#set text(lang: "zh", font: "Noto Serif CJK SC")
#show "。": "．"

= 实验四

== 1. 直流⽆刷电机的启动与停⽌、⽅向控制等操作设置实验

#figure(
  caption: [电机状态表],
  align(center)[#table(
      columns: 4,
      align: (auto, auto, auto, auto),
      table.header([S2], [S3], [S1], [电机状态]),
      table.hline(),
      [禁止], [X], [X], [不转],
      [X], [刹车], [X], [不转],
      [使能], [运行], [正转], [正转，799.8],
      [使能], [运行], [反转], [反转，783.8],
    )],
)

== 2. 直流⽆刷电机外接模拟信号源实现的模拟调速实验

#figure(
  caption: "直流刷电机外接模拟信号源实现的模拟调速实验",
  align(center)[#table(
      columns: (1fr, 1fr, 1fr, 11%, 11%, 11%, 11%, 11%, 11%),
      table.header([S2], [S3], [S1], [0.5 V], [1 V], [2 V], [3 V], [4 V], [5 V]),
      [使能], [运行], [正转], [198.8], [801.5], [1948], [2940], [3697], [3797],
      [使能], [运行], [反转], [196.7], [786.2], [1907], [2897], [3718], [3885],
    )],
)

== 3. 直流⽆刷电机 PWM 控制调速实验

#figure(
  table(
    columns: 10,
    table.header([S2], [S3], [S1], [20%], [30%], [40%], [50%], [60%], [70%], [80%]),
    [使能], [运行], [正转], [983.6], [1427], [1853], [2258], [2649], [3822], [3360],
    [使能], [运行], [反转], [964.8], [1396], [1812], [2211], [2597], [2967], [3321],
  ),
)

== 4. 直流⽆刷电机开环与闭环控制参数测试实验

#figure(
  table(
    columns: (auto, auto, auto, auto, auto, auto, auto, auto, auto),
    table.header([S2], [S3], [S1], [SW7], [0Nm], [0.05N·m], [0.1N·m], [0.15N·m], [0.2N·m]),
    [使能], [运行], [正转], [OFF], [498.3], [501.3], [503.1], [505.6], [506.1],
    [使能], [运行], [反转], [OFF], [506.5], [507.6], [507.2], [507.6], [508.8],
    [使能], [运行], [正转], [ON], [528.1], [520.3], [509.7], [498.4], [486.8],
    [使能], [运行], [反转], [ON], [507.5], [512.6], [504.3], [495.2], [482.5],
  ),
)

== 思考题

=== 1. 引起直流无刷电机电磁转矩波动的原因是什么？

当直流无刷电机定子铁心有齿槽时，由于定子齿糟的存在，气隙不均匀，使气隙磁导不是常数，转子位置引起转矩波动。

// 齿槽转矩是永磁电机的固有特性，在电机低速轻载运行时，齿槽转矩将引起明显的转速波动，并产生振动和噪声。

=== 2. 方向信号是如何影响直流无刷电机换相逻辑的？

方向信号决定了电机转动的方向，进而影响换相逻辑。直流无刷电机通过霍尔传感器检测转子位置，并根据转子位置和方向信号来决定何时切换定子绕组的通电方向。当方向信号改变时，换相逻辑会相应调整，使得定子绕组的电流反向，从而改变电机转动的方向。

=== 3. 尝试修改仿真模型，获得某一转速下 360°电角度周期内，转子位置信号、感应电动势、定子绕组电流以及换相信号的波形，并分析直流无刷电动机如何获得电动电磁转矩和制动电磁转矩。

=== 4. 直流无刷电机有几种换向方式？在本次实验中采用了哪种？

直流无刷电机用电子换向装置代替机械换向装置，有以下几种换向方式：

+ 改接位置传感器的输出电压信号
+ 改变电枢电流方向

在本次实验中采用的是控制⽅向控制端⼝ F/R 的信号，即改变位置传感器的输出电压信号。

==== 5. 结合实验对比分析闭环和开环的优缺点。

- #strong[开环控制];：
  - #strong[优点]：系统结构简单，控制策略易于实现。
  - #strong[缺点]：缺乏反馈机制，不能自动调节，容易受到外部扰动影响。
- #strong[闭环控制];：
  - #strong[优点]：具有反馈机制，可以自动调节，控制精度高，抗扰动能力强。
  - #strong[缺点]：系统结构复杂，控制策略实现难度较大，需要更多的传感器和控制器件。

