控制电机的发展与感想

第一篇：控制电机的发展与感想

姓名：李奇远学号：1001140621

班级：机单1002 顺序控制电路

顺序控制电路（范例）工作原理：图A：KM2线圈电路由KM1线圈电路起动、停止控制环节之后接出。按下起动按钮SB2，KM1线圈得电吸合并自锁，此时才能控制KM2线圈电路。停止按钮SB3只能控制M2电动机的停转，停止按钮SB1为全停按钮。本电路只有满足M1电动机先起动的条件，才能起动M2电动机。

图B：控制电路由KM1线圈电路和KM2线圈电路单独构成。KM1的动合触点作为一控制条件，串接在KM2线圈电路中，只有KM1线圈得电吸合，其辅组助动合触点闭合，此时才能控制KM2线圈电路。停止按钮SB3只能控制M2电动机的停转，停止按钮SB1为全停按钮。本电路只有满足M1电动机先起动的条件，才能起动M2电动机。电动机是一种实现机、电能量转换的电磁装置。它是随着生产力的发展而发展的，反过来，电动机的发展也促进了社会生产力的不断提高。从19世纪末期起，电动机就逐渐代替蒸汽机作为拖动生产机械的原动机，一个多世纪以来，虽

电动机的基本结构变化不大，但是电动机的类型增加了许多，在运行性能，经 济指标等方面也都有了很大的改进和提高，而且随着自动控制系统和计算机技 术的发展，在一般旋转电动机的理论基础上又发展出许多种类的控制电动机，控制电动机具有高可靠性﹑好精确度﹑快速响应的特点，已成为电动机学科的 一个独立分支。电动机的功能是将电能转换成机械能，它可以作为拖动各种生产机械的动力，是国民经济各部门应用最多的动力机械。

在现代化工业生产过程中，为了实现各种生产工艺过程，需要各种各样的生产 机械。拖动各种生产机械运转，可以采用气动，液压传动和电力拖动。由于电 力拖动具有控制简单﹑调节性能好﹑耗损小﹑经济，能实现远距离控制和自动控制等一系列优点，因此大多数生产机械都采用电力拖动按照电动机的种类不同，电力拖动系统分为直流电力拖动系统和交流电力拖动系统两大类。纵观电力拖动的发展过程，交、直流两种拖动方式并存于各个生产领域。在交流电出现以前，直流电力拖动是唯一的一种电力拖动方式，19世纪末期，由于研制出了经济实用的交流电动机，致使交流电力拖动在工业中得到了广泛的应用，但随着生产技术的发展，特别是精密机械加工与冶金工业生产过程的进步，对电力拖动在起动，制动，正反转以及调速精度与范围等静态特性和动态响应方面提出了新的，更高的要求。由于交流电力拖动比直流电力拖动在技术上难以实现这些要求，所以20世纪以来，在可逆，可调速与高精度的拖动技术领域中，相当时期内几乎都是采用直流电力拖动，而交流电力拖动则主要用于恒转速系统。虽然直流电动机具有调速性能优异这一突出特点，但是由于它具有电刷与换向不能在有易爆气体及尘埃多的场合使用），其电压等级，额定转速，单机容量的发展也受到了限制。所以，在20世纪60年代以后，随着电力电子技术的发展，半导体交流技术的交流技术的交流调速系统得以实现。尤其是70年代以来，大规模集成电路和计算机控制技术的发展，为交流电力拖动的广泛应用创造了有利条件。诸如交流电动机的串级调速，各种类型的变频调速，无换向器电动机调速等，使得交流电力拖动逐步具备了调速范围宽，稳态精度高，动态响应快以及在四象限做可逆运行等良好的技术性能，在调速性能方面完全可与直流电力拖动媲美。除此之外，由于交流电力拖动具有调速性能优良，维修费用低等优点，将广泛应用于各个工业电气自动化领域中，并逐步取代直流电力拖动而成为电力拖动的主流。电动机的未来：

经历了100多年的技术发展，电动机自身的理论基本成熟。随着电工技术的发展，对电能的转换、控制以及高效使用的要求越来越高。电磁材料的性能不断提高，电工电子技术的广泛应用，为电动机的发展注入了新的活力未来电动机将会沿着体积更小、机电能量转换效率更高、控制更灵活的方向继续发展。控制技术的发展推动加工技术的高速高精化。

80年代以来，数控系统逐渐应用伺服电机作为驱动器件。交流伺服电机内是无刷结构，几乎不需维修，体积相对较小，有利于转速和功率的提高。目前交流伺服系统已在很大范围内取代了直流伺服系统。在当代数控系统中，交流伺服取代直流伺服、软件控制取代硬件控制成为了伺服技术的发展趋势。由此产生了应用 在数控机床的伺服进给和主轴装置上的交流数字驱动系统。随着微处理器和全数字化交流伺服系统的发展，数控系统的计算速度大大提高，采样时间大大减少伺服控制变为软件伺服控制后，大大地提高了伺服系统的性能。例如OSP-U10/U100 网络式数控系统的伺服控制环就是一种高性能的伺服控制网，它对进行自律控制的各个伺服装置和部件实现了分散配置，网络连接，进一步发挥了它对机床的控制能力和通信速度。这些技术的发展，使伺服系统性能改善、可靠性提高、调试方便、柔性增强，大大推动了高精高速加工技术的发展。另外先进传感器检测技术的发展也极大地提高了交流电动机调速系统的动态响应性能和定位精度。交流伺服电机调速系统一般选用无刷旋转变压器、混合型的光电编码器和绝对值编码器作为位置、速度传感器，其传感器具有小于1s的响应时间。伺服电动机本身也在向高速方向发展与上述高速编码器配合实现了60m/min甚至100m/min的快速进给和1g的加速度。为保证高速时电动机旋转更加平滑，改进了电动机的磁路设计，并配合高速数字伺服软件，可保证电动机即使在小于1μm转动时也显得平滑而无爬行。交流直线伺服电机直接驱动进给技术已趋成熟。数控机床的进给驱动有“旋转伺服电机＋精密高速滚珠丝杠”和直线电机直接驱动” 两种类型。传统的滚珠丝杠工艺成熟加工精度较高，实现高速化的成本相对较低，所以目前应用广泛。使用滚，珠丝杠驱动的高速加工机床最大移动速度90m/min，加 速度1.5g。但滚珠丝杠是机械传动，机械元件间存在弹性变形、摩擦和反向间隙，相应会造成运动滞后和非线性误差，所以再进一步提高滚珠丝杠副移动速度和加速度比较难了。90年代以来，高速高精的大型加工机床中，应用直线电机直接驱动进给驱动方式。它比滚珠丝杠驱动具有刚度更高、速度范围更宽、加速特更好、运动惯量更小、动态响应性能更佳，运行更平稳、位置精

度更高等优点。且直线电机直接驱动，不需中间机械传动，减小了机械磨损与传动误差，减少了维护工作。直线电机直接驱动滚珠丝杠传动相比，其速度提高30倍，加速度提高10倍，最大达10g，刚度提高倍，最高响应频率达100Hz，还有较大的发展余地。当前，在高速高精加工机床领域中两种驱动方式还会并存相当长一段时间，但从发展趋势来看，直线电机驱动所占的比重会愈来愈大。种种迹象表明，直线电机驱动在高速高精加工机床上的应用已进入加速增长期。学习控制电机心得：

自己是学机械的，大学里学了4年，基本上只是学了点皮毛。虽然也做了精工实习，但是那些都是很短的时间对一些机械上用到的基本工艺的了解。学车床的时候老师会告诉你不要随便乱动床子，调好的转速自己就在上面车就可以了，学铣床的时候大家围一起就在铣那个平面，学锻造的时候大家都不敢靠近那个烤皮肤的炉子.......。终于毕业了，详细的就不讲了。毕业后才知道什么是真正的工艺，为什么课堂上的老师一直在强调这个工艺的重要性，以前自己以为学会了制图，学会了画图的CAD就可以做机械设计了。现在看看那都是扯淡，当你画出来得图漏洞百出，让那些现场的师傅一看就知道是一个完全不等工艺的，又是骂骂咧咧的。经过多了，在会后看一下自己学过的课本，似乎觉得与以前不一样了，东西理解的层次也不一样了。机械就不多说了，因为这里主要的是讨论控制电机。自己开始自学电控也有点时间了，完全是考论坛上查查，书本上看看，网上查查。现在觉得电控这个东西，如果要完全靠这个来吃饭，那就没什么说的了，一定要学深。我们这里说的是大部分与我一样的，自己的学机械的，需要一些电控的知识做辅助的。就像自己的朋友刚刚问了自己一个问题，要让一个普通的电机控制在转两圈半的时候怎么实现。他告诉我公司的电控部门说，这方面太难了。自己虽然可能真的是刚入行的，所以我就告诉他这个有什么难的，舍得花钱就用伺服电机。否则就用一个红外线感应器，在电机上加一个辅助的配件来测点。这个应该对于懂电控的是一个非常简单的问题了。

最主要的自己是要表达，这个电控要学的是什么。如果研究到深的地方，那就从电的最基础学起，那有点难，也是顺序学习，不怎么适合工作了的人群了。自己现在是尝试逆向学习。因为始终觉得电控这个东西主要就是电机的控制，玩的那么复杂，什么PLC，什么变频器，什么A/D D/A转换，到了最终还不是为了控制那个电机的运动吗？没了这个电机的部分这些电控靠什么实现，靠什么来执行？既然是为了控制电机，那就先把几种电机弄清楚，然后知道哪几个参数可以控制这个电机，再去找什么样的电气元件可以控制这几个参数，然后再去看要控制这几个参数需要满足那些条件。

就拿交流电机的控制来讲，使用变频器的调频功能来调速，那就涉及到了U/f特性曲线，然后再去研究一下这个。如果是调压来控制转速，通过特性曲线可以看出来，如果要恒转矩来调，可调的范围很小，所以基本上用在变转矩的情况。直流电机调压就是使用的那个PWM来调节，然后自己在去稍微研究一下这个PWM的原理又是什么。就这样逆向学习，用到哪个不明白的再针对性的去学。自己认为对于需要了解一下这方面的知识的人，或者在自己的工作中需要有一些理论知识的人就需要通过类似的方式来学习。因为专业方面的人才多之又多，但是综合方面的人就未必那么好找了。

第二篇：电机控制论文.

南华大学电气工程学院毕业设计

目前几种比较常见的直接转矩控制策略中，对于中小容量而言，控制方案重点在于进行转矩、磁链无差拍控制和提高载波频率。对大容量来说，其区别在于低速时采用了间接转矩控制，从而达到低速时降低转矩脉动的目的。

直接转矩控制技术概述

相对于直流电机在结构简单、维护容易、对环境要求低以及节能和提高生产力等方面具有足够的优势，使得交流调速已经广泛运用于工农业生产、交通运输、国防以及日常生活之中。随着电力电子技术、微电子技术、控制理论的高速发展，交流调速技术也得到了长足的发展。目前在高性能的交流调速领域主要有矢量控制和直接转矩控制两种。1968年Darmstader工科大学的Hasse博士初步提出了磁场定向控制(Field Orientation)理论，之后在1971年由西门子公司的F.Blaschke对此理论进行了总结和实现，并以专利的形式发表，逐步完善并形成了现在的各种矢量控制方法。特点

对于直接转矩控制来说，一般文献认为它由德国鲁尔大学的M.Depenbrock教授和日本的I.Takahashi于1985年首先分别提出的。对于磁链圆形的直接转矩控制来说，其基本思想是在准确观测定子磁链的空间位置和大小并保持其幅值基本恒定以及准确计算负载转矩的条件下，通过控制电机的瞬时输入电压来控制电机定子磁链的瞬时旋转速度，来改变它对转子的瞬时转差率，达到直接控制电机输出的目的。在控制思想上与矢量控制不同的是直接转矩控制通过直接控制转矩和磁链来间接控制电流，不需要复杂的坐标变换，因此具有结构简单、转矩响应快以及对参数鲁棒性好等优点。控制

事实上，1977年A·B·Plunkett曾经在IEEE的工业应用期刊上提出了类似于目前直接转矩控制的结构和思想的直接磁链和转矩调节方法，在这种方法中，转矩给定与反馈之差通过PI调节得到滑差频率，此滑差频率加上电机转子机械速度得到逆变器应该输出的电压定子频率；定子磁链给定与反馈之差通过积分运算得到一个电压与频率之比的量，并使之与定子频率相乘得到逆变器应该输出的电压，最后通过SPWM方法对电机进行控制。

发电机非常容易地将电动机轴上的飞轮惯量反馈给电网，这样，一方面可得到平滑的制动特性，另一方面又可减少能量的损耗，提高效率。但发电机、电动

南华大学电气工程学院毕业设计

机调速系统的主要缺点是需要增加两台与调速电动机相当的旋转电机和一些辅助励磁设备，因而体积大，维修困难等。

南华大学电气工程学院毕业设计

洗衣机，出，根据电磁力定律，载流导体ab和cd收到电磁力的作用，其方向可由左手定则判定，两段导体受到的力形成了一个转矩，使得转子逆时针转动。如果转子转到如上图（b）所示的位置，电刷 A 和换向片2接触，电刷 B 和换向片1接触，直流电流从电刷 A 流入，在线圈中的流动方向是dcba，从电刷 B 流出。

此时载流导体ab和cd受到电磁力的作用方向同样可由左手定则判定，它们产生的转矩仍然使得转子逆时针转动。这就是直流电动机的工作原理。外加的电源是直流的，但由于电刷和换向片的作用，在线圈中流过的电流是交流的，其产生的转矩的方向却是不变的。[4]

实用中的直流电动机转子上的绕组也不是由一个线圈构成，同样是由多个线圈连接而成，以减少电动机电磁转矩的波动，绕组形式同发电机。

2.3直流电机的调速原理

众所周知，直流电机转速n的表达式为:

nUIR(22)

南华大学电气工程学院毕业设计

Jd(24)式中Ke-反电动势常数.电磁转矩为:

Te=KT *Ia(2-5)式中KT-磁转矩常数。[2]

动态工作特性是指实际的动作与相应的动作命令之间的响应关系。将式(2-2)、式(2-3)、式(2-4)和式(2-5)作拉氏变换，得到如下函数:

Ua(s)=RaIa(s)+ LaSIa(s)+ Ea(s)

南华大学电气工程学院毕业设计

图5.5主控电路图

5.3隔离单元模块

为了防止电机驱动单元对数字控制单元的干扰，必须在两者之间加隔离电路来防止干扰的产生。避免LMD18200的驱动电路对控制信号的干扰，对于LMD18200的引脚3(转向输入)、引脚5(PWM输入)与LM629的PWMS、PWMM引脚之间通过光电耦合器6N137连接。

(l)光电耦合器的选型

LM629的PWMM脚输出的调制信号如图5.6所示，如果LM629接6MHz晶振，其最小输出占空比（1/128）时的接通时间为: 4/fCLK=4/6*106s=0.67us 因此应选择高速光耦。

而N6137的工作频率可达到10MHZ，即它可用在开关周期为: l/l07s=0.1us 因此光耦可选6N137。

南华大学电气工程学院毕业设计

KP=(input[0][0][e*10]*KP_memf[4]+((input[0][1][e*10]>input[1][0][ec*10])?input[1][0][ec*10]:input[0][1][e*10])*KP_memf[3]+((input[0][1][e*10]>input[1][1][ec*10])?input[1][1][ec*10]:input[0][1][e*10])*KP_memf[2]+((input[0][1][e*10]>input[1][2][ec*10])?input[1][2][ec*10]:input[0][1][e*10])*KP_memf[1]+input[0][2][e*10]*KP_memf[0])/(input[0][0][e*10]+((input[0][1][e*10]>input[1][0][ec*10])?input[1][0][ec*10]:input[0][1][e*10])+((input[0][1][e*10]>input[1][1][ec*10])?input[1][1][ec*10]:input[0][1][e*10])+((input[0][1][ e*10]>input[1][2][ec*10])?input[1][2][ec*10]:input[0][1][e*10])+input [0] [2] [e*10]);这样编写程序的好处就是略去模糊推理的判断转移程序，例如在某个时刻的误差e对应为9.8，误差变化率为8那么对于误差隶属度函数input[0][0][98]的取值必为0,input[0][1][98]同样为0，只有input [0] [2] [98]的取值为0xFF；误差变化率隶属度函数值input [1] [0] [98]为0, input[1] [1] [98]为0, input[1] [2] [98]为0xFF，因此上式的会等价成：

KP=(0+0+0+0+255*40)/255 所以计算量不大并且省略掉了条件转移相关程序。[24] 模糊控制流程图如图6.7所示。

南华大学电气工程学院毕业设计

开始采样两次速度求误差

南华大学电气工程学院毕业设计

LM629控制程序的编写、模糊控制程序的编写、通讯程序的编写及调试。实验平台的自行设计，在调速系统软件设计中利用PID参数的模糊在线自整定，使其整定精度大于离线整定精度。

但到目前为止论文还有需待完善的地方：模糊规则的提取和选择是一个复杂的过程，往往难免掺杂着一些主观思维，在调试过程中难免要根据具体情况进行调整，这使得调试过程变得复杂和设计周期时间延长；本系统是采用模糊自整定PID参数控制技术，对于PID参数的常规整定也带有很多主观思维。在实际工作情况下对象模型和工作环境经常是差异很大的。

通过对本课题的研究我有以下几个方面的收获：

（1）学习与掌握了单片机的基本原理及其各种应用，对它的各种硬件接口与软件设计方法有较深入的认识。

（2）对自动控制系统的动、静态性能及其控制有了一定的认识。

（3）在调速系统上位机的开发中用到Visual Basic，因此对VB编程有了更深刻的理解和更熟练的应用。

（4）本设计重点在于应用，因此在设计过程中使自己的动手能力得到锻炼，同时提高了解决实际问题的能力。

7.2研究展望

直流调速系统的控制方案层出不穷，并且控制效果也越来越好，有关模糊控制在直流调速中的应用还有以下方案值得研究：

(1)自适应模糊控制方法在直流传动控制系统中应用的实用化研究。目前最具有工程应用前景、最能体现模糊控制优势的，是能够在线进行模糊模型辩识、在线根据模型变化进行控制规则和参数自调整的模糊控制算法，而如果能把这种辩识和控制算法简化到可在单片机内实现，则模糊控制和智能控制的应用将会跨上一个新台阶。

(2)基于模糊神经网络控制等自适应方法的研究。神经网络和模糊控制的结合是智能控制的一个重要发展方向，但目前将其应用于直流传动控制系统的研究还不多。其中一个重要的原因是模糊神经网络控制方法复杂，计算量大，速度慢，实时性差且结构和机理尚未完全揭示，而直流传动控制系统又对实时性和控制精度要求很高。但随着模糊神经网络理论的完善，以及模糊芯片和神经网络芯片的

南华大学电气工程学院毕业设计

日趋成熟，这将成为直流传动系统控制的重要手段。

T.G.Habetler的空间矢量调制方法

把无差拍方法应用于直接转矩控制首先是由美国人T.G.Habetler提出来的。这种方法的主要思想是在本次采样周期得到转矩的给定值与反馈值之差。

空间电压矢量的幅值和相位是任意的，可以通过相邻的两个基本的电压矢量合成而得。利用计算出来的空间电压矢量可以达到转矩和磁链无差拍的目的。

利用Habetler的无差拍方法，从理论上可以完全使磁链和转矩误差为零，从而消除转矩脉动，可以弥补传统DTC的Bang-Bang控制的不足，使电机可以运行于极低速下。另外，通过无差拍控制得到的空间电压矢量可以使开关频率相对于单一矢量大幅提高并且使之固定，这对于减少电压谐波和电机噪声是很有帮助的。

但是，空间电压矢量作用时间可能会大于采样周期，这说明不能同时满足磁链和转矩无差拍控制。因此作者提出了三个步骤，首先是否转矩满足无差拍，如果不满足再看是否磁链满足无差拍，如果还不满足就按照原有直接转矩控制矢量表来选取下一周期的单一电压矢量。因此按照Habetler的无差拍方法最大的计算量有四个步骤，这将耗费很大的计算资源，不易实现，另外在整个计算过程中对电机参数的依赖性比较大，这将降低控制的鲁棒性。转矩或磁链的预测控制方法

在T·G·Habetler的无差拍的直接转矩控制方法中，由于计算量很大而不易实现，因此出现了一系列的简化的无差拍直接转

交流电机-韩国SPG交流电机全系列

矩控制，比较典型的是转矩跟踪预测方法。在这种方法中，分析了低速转矩脉动的情况，得出转矩脉动锯齿不对称的结论。

南华大学电气工程学院毕业设计

非零电压矢量和零电压矢量对转矩变化的作用是不同的，前者可以使转矩上升或下降，而后者总是使转矩下降。另外，在不同的速度范围内二者对转矩作用产生的变化率也在变化。在转矩预测控制方法中，电压矢量在空间的位置是固定不变的，合成在两个单一电压矢量的中间，但是电压矢量不是作用整个采样周期，而是有一定的占空比，在一个采样周期中可以分为非零电压矢量和零电压矢量。如果使下一采样周期非零电压矢量和零电压矢量共同作用产生的转矩变化等于本周期计算出来的转矩误差。

将消除转矩误差，达到转矩无差拍控制的目的。即使出现计算出来的电压矢量作用时间超出采样周期，也可以用满电压矢量来代替，因此是非常易于实现的，从实验结果来看，转矩脉动的锯齿基本上对称，说明转矩的脉动已经大为减少。上法认为磁链被准确控制或变化缓慢，而没有考虑磁链的无差拍控制，在文献中对磁链也进行了预测控制。预测控制

在这种方法中，通过磁链的空间矢量和电压矢量关系可近似得到：

其中ΔΨS是在电压矢量作用下的磁链幅值改变量，θVΨ是二者的空间角度。设

南华大学电气工程学院毕业设计

制，所需的电机参数只有定子电阻和电感，对电机参数变化的鲁棒性比较好，从实验结果来看，系统的动态响应性能是比较好的。但是在这种方法中，需要检测电机的相电压，这增加的系统硬件的复杂性，另外，计算量也比较大。

基于几何图形的无差拍控制

在文献中，对定子磁链方程、转子磁链方程以及由定、转子磁链表达的转矩方程进行离散化，之后把前两个方程带入到转矩方程中去。通过离散的转矩方程分析可以知道施加电压矢量可以使转矩误差为零，转矩变化到平面上的一条直线上，这条直线与转子磁链矢量方向平行。采取同样的方法可以分析知道施加电压矢量可以使磁链误差为零，磁链变化到平面上的一个园上，这个园与与磁链园同心。于是利用直线和园的交点就可以得到使转矩和磁链无差拍控制的电压矢量，当然这个电压矢量受到逆变器所能输出的电压大小的限制。

把几何图形引入到无差拍的控制中来是一个比较好的思路，可以得到最优的无差拍控制的电压矢量，同时也有助于理论上的分析。但是就如何把图形方式和数字化控制结合起来从实现方式上来说还是存在有一定的难度。

离散空间矢量调制(DSVM)方法

无差拍的直接转矩控制从理论上可以最大化地消除转矩和磁链的的误差，克服了Bang-Bang控制不精确性的弱点，但是需要比较大的计算量，并且这些计算都是与电机参数有关，容易引起计算上的误差。因此在文献中提出了既不需要多少计算，又能提高转矩和磁链控制精度的离散空间矢量调制方法。

在离散空间矢量调制方法中，通过对两电平逆变器输出的六个基本电压矢量中的相邻电压矢量和零电压矢量进行有规律的合成，如图3是使用相邻的单一矢量2和单一矢量3以及零电压矢量合成出来的空间电压矢量。从图3中可以看出其合成方法是把整个采样周期平均分为3段，每一段由非零电压矢量或零电压矢量组成，如空间电压矢量23Z是由矢量2和矢量3以及零电压矢量各作用1/3采样周期，可以采用5段式或7段式方式合成(文中没说明)，利用这种有规律的合成方法一共可以合成出10个电压矢量。

细化的电压矢量可以对转矩和磁链进行更精确的控制，文献中对磁链使用了传统的2级滞环Bang-Bang控制，而考虑到转

南华大学电气工程学院毕业设计

交流电机-韩国SPG小型电机感应电机系列

矩需要动态响应快，对其划分了5级滞环Bang-Bang控制，如图4所示，不同的误差带内使用不同的电压矢量表。另外，作者通过推导得到电压矢量对转矩变化的影响式子如下所示：

从式(10)中可以看出同一电压矢量在低速和高速对转矩变化的影响是不同的。因此，在不同的速度范围使用了不同的电压矢量，如图3所示。从另一方面看，低速使用幅值小的电压矢量以及高速使用幅值大的电压矢量也是符合V/f=C这一规律的。传统的直接转矩控制在低速时连续使用较多的零电压矢量使开关频率很低，转矩脉动大。而按照离散空间矢量调制的方法由于低速使用幅值小的电压矢量，因此连续使用的零电压矢量少，开关频率高，转矩脉动小。另外，由于高速时的电压矢量比较多，可以划分12个扇区，使用两个电压矢量表，这样可以进行更精确的控制。

从以上分析可以看出，离散的空间矢量调制方法易于实现，不需要有无差拍控制那样多的计算，保持了传统Bang-Bang控制的优点，因此鲁棒性好，但相对于传统的直接转矩控制又可以提高转矩和磁链控制精度，减小低速转矩脉动。但是控制精度越提高，矢量划分就越细，电压矢量控制表就越多越大，这将增加控制的复杂性。因此，如果能让离散的空间矢量调制与无差拍控制结合起来，将会有助于克服这个缺点。由PI调节器输出空间电压矢量的方法

在直接转矩控制中，如果能获得任意相位的空间电压矢量，将有助于减小低速下的转矩脉动，达到矢量控制在低速下的稳态性能。

南华大学电气工程学院毕业设计

显然这个空间电压矢量在空间位置上的相位是任意的。从结构上看基于PI调节的直接转矩控制相似于定子磁链定向的矢量控制，但二者是有区别的，定子磁链定向的矢量控制基于同步旋转坐标系，定向于定子磁链d轴，q轴磁链为零，另外在d轴方向还要对磁链和和q轴方向上的电流进行解耦，而这些对于基于PI调节的直接转矩控制不需要，其中只需要使转矩输出和定子磁链反馈通过PI调节方法来跟随上给定即可，因此从实现上是比较简单的，同时鲁棒性也比较好，并且相对于传统的直接转矩控制可以提高开关频率，减小了低速下的转矩脉动，但是在这种方法当中需要选取合适的PI参数，否则会影响控制系统的动、静态性能。除了以上这种PI调节的直接转矩控制外，在文献中还在A·B·Plunkeet的直接转矩和磁链调节法的基础上做了进一步的研究，使用空间电压矢量的方式输出，此处不详细叙述。

注入高频抖动提高开关频率

在前面的各种直接转矩控制策略中都谈到提高低速下的开关频率可以降低转矩脉动，同时也可以降低噪声。在文献中，提出了一种在传统的直接转矩控制基础上注入高频抖动的方法提高开关频率，其中作者用图表的方式显示了开关频率随转矩和磁链滞环宽度的减小而提高，但是这种提高是有限的，一个最主要的原因是磁链和转矩控制上的延迟，滞后越大开关频率就越低。例如从仿真来看10μs延迟有14kHz的开关频率，但当有20μs的延迟时只有8kHz的开关频率。文献中提出的提高开关频率方法是在转矩和磁链滞环内叠加上高频的三角波，其幅值与滞环宽度相当。

当反馈值大于三角波时电压矢量减小，当反馈值小于三角波时电压矢量增大，因此，即使控制上有延迟，但随着三角波频率的增大，开关频率

南华大学电气工程学院毕业设计

参考文献

[1] 国家机械工业委员会.电机原理[M].北京：机械工业出版社，1988.9 [2] 胡双,马志云.永磁无刷直流电机系统建模研究[J].电工技术杂志, 2003.8:17～21 [3] 西巴依洛夫，洛奥斯，刘锐乡.电机的数学摸拟[M].北京：机械工业出版社，1985 [4] 施佩特，许实章，陶醒世.电机：运行理论导论[M].北京：机械工业出版社，1983.3 [5] 李士勇.模糊控制·神经控制和智能控制论[M].哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，1998.9 [6] 罗海福, 毛义梅.模糊PID控制器的设计与仿真[J].自动化与仪器仪表, 2001.3:3～6 [7] 陈梅,杨琳琳,许正荣.直流电机的模糊PID控制[J].自动化技术与应用,2008.2:14～15 [8] 何平，王鸿绪.模糊控制器的设计及应用[M].北京：科学出版社，1997.1 [9] 佟绍成，王涛，王艳平.模糊控制系统的设计及稳定性分析[M].北京：科学出版社，2004.4 [10] 汤兵勇，路林吉，王文杰.模糊控制理论与应用技术[M].北京：清华大学出版社，2002.9 [11] 王晓明.电动机的单片机控制[M].北京：北京航空航天大学出版社，2002.5 [12] 倪忠远.直流调速系统[M].北京：机械工业出版社，1996.9 [13] 俞静涛.直流调速传动：整流和调节技术的实际应用[M].北京：煤炭工业出版社，1980 [14] 拉希德，陈建业，杨德刚.电力电子技术手册[M].北京：机械工业出版社，2004.6 [15] 王少平，田庆安，昌现兰.PWM控制与驱动器使用指南及应用电路：单端控制与驱动器部分[M].西安：西安电子科技大学出版社，2004.6 [16] 张崇巍，张兴.PWM整流器及其控制[M].北京：机械工业出版社，2003.10 [17] 王兆安，黄俊.电力电子技术[M].北京：机械工业出版社，2002.1 [18] 李序葆，赵永健.电力电子器件及其应用[M].北京：机械工业出版社，1996.12 [19] 何希才，尤克.最新功率半导体器件应用技术[M].北京：机械工业出版社，1995.3 [20] 曲维本.光电耦合器的原理及其在电子线路中的应用[M].北京：国防工业出版社 [21] 叶盛祥.光电位移精密测量技术[M].乌鲁木齐：新疆人民卫生出版社，2003.6 [22] 谢宋和，甘勇.单片机模糊控制系统设计与应用实例[M].北京：电子工业出版社,1999 [23] 孙育才.ATMEL新型AT89S52系列单片机及其应用[M].北京：清华大学出版社，2005.1

南华大学电气工程学院毕业设计

[24] 马忠梅.单片机的C语言应用程序设计[M].北京：北京航空航天大学出版社，1997 [25] 付家才，杨庆江，赵金宪.单片机控制工程实践技术[M].北京：化学工业出版社，2004.5 [26] 徐爱钧，彭秀华.Keil Cx51 V7.0单片机高级语言编程与μVision2应用实践[M].北京：电子工业出版社，2004 [27] 邵贝贝.单片机嵌入式应用的在线开发方法[M].北京：清华大学出版社,2004 [28] Zadeh.L.A.，Ruan.D.，Huang,Chongfu.Fuzzy sets and fuzzy information．Granulation theory[M].北京：北京师范大学出版社，2000.5 [29] K.M.Passino，S.Yurkovich.Fuzzy Control[M].北京：清华大学出版社，2001.11 [30] Reston.Control system engineering[M].Virginia：Reston Publishing Company,1984 [31] Electro-Craft Corrporation.DC Motors Speed Controls Servo Systems：An Engineering Handbook [M].Oxford：Pergamon press，1977

南华大学电气工程学院毕业设计

谢辞

本文是在李军红老师的悉心指导下完成的。在从大二以来的两年时间里，李老师给我提供了良好的实验条件和动手的机会，并在学习和生活上给予充分的指导和帮助，对我在学习生活中取得的成绩给予充分的肯定。在和李老师讨论问题的过程中，他严谨、求实的治学态度、对科学持之以恒的钻研精神和正直、宽厚的为人之道对我产生了非常深刻的影响。在此我向他表示最诚挚的敬意和深深的感谢。另外我在进行论文工作期间，得到了自动化教研室许多老师的指导，在此向同样他们表示诚挚的谢意。

感谢已毕业的师兄曾力对我的关心和帮助，他在多年来一直在教我如何面对学习和生活。同时感谢朱哲、雷波等同学在论文撰写过程中给予的关心与支持。没有他们的帮助要想完成此论文是不可能的。

最后感谢我的家人多年来对我的理解、支持与鼓励，并把此文献给他们。

曾广玺

2008年5月于南华大学

南华大学电气工程学院毕业设计

第三篇：电机与电器控制专题实验指导书

电机与电气设备控制 专题实验指导书

成都工业学院机电工程系

实验安全操作规程

因为本专题实验需要使用380V电源，具有较大危险性，为了顺利完成实验任务，确保人身安全与设备安全，实验者要遵守如下规定：

1、接线、拆线或多处改接线路时要切断电源。实验中严禁带电操作！任何时候人体都不得接触导线、元件金属裸露处等可能带电的部分。

2、完成接线或改接线路后要经指导教师检查，并提醒周围同学注意后方可接通电源。

3、实验中如发生事故，应立即切断电源，并妥善处理。

4、实验室总电源开关的闭合由实验指导人员操作，其他人员允许分闸但不得合闸。

5、实验中电动机高速旋转，要谨防衣服、围巾和头发等卷入其中造成人身伤害。

实验一 交流接触器的检测、拆装与维修

一、实验目的：

1、熟悉交流接触器的内部结构；掌握交流接触器的常见故障的维修方法。

2、熟悉常用工具、仪表的使用。

二、实验器材：

1、交流接触器

2、万用表、常用工具

三、实验步骤

1、松去外壳的固定螺钉，取下并检查内部有无炭化现象。如有，用锉刀或小刀刮掉，并吹刷干净。

2、用尖嘴钳取下三副主触头的触头压力弹簧和三个主触头的动触头，检查触头磨损状况，决定是否需要修整或调换触头。

3、松去底盖上的紧固螺钉，取下盖板，取出静铁心，铁皮支架和缓冲弹簧，用尖嘴钳拔出线圈与连接桩头之间的连接线。从静铁心上取出线圈，反作用力弹簧，动铁心和胶木支架。检查动静铁 接合处是否紧密，决定是否修整；检查短路环是否完好。检查完毕，将各零部件揩擦干净。

4、装配后，进行10次通断运行，检查主、辅触头的接触电阻。注意事项：

拆卸时，要备盛放零部件的容器，以免零件失落。拆卸弹簧时要防止崩出。拆装过程中，不允许硬撬。拆装外壳时，应避免碰撞。注意安全操作！

四、实验思考

1、交流接触器的铁心上装有一短路铜环，它有什么作用？

2、交流接触器灭弧方式及灭弧原理？

实验二

具有过载保护的长动和点动控制线路

一、实验目的：

1、通过对控制线路的接线，学会将电气原理图变换成安装接线图的方法。

2、了解电路中的各种保护。

3、掌握主电路、控制电路接线要求。

二、实验器材：

1、网孔板、导线、电器元件

2、万用表、常用工具

三、实验步骤：

控制电路原理图

元器件布局图

1、仔细阅读原理图，理解电路原理，并在实验报告上列出元器件清单。

2、参照元件布局图将元器件安装在网孔板上。

3、按照原理图完成电路连接，先接主回路，再接控制回路。

4、小组成员通过目测、仪表检测确认无误后经老师检查，合格则可通电测试。注意事项：

扭紧压线螺钉时注意用力适当，防止野蛮操作损坏器件。导线剪断前要精确计算，防止导线过短和过长造成浪费。通电测试必须要在老师的监督指导下进行！

四、实验思考：

1、设计两地控制电机启停的电路并绘制原理图、布局图，写出工作原理，要求两地都有启动和停止功能。

实验三 三相异步电动机双重互锁正反转控制

一、实验目的：

1、掌握按钮互锁与接触器互锁控制原理

2、熟悉按钮的使用和正确接线

二、实验器材：

1、网孔板、导线、电器元件

2、万用表、常用工具

三、实验步骤：

控制原理图

元器件布局图

1、仔细阅读原理图，理解电路原理，并在实验报告上列出元器件清单。

2、参照元件布局图将元器件安装在网孔板上。

3、按照原理图完成电路连接，先接主回路，再接控制回路。

4、小组成员通过目测、仪表检测确认无误后请老师检查，合格则可通电测试。注意事项：

扭紧压线螺钉时注意用力适当，防止野蛮操作损坏器件。导线剪断前要精确计算，防止导线过短和过长造成浪费。通电测试必须要在老师的监督指导下进行！

四、实验思考：

1、根据正反转控制原理设计3路抢答器控制电路并绘制原理图（只考虑控制回路），写出工作原理。

实验四 两台电动机顺序控制线路

一、实验目的：

1、加深对多台电动机有特殊要求的控制线路的理解及明确先后关系。

2、通过训练，提高对控制线路故障分析和故障排除能力。

二、实验器材：

1、网孔板、导线、电器元件

2、万用表、常用工具

三、实验步骤：

1、根据以下控制功能设计原理图，并在实验报告上列出元器件清单、写出工作原理。

控制功能：在某台机械设备中，电机是主轴驱动奠基，电机是润滑系统驱动电机。要求必须B先启动A后才能启动，A停止后B才能停止。

2、绘制元器件布局图并按图将元器件安装在网孔板上。

3、按照原理图完成电路连接，先接主回路，再接控制回路。

4、小组成员通过目测、仪表检测确认无误后请老师检查，合格则可通电测试。注意事项：

通电测试必须要在老师的监督指导下进行！

四、实验思考：

1、设计三台电机顺序启动逆序停止控制电路：要求启动时A启动后B才能启动，B启动后C才能启动；停止时C停止后B才能停止，B停止后A才能停止。绘制原理图并叙述工作原理。

2、（选做）设计单按钮控制电机启停电路，即第一次按下按钮电机启动，第二次按下电机停止，第三次按下电机再次启动.........,以次类推。绘制原理图并说明工作原理。

第四篇：电机与控制模块实训报告

电机与控制模块实训报告

一、实训的目的：

巩固所学的电机与控制的理论知识，学习常用电器控制元件和PLC的使用方法，训练学生把理论和实际结合起来分析和解决问题的实际操作能力。

二、实训教学的基本要求：

1.熟悉常用的电器元件，包括名称、左右、性能、参数和使用方法； 2.掌握简单电器控制系统的实际、界限安装、运行调试和故障排查； 3.掌握可编程控制器的基应用； 4.巩固、加深已学习的戏论知识；

5.写出实训报告，说清楚实训项目的设计思路，阐述说明其工作原理，汇报实训的结果，总结实训的收获。

三、实训内容：

1.用常用的低压电器元件实现如下的电机控制项目：

1）三相交流异步电动机的长动、点动控制；

电路图如上所示

项目功能：

这个项目的功能是按下SB2开关，电机长时间启动，按下SB3开关，电机只启动一下即停止，即长动与点动。SB1为停止开关，按下电路开路，电机停止。

项目原理：

这个项目的原理是，SB2按下时KM线圈接通，KM常开开关闭合，电路通过SB3常闭开关导通，为长动状态。当SB3按下时电机只在按下时启动，一旦松开开关KM线圈就被开路，电机停止。

2）三相交流异步电动机自动正、反转往复循环控制；

电路图如上所示

项目功能：

这个项目的功能是工作台右移到SQ2位置时往左运动，当左移到SQ1位置时往右运动，如此往复。

项目原理：

电机由KM1和KM2这2组触点控制，SB2启动按钮按下，工作台从SQ1位置右移，当工作台运动到SQ2位置时，SQ2常开触点闭合，常闭触点断开，KM1线圈开路KM2线圈导通，工作台左移。当工作台运动到SQ1位置时，SQ1常闭触点断开KM2线圈开路，KM1线圈导通工作台右移，如此往复。

3）多台三相交流异步电动机顺序启动逆序停止控制；

电路图如上所示

项目功能：

按下SB1按钮，KM1导通触点吸合电机M1启动，时间继电器KT1导通，设定时间过后KT1吸合，KM2导通,电机M2启动。

然后按下SB2，KV线圈导通触点吸合，同时KT2时间继电器线圈导通，KT2设定时间过后,KT2常闭触点断开，KM1和KM2开路，电机M1和M2停止。

4）三相交流异步电动机星形-三角形降压启动控制；

电路图如上所示

项目功能：

这个项目的功能是通过KM1和KM2的顺序启动，实现对电机的星三角电压启动。

项目原理：

SB2按钮闭合以后，与之复式的常开开关会打开，保证了KM2线圈不会得电，而KM1线圈得电，它所控制的常开触点闭合，从而使得KM1线圈通电自锁，并且使KM2不得电，此时就是电机的星形启动状态，KM1的常开触点闭合还能使得KT线圈保持通电，当KT设置的延时时间到达以后，它所控制的常闭触点打开KM1线圈失电，它所控制的常开触点闭合，使得KM2线圈得电，KM2的常开触点吸合对其保持了自锁状态，同时使得KM1线圈得电，KM2线圈还能保持通电，此时，电机就完成了三角形的连接状态。由此，我们得到了星形--三角形启动控制电路。

5）三相交流异步电动机串电阻降压启动控制；

电路图如上所示

项目功能：

通过KM1和KM2的顺序接通已经电阻的分压功能，实现降压启动。项目原理：

按下SB2开关，KM1和KT线圈导通,KM1常开触点闭合，此时电机由有电阻的电压驱动，KT延时时间到了后，KT常开触点闭合KM2线圈导通，KM2常开触点闭合，此时电机由分压后的KM1和为分压的KM2电压同时驱动。

6）三相交流异步电动机按时间原则控制的能耗制动控制；

电路图如上所示

项目功能：

KM1正常启动电机M，KM2用来接地使W端为低电平，从而制动电机使电机迅速停止。

项目原理：

SB1开关按下KM1线圈导通，KM1常开触点自锁，电机启动。

SB2开关按下KM2线圈导通KM2自锁导通,KT线圈也导通，此时W端接地为低电平，使电机制动，制动一定时间后KT常闭端断开KM2断开，整个电路停止工作。

7）典型民用电器电路安装调试；

电路图如上所示

项目功能：

日光灯的启动原理。项目原理：

在图示的电路中，当开关闭合后电源把电压加在启辉器的两极之间，使氖气放电而发出辉光，辉光产生的热量使U型动触片膨胀伸长，跟静触片接通，于是镇流器线圈和灯管中的灯丝就有电流通过。电路接通后，启辉器中的氖气停止放电，U型片冷却收缩（启辉器分压少、辉光放电无法进行，不工作），两个触片分离，电路自动断开。在电路突然断开的瞬间，由于镇流器电流急剧减小，会产生很高的自感电动势，方向与原来的电压方向相同喧个自感电动势与电源电压加在一起，形成一个瞬时高压，加在灯管两端，使灯管中的气体开始放电，于是日光灯成为电流的通路开始发光。日光灯开始发光时，由于交变电流通过镇流器的线圈，线圈中就会产生自感电动势，它总是阻碍电流变化的，这时镇流器起着降压限流的作用，保证日光灯正常工作。

镇流器在启动时产生瞬时高压，在正常工作时起降压限流作用；启辉器中电容器的作用是避免产生电火花。

四、心得体会

通过本次电机控制实物操作模块的实训，我更加熟练地掌握了电机工作的原理以及控制电路的设计及安装调试，在老师和同学的帮助下，我学到了很多，了解到一些课本上没有的东西。自己要学习的东西还太多，通过这次课程设计，我明白了学习是一个长期积累的过程，在以后的工作、生活中都应该不断的学习，努力提高自己知识和综合素质。特别应该注意细心，很多实训过程中的硬件问题我们都应该自己找出问题所在，这样才能提高自己，感谢仉老师的悉心教导。

第五篇：控制电机总结

1将负载转矩减少，、当直流伺服电动机电枢电压、试问此时电动机的电枢电流、励磁电压不变时，电磁 如转矩、转速将怎样变化? 并说明由原来的稳态到达新的稳态的物理过程。

答：此时，电动机的电枢电流减小，电磁转矩减小，转速增大。由原来的稳态到达新的稳态的物理过程分析如下：

开始时，假设电动机所加的电枢电压为Ua1，励磁电压为Uf，电动机的转速为n1，产生的反电势为Ea1，电枢中的电流为Ia1，根据电压平衡方程式： Ua1=Ea1+Ia1Ra=CeΦn1+Ia1Ra 则此时电动机产生的电磁转矩T=CTΦIa1，由于电动机处于稳态，电磁转矩T和电动机轴上的总阻转矩Ts平衡，即T=Ts。当保持直流伺服电动机的励磁电压不变，则Φ不变；如果负载转矩减少，则总的阻转矩Ts=TL+T0将减少，因此，电磁转矩T将大于总的阻转矩，而使电动机加速，即n将变大；n增大将使反电势Ea变增大。为了保持电枢电压平衡（Ua=Ea+IaRa），由于电枢电压Ua保持不变，则电枢电流Ia必须减少，则电磁转矩也将跟着变小，直到电磁转矩小到与总阻转矩相平衡时，即T=Ts，才达到新的稳定状态。与负载转矩减少前相比，电动机的电枢电流减小，电磁转矩减小，转速增大。

2现象？、什么是异步伺服电动机的自转现象？如何消除自转答：在异步伺服电动机中，正向旋转磁场所产生的电磁转矩是Te+,反向旋转磁场所产生的电磁转矩是Te-,两者合成的结果是Te.正向旋转时电磁转矩Te是正值；反向旋转时电磁转矩Te是负值，这说明Te总是驱动性质的，电动机在两个方向都可以旋转。这种情况对于伺服电动机而言是不利的，相当于控制信号消失而仍有角位移或角速度位移输出，称为“自转现象”。消除方法:增大转子电阻，使正向电磁转矩Te+和反向电磁转Te-的临界转差率Sem>1，这时，正向旋转时电磁转矩Te是负值；反向旋转时电磁转矩Te是正值，即Te总是制动的。因此在控制电压为零时，电动机在两个方向都不可能自转。

3值控制，即仅改变控制绕组电压、异步伺服电动机的控制方式有哪些？Uc的幅值；答：（（2）

1、相位）、幅控制，即仅改变控制绕组电压Uc的相位；（3）、幅-相控制，即同时改变控制绕组电压Uc的幅值和相位。4应的影响，为了减小电枢反应对输出特性的影响，在直、直流测速发电机的误差原因和减小方法？ ①电枢反流测速发电机的技术条件中标有最高转速和最小负载电阻值，在作用时，转速不得超过最高转速，所接负载不得小于给定的电阻值，以保证非线性误差较小。②延迟换向的影响。为提高测速发电机输出特性的线性度，对小容量的发电机，通常采用限制最高转速的措施来减小延迟换向去磁效应的影响。③温度的影响。解决方法：（1）励磁回路串联热敏电阻并联网络（2）励磁回路串联阻值较大的附加电阻R，R用温度系数很小的锰镍或镍铜合金制成。当温度增加时，励磁回路总电阻（R+Rf）变化甚微。（3）将磁路设计的比较饱和，电流变化较大时，磁通变化很小。④纹波的影响。测速发电机在设计、结构、以及制造工艺上都采取一系列措施来减小纹波电压的幅值。⑤电刷接触压降△Ub对输出特性的影响。为了减小电刷接触压降的影响，缩小不灵敏区，在直流测速发电机中，常采用接触压降较小的银—石墨电刷。在高精度的直流测速发电机中还采用铜电刷，并在它和换向器的接触表面镀上银层，使换向器不易磨损。

5最高转速，、为什么直流测速发电机的实际转速不宜超过规定的而负载电阻不能小于规定的电阻值？ 答：根据直流电动机的电枢反应理论，电枢电流所产生的电枢磁场对主磁场有消弱作用，使合成磁场的波形发生畸变，并且负载电阻越小或者转速越高时，电枢电流就越大，磁场的削弱作用就越强，造成输出的特性的非线性。因此，为了减小电枢电流及电枢反应的去磁作用，应尽可能采用比较大的负载电阻，并保证转速不得超过规定的最高转速。

6、感应测速发电机线性误差及分析。线性误差定义：在额定励磁条件下，测速发电机在最大线性工作转速范围内，实际输出电压与理想输出电压的最大绝对误差△Umax与线性输出电压特性所对应的最大输出电压U2m之比，称作线性误差δ1，即δ1=△Umax/U2m*100%。产生原因：在叙述感应测速发电机的工作原理时，忽略了定子漏阻抗Zf,即励磁绕组的电阻rf=0和漏电抗xf=0，认为Uf=Ef,即Φf=Φf0不变以及忽略转子杯导条的漏

电抗xr，从而使Φ2在N2绕组轴线上脉振。（1）励磁绕组的漏阻抗Zf引起直轴磁通Φf的变化（2）杯形转子绕组漏电抗xr产生直轴去磁效应。（3）交轴磁通Φ2在直轴上的去磁效应。为了减小线性误差，应尽可能地减小励磁绕组的漏阻抗Zf，并采用高电阻率材料制成非磁性杯形转子，最大限度地减小转子漏电抗xr.7电压产生的原因以及消除或削弱的方法？、什么是异步测速发电机的剩余电压？简要说明剩余答：当异步测速发电机的励磁绕组已经供电，转子处于静止状态时，输出绕组所产生的电压称为剩余电压，用Us表示。原因：剩余电压又称零速电压，它由两部分组成：一部分是固定分量Usz，其值与转 子位置无关；另一部分是交变分量Usj,其位置与转子位置有关。

剩余电压分量Usz产生的主要原因是：励磁绕组与输出绕组不正交，磁路不对称，或气隙不均匀等；剩余电压交变分量Usj产生的主要原因是空心杯转子的不对称，空心材料的不均匀，杯的厚度不一致等。

和输出绕组分开放置，将励磁绕组置于外定子铁心，输消弱方法：

1、采用四级电机的结构

2、将励磁绕组出绕组置于内定子铁心

3、采用补偿绕组抵消剩余电压

4、采用补偿电路抵消剩余电压

8、分别简述力矩式自整角机和控制式自整角机的工作原理。

接入同一单相交流电源，三相整步绕组按相序对应相答:力矩式自整角机的原理：两台自整角机的励磁结组接。当两机的励磁绕组中通入单相交流电流时，在两机气隙中产生脉动磁场，ZLJ转子由原来的转子轴线位置转动δ角。当忽略磁路饱和的影响。可分别单独讨论ZLF和ZLJ励磁作用。然后进行叠加。磁场的直轴分量B（1-cosδ）与转子电流if相互作用产生电磁力，但不产生转矩。交轴分量Bsinδ与if相互作用产生转矩。当失调角δ减小到零时，磁场的交轴分量Bsinδ为零，即转矩为0，使ZLJ转子轴线停止在与ZLF转子轴线一致的位置上，即达到协调位置。ZLJ是在整步转矩作用下，实现其自动跟随作用的。

控制式自整角机的原理：当控制式自整角机的发送机转子旋转时，发送机与接收机的转子偏离协调位置，接收机的转子绕组产生感应电动势，并输出一定大小的电压，该电压经放大器放大后，给伺服电动机供电，带动接收机转子及负载一起旋转，使失调角和输出电压逐渐减小，直至协调的位置。如果发送机的转子连续旋转，则接收机的转子及负载也将连续地同步旋转。

何谓静稳定区、动稳定区和稳定裕度？它们与步距角有什么关系？答：静稳定区是（—~+π）。当θe=0时，T=0，该位置称为稳定平衡点。当θe=+-π的位置称为不稳定平衡点。当步进电动机处于矩角特性曲线n所对应的稳定状态时，输入一个脉冲，使其控制绕组改变通电状态，矩角特性向前跃移一个步距角θse。把（-π+θse）<<(π+θse)称为动稳定区。步距角越 小，动稳定区越接近静稳定区。把矩角特性曲线n的稳定平衡点O离开曲线（n+1）的不稳定平衡点（-π+θse）的距离，称为稳定裕度。θr=π-θse=π-2π/m=π/m(m-2)