自动控制系统实验报告
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一．运动控制系统实验
实验一.硬件电路的熟悉和控制原理复习巩固
实验目的：综合了解运动控制实验仪器机械结构、各部分硬件电路以及控制原理，复习巩固以前课堂知识，为下阶段实习打好基础。
实验内容：了解运动控制实验仪的几个基本电路：
单片机控制电路（键盘显示电路最小应用系统、步进电机控制电路、光槽位置检测电路）
ISA运动接口卡原理（搞清楚译码电路原理和ISA总线原理）
步进电机驱动检测电路原理（高低压恒流斩波驱动电路原理、光槽位置检测电路）两轴运动十字工作台结构
步进电机驱动技术（掌握步进电机三相六拍、三相三拍驱动方法。）
微机接口技术、单片机原理及接口技术，数控轮廓插补原理，计算机高级语言硬件编程等知识。
实验结果：
步进电机驱动技术：
控制信号接口：
（1）PUL：单脉冲控制方式时为脉冲控制信号，每当脉冲由低变高是电机走一步；双
脉冲控制方式时为正转脉冲信号。
（2）DIR：单脉冲控制方式时为方向控制信号，用于改变电机转向；双脉冲控制方式
时为反转脉冲信号。
（3）OPTO ：为PUL 、DIR 、ENA 的共阳极端口。
（4）ENA ：使能/禁止信号，高电平使能，低电平时驱动器不能工作，电机处于自由状 态。
电流设定：
（1）工作电流设定：
（2）静止电流设定：
静态电流可用SW4 拨码开关设定，off 表示静态电流设为动态电流的一半，on 表示静态电流与动态电流相同。一般用途中应将SW4 设成off ，使得电机和驱动器的发热减少，可靠性提高。脉冲串停止后约0.4 秒左右电流自动减至一半左右（实际值的60％），发热量理论上减至36％。 （3）细分设定：
（4）步进电机的转速与脉冲频率的关系
电机转速v = 脉冲频率P * 电机固有步进角e / (360 * 细分数m)
逐点比较法的直线插补和圆弧插补：
一．直线插补原理：
如图所示的平面斜线AB ，以斜线起点A 的坐标为x0，y0，斜线AB 的终点坐标为(xe ，ye)，则此直线方程为：
00
00Y Ye X Xe Y Y X X --=
-- 取判别函数F ＝(Y —Y0)(Xe —Xo)—(X-X0)(Ye —Y0)
用逐点比较法加工时，每一次只在一个坐标方向给出一个脉冲，使运动件在该坐标方向上进给一步，因此刀具的运动轨迹是折线，而不是斜线AB。折线拐点M与斜线AB之间的位置关系有如下三种情况：
1)M点在AB线的上方．判别函数F>0;
2)M点在AB线上，F=0
3)M点在AB线的下方，F<0
象限判别和电机方向
方向第一象限第二象限第三象限第四象限Xe-X0 >0 <0 <0 >0
Ye-Y0 >0 >0 <0 <0 X向电机正反反正
Y向电机正正反反
二．圆弧插补原理：
图中AB是被加工圆弧。加工程序中给出的已知条件通常是A点B点的坐标值，圆心O’点相对圆弧起点A的增量坐标值。由图可知：圆心O’点相对A点的增量坐标值为(—Io，—Jo)。改变符号后就成为A点相对O’点的增量值Io，Jo。由此可求出圆弧的半径值R：R2=Io2+Jo2在以圆心O’点为原点的I、J坐标系中，圆的方程
可表示为：I2+J2=R2设刀具已位于M1点，
则Mi点对圆弧AB的位置有三种情况：
1)Mi在圆弧外侧，则0’Mi>R，Ii2+Ji2>R2
2)Mi在圆弧上，则0’Mi=R，Ii2+Ji2=R2
3)Mi在圆弧内侧，0’Mi 在第一象陨顺时针加工圆弧(顺圆弧)和第二、三、四象限加工顺圆弧和逆圆弧时，判别式都不相同。带符号运算时，无论在哪个象限工作，顺圆弧或逆圆弧，归纳起来有如下四种情 1.+X方向走一步 I i+1＝ Ii+1 F i+1 = Fi+2Ii+1 2.-X方向走一步 I i+1＝ Ii-1 F i+1 = Fi-2Ii+1 3.+Y方向走一步 J i+1=Ji+1 F i+1 = Fi+2Ji+1 4.-Y方向走一步 J i+1=Ji+1 F i+1 = Fi+2Ji+1 四个象限进给方向 象限判断和电机转向 第一象限第二象限第三象限第四象限 Ii的符号+ - - + Ji的符号+ + - - X向电机顺圆+ + - - 逆圆- - + + X向电机顺圆- + + - 逆圆+ - - + 实验二.键盘显示综合实验 实验目的：1、复习单片机键盘显示编制方法 2、为下步工作奠定基础 实验内容：1、编制键盘扫描程序和数码管的静态显示程序 2、编制键盘数据输入程序 3、编制十进制到二进制转换程序 4、编制二进制到十进制转换程序 5、编写显示程序 6、编制功能键跳转程序 7、联机作总体调试 实验结果： #include #include #include #include sbit P32=P3^2; #define LEDLen 8 //六个八段管 #define mode 0x81 //8255工作模式 //方式0，A口、B口及上C口作为输出，下C口作为输入 #define LEDSEL P2 #define LEDSEL_0 0x60 //八段管地址 #define LEDSEL_1 0x64 #define LEDSEL_2 0x68 #define LEDSEL_3 0x6C #define LEDSEL_4 0x70 #define LEDSEL_5 0x74 #define LEDSEL_6 0x78 #define LEDSEL_7 0x7C #define uchar unsigned char #define uint unsigned int //code uchar hang[] = {0X01,0X02,0X04,0X08,0X10,0X20,0X40,0X80}; code uchar lie[][8]={0xFF,0x99,0x00,0x00,0x00,0x81,0xC3,0xE7, 0xFF,0xFF,0xDB,0x81,0x81,0xC3,0xE7,0xFF}; #define Tick 200 #define T100us (256-200) unsigned int C100us = Tick; // 200us记数单元 unsigned char Bit = 0; unsigned char SelectLed[LEDLen] = { LEDSEL_0, LEDSEL_1, LEDSEL_2, LEDSEL_3, LEDSEL_4, LEDSEL_5, LEDSEL_6, LEDSEL_7 }; xdata unsigned char CS8255 _at_ 0x60; //8255 xdata unsigned char PA _at_ 0x6000; //8255的PA口 xdata unsigned char PB _at_ 0x6001; //8255的PB口 xdata unsigned char PC _at_ 0x6002; //8255的PC口 xdata unsigned char CTL _at_ 0x6003; //8255控制字地址 unsigned char LEDBUFF[8]; code unsigned char KeyTable[] = //键值表 { 0x7E, 0xBE, 0xDE, 0xEE, 0x7D, 0xBD, 0xDD, 0xED, 0x7B, 0xBB, 0xDB, 0xEB, 0x77, 0xB7, 0xD7, 0xE7 }; code unsigned char SWEEP[] = //扫描信号 { 0x7f, 0xBf, 0xDF, 0xEF } ; code unsigned char LEDMAP[] = //八段显示管键码 { 0x3f, 0x06, 0x5b, 0x4f, 0x66, 0x6d, 0x7d, 0x07, 0x7f, 0x6f, 0x77, 0x7c, 0x39, 0x5e, 0x79, 0x71 }; //延时 void delay( unsigned int CNT ) { unsigned char i; while ( CNT-- != 0) for( i=100; i != 0; --i) ; } unsigned char TestKey() { unsigned char i, Temp; Temp = PC; //PC是变化的 i = ~Temp & 0x0f; return i; unsigned char GetKey () { unsigned char i, Num=16; if( TestKey() ) { for(i=0; i<16; i++) { if( KeyTable[i] == PC ) //有键按下时 { Num = i; //确定键值 do { delay(200); //消除键抖动 } while ( TestKey() ); // 等待按键松开 return Num; //返回键值 } } } return Num; } void DisplayResult(unsigned char Num) { LEDBUFF[7] = LEDMAP[ Num ]; } void DisplayLED() { unsigned char i; for(i=0; i<8; ++i) { LEDSEL = SelectLed[i]; PB = LEDBUFF[i]; delay(1); } } 实验三.步进电机单片机控制实验（1） 实验目的：1、掌握步进电机控制基本方法 2、测试出步进电机工作频率范围，确定其正常工作中脉冲频率 3、掌握步进电机加减速控制方法 实验内容：1、编制步进电动机正反转实验：采用三相六拍和三相三拍控制方式分别编写步进电动机正反转程序。 2、步进电动机的频率特性测定实验：改变延时大小，测试步进电动机频率特性，找出不失步的最大频率。 3、编制步进电动机加减速程序，要求实现梯形加减速曲线。 4、结合键盘显示程序编制X、Y轴点动实验：实现+X、+Y、-X、-Y 四个方向的点动功能，按下某个功能键+X，工作台即向该正方向运动，松开该键工作台停止运动。 实验结果： 控制电机直线插补子程序： void line(int x1, int y1, int x2, int y2) { int dx, dy, n, k, i, f; int x, y; dx = abs(x2-x1); dy = abs(y2-y1); n = dx + dy; if (x2 >= x1) { k = y2 >= y1 ? 1: 4; x = x1; y = y1; } else { k = y2 >= y1 ? 2: 3; x = x2; y = y2; } for (i = 0, f = 0; i < n; i++) if (f >= 0) switch (k) { case 1: f -= dy; PA = 0xff;delay(2); //X轴正转 PA = 0xfe;delay(2); break; case 2: f -= dx; PA = 0xff;delay(2); PA = 0xef;delay(2); //Y轴正转 break; case 3: f -= dy; PA = 0xfd;delay(2); PA = 0xfc;delay(2); //X轴反转 break; case 4: f -= dx; PA = 0xdf;delay(2); PA = 0xcf;delay(2); //Y轴反转 break; } else switch (k) { case 1: f += dx; PA = 0xff;delay(2); PA = 0xef;delay(2); //Y轴正转 break; case 2: f += dy; PA = 0xfd;delay(2); PA = 0xfc;delay(2); //X轴反转 break; case 3: f += dx; PA = 0xdf;delay(2); PA = 0xcf;delay(2); //Y轴反转 break; case 4: f += dy; PA = 0xff;delay(2); //X轴正转 PA = 0xfe;delay(2); break; } } 实验四.步进电机单片机控制实验（2） 实验目的：1、掌握运动控制系统常用控制方法 2、掌握直线的逐点比较插补方法 实验内容：1、编制第一象限直线插补程序。 2、结合键盘显示程序，输入直线的终点坐标值Xe、Ye，按下直线键后进行插补运动，检验图纸上所走轨迹是否与设定直线相符合。 3、加入插补过程数据动态显示功能，插补过程中动态显示X、Y任意某轴坐标，或者总步数值。 4、编制四象限直线插补程序。 5、编制一象限圆弧插补程序。 实验结果： 圆弧插补子程序： void circle(int x0,int y0,int xe,int ye) { int xm,ym,rns; int nxy; int fm=0; xm=x0; ym=y0; nxy=abs(xe-xm)+abs(ye-ym); if(xe>xm) { if(ye>ym) { if(xm>=0) { rns=8; } else { rns=2; } } else { if(xm>=0) { rns=1; } else { rns=7; } } } else { if(ye>ym) { if(xe>=0) { rns=5; } else { rns=3; } } else { if(xe>=0) { rns=4; } else { rns=6; } } } while(nxy--) { if(fm>=0) { if(rns==1||rns==3||rns==6||rns==8) { if(rns==1||rns==6) { PA = 0xdf;delay(5); PA = 0xcf;delay(5);//-y } else if(rns==3||rns==8) { PA = 0xff;delay(5); PA = 0xef;delay(5);//+y } fm=fm-2*abs(ym)+1; ym=abs(ym)-1; } else if(rns==2||rns==4||rns==5||rns==7) { if(rns==2||rns==7) { PA = 0xff;delay(5);//+x PA = 0xfe;delay(5); } else if(rns==4||rns==5) { PA = 0xfd;delay(5);//-x PA = 0xfc;delay(5); } fm=fm-2*abs(xm)+1; xm=abs(xm)-1; } } else { if(rns==1||rns==3||rns==6||rns==8) { if(rns==1||rns==8) { PA = 0xff;delay(5);//+x PA = 0xfe;delay(5); } else if(rns==3||rns==6) { PA = 0xfd;delay(5);//-x PA = 0xfc;delay(5); } fm=fm+2*abs(xm)+1; xm=abs(xm)+1; } else if(rns==2||rns==4||rns==5||rns==7) { if(rns==2||rns==5) { PA = 0xff;delay(5);//+y PA = 0xef;delay(5); } else if(rns==4||rns==7) { PA = 0xdf;delay(5);//-y PA = 0xcf;delay(5); } fm=fm+2*abs(ym)+1; ym=abs(ym)+1; } } } } 实验五.单片机控制位置检测实验 实验目的：1、熟悉光电开关的用法 2、掌握一般运动控制系统中位置检测方法 3、掌握相应检测电路原理。 实验内容：1、测试各个光电开关对应位 2、编制运动中的检测程序 实验六、单片机运动控制系统总体实验 实验目的：1、培养学生系统设计能力。 2、掌握一般系统功能模块集成方法和调试方法。 3、了解单片机应用系统从设计到应用实际操作流程。 实验内容：1、由键盘显示程序将各个功能模块综合到一起。 2、调试好程序后，烧入EPROM，脱机运行。 实验总结： 通过这次实验，复习了去年单片机实习的内容，巩固了对单片机各模块的编 程操作，掌握了电机驱动器的工作原理和步进电机的工作方式等知识，在实习过程中，理论与实践相结合，加强了对理论知识的理解和掌握，和同学进行团队合作完成实验，也锻炼了我们的团队意识，为在以后的学习和工作能够更好地利用书本知识打下基础。 在实验中，单片机控制位置检测实验这个部分完成地不是很好，需要在以后的学习中，加强这方面知识的学习，使自己的实验结果更加完美。 程序附录： #include #include #include #include #include #include sbit P32=P3^2; #define LEDLen 8 //六个八段管 #define mode 0x81 //8255工作模式 //方式0，A口、B口及上C口作为输出，下C口作为输入 #define LEDSEL P2 #define LEDSEL_0 0x60 //八段管地址 #define LEDSEL_1 0x64 #define LEDSEL_2 0x68 #define LEDSEL_3 0x6C #define LEDSEL_4 0x70 #define LEDSEL_5 0x74 #define LEDSEL_6 0x78 #define LEDSEL_7 0x7C #define uchar unsigned char #define uint unsigned int //code uchar hang[] = {0X01,0X02,0X04,0X08,0X10,0X20,0X40,0X80}; code uchar lie[][8]={0xFF,0x99,0x00,0x00,0x00,0x81,0xC3,0xE7, 0xFF,0xFF,0xDB,0x81,0x81,0xC3,0xE7,0xFF}; #define Tick 200 #define T100us (256-200) unsigned int C100us = Tick; // 200us记数单元 unsigned char Bit = 0; unsigned char SelectLed[LEDLen] = { LEDSEL_0, LEDSEL_1, LEDSEL_2, LEDSEL_3, LEDSEL_4, LEDSEL_5, LEDSEL_6, LEDSEL_7 }; xdata unsigned char CS8255 _at_ 0x60; //8255 xdata unsigned char PA _at_ 0x6000; //8255的PA口 xdata unsigned char PB _at_ 0x6001; //8255的PB口 xdata unsigned char PC _at_ 0x6002; //8255的PC口 xdata unsigned char CTL _at_ 0x6003; //8255控制字地址 unsigned char LEDBUFF[8]; code unsigned char KeyTable[] = //键值表 { 0x7E, 0xBE, 0xDE, 0xEE, 0x7D, 0xBD, 0xDD, 0xED, 0x7B, 0xBB, 0xDB, 0xEB, 0x77, 0xB7, 0xD7, 0xE7 }; code unsigned char SWEEP[] = //扫描信号 { 0x7f, 0xBf, 0xDF, 0xEF } ; code unsigned char LEDMAP[] = //八段显示管键码 { 0x3f, 0x06, 0x5b, 0x4f, 0x66, 0x6d, 0x7d, 0x07, 0x7f, 0x6f, 0x77, 0x7c, 0x39, 0x5e, 0x79, 0x71 }; void delay( unsigned int CNT ) { unsigned char i; while ( CNT-- != 0) for( i=100; i != 0; --i) ; } unsigned char TestKey() { unsigned char i, Temp; Temp = PC; //PC是变化的 i = ~Temp & 0x0f; return i; //无按键按下时返回0x00,有按键按下 0xff } unsigned char GetKey () { unsigned char i, Num=16; if( TestKey() ) { for(i=0; i<16; i++) { if( KeyTable[i] == PC ) //有键按下时 { Num = i; //确定键值 do { delay(200); //消除键抖动 } while ( TestKey() ); // 等待按键松开 return Num; //返回键值 } } } return Num; } void DisplayResult(unsigned char Num) { LEDBUFF[7] = LEDMAP[ Num ]; } void DisplayLED() { unsigned char i; for(i=0; i<8; ++i) { LEDSEL = SelectLed[i]; PB = LEDBUFF[i]; delay(1); } } void dianzhen() { uchar i,bitmask,count,j; PA = 0xff; //行驱动高有效 P1 = 0x00; //列驱动低有效 for(j=0; j<2; j++) { for(count =0; count <200; count ++) { bitmask = 0x01; for(i=0;i<8;i++) { PA = 0x00; //首先清屏 P1 = lie[j][i]; //写出一行数据 PA = bitmask & 0xff; //点亮此行 bitmask <<= 1; //移位,指向下一行 } } P1 = 0xff; //关闭点阵 } } int sun() { if(P32==0) { DisplayLED(); LEDBUFF[6] = LEDMAP[6]; return 1; } else return 0; } void line(int x1, int y1, int x2, int y2) { int dx, dy, n, k, i, f; int x, y; dx = abs(x2-x1); dy = abs(y2-y1); n = dx + dy; if (x2 >= x1) { k = y2 >= y1 ? 1: 4; x = x1; y = y1; } else { k = y2 >= y1 ? 2: 3; x = x2; y = y2; } for (i = 0, f = 0; i < n; i++) if (f >= 0) switch (k) { case 1: f -= dy; PA = 0xff;delay(2); //X轴正转 PA = 0xfe;delay(2); break; case 2: f -= dx; PA = 0xff;delay(2); PA = 0xef;delay(2); //Y轴正转 break; case 3: f -= dy; PA = 0xfd;delay(2); PA = 0xfc;delay(2); //X轴反转 break; case 4: f -= dx; PA = 0xdf;delay(2); PA = 0xcf;delay(2); //Y轴反转 break; } else switch (k) { case 1: f += dx; PA = 0xff;delay(2); PA = 0xef;delay(2); //Y轴正转 break; case 2: f += dy; PA = 0xfd;delay(2); PA = 0xfc;delay(2); //X轴反转 break; case 3: f += dx; PA = 0xdf;delay(2); PA = 0xcf;delay(2); //Y轴反转 break; case 4: f += dy; PA = 0xff;delay(2); //X轴正转 PA = 0xfe;delay(2); break; } } /////////******圆弧插补////////////////////////// void circle(int x0,int y0,int xe,int ye) { int xm,ym,rns; int nxy; int fm=0; xm=x0; ym=y0; nxy=abs(xe-xm)+abs(ye-ym); if(xe>xm) { if(ye>ym) { if(xm>=0) { rns=8; } else { rns=2; } } else { if(xm>=0) { rns=1; } else { rns=7; } } } else { if(ye>ym) { if(xe>=0) { rns=5; } else { rns=3; } } else { if(xe>=0) 《自动化工程案例分析》课程总结报告 时光如白驹过隙，转眼间，大学已经步入了第四年的光景。短暂的回眸，激荡起那一片片的涟漪，却才开始发现，案例分析，在我心中挥之不去，留下了难以磨灭的记忆。四位老师的倾情传授，为我们的大学生涯留下的不止是斑驳的光影，还有那一缕盘旋不去的温情。 四位老师给我们深入浅出地讲解了很多详细的实例，这些例子和我们所学的知识相互印证，加深了我们对专业知识的了解。也让我们对毕业后的工作方向有了一个更直观的认识，让我们更加有勇气，更加自信的面对即将到来的工作或者是研究生的学习生涯。 叶老师给我们演示的是“中石化某油库计量系统”。首先叶老师讲了背景：中国石化担负着保障国家能源安全的重要责任,一年的原油加工量约为亿吨,其中原油依赖进口,因此,如何降低原油的采购运输成本成为了影响企业生产经营效益的重要问题。原油运输大型化或者原油运输管道化已成为中国石化降低原油输送成本的主要手段。国外的油库管理中已经引入了先进的工业控制技术、网络技术、数据库技术等,对油库日常的收发油品作业、储油管理、油库监控系统等进行全方位的综合管理。而我国的油库自动化技术与国际先进水平相比还是有一定的差距。各种计量仪表的精度较低,稳定性较差,控制系统的控制精度比较低,信息化管理水平不够健全。我国的油库自动化控制和管理系统曾经历了一个较长的发展时期,各种系统操作方式各异,水平也参差不齐,其中还存在着许多人工开票、开阀、手动控泵的原始发油手段。这些系统一方面是可靠性不高,影响油库的经济效益另一方 面没有运用现代化信息技术使有关人员能够方便及时的了解现场的实时运行情况以及历史生产信息,不能为生产调度决策提供可靠的数据依据,同时也不利于提高整个企业的科学化管理水平。 自动化项目浏览： 油库监控自动化系统 原油调合自动化系统 选矿自动化系统 嵌入式项目浏览： 智能防溜系统 海关油气液体化工品物流监控系统 综合项目要求，从整个系统分析，我们需要： 自动化/嵌入式项目浏览 投标与方案 监控系统设计 监控系统调试 监控系统验收 项目管理 油库是储存和供应石油产品的专业性仓库,是协调原油生产和加工、成品油运输及供应的纽带。长期以来,我国油库数据采集工作中的许多操作都是采用人工作业的方式。一方面,不仅工作效率低,而且容易出现人为因素造成的失误另一方面,也不便于有关人员及时了解现场的实时运行情况,不利于提高企业的规范化管理水平。随着自动化 自动控制原理课程设计题目速度伺服控制系统设计 专业电气工程及其自动化 姓名 班级 学号 指引教师 机电工程学院 12月 目录一课程设计设计目 二设计任务 三设计思想 四设计过程 五应用simulink进行动态仿真六设计总结 七参照文献 一、课程设计目： 通过课程设计，在掌握自动控制理论基本原理、普通电学系统自动控制办法基本上，用MATLAB实现系统仿真与调试。 二、设计任务： 速度伺服控制系统设计。 控制系统如图所示，规定运用根轨迹法拟定测速反馈系数' k，以 t 使系统阻尼比等于0.5，并估算校正后系统性能指标。 三、设计思想： 反馈校正： 在控制工程实践中，为改进控制系统性能，除可选用串联校正方式外，经常采用反馈校正方式。常用有被控量速度，加速度反馈，执行机构输出及其速度反馈，以及复杂系统中间变量反馈等。反馈校正采用局部反馈包围系统前向通道中一某些环节以实现校正，。从控制观点来看，采用反馈校正不但可以得到与串联校正同样校正效果，并且尚有许多串联校正不具备突出长处：第一，反馈校正能有效地变化 被包围环节动态构造和参数；第二，在一定条件下，反馈校正装置特性可以完全取代被包围环节特性，反馈校正系数方框图从而可大大削弱这某些环节由于特性参数变化及各种干扰带给系统不利影响。 该设计应用是微分负反馈校正： 如下图所示，微分负反馈校正包围振荡环节。其闭环传递函数为 B G s （）=00t G s 1G (s)K s +（）=22t 1T s T K s ζ+（2+）+1 =22'1T s 21Ts ζ++ 试中，'ζ=ζ+t K 2T ，表白微分负反馈不变化被包围环节性质，但由于阻尼比增大，使得系统动态响应超调量减小，振荡次数减小，改进了系统平稳性。 微分负反馈校正系统方框图 水温控制系统（B题） 摘要 在能源日益紧张的今天，电热水器，饮水机和电饭煲之类的家用电器在保温时，由于其简单的温控系统，利用温敏电阻来实现温控，因而会造成很大的能源浪费。但是利用AT89C51 单片机为核心，配合温度传感器，信号处理电路，显示电路，输出控制电路，故障报警电路等组成的控制系统却能解决这个问题。单片机可将温度传感器检测到的水温模拟量转换成数字量，并显示于1602显示器上。该系统具有灵活性强，易于操作，可靠性高等优点，将会有更广阔的开发前景。 水温控制系统概述 能源问题已经是当前最为热门的话题，离开能源的日子，世界将失去一切颜色，人们将寸步难行，我们知道虽然电能是可再生能源，但是在今天还是有很多的电能是依靠火力，核电等一系列不可再生的自然资源所产生，一旦这些自然资源耗尽，我们将面临电能资源的巨大的缺口，因而本设计从开源节流的角度出发，节省电能，保护环境。 一、设计任务 设计并制作一个水温自动控制系统，控制对象为 1 升净水，容器为搪瓷器皿。水温可以在一定范围内由人工设定，并能在环境温度降低时实现自动控制，以保持设定的温度基本不变。 二、要求 1、基本要求 （1）温度设定范围为：40～90℃，最小区分度为1℃，标定温度≤1℃。 （2）环境温度降低时温度控制的静态误差≤1℃。 （3）能显示水的实际温度。 第2页，共11页 2、发挥部分 （1）采用适当的控制方法，当设定温度突变（由40℃提高到60℃）时，减小系统的调节时间和超调量。 （2）温度控制的静态误差≤0.2℃。 （3）在设定温度发生突变时，自动打印水温随时间变化的曲线。 （4）其他。 一系统方案选择 1.1 温度传感器的选取 目前市场上温度传感器较多，主要有以下几种方案： 方案一：选用铂电阻温度传感器。此类温度传感器线性度、稳定性等方面性能都很好,但其成本较高。 方案二：采用热敏电阻。选用此类元器件有价格便宜的优点，但由于热敏电阻的非线性特性会影响系统的精度。 方案三：采用DS18B20温度传感器。DS18B20是DALLAS公司生产的一线式数字温度传感器，具有3引脚TO－92小体积封装形式；温度测量范围为－55℃～＋125℃,可编程为9位～12位A/D转换精度，测温分辨率可达0.0625℃，被测温度用符号扩展的16位数字量方式串行输出远端引入。此器件具有体积小、质量轻、线形度好、性能稳定等优点其各方面特性都满足此系统的设计要求。 比较以上三种方案，方案三具有明显的优点，因此选用方案三。 1.2温度显示模块 方案一：采用8个LED八段数码管分别显示温度的十位、个位和小数位。数码管具有低能耗，低损耗、寿命长、耐老化、对外界环境要求低。但LED八度数码管引脚排列不规则，动态显示时要加驱动电路，硬件电路复杂。 方案二：采用带有字库的12864液晶显示屏。12864液晶显示屏具有低功耗，轻薄短小无辐射危险，平面显示及影像稳定、不闪烁、可视面积大、画面 武汉工程大学实验报告 专业自动化班号 组别指导教师陈艳菲姓名同组者 三、实验结果分析 1．开环传递函数为) 1(4 )(+= s s s G 的系统的分析及其串联超前校正： （1）取K=20，绘制原系统的Bode 图： 源程序代码及Bode 图： num0=20; den0=[1,1,0]; w=0.1:1000; [gm1,pm1,wcg1,wcp1]=margin(num0,den0); [mag1,phase1]=bode(num0,den0,w); [gm1,pm1,wcg1,wcp1] margin(num0,den0) grid; 运行结果： ans = Inf 12.7580 Inf 4.4165 分析： 由结果可知，原系统相角裕度r=12.75800，c ω=4.4165rad/s ，不满足指标要求， 系统的Bode 图如上图所示。考虑采用串联超前校正装置，以增加系统的相角裕度。 确定串联装置所需要增加的超前相位角及求得的校正装置参数。 ),5,,45(0000c m c Φ=Φ=+-=Φ令取为原系统的相角裕度εγγεγγ m m ??αsin 1sin 1-+= 将校正装置的最大超前角处的频率 作为校正后系统的剪切频率 。则有： α ωωω1)(0)()(lg 2000=?=c c c c j G j G j G 即原系统幅频特性幅值等于 时的频率，选为c ω。 根据m ω=c ω ，求出校正装置的参数T 。即α ωc T 1 = 。 （2）系统的串联超前校正： 源程序代码及Bode图： num0=20; den0=[1,1,0]; w=0.1:1000; [gm1,pm1,wcg1,wcp1]=margin(num0,den0); [mag1,phase1]=bode(num0,den0,w); [gm1,pm1,wcg1,wcp1] margin(num0,den0) grid; e=5; r=50; r0=pm1; phic=(r-r0+e)*pi/180; alpha=(1+sin(phic))/(1-sin(phic)); [il,ii]=min(abs(mag1-1/sqrt(alpha))); wc=w( ii); T=1/(wc*sqrt(alpha)); numc=[alpha*T,1]; denc=[T,1]; [num,den]=series(num0,den0,numc,denc); [gm,pm,wcg,wcp]=margin(num,den); printsys(numc,denc) disp('校正之后的系统开环传递函数为:'); printsys(num,den) [mag2,phase2]=bode(numc,denc,w); [mag,phase]=bode(num,den,w); subplot(2,1,1);semilogx(w,20*log10(mag),w,20*log10(mag1),'--',w,20*log10(mag2),'-.'); grid; ylabel('幅值(db)'); title('--Go,-Gc,GoGc'); title(['校正前：幅值裕量=',num2str(20*log10(gm1)),'db','相位裕量=',num2str(pm1),'0']); subplot(2,1,2); semilogx(w,phase,w,phase1,'--',w,phase2,'-',w,(w-180-w),':'); grid; ylabel('相位(0)'); xlabel('频率(rad/sec)'); title(['校正后：幅值裕量=',num2str(20*log10(gm)),'db','相位裕量=',num2str(pm),'0']); 运行结果： ans = Inf 12.7580 Inf 4.4165 num/den = 0.31815 s + 1 自动控制原理概述及开闭环实例分析 摘要 本文简单介绍了自动控制的基本原理和发展概况，并从开环控制和闭环控制两方面对自动控制原理进行了详细介绍。列举了开环控制和闭环控制的几个实例，结合实例分析了开环控制和闭环的优缺点，并对两种控制方式进行了对比。 关键词：自动控制、基本原理、开环、闭环 1自动控制基本原理及发展概述 所谓的自动控制，就是指在没有人直接参与的情况下，利用外加的设备(称为控制器)操作被控对象（如机器、设备或生产过程）的某个状态或参数（称为被控量），使其按预先设定的规律自动运行。 一般情况下自动控制理论的发展过程可以分为以下三个阶段： 1.1经典控制理论时期 时间为20世纪40-60年代，经典控制理论主要是解决单输入单输出问题，主要采用以传递函数、频率特性、根轨迹为基础的频域分析方法。此阶段所研究的系统大多是线性定常系统，对非线性系统，分析时采用的相平面法一般不超过两个变量。 1.2现代控制理论时期 时间为20世纪60-70年代，这个时期由于计算机的飞速发展，推动了空间技术的发展。经典控制理论中的高阶常微分方程可以转化为一阶微分方程组，用以描述系统的动态过程，这种方法可以解决多输入多输出问题，系统既可以是线性的、定常的，也可以是非线性的、时变的。 1.3大系统理论、智能控制理论时期 时间为20世纪70年代末至今，控制理论向着“大系统理论”和“智能控制”方向发展。“大系统理论”是用控制和信息的观点，研究各种大系统的结构方案、总体设计中的分解方法和协调等问题的技术理论基础。而“智能控制”是研究与模拟人类智能活动及其控制与信息传递过程的规律，研究具有某些仿人智能的工程控制与信息处理系统。 2自动控制系统分类 按照控制方式和策略，系统可分为开环控制系统和闭环控制系统。 2.1开环控制系统 开环控制系统是一种简单的控制系统，在控制器和控制对象间只有正向控制作用，系统的输出量不会对控制器产生任何影响，如图1所示。在该类控制系统中，对于每一个输入量，就有一个与之对应的工作状态和输出量，系统的精度仅取决于元件的精度和执行机构的调整精度。 控制量输出量 图1 开环控制系统 目录 1引言 (3) 1.1编写目的 (3) 1.2背景 (3) 1.3技术简介 (4) https://www.doczj.com/doc/119142739.html,简介 (4) 1.3.2SQL Server2008简介 (5) 1.3.3Visual Studio2010简介 (5) 1.4参考资料 (6) 2总体设计 (8) 2.1需求规定 (8) 2.2运行环境 (8) 2.3数据库设计 (8) 2.3.1数据库的需求分析 (9) 2.3.2数据流图的设计 (9) 2.3.3数据库连接机制 (10) 2.4结构 (11) 2.5功能需求与程序的关系 (11) 3接口设计 (12) 3.1用户接口 (12) 3.2外部接口............................................................................................错误！未定义书签。 3.3内部接口............................................................................................错误！未定义书签。4运行设计.....................................错误！未定义书签。 4.1运行模块组合....................................................................................错误！未定义书签。 4.2运行控制............................................................................................错误！未定义书签。 4.3运行时间............................................................................................错误！未定义书签。5测试 (13) 自动控制原理 实验报告 姓名学号 时间地点实验楼B 院系专业 实验一系统的数学模 实验二控制系统的时域分析 实验三控制系统的频域分析 实验一系统的数学模 一、实验目的和任务 1、学会使用MATLAB的命令； 2、掌握MATLAB有关传递函数求取及其零、极点计算的函数。 3、掌握用MATLAB 求取系统的数学模型 二、实验仪器、设备及材料 1、计算机 2、MATLAB软件 三、实验原理 1、MATLAB软件的使用 2、使用MATLAB软件在计算机上求取系统的传递函数 四、实验内容 1、特征多项式的建立与特征根的求取 在命令窗口依次运行下面命令，并记录各命令运行后结果 >>p=[1,3,0,4]; p = 1 3 0 4 >>r=roots(p) r = -3.3553 + 0.0000i 0.1777 + 1.0773i 0.1777 - 1.0773i >>p=poly(r) p = 1.0000 3.0000 -0.0000 4.0000 2、求单位反馈系统的传递函数： 在命令窗口依次运行下面命令，并记录各命令运行后结果 >>numg=[1];deng=[500,0,0]; >>numc=[1,1];denc=[1,2]; >>[num1,den1]=series(numg,deng,numc,denc); >>[num,den]=cloop(num1,den1,-1) num = 0 0 1 1 den = 500 1000 1 1 >>printsys(num,den) num/den = s + 1 --------------------------- 500 s^3 + 1000 s^2 + s + 1 3、传递函数零、极点的求取 在命令窗口依次运行下面命令，并记录各命令运行后结果>>num1=[6,0,1];den1=[1,3,3,1]; >>z=roots(num1) ; >>p=roots(den1) ; >>n1=[1,1];n2=[1,2];d1=[1,2*i];d2=[1,-2*i];d3=[1,3]; >>num2=conv(n1,n2) num2 = 1 3 2 >>den2=conv(d1,conv(d2,d3)) den2 = 1 3 4 12 >>printsys(num2,den2) s^2 + 3 s + 2 ---------------------- s^3 + 3 s^2 + 4 s + 12 >>num=conv(num1,den2);den=conv(den1,num2); >>printsys(num,den) 6 s^5 + 18 s^4 + 25 s^3 + 75 s^2 + 4 s + 12 ------------------------------------------- s^5 + 6 s^4 + 14 s^3 + 16 s^2 + 9 s + 2 >>pzmap(num,den),title(‘极点－零点图’) 北京联合大学 实验报告 课程（项目）名称：过程控制 学院：自动化学院专业：自动化 班级：0910030201 学号：2009100302119 姓名：张松成绩： 2012年11月14日 实验一交通灯控制 一、实验目的 熟练使用基本指令，根据控制要求，掌握PLC的编程方法和程序调试方法，掌握交通灯控制的多种编程方法，掌握顺序控制设计技巧。 二、实验说明 信号灯受一个启动开关控制，当启动开关接通时，信号灯系统开始工作，按以下规律显示：按先南北红灯亮，东西绿灯亮的顺序。南北红灯亮维持25秒，在南北红灯亮的同时东西绿灯也亮，并维持20秒；到20秒时，东西绿灯闪亮，闪亮3秒后熄灭。在东西绿灯熄灭时，东西黄灯亮，并维持2秒。到2秒时，东西黄灯熄灭，东西红灯亮，同时，南北红灯熄灭，绿灯亮。东西红灯亮维持25秒，南北绿灯亮维持20秒，然后闪亮3秒后熄灭。同时南北黄灯亮，维持2秒后熄灭，这时南北红灯亮，东西绿灯亮……如此循环，周而复始。如图1、图2所示。 图 1 图 2 三、实验步骤 1．输入输出接线 输入SD 输出R Y G 输出R Y G I0.4 东西Q0.1 Q0.3 Q0.2 南北Q0.0 Q0.5 Q0.4 2.编制程序，打开主机电源编辑程序并将程序下载到主机中。 3.启动并运行程序观察实验现象。 四、参考程序 方法1：顺序功能图法 设计思路：采用中间继电器的方法设计程序。这个设计是典型的起保停电路。 方法2：移位寄存器指令实现顺序控制 移位寄存器位（SHRB）指令将DATA数值移入移位寄存器。S_BIT指定移位寄存器的最低位。N指定移位寄存器的长度和移位方向（移位加=N，移位减=-N）。SHRB指令移出的每个位被放置在溢出内存位（SM1.1）中。该指令由最低位（S_BIT）和由长度（N）指定的位数定义。 液位自动控制系统设计 与调试 Company number：【WTUT-WT88Y-W8BBGB-BWYTT-19998】 课程设计 2016年6月17日 电气信息学院 课程设计任务书 课题名称液位自动控制系统设计与调试 姓名专业班级学号 指导老师沈细群 课程设计时间2016年6月6日～2016年6月17日（第15～16周） 教研室意见同意开题。审核人：汪超林国汉 一.课程设计的性质与目的 本课程设计是自动化专业教学计划中不可缺少的一个综合性教学环节，是实现理论与实践相结合的重要手段。它的主要目的是培养学生综合运用本课程所学知识和技能去分析和解决本课程范围内的一般工程技术问题，建立正确的设计思想，掌握工程设计的一般程序和方法。通过课程设计使学生得到工程知识和工程技能的综合训练，获得应用本课程的知识和技术去解决工程实际问题的能力。 二. 课程设计的内容 1.根据控制对象的用途、基本结构、运动形式、工艺过程、工作环境和控制要求，确定控制方案。 2.绘制水箱液位系统的PLC I/O接线图和梯形图，写出指令程序清单。 3.选择电器元件，列出电器元件明细表。 4.上机调试程序。 5.编写设计说明书。 三. 课程设计的要求 1.所选控制方案应合理，所设计的控制系统应能够满足控制对象的工艺要求，并且技术先进，安全可靠，操作方便。 2.所绘制的设计图纸符合国家标准局颁布的GB4728－84《电气图用图形符号》、GB6988－87《电气制图》和GB7159－87《电气技术中的文字符号制定通则》的有关规定。 3.所编写的设计说明书应语句通顺，用词准确，层次清楚，条理分明，重点突出，篇幅不少于7000字。 自动控制系统实验报告 学号： 班级： 姓名: 老师： 一．运动控制系统实验 实验一.硬件电路的熟悉和控制原理复习巩固 实验目的：综合了解运动控制实验仪器机械结构、各部分硬件电路以及控制原理，复习巩固以前课堂知识，为下阶段实习打好基础。 实验内容：了解运动控制实验仪的几个基本电路： 单片机控制电路（键盘显示电路最小应用系统、步进电机控制电路、光槽位置检测电路） ISA运动接口卡原理（搞清楚译码电路原理和ISA总线原理） 步进电机驱动检测电路原理（高低压恒流斩波驱动电路原理、光槽位置检测电路）两轴运动十字工作台结构 步进电机驱动技术（掌握步进电机三相六拍、三相三拍驱动方法。） 微机接口技术、单片机原理及接口技术，数控轮廓插补原理，计算机高级语言硬件编程等知识。 实验结果： 步进电机驱动技术： 控制信号接口： （1）PUL：单脉冲控制方式时为脉冲控制信号，每当脉冲由低变高是电机走一步；双 脉冲控制方式时为正转脉冲信号。 （2）DIR：单脉冲控制方式时为方向控制信号，用于改变电机转向；双脉冲控制方式 时为反转脉冲信号。 （3）OPTO ：为PUL 、DIR 、ENA 的共阳极端口。 （4）ENA ：使能/禁止信号，高电平使能，低电平时驱动器不能工作，电机处于自由状 态。 电流设定： （1）工作电流设定： （2）静止电流设定： 静态电流可用SW4 拨码开关设定，off 表示静态电流设为动态电流的一半，on 表示静态电流与动态电流相同。一般用途中应将SW4 设成off ，使得电机和驱动器的发热减少，可靠性提高。脉冲串停止后约0.4 秒左右电流自动减至一半左右（实际值的60％），发热量理论上减至36％。 （3）细分设定： （4）步进电机的转速与脉冲频率的关系 电机转速v = 脉冲频率P * 电机固有步进角e / (360 * 细分数m) 逐点比较法的直线插补和圆弧插补： 一．直线插补原理： 如图所示的平面斜线AB ，以斜线起点A 的坐标为x0，y0，斜线AB 的终点坐标为(xe ，ye)，则此直线方程为： 00 00Y Ye X Xe Y Y X X --= -- 取判别函数F ＝(Y —Y0)(Xe —Xo)—(X-X0)(Ye —Y0) 北方民族大学学士学位论文论文题目:温度自动控制系统的设计 北方民族大学教务处制 毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。 作者签名：日期： 指导教师签名：日期： 使用授权说明 本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。 作者签名：日期： 学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 作者签名：日期：年月日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 涉密论文按学校规定处理。 作者签名：日期：年月日 导师签名：日期：年月日 ； 电力拖动自动控制系统实验报告 实验一双闭环可逆直流脉宽调速系统 一，实验目的： 1.掌握双闭环可逆直流脉宽调速系统的组成、原理及各主要单元部件的工作原理。 2.熟悉直流PWM专用集成电路SG3525的组成、功能与工作原理。 3.掌握双闭环可逆直流脉宽调速系统的调试步骤、方法及参数整定。 二，实验内容： 1.PWM控制器SG3525的性能测试。 2.控制单元调试。 3.测定开环和闭环机械特性n=f(Id)。 4.闭环控制特性n=f(Ug)的测定。 三．实验系统的组成和工作原理 GM *U*. 'U00ASR GD PWM ACR DLD UPW ＋＋UU i - ； 图6—10 双闭环脉宽调速系统的原理图 在中小容量的直流传动系统中，采用自关断器件的脉宽调速系统比相控系统具有更多的优越性，因而日益得到广泛应用。 双闭环脉宽调速系统的原理框图如图6—10所示。图中可逆PWM变换器主电路系采用MOSFET 所构成的H型结构形式，UPW为脉宽调制器，DLD为逻辑延时环节，GD为MOS管的栅极驱动电路，FA为瞬时动作的过流保护。 脉宽调制器UPW采用美国硅通用公司（Silicon General）的第二代产品SG3525，这是一种性能优良，功能全、通用性强的单片集成PWM控制器。由于它简单、可靠及使用方便灵活，大大简化了脉宽调制器的设计及调试，故获得广泛使用。 四．实验设备及仪器 1．MCL系列教学实验台主控制屏。 2．MCL—18组件（适合MCL—Ⅱ)或MCL—31组件（适合MCL—Ⅲ）。 3．MCL—10组件或MCL—10A组件。 4．MEL-11挂箱 5．MEL—03三相可调电阻（或自配滑线变阻器）。 6．电机导轨及测速发电机、直流发电机M01（或电机导轨及测功机、MEL—13组件。 7．直流电动机M03。 8．双踪示波器。 五．注意事项 1．直流电动机工作前，必须先加上直流激磁。 2．接入ASR构成转速负反馈时，为了防止振荡，可预先把ASR的RP3电位器逆时针旋到底，使调节器放大倍数最小，同时，ASR的“5”、“6”端接入可调电容（预置7μF）。 3．测取静特性时，须注意主电路电流不许超过电机的额定值（1A）。 4．系统开环连接时，不允许突加给定信号U起动电机。g5．起动电机时，需把MEL-13的测功机加载旋钮逆时针旋到底，以免带负载起动。 6．改变接线时，必须先按下主控制屏总电源开关的“断开”红色按钮，同时使系统的给定为零。7．双踪示波器的两个探头地线通过示波器外壳短接，故在使用时，必须使两探头的地线同电位（只用一根地线即可），以免造成短路事故。 8．实验时需要特别注意起动限流电路的继电器有否吸合，如该继电器未吸合，进行过流保护电路调试或进行加负载试验时，就会烧坏起动限流电阻。 六．实验方法 采用MCL—10组件 1．SG3525性能测试 分别连接“3”和“5”、“4”和“6”、“7”和“27”、“31”和“22”、“32”和“23”，然后. '． ； 打开面板右下角的电源开关。 （1）用示波器观察“25”端的电压波形，记录波形的周期，幅度（需记录S1开关拨向“通”和“断”两种情况） （2）S5开关打向“OV”, 用示波器观察“30”端电压波形，调节RP2电位器，使方波的占空比为50％。 S5开关打向“给定”分别调节RP3、RP4，记录“30”端输出波形的最大占空比和最小占空比。（分别记录S2打向“通”和“断”两种情况） 2．控制电路的测试 （1）逻辑延时时间的测试 S5开关打向“0V”，用示波器观察“33”和“34”端的输出波形。并记录延时时间。 t= d（2）同一桥臂上下管子驱动信号死区时间测试 分别连接“7”和“8”、“10”和“11”，“12”和“13”、“14”和“15”、“16”和“17”、“18”和“19”，用双踪示波器分别测量V和V以及V和V的死区时间。GSVT2VT4VT3GSVT1GSGS。。。。t= d.VT1.VT2 t= d.VT3.VT4注意，测试完毕后，需拆掉“7”和“8”以及“10”和“11”的连线。 3．开环系统调试 （1）速度反馈系数的调试 断开主电源，并逆时针调节调压器旋钮到底，断开“9”、“10”所接的电阻，接入直流电动机 M03，电机加上励磁。 2-1 试求出图P2-1中各电路的传递函数。 图P2-1 2-2 试求出图P2-2中各有源网络的传递函数。 图P2-2 2-3 求图P2-3所示各机械运动系统的传递函数。 （1）求图（a ）的 ()()?=s X s X r c （2）求图（b ）的() () ?=s X s X r c （3）求图（c ）的 ()()?12=s X s X （4）求图（d ）的 ()() ?1=s F s X 图P2-3 2-4 图P2-4所示为一齿轮传动机构。设此机构无间隙、无变形，求折算到传动轴上的等效转动惯量、等效粘性摩擦系数和()()() s M s s W 2θ= 。 图P2-4 图P2-5 2-5 图P2-5所示为一磁场控制的直流电动机。设工作时电枢电流不变，控制电压加在励磁绕组上，输出为电机角位移，求传递函数()() () s u s s W r θ=。 2-6 图P2-6所示为一用作放大器的直流发电机，原电机以恒定转速运行。试确定传递函数() () ()s W s U s U r c =，设不计发电机的电枢电感和电阻。 图P2-6 2-7 已知一系统由如下方程组组成，试绘制系统方框图，并求出闭环传递函数。 ()()()()()()[]()s X s W s W s W s W s X s X c r 87111--= ()()()()()[]s X s W s X s W s X 36122-= ()()()()[]()s W s W s X s X s X c 3523-= ()()()s X s W s X c 34= 2-8 试分别化简图P2-7和图P2-8所示的结构图，并求出相应的传递函数。 图P2-7 图P2-8 计算机控制原理实验报告 姓名：房甜甜 学号：130104010072 班级：计算机三班 指导教师：胡玉琦 完成时间：2015年10月11日 实验一 二阶系统闭环参数n ω和ξ对时域响应的影响 一、实验目的 1.研究二阶系统闭环参数 n ω和ξ对时域响应的影响 2.研究二阶系统不同阻尼比下的响应曲线及系统的稳定性。 二、实验要求 1. 从help 菜单或其它方式，理解程序的每个语句和函数的含义； 2.分析ξ对时域响应的影响，观察典型二阶系统阻尼系数ξ在一般工程系统中的选择范围； 三、实验内容 1、如图1所示的典型二阶系统，其开环传递函数为) 2s(s G(S)2n n ξωω+=，其中，无阻尼自 然震荡角频率n ω=1，ξ为阻尼比，试绘制ξ分别为0, 0.2, 0.4, 0.6, 0.9, 1.2, 1.5时，其单位负反馈系统的单位阶跃响应曲线（绘制在同一张图上）。 图1 典型二阶系统方框图 2、程序代码 wn=1; sigma=[0,0.2,0.4,0.6,0.9,1.2,1.5];(1) num=wn*wn; t=linspace(0,20,200)';(2) for j=1:7(3) den=conv([1,0],[1,2*wn*sigma(j)]);(4) s1=tf(num,den);(5) sys=feedback(s1,1)(6); y(:,j)=step(sys,t);(7) end plot(t,y(:,1:7));(8) grid;(9) gtext('sigma=0');(10) gtext('sigma=0.2'); gtext('sigma=0.4'); ) 2s(s 2 n n ξωω+ R(s) C(s) 控制系统的工作过程与方式 一、教学目标 1.通过案例分析，归纳控制系统的基本特征； 2.了解开环控制和闭环控制的特点； 3.分析典型案例，熟悉简单的开环控制系统的基本组成和简单的工作过程 4.学会用框图来归纳控制系统实例的基本特征，逐步形成理解和分析简单开环和闭环控制系统的一般方法 二、教学内容分析 本节是“控制与设计”第二节的内容，其内容包括“控制系统”、“开环控制系统与闭环控制系统的组成及其工作过程”是学生在学习控制在我们的生活和生产中的应用后，进一步学习有关控制系统的组成、工作方式以及两种重要的控制系统：开环控制和闭环控制，并熟悉它们工作原理和作用。 生活中不乏简单控制系统的应用，人们对此往往象看待日出日落一类自然景色般的习以为常。本部分内容的学习，正是要引导学生，从技术的角度、用控制的思维看周围的存在，分析其道理，理解其基本的组成和工作过程。 本课教学内容，从学生生活经验出发，从实例分析入手，归纳出对控制系统的一般认识，以及根据控制系统方式分类的开环控制系统和闭环控制系统两类，并侧重对开环控制系统的工作过程、方框图、重要参数进行分析。本课要解决的重点是：开环控制系统的工作过程分析，用方框图描述开环控制系统的工作过程。 三、学习者分析 学生在前面的学习中已经学习和分析了控制在生活生产中的应用，获得了有关控制及其应用的初步感性认识和体验，但是对控制的基本工作方式和工作机理还缺乏了解，他们对进一步了解控制系统的知识是有探究的欲望的。结合前面的应用案例分析，进一步分析案例中控制是如何工作的，以及有怎样的工作方式，是学生学习的最近发展区。 四、教学策略： 1. 教法： 本章的教学结合具体的教学内容和目标我们采用“案例情景—机理分析—总结归纳－认识提升”的模式展开。在教学中把知识点的教与学置于具体的案例情景当中，通过丰富而贴近生活的案例使学生从生活体验到理性分析的思维升华过程。同时关注学生能否用不同的语言表达、交流自己的体验和想法。通过富有吸引力的现实生活中的问题，使学生回想和体会控制系统的工作过程，激发学生的好奇心和主动学习的欲望。让学生本着“回想—分析—联想—猜想”的思维过程，对教学内容进行步步展开，使学生亲历自主探索和思维升华的过程。 2. 学法： 鼓励学生自主探究和合作交流，引导学生自主观察、总结，在与他人的交流中丰富自己的思维方式，获得不同的体验和不同的发展。注意引导学生体会控制系统的工作过程和方式，特别是引导学生会学用系统框图来抽象概括控制系统、帮助分析和理解控制系统的组成及其工作过程的方法 五、教学资源准备 多媒体设备、相关图片资料、技术试验工具、材料等 《计算机控制技术》 课程设计 学生姓名： 学号： 专业班级：电气工程及其自动化（1）班 指导教师： 二○一二年十月二十九日 目录 1.课程设计目的 (3) 2.课程设计题目和要求 (3) 3.设计内容 (3) 4.设计总结 (10) 4.参考书目 (11) 5.附录 1.课程设计目的 通过本课程设计, 主要训练和培养学生的以下能力: (1).查阅资料：搜集与本设计有关部门的资料(包括从已发表的文献中和从生产现场中搜集)的能力； (2).方案的选择：树立既考虑技术上的先进性与可行性,又考虑经济上的合理性,并注意提高分析和解决实际问题的能力； (3).迅速准确的进行工程计算的能力,计算机应用能力； (4).用简洁的文字,清晰的图表来表达自己设计思想的能力。 2.课程设计题目和要求 题目：PWM温度自动控制系统的设计 要求： 1.要求设计温度控制系统，设定温度为230度，采用电阻丝作为加热器件，要求无余差，超调小，加热速度快。 2.硬件采用51系列单片机，采用固态继电器作为控制元件。 3采用keil c作为编程语言，采用结构化的设计方法。 4.要求用protel设计出硬件电路图。 5画出系统控制框图。 6 画出软件流程图。 3.设计内容 3.1 PID控制原理 将偏差的比例，积分和微分通过线性组合构成控制量，用这一控制对被控对象进行控制，这一样的控制器称PID控制器 3.1.1．模拟PID控制原理 在模拟控制系统中，控制器最常用的控制规律是PID控制。为了说明控制器 (t)与实际输出信号n(t)进行比的原理，以图1.1的例子说明。给定输入信号n (t)-n(t),经过PID控制器调整输出控制信号u(t),u(t)对目较，其差值e(t)=n 标进行作用，使其按照期望运行。 常规的模拟PID控制系统原理框图如同1.2所示。该系统有模拟PID和被控对象组成。图中r(t)是给定的期望值，y(t)是系统的实际输出值，给定值与实际输出值，给定值与实际值构成控制偏差e(t): e(t)作为PID控制的输入，u(t)作为PID控制的输出和被控对象的输入。构成PID和被控对象的输入。构成PID控制的规律为： 其中：Kp为控制器的比例系数 Ti为控制器的积分时间，也称积分系数 Td为控制器的未分时间，也称微分系数 综合实验报告 实验名称自动控制系统综合实验 题目 指导教师 设计起止日期2013年1月7日～1月18日 系别自动化学院控制工程系 专业自动化 学生姓名 班级 学号 成绩 前言 自动控制系统综合实验是在完成了自控理论，检测技术与仪表，过程控制系统等课程后的一次综合训练。要求同学在给定的时间内利用前期学过的知识和技术在过程控制实验室的现有设备上，基于mcgs组态软件或step7、wincc组态软件设计一个监控系统，完成相应参数的控制。在设计工作中，学会查阅资料、设计、调试、分析、撰写报告等，达到综合能力培养的目的。 目录 前言 (2) 第一章、设计题目 (4) 第二章、系统概述 (5) 第一节、实验装置的组成 (5) 第二节、MCGS组态软件 (11) 第三章、系统软件设计 (14) 实时数据库 (14) 设备窗口 (16) 运行策略 (19) 用户窗口 (21) 主控窗口 (30) 第四章、系统在线仿真调试 (32) 第五章、课程设计总结 (38) 第六章、附录 (39) 附录一、宇光智能仪表通讯规则 (39) 第一章、设计题目 题目1 单容水箱液位定值控制系统 选择上小水箱、上大水箱或下水箱作为被测对象，实现对其液位的定值控制。 实验所需设备：THPCA T-2型现场总线控制系统实验装置（常规仪表侧），水箱装置，AT-1挂件，智能仪表，485通信线缆一根（或者如果用数据采集卡做，AT-4 挂件，AT-1挂件、PCL通讯线一根）。 实验所需软件：MCGS组态软件 要求： 1.用MCGS软件设计开发，包括用户界面组态、设备组态、数据库组态、策略组态等，连接电路， 实现单容水箱的液位定值控制； 2.施加扰动后，经过一段调节时间，液位应仍稳定在原设定值； 3.改变设定值，经过一段调节时间，液位应稳定在新的设定值。 第二章自动控制系统的数学模型 教学目的： （1）建立动态模拟的概念，能编写系统的微分方程。 （2）掌握传递函数的概念及求法。 （3）通过本课学习掌握电路或系统动态结构图的求法，并能应用各环节的传递函数，求系统的动态结构图。 （4）通过本课学习掌握电路或自动控制系统动态结构图的求法，并对系统结构图进行变换。 （5）掌握信号流图的概念，会用梅逊公式求系统闭环传递函数。 （6）通过本次课学习，使学生加深对以前所学的知识的理解，培养学生分析问题的能力 教学要求： （1）正确理解数学模型的特点； （2）了解动态微分方程建立的一般步骤和方法； （3）牢固掌握传递函数的定义和性质，掌握典型环节及传递函数； （4）掌握系统结构图的建立、等效变换及其系统开环、闭环传递函数的求取，并对重要的传递函数如：控制输入下的闭环传递函数、扰动输入 下的闭环传递函数、误差传递函数，能够熟练的掌握； （5）掌握运用梅逊公式求闭环传递函数的方法； （6）掌握结构图和信号流图的定义和组成方法，熟练掌握等效变换代数法则，简化图形结构，掌握从其它不同形式的数学模型求取系统传递函 数的方法。 教学重点： 有源网络和无源网络微分方程的编写；有源网络和无源网络求传递函数；传递函数的概念及求法；由各环节的传递函数，求系统的动态结构图；由各环节的传递函数对系统的动态结构图进行变换；梅逊增益公式的应用。 教学难点：举典型例题说明微分方程建立的方法；求高阶系统响应；求复杂系统的动态结构图；对复杂系统的动态结构图进行变换；求第K条前向通道特记式 的余子式 。 k 教学方法：讲授 本章学时：10学时 主要内容： 2.0 引言 2.1 动态微分方程的建立 2.2 线性系统的传递函数 2.3 典型环节及其传递函数 2.4系统的结构图 2.5 信号流图及梅逊公式 目录 摘要…………………………………………………………………第1章任务要求和方案设计…………………………………… 1.1 任务要求……………………………………………………… 2.1 总体方案确定及元件选择…………………………………….. 2.1.1 总体设计框图……………………………………………… 2.1.2 控制方案确定………………………………...…………… 2.1.3 系统组成……………………………………………… 2.1.4 单片机系统……………………………………….. 2.1.15 D/A转换........................................................................... 2.1.5 晶闸管控制………………………………………... 2.1.6 传感器……………………………………………… 2.1.7 信号放大电路………………………………………. 2.1.8 A/D转换……………………………………………. 2.1.9 设定温度及显示……………………………………. 第2章系统硬件设计……………………….…………………2.1 系统硬件框图……………………………………………2.2 系统组成部分之间接线分析…………………………… 第3章系统软件设计…………………………………………. 3.1程序流程图..…………………………………..…………… 第4章参数计算……………………………..………………... 4.1 系统各模块设计及参数计算 4.1.1、温度采集部分及转换部分 4.1.2、传感器输出信号放大电路部分:........................... 4.1.3、模数转换电路部分:............................ 4.1.4、ADC0804芯片外围电路的设计：....................... 4.1.5、数值处理部分及显示部分:............................. 4.1.6、PID算法的介绍....................................: 4.1.7、A/D转换模块.......................................... 4.1.7、A/D转换模块................................... 4.1.8 单片机基本系统调试............................... 4 .1. 9 注意事项：................................................................ 第5章测试方法和测试结果 5.1 系统测试仪器及设备 5.2 测试方法 5.3 测试结果 结束语........................................... 参考文献.…………………………………….……….……………自动化工程案例分析
自动控制原理课程设计速度伺服控制系统设计样本
水温自动控制系统实验报告汇总
自动控制原理实验报告 线性系统串联校正
自动控制原理概述及开闭环实例分析
自动控制系统概要设计
自动控制原理实验报告
自动控制系统案例分析
液位自动控制系统设计与调试
自动控制系统实验报告
温度自动控制系统的设计毕业设计论文
电力拖动自动控制系统试验报告
(整理)几个开环与闭环自动控制系统的例子
自动控制实验报告.
控制系统的工作过程及方式
PWM温度自动控制系统的设计
自动控制完整系统综合实验综合实验报告
自动控制系统的数学模型
自动控制系统毕业设计..
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