变电机的转速。ASR,ACR均有限幅环节，ASR的输出作为ACR的给定，利用ASR的输出限幅可达到限制起动电流的目的, ACR的输出作为移相触发电路的控制电压，利用ACR的输出限幅可达到限制min和min的目的。
当加入给定Ug后，ASR即饱和输出，使电动机以限定的最大起动电流加速起动，直到电机转速达到给定转速（即Ug=Ufn），并出现超调后，ASR退出饱和，最后稳定运行在略低于给定转速的数值上。
四．实验设备及仪器
1．教学实验台主控制屏。 2．MCL—33组件 3．MEL—11组件 4．MCL—18组件
5．电机导轨及测速发电机（或光电编码器） 6．直流电动机M03 7．双踪示波器 8．万用表
五．注意事项
1．三相主电源连线时需注意，不可换错相序。 2．系统开环连接时，不允许突加给定信号Ug起动电机
实验名称：电流、转速调速调节器设计
一、实验目的
1、掌握双闭环直流调速系统的稳态参数计算、系统的稳定性分析 2、了解用MATLAB软件工具对系统的电流环和速度环作PI调节器设计 3、熟悉对系统进行仿真的步骤和方法
二、实验过程 1、设计要求
（1）静态指标：无静差
（2）动态指标：电流超调量小于等于5%；空载启动到额定转速时的转速超调量小于等于10% 2、电流环设计
（1）确定时间常数：经计算得电流环小时间常数之和为0.0037s （2）选择电流调节器结构：采用PI调节器
（3）计算电流调节器参数：电流调节器超前时间常数为0.03s，ACR比例系数为1.013
（4）校验近似条件：均满足近似条件
（5）计算调节器电阻电容：按照计算得出的电阻电容参数，电流环可以达到的动态跟随性能指标为4.3%，小于5%，满足设计要求 3、转速环设计
（1）确定时间常数：经计算得转速环小时间常数之和为0.0174s （2）选择转速调节器结构：采用PI调节器
（3）计算转速调节器参数：ASR超前时间常数为0.087s，ASCR比例系数为11.7
（4）校验近似条件：均满足近似条件
工学院实验报告
（5）计算调节器电阻电容
（6）校核转速超调量：转速环可以达到的动态跟随性能指标为8.31%，小于10%，满足设计要求
4、电流闭环控制系统仿真图1电流环仿真模型
5、转速环仿真设计
图2 转速环仿真模型
6、不同PI参数下仿真图对比
表1中序号1为以KT=0.25的关系式按典型I系统设计得到PI调节器的阶跃仿真结果图，可以看出此时无超调、但上升时间长；序号2为以KT=0.5的关系式按典型I系统设计得到PI调节器的阶跃仿真结果图，可以看出此时超调量小、上升时间较短，兼顾了稳定性和快速性；序号3为以KT=1的关系式按典型I系统设计得到PI调节器的阶跃仿真结果图，可以看出此时上升时间短、但超调大；序号4为开环时仿真结果图，可以看出系统将不会达到稳态。因此序号2的电流、转速调速调节器的设计合理。
工学院实验报告
表1不同PI参数下仿真图对比
三、实验总结
通过本次实验，我掌握了双闭环直流调速系统的稳态参数计算、系统的稳定性分析，学会了使用MATLAB软件对系统的电流环和速度环作PI调节器设计，熟悉了对系统进行仿真的步骤和方法。
。调节输入脉冲的频率可改变步进电机的转速。（2） 编写程序使步进电机按正转10圈，反转5圈，再正转10圈，再反转5圈的规律旋转。（3） 调整延时参数，使步进电机的转动速度为每秒5转。最佳答案（一）1步进电机驱动原理：是通过对每相线圈中的电流的顺序切换来使电机机作步进式旋转，切换是通过单片机输出脉冲信号来实现的。所以调节脉冲信号的频率便可以改变步进机的转速，改变各相输入脉冲先后顺序，可以改变电机的旋转方向。2转速控制：调节脉冲信号的频率便可以改变步进机的转速3位置控制：改变脉冲信号的个数便可以改变步进机的位置4方向控制：改变各相脉冲的先后顺序，便可以改变步进机的转向(二)8255可编程并行接口芯的连接方法1用8255APB0-PB3输出脉冲信号，驱动步进电机转动2硬件线路原理图如图3将步进电机插头连到DVCC－8086H中间5芯插座J1( 步进电机驱动输出插座)上4将8255CS 连到060H（三）设计程序清单及注释CODE SEGMENTASSUME CS:CODEIOCONPT EQU 0063H ；8255控制端口地址IOBPT EQU 0061H ；B口端口地址START: MOV AL,80H ；初始化8255控制端口，A、B、C口输出，工作方MOV DX,IOCONPT ；式0OUT DX,ALNOPNOPNOPIOLED1: MOV DX,IOBPTMOV AL,03H ； 步进电机初始化励磁数据03H(BA相)OUT DX,ALCALL DELAY ；调用延时子程序DELAYMOV AL,06H ；步进电机励磁数据左移一位后为06H（BB相）OUT DX,ALCALL DELAYMOV AL,0CH ；步进电机励磁数据左移一位后为0CH（BC相）OUT DX,ALCALL DELAYMOV AL,09H ；步进电机励磁数据左移一位后为09H（BD相）OUT DX,ALCALL DELAYJMP IOLED1 ；无条件转移，死循环以上程序，步进机不停转动DELAY:MOV CX,03FFFH ；延时子程序（改变步进机转速时修改该参数）DELA: LOOP DELARETCODE ENDSEND START（四）正转、反转则通过改变相位顺序来实现，转速则通过修改CX的参数值就能实现对转速的控制，
质量控制实验报告
院系：机械工程学院工业工程系
小组成员：02613126 樊有赟
02613136 彭芳琪 02612135 杨欣
指导教师：肖锋
地点：机械楼工业工程实验室
日期：20XX.10.22
数据的定量分析
一、 实验目的
1、 利用计算机应用软件绘制质量管理工具图。 2、 应用质量管理理论对绘制的工具图进行分析。
3、 依据质量管理理论和相关国家标准对所检验批进行判断。 4、 提高用计算机软件分析和处理实际数据的能力。 5、 加深对质量管理理论的`认识。
二、 实验设备及仪器
一毛钱硬币若干、游标卡尺、计算机等。
三、 实验步骤
1、 用游标卡尺随机抽样测量36枚一毛钱硬币的直径并记录数据。 2、 建立所测数据的minitab数据集。
3、 利用minitab软件对所测数据绘制直方图和控制图。 4、 根据数据及图表进行分析。
四、 实验数据及分析
1、 测量数据（单位cm）
2、 直方图
3、 控制图
4、 分析
排除测量时的误差，由以上数据和国家硬币直径标准可以看出这些硬币的制造时相当严格的，误差极小，平均直径为1.80cm，可见国家对货币的质量要求非常严格。
航空发动机自适应神经网络PID控制
本文提出了一种航空发动机多变量自适应神经网络PID控制方法,采用基于共轭梯度的`神经网络学习算法在线整定控制器参数.该控制器的设计无需知道发动机精确模型,具有响应速度快、抗干扰能力强和鲁棒性好等优点.控制器不仅算法简单,实现容易,而且适用范围广.
作 者：蒋衍君 黄金泉 Jiang Yanjun Huang Jinquan 作者单位：南京航空航天大学203教研室,江苏,南京,210016 刊 名：航空动力学报 ISTIC EI PKU英文刊名：JOURNAL OF AEROSPACE POWER 年，卷(期)： 15(3) 分类号：V233.7 关键词：航空发动机 神经网络 多变量控制 自适应控制传统的`降压起动有以下几种方法:
1）在电动机定子电路中串入电抗器，使一部分电压降在电抗器上；
2）星形―三角形(Y―△)转换降压起动，即起动时电机接成星形，起动结束后，通过一个转换器变成三角形接法；
3）补偿器起动（自耦变压器起动）。(本网网收集整理)
传统的起动设备体积庞大，成本高，结构复杂，与负载匹配的电机转矩很难控制，也就是说很难得到合适的起动电流和起动转矩；而且在切换瞬间会产生很高的电流尖峰，由此产生的机械振动会损害电机转子，轴连接器，中间齿轮以及负载设备。
因此，就需要有一种能克服传统起动缺点的起动装置。银河公司开发生产的捷普牌新一代数字式智能电机控制模块，不但完全克服了传统起动的缺点，对各种起动方法做了进一步的改善和提高，而且还增加了很多其他功能，比如：节能运行，过流保护，过热保护，缺相保护等。
这种模块采用数码管显示，按键控制，整个起动过程全部由单片机按照预先设定的程序自动完成，操作极其方便。
用户通过按键调整参数设置，可以按实际情况选择不同的起动方式，能够很方便地控制起动电流，得到与负载相匹配的电机转矩。
2 模块结构及电气原理
模块结构如图1所示。从图1可以看出，该模块的主电路与相控电路及单片机共同封装于同一壳体内，同时内置多个电流、电压传感器。用接插件将模块与控制盒连接在一起，实现各种功能的设置和显示。
主电路为6只玻璃钝化方形晶闸管芯片，通过一体化焊接技术，将其贴在DBC（陶瓷覆铜板）上，并与导热铜板焊接在一起。模块使用时，导热铜板与散热片通过导热硅脂紧密接触。这种结构使模块具有很高的绝缘性能和散热性能。
图2是模块电气原理方框图。移相控制电路部分是银河公司自主开发的JP-SSY01数字移相集成电路。该电路为SOP28封装，5V单一电源供电，全数字化处理方式，具有很高的移相精度及对称度。对控制端加0～10V电平信号，即可控制移相角度。
同步变压器输出同步信号给移相电路，其中另一路给单片机，作为单片机采集电压、电流信号的基准。这样，就克服了如果交流电频率变化带来的计算误差，提高了计算精度。
传感器包括电压传感器和电流传感器。两种传感器中均使用了霍尔元件，具有体积小、反应快、线形度高的特点，通过与模块结构的一体化设计，方便地置于模块内部。两种传感器将电压模拟量、电流模拟量传给12位高速A/D转换器，通过A/D转换，将相应的数字量传给单片机，以供单片机进行处理。
显示、控制部分采用串行口与单片机进行通信，这种通信方式大大减少了该部分与模块内部的连线。5个数码管显示，8个按键控制，使显示与控制直观、方便。
3 主要功能
智能电机控制模块主要完成电压斜坡起动，限流起动，电压突跳起动，软停车，节能运行，过流、过热、缺相保护等功能。
3.1 电压斜坡起动
如图3所示，系统首先给电机加一个电压Us，之后电压线性上升，
从Us增加到最大电压Umax，即电网输入电压。Us由用户设定，可供用户选择的电压为80～300V。ts也由用户设定，可以在1～90s选择。在实际使用中，用户根据实际情况，例如电机功率大小、负载大小等，选择合适的参数，达到最佳起动效果。
这种起动方式的特点是起动平稳，可减少起动电流对电网的冲击，同时大大减轻起动力矩对负载带来的机械振动。
3.2 限流起动
如图4所示，这种起动方式是由用户设定一电流值Ik，在整个起动过程中，实际电流不超过设定值Ik。Ik由用户根据实际负载大小自己设定。
限流起动可以使大惯性负载以最小电流起动加速，可以通过设置电流上限，以满足在电网容量有限的场合使用。这种起动方式特别适合于恒转矩负载。
3.3 电压突跳起动
实际应用中，很多负载具有很大的静摩擦力。在电压斜坡起动方式中，电压是由小到大逐渐上升的。如果直接使用电压斜坡方式起动，在起动开始的一段时间内，因所加电压太小，克服不了负载的静摩擦力，电机不动，这可能会造成电机因发热而损坏的情况。电压突跳功能则解决了这个问题。在电机起动前，模块先输出一电压Ut，且持续一段时间tt，用以克服静摩擦力，待电机转动之后，再按照原设定方式起动，从而比较好地保护了电机，如图5所示。对于不需要该功能的负载，只要将tt设置为0即可。Ut可调整，范围是0～380V，tt可调整，范围是0～10s。
3.4 软停车
如图6所示，按下停车键后，模块的输出电压立即下降到Up1，然后逐渐下降，经过时间tp后，下降到Up2，再立即下降到0。Up可调整，范围是100～380V；Up2可调整，范围是0～300V；tp调整的范围是0～90s。
软停车可以大大减少管道传输中液体的冲击。
3.5 节能运行
对于大摩擦负载，由于起动电流大，需要功率较大的电动机，而在正常运行时，负载力矩比电动机额定转矩小得多，这就造成电动机轻载运行。对于间歇性负载，持续大电流的工作时间占整个工作周期很小一部分，从而造成轻载时无功损耗?浪费，使运行功率因数大大降低。智能电机控制模块通过检测电压和电流，根据负载大小自动调节输出电压，使电机工作在最佳效率工作区，达到节能目的。
3.6 保护功能
共有三种保护功能：过流保护，过热保护，缺相保护。
在起动或者运行过程中如果出现上述三种故障之一，模块会自动断电，控制盒上的数码管会闪烁显示故障原因，待排除故障以后，按复位键即可恢复正常。
在上述保护中，过流保护值可调。
4 实验情况及实际应用效果
我们对一只正在使用中的智能电机控制模块进行了实际测量并作了记录。所用负载为18.5kW风机，供电电压实际测量值为390V左右。
为了作一个比较，首先拆掉模块进行直接起动。合上空气开关后，电压立即上升到390V，电流快速上升到150A，持续一段时间，逐渐下降，最后稳定在30A左右。同时，可清楚地听到由于大电流冲击，使风机产生强烈的机械振动而发出的噪声。
然后接上智能电机控制模块，设置为限流方式起动，限流值为90A，打开节能运行。按下“起动”键，可观测到电流上升速度明显变慢，逐渐上升到90A，保持2～3s后，逐渐下降为30A。电压由0V缓慢上升到390V。起动时间为6s。在整个起动过程中，电机起动平稳，听不到机械冲击的噪声。15s后，电压逐渐下降为355V，电流不变，开始稳定运行。
数字式智能电机控制模块现已被广泛应用于各种生产领域和其他场合，实际应用效果如下：
1）降低了电动机起动电流；
2）避免了电动机起动时供电线路瞬间电压跌落，造成电网上用电设备、仪表误动作；
3）防止了起动时由于产生的力矩冲击，而使机械断轴或产生废品；
4）可以较频繁地起动电动机(软起动装置一般允许10次/h，而使电动机不致过热)；
5）对泵类负载可以防止水锤效应，防止管道破裂；
6）对某些工艺应用(如染纱机械)，可防止由于起动过快而产生染色不匀的质量问题；
7）对某些易碎的容器灌浆生产线，可防止容器破损；
8）适应供电变压器容量较低的场合(如注塑机)；
9）可以降低电网适配容量，节省增容费开支；
10）适用于需要方便地调节起动特性的场合。
5 结语
数字式智能电机控制模块集电机起动，节能运行，保护于一体，其突出特点是体积小，功能强，安装方便，操作简单，免维护，可靠性高，是传统起动设备的理想换代产品。
摘要：介绍一种取代传统电机起动装置的数字式智能电机控制模块，内容包括其系统构成、主要功能、实验情况及在实际中的应用。
关键词：移相调控；单片机；电压斜坡起动；限流起动；软停车；节能运行
1 概述
众所周知，三相交流异步电动机以其低成本，高可靠性和易维护等优点而在各行业中得到了广泛的应用。但是，它在直接起动时，存在着很大的缺点：首先，它的起动电流高达额定电流的'5～7倍，既对电网造成了很大的冲击，又影响了电器控制设备的使用寿命，甚至影响到其它电气设备的正常运行；其次，起动转矩可达正常转矩的2倍，这会对负载产生冲击，增加传动部件的磨擦和额外维护。为此，出现了三相异步电动机降压起动设备。
传统的降压起动有以下几种方法:
1）在电动机定子电路中串入电抗器，使一部分电压降在电抗器上；
2）星形―三角形(Y―△)转换降压起动，即起动时电机接成星形，起动结束后，通过一个转换器变成三角形接法；
3）补偿器起动（自耦变压器起动）。
传统的起动设备体积庞大，成本高，结构复杂，与负载匹配的电机转矩很难控制，也就是说很难得到合适的起动电流和起动转矩；而且在切换瞬间会产生很高的电流尖峰，由此产生的机械振动会损害电机转子，轴连接器，中间齿轮以及负载设备。
因此，就需要有一种能克服传统起动缺点的起动装置。银河公司开发生产的捷普牌新一代数字式智能电机控制模块，不但完全克服了传统起动的缺点，对各种起动方法做了进一步的改善和提高，而且还增加了很多其他功能，比如：节能运行，过流保护，过热保护，缺相保护等。
这种模块采用数码管显示，按键控制，整个起动过程全部由单片机按照预先设定的程序自动完成，操作极其方便。
用户通过按键调整参数设置，可以按实际情况选择不同的起动方式，能够很方便地控制起动电流，得到与负载相匹配的电机转矩。
2 模块结构及电气原理
模块结构如图1所示。从图1可以看出，该模块的主电路与相控电路及单片机共同封装于同一壳体内，同时内置多个电流、电压传感器。用接插件将模块与控制盒连接在一起，实现各种功能的设置和显示。
主电路为6只玻璃钝化方形晶闸管芯片，通过一体化焊接技术，将其贴在DBC（陶瓷覆铜板）上，并与导热铜板焊接在一起。模块使用时，导热铜板与散热片通过导热硅脂紧密接触。这种结构使模块具有很高的绝缘性能和散热性能。
图2是模块电气原理方框图。移相控制电路部分是银河公司自主开发的JP-SSY01数字移相集成电路。该电路为SOP28封装，5V单一电源供电，全数字化处理方式，
[1] [2] [3] [4]
步进电机是数字控制电机，它将脉冲信号转变成角位移，即给一个脉冲信号，步进电机就转动一个角度，因此非常适合于单片机控制，步进电机可分为反应式步进电机(简称VR)、永磁式步进电机(简称PM)和混合式步进电机(简称HB)。
步进电机区别于其他控制电机的最大特点是，它是通过输入脉冲信号来进行控制的，即电机的总转动角度由输入脉冲数决定，而电机的转速由脉冲信号频率决定。
步进电机的驱动电路根据控制信号工作，控制信号由单片机产生。其基本原理作用如下：
(1)控制换相顺序
通电换相这一过程称为脉冲分配，
例如：三相步进电机的三拍工作方式，其各相通电顺序为A-B-C-D,通电控制脉冲必须严格按照这一顺序分别控制A,B,C，D相的通断。
(2)控制步进电机的转向
如果给定工作方式正序换相通电，步进电机正转，如果按反序通电换相，则电机就反转。
(3)控制步进电机的速度
如果给步进电机发一个控制脉冲，它就转一步，再发一个脉冲，它会再转一步。两个脉冲的间隔越短，步进电机就转得越快。调整单片机发出的脉冲频率，就可以对步进电机进行调速。
平面控制测量实验报告
一、前言
1、课程设计实验目的
（1）初步学会根据测区情况，确定导线形式及选择数量合理的图根点，掌握图根控制测量的外业和内业工作。
（2）掌握坐标格网的绘制和图根点的展会及地形测量方法，学会地形图的整饰和清绘。
2、实验设计任务及要求
每组完成指导教师指定测区范围的1：500比例尺地形图，包括图根控制测量的外业和内业、坐标格网的绘制、图根点的展绘、碎部测量、地形图的整饰和清绘等。
3、实验仪器及工具
全站仪一台，百米绳，塔尺一根，三脚架一个，菱境一个，油漆适量、木桩若干，记录表若干、记录板一块《城市测量规范》一本。
自备：计算器、铅笔、小刀、橡皮、毛笔、大头针、小钉、小夹子若干个、绘图纸、水笔等。
二、课程设计要求
（1）图根控制点的要求
平面控制测量每一个小组在测区范围内选定6～8个控制点，按图根导线的精度要求进行施测。图根导线的技术要求如下表：
图根导线的技术指标
高程控制测量：用普通水准测量方法测定各图根点的高程，根据已知高程点（水准点）及地形条件拟定出所采用的水准路线，高差闭合差应不超过±12n毫米。
（2）碎部测量
施测碎部点可采用极坐标法，支距法或方向交会法，在街坊内部设站困难时，也可采用几何作图等综合方法进行。地物点、地形点视距和测距最大长度应符合下表的规定
地物点、地形点视距和测距的最大长度
（3）地形测量测绘内容及取舍
地形图应表示测量控制点、居民地和垣栅、工矿建筑物及其他设施、交通及附属设施、管线及附属设施、水系及附属设施、境界、地貌和土质、植被等各项地物、地貌要素，以及地理名称注记等。并着重显示与测图用途有关的各项要素。
地物、地貌的各项要素的表示方法和取舍原则，除应按现行国家标准地形图图式执行外，还应符合如下有关规定。
A、测量控制点测绘
测量控制点是测绘地形图和工程测量施工放样主要依据，在图上应精确表示。
各等级平面控制点、导线点、图根点、水准点，应以展点或测点位置为符号的几何中心位置，按图式规定符号表示。
B、居民地和垣栅的测绘
居民地的各类建筑物、构筑物及主要附属设施应准确测绘实地外围轮廓和如实反映建筑结构特征。
房屋的轮廓应以墙基外角为准，并按建筑材料和性质分类，注记层数。房屋应逐个表示，临时性房屋可舍去。
建筑物和围墙轮廓凸凹在图上小于0.4mm，简单房屋小于0.6mm时，可用直线连接。1：500比例尺测图，房屋内部天井宜区分表示。
测绘垣栅应类别清楚，取舍得当。围墙、栅栏、栏杆等可根据其永久性、规整性、重要性等综合考虑取舍。
台阶和室外楼梯长度大于3M毫米，宽度大于1M毫米的应在图中表示。
永久性门墩、支柱大于1M毫米的依比例实测，小于1M毫米的测量其中心位置，用符号表示。重要的墩柱无法测量中心位置时，要量取并记录偏心距和偏离方向。
建筑物上突出的悬空部分应测量最外范围的投影位置，主要的支柱也要实测。
C、工矿建（构）筑物及其它设施的测绘
工矿建（构）筑物及其它设施的测绘，图上应准确表示其位置、形状和性质特征。
工矿建（构）筑物及其它设施依比例尺表示的，应实测其外部轮廓，并配置符号或按图式规定用依比例尺符号；不依比例尺表示的，应准确测定其定位点或定位线，用不依比例尺符号表示。
D、交通及附属设施测绘
公路与其它双线道路在图上均应按实宽依比例尺表示。公路应在图上每隔15~20mm注出公路技术等级代码，国道应注出国道路线编号。公路、街道按其铺面材料分为水泥、沥青、砾石、条石或石板、硬砖、碎石和土路等，应分别以砼、沥、砾、石、砖、碴、土等注记于图中路面上，铺面材料改变处应用点线分开。
交通及附属设施的测绘，图上应准确反映陆地道路的类别和等级，附属设施的结构和关系；正确处理道路的相交关系及与其它要素的关系。
路堤、路堑应按实地宽度绘出边界，并应在其坡顶、坡脚适当测注高程。
道路通过居民地不宜中断，应按真实位置绘出。高速公路应绘出两侧围建的栅（或墙）和出入口，注明公路名称。中央分隔带视用图需要表示。市区街道应将车行道、过街天桥、过街地道的出入口、分隔带、环岛、街心花园、人行道与绿化带绘出。
大车路、乡村路、内部道路按比例实测，宽度小于1M毫米时只测路中线，以小路符号表示。
E、管线测绘
永久性的电力线、电信线均应准确表示，电杆、铁塔位置应实测。当多种线路在同一杆架上时，只表示主要的。城市建筑区内电力线、电信线可不连线，但应在杆架处绘出线路方向。各种线路应做到线类分明，走向连贯。
污水篦子、消防栓、阀门、水龙头、电线箱、电话亭、路灯、检修井均应实测中心位置，以符号表示，必要时标注用途。
F、水系测绘
江、河、湖、海、水库、池塘、泉、井等及其它水利设施，均应准确测绘表示，有名称的加注名称。根据需要可测注水深，也可用等深线或水下等高线表示。
河流、溪流、湖泊、水库等水涯线，按测图时的水位测定，当水涯线与陡坎线在图上投影距离小于1mm时以陡坎线符号表示。河流在图上宽度小于0.5mm、沟渠在图上宽度小于1mm的用单线表示。
水位高及施测日期视需要测注。水渠应测注渠顶边和渠底高程；时令河应测注河床高程；堤坝应测注顶部及坡脚高程；池塘应测注塘顶边及塘底高程；泉、井应测注泉的出水口与井台高程，并根据需要注记井台至水面的深度。
G、境界测绘
境界的测绘，图上应正确反映境界的类别、等级、位置以及与其它要素的关系。两级以上境界重合时，只绘高一级境界符号。
H、地貌和土质的测绘
地貌和土质的测绘，图上应正确表示其形态、类别和分布特征。
自然形态的地貌宜用等高线表示，崩塌残蚀地貌、坡、坎和其它特殊地貌应用相应符号或用等高线配合符号表示。
各种天然形成和人工修筑的坡、坎，其坡度在70°以上时表示为陡坎，70°以下时表示为斜坡。斜坡在图上投影宽度小于2mm，以陡坎符号表示。当坡、坎比高小于1/2基本等高距或在图上长度小于5mm时，可不表示，坡、坎密集时，可以适当取舍。
坡度在70°以下的石山和天然斜坡，可用等高线或用等高线配合符号表示。独立石、土堆、坑穴、陡坡、斜坡、梯田坎、露岩地等应在上下方分别测注高程或测注上（或下）方高程及量注比高。
各种土质按图式规定的相应符号表示，大面积沙地应用等高线加注记表示。
I、植被的测绘
地形图上应正确反映出植被的类别特征和范围分布。对耕地、园地应实测范围，配置相应的符号表示。大面积分布的植被在能表达清楚的'情况下，可采用注记说明。同一地段生长有多种植物时，可按经济价值和数量适当取舍，符号配制不得超过三种（连同土质符号）。
J、注记
要求对各种名称、说明注记和数字注记准确注出。图上所有居民地、道路、街巷、山岭、沟谷、河流等自然地理名称，以及主要单位等名称，均应调查核实，有法定名称的应以法定名称为准，并应正确注记。
地形图上高程注记点应分布均匀，丘陵地区高程注记点间距为图上2~3cm。
山顶、鞍部、山脊、山脚、谷底、谷口、沟底、沟口、凹地、台地、河川湖池岸旁、水涯线上以及其他地面倾斜变换处，均应测高程注记点。
城市建筑区高程注记点应测设在街道中心线、街道交叉中心、建筑物墙基脚和相应的地面、管道检查井井口、桥面、广场、较大的庭院内或空地上以及其他地面倾斜变换处。
基本等高距为0.5米时，高程注记点应注至厘米；基本等高距大于0.5米时可注至分米。
K、地形要素的配合
当两个地物中心重合或接近，难以同时准确表示时，可将较重要的地物准确表示，次要地物移位0.3mm或缩小1/3表示。
独立性地物与房屋、道路、水系等其它地物重合时，可中断其它地物符号，间隔0.3mm，将独立性地物完整绘出。
房屋或围墙等高出地面的建筑物，直接建筑在陡坎或斜坡上且建筑物边线与陡坎上沿线重合的，可用建筑物边线代替坡坎上沿线；当坎坡上沿线距建筑物边线很近时，可移位间隔0.3mm表示。
悬空建筑在水上的房屋与水涯线重合，可间断水涯线，房屋照常绘出。
水涯线与陡坎重合，可用陡坎边线代替水涯线；水涯线与斜坡脚线重合，仍应在坡脚将水涯线绘出。
双线道路与房屋、围墙等高出地面的建筑物边线重合时，可以建筑物边线代替路边线。道路边线与建筑物的接头处应间隔0.3mm。
境界以线状地物一侧为界时，应离线状地物0.3mm在相应一侧不间断地绘出；以线状地物中心线或河流主航道为界时，应在河流中心线位置或主航道线上每隔3~5cm绘出3~4节符号。主航道线用0.15mm黑实线表示；不能在中心线绘出时，国界符号应在其两侧不间断地跳绘，国内各级行政区划界可沿两侧每隔3~5cm交错绘出3~4节符号。相交、转折及与图边交接处应绘符号以示走向。
地类界与地面上有实物的线状符号重合，可省略不绘；与地面无实物的线状符号（如架空管线、等高线等）重合时，可将地类界移位0.3mm绘出。
等高线遇到房屋及其它建筑物，双线道路、路堤、路堑、坑穴、陡坎、斜坡、湖泊、双线河以及注记等均应中断。
当图式符号不能满足测区内测图要求时，可自行设计新的符号，但应在图廓外注明。
（4）测图
全站仪测记法
设站：对中整平，量仪器高；输入气温、气压、棱镜常数；建立（选择）文件名；输入测站
坐标、高程及仪器高；输入后视点坐标（或方位角），瞄准后视目标后确定。
立镜：依比例尺地物轮廓线折点，半依比例尺或不依比例尺地物的中心位置和定位点。观测：在建筑物的外角点、地界点、地形点上竖棱镜，回报镜高；全站仪跟踪棱镜，输入点号和改变的棱镜高，在坐标测量状态下按测量键，显示测量数据后，输入测点类型代码后存皮尺量距：对于那些本站需要测量而仪器无法看见的点，可用皮尺量距来确定点位；半径大于0.5m的点状地物，如不能直接测定中心位置，应测量偏心距，并在草图上注明偏心方向；丈量的距离应标注在草图上。
绘草图：现场绘制地形草图，标上立镜点的点号和丈量的距离，房屋结构、层次，道路铺材，植被，地名，管线走向、类别等。草图是内业编绘工作的依据之一，应尽量详细。
检查：测量过程中每测量20—30点左右及收站前，应检查后视方向，也可以在其它控制点上进行方位角或坐标、高程检查。
（5）手工描图
1．首先把外业底图（铅笔图）整理好。
2．地形图的清绘。一般地形图清绘按照以下步骤进行：绘图廓、坐标格网、测量控制点、独立地物、居民地、管线及垣栅、水系及附属建筑物、道路及附属建筑物、境界、植被、地类界、地貌、注记及等高线。
3．自检、互检。
4．图廓整饰。
5．检查验收。
储数据。继续下一个点的观测。
三、实验内容、步骤、方法及精度要求
1、实验内容：
综合实训动员、借领仪器用具、仪器检验、踏勘测区；控制测量；地形图测量；整理综合实训报告
2、实验步骤：
技术设计→踏勘、选点、建标、埋石→仪器检校→控制测量（含图根点测量）→碎部测量数据采集→内业编绘成图或清绘→技术总结报告
3、实验方法：
（1）平面控制测量：在测区实地踏勘，布设一条闭合导线，经过观测、计算获得控制点平面坐标。
踏勘选点
每组在指定测区内进行踏勘，了解测区地形条件，按踏勘选点要求，选点时应注意：相邻点间应通视良好，地势平坦，便于测角和量距；点位应选在土质坚实，便于安置仪器和保存标志的地方；导线点应选在视野开阔的地方，便于碎部测量；导线边长应大致相等，其平均边长应符合技术要求；导线点应有足够的密度，分布均匀，便于控制整个测区。
建立标志
导线点位置选定后，应建立标志，在点位上打一个木桩，在桩顶钉一小钉，作为点的标志；也可在水泥地面上用红漆划一圆圈，圈内点一小点，作为临时性标志。
水平角观测
用经纬仪或全站仪，采用测回法观测导线内角一个测回
导线边长测量
用钢尺往、返丈量导线各边边长
摘要：随着智能化技术的不断进步和高新科技的不断发展，自动化技术在各种行业中的应用越来越广泛。在社会发展过程中，智能化是企业和工业发展的主要方向，在当前企业竞争中起至关重要的作用。同时，由于环境形势的日益严峻，人们对环境保护的重视程度也越来越高。将自动化控制技术应用于高压电机的控制和调试工作中，可以有效促进节能减排这一理念的实施，保证安全生产，减少资源浪费，促进环境保护。
随着近年来高新技术和智能化技术的不断发展，我国自动化控制技术逐渐应用于高压电机的控制和调试工作中，其不仅能促进我国经济效益和社会效益的提升，也对高压电机的智能化发展有着重要的影响。在工业发展中，高压电机直接为生产提供基本的动力来源，工作效率关系着企业的经济效益，在高压电机运行过程中，采取有效的控制和管理手段是十分必要。
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