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控制系统计算机仿真实验报告

计算机仿真试验报告

自动化1201 ** 3120502007

[实验目的]

(1)．掌握采样控制系统数字仿真的特点。

(2)．了解数字控制器对系统动态性能的影响。

(3)．学会编制双重循环法的仿真程序。

(1). 复习采样控制系统的仿真原理及特点。

(2)．根据理论分析，初步估计系统在给定条件下可能出现的动态过程。

(1).按实验目的、要求和已知条件，建立系统的Simulink模型，并且编制双重循环法的仿真程序。

1) Simulink模型建立:

根据题目给出的条件，数字控制系统的结构图如下图所示：

其中的其中数字控制器为：

根据上面结构图，所建立

2) 编制双重循环法的仿真程序

根据数字控制系统的结构图与条件(1)式，我们可以得到得到被控对象的状态空间模型：

[]112212()()0010()()

()110()()01()x t x t u t x t x t x t y t x t ?????????=+?????????-?

?????????

?=???

???

(2)

按连续系统离散相似算法将（2）式离散化。为了保证精度，其离散化时的步长h （虚

拟采样周期）应比数字控制器的实际采样周期T (=1s)小得多。为简化起见，取h=T/N=T/100=0.01T=0.01s 。利用MATLAB 控制系统工具箱提供的将连续系统转换成离散系统的函数c2d ，把连续状态空间模型(2)变换为离散状态空间模型。

离散程序如下（程序1）：

clear;

h=0.01; A=[0 0;1 -1]; B=[10;0];

[G,H]=c2d(A,B,h)

运行后的结果为：

即：

0(())0.010.99T ??==????

G Φ （3） 0.1(())0.0005T ??

==?

H Γ （4）故连续系统被控对象（2）的等价离散化状态方程为：

[]112212(1)()100.1()(1)()0.010.990.0005()()01()x k x k u k x k x k x k y k x k ?+????????

=+?????????

+????

??????

?=???

???

（5）

根据上述条件，采样控制系统数字控制器的差分方程为u k u k u k e k e k e k

=-+-+--+- (6)

()0.282(1)0.718(2)0.543()0

式中：()()()

e k r k y k

=-(7)

根据例题3.2中仿真框图分别递推求解 (5)式和 (6)式的MATLAB仿真程序：

程序2如下：

clear

G=[1 0;0.01 0.99];

H=[0.1;0.0005];c=[0 1]; % 连续被控对象的离散化状态方程的系数阵

h=0.01;T=1; % 设定内循环步长h=0.01,而外循环则以采样周期T=0.1为步长N=round(T/h); % 在一采样周期内连续被控对象的离散化状态方程递推N次(内循环) TF=15; % 设定总仿真时间为15s

M=round(TF/T); % 数字控制器的差分方程递推M次(外循环)

x=[0;0];

u=zeros(1,M+2);

e=zeros(1,M+2);

u(1)=0;

u(2)=0;

t=0;

xt=x;

for i=1:M % 外循环

y=c*x;

r(i)=i;

e(i+2)=r(i)-y;

u(i+2)=0.282*u(i+1)+0.718*u(i)+0.543*e(i+2)-0.471*e(i+1)+0.0999*e(i); % 外循环中递推求数字控制器在实际采样时刻的输出(步长为T)

for j=1:N % 内循环

x=G*x+h*u(i+2); % 内循环中递推求受控对象状态响应(步长为h)

xt=[xt,x]; % yt为记载各步状态响应的矩阵

t=[t,j*h+(i-1)*T]; % t为记载各采样(kT)时刻的行向量(与yt对应)

end

x2t=xt(2,:);

plot(t,t,':k',t+T,x2t,'k');

legend('r', 'y');

grid;

xlabel('time(s)');

title('双重循环法仿真程序的运行结果');

(2). 分别运行双重循环法的仿真程序和Simulink模型，观察纪录系统动态性能的变化。

1) 运行双重循环法的仿真程序结果如下所示：

2)运行Simulink模型结果如下图所示：

进行对比发现，两种方法结果基本相同。双重循环法通用性较强，不仅可得到控制系统的输出值，还可得到被控对象内部状态变量的响应；也可用于被控对象中含有典型非线性环节的非线性系统的仿真。克服了差分方程递推求解法

不能计算被控对象的内部状态变量的响应特性，对被控对象含有非线性环节的情况也不适用的局限性。

1) 更改只需改Discrete Transfer Fcn 参数即可，Simulink模型为：输出结果如下：

2)双重循环法：

改变数字控制器后，连续系统离散化模型是不变的，只需将控制系统差分方程改写即可：=-+-+--+-（7）u k u k u k e k e k e k

()0.407(1)0.593(2)0.383()0.365(1)0.825(2)

重新编写双重循环仿真程序如下(程序3)：

clear

G=[1 0;0.01 0.99];

H=[0.1;0.0005];c=[0 1]; % 连续被控对象的离散化状态方程的系数阵

M=round(TF/T); % 数字控制器的差分方程递推M次(外循环)

x=[0;0];

u=zeros(1,M+2);

e=zeros(1,M+2);

u(1)=0;

u(2)=0;

t=0;

xt=x;

for i=1:M % 外循环

y=c*x;

r(i)=i;

e(i+2)=r(i)-y;

u(i+2)=0.407*u(i+1)+0.593*u(i)+0.383*e(i+2)-0.365*e(i+1)+0.0825*e(i);

% 外循环中递推求数字控制器在实际采样时刻的输出(步长为T)

for j=1:N % 内循环

x=G*x+h*u(i+2); % 内循环中递推求受控对象状态响应(步长为h)

xt=[xt,x]; % yt为记载各步状态响应的矩阵

t=[t,j*h+(i-1)*T]; % t为记载各采样(kT)时刻的行向量(与yt对应)

end

x2t=xt(2,:);

plot(t,t,':k',t+T,x2t,'k'); legend('r', 'y');

grid;

xlabel('time(s)');

title('“无波纹”双重循环法仿真结果');

程序运行结果输出如下所示：

《机电控制工程》实验报告

《机电控制工程》实验报告姓名 _________ 班级学号 ______________ 专业 ___________________ 实验内容：控制系统时域响应分析二阶系统单位阶跃响应 1、欠阻尼系统 9 ~2 s 3s 9 阻尼比E =0.5 无阻尼固有频率：-.n =3 程序: num1=[0,0,9]; den 仁[1,3,9]; pzmap (nu m1,de n1) step (nu m1,de n1) 2、临界阻尼系统 G (s) 阻尼比E =1 G(s)二 j i r 2 L r 01 * - 2 :1 1 r i i i i 2 - 8 - 6 - 4 2 1 1 1 | A a n g a m Pole-Zero Map Real Axis Step Response 1. 1. 1 0. 0. Time (sec) e d 0. p m 0. A

无阻尼固有频率：程序： num2二[0,0,9]; den 2二[1,6,9]; pzmap (nu m2,de n2) step (nu m2,de n2) 1 1 1 1 ? 1 1 0. 5 - s x A y r c a n g a m -0. 5 ■ i i i [ i Illi 0) 3.5 3、过阻尼系统 G(s) 2―— s 2 +30s 十9 阻尼比E =5 无阻尼固有频率：程序: num3=[0,0,9]; den 3=[1,30,9]; pzmap (nu m3,de n3) step (nu m3,de n3) Pole-Zero Map -2 -1.8 -1.6 -1.4 -1.2 -1 -0.8 -0.6 -0.4 -0.2 Real Axis Step Response 0 8 6 p 0.4 0.5 1 1.5 2 2.5 3 m A d Time (sec)

《机电传动控制与PLC技术》---实验教学大纲

《机电传动控制与PLC技术》课程实验教学大纲课程名称机电传动控制与PLC技术课程学时 40 课程学分 2.5 课程属性专业选修课适用专业自动化、电气工程及其自动化专业课程性质非独立设置的实验课程先修课程电机学、电机与拖动、工厂供电等一、课程简介本课程主要介绍常用控制电器的结构、原理、用途及型号电气控制的基本线路典型生产设备电气控制系统 PLC的基本原理三菱PLC的基本指令及顺序控制指令、功能指令 PLC的通信与联网技术 PLC正确选用及PLC控制系统的简单设计。二、课程实验目的 1、进行实验基本技能的训练 2、巩固、加深并扩大所学的基本理论知识培养解决实际问题的能力 3、培养实事求是、严肃认真细致踏实的科学作风和良好的实验习惯为将来从事生产和科学实验打下必要的基础。三、实验方式及基本要求电气控制实验要求3-4人一组按要求完成规定的实验项目 PLC实验要求单人单机实验按要求完成规定的实验项目。要求能独立完成规定的实验项目学会继电接触器控制线路的分析和设计方法会观察实验现象会设计简单的控制险路有解决简单控制线路故障的能力掌握编程器、编程软件的使用能阅读和分析实际PLC程序与梯形图能进行简单的程序设计运行、调试、维护可编程序控制器系统。四、实验报告要求实验报告是实验工作的全面总结要用简明的形式将实验结果完整和真实的表达出来报告要求简明扼要字迹工整分析合理。图表整齐清楚线路图要用铅笔及绘图仪器绘制不应徒手描画。报告包括以下几项内容 1、实验名称、专业、班级、姓名、同组者名称、实验台号、实验日期、交报告日期。 2、实验目的 3、实验线路图 4、实验设备

计算机仿真与建模实验报告

中南大学计算机仿真与建模实验报告题目：理发店的服务过程仿真姓名：XXXX 班级：计科XXXX班学号：0909XXXX 日期：2013XXXX

理发店的服务过程仿真 1 实验案例 (2) 1.1 案例：理发店系统研究 (2) 1.1.1 问题分析 (3) 1.1.2 模型假设 (3) 1.1.3 变量说明 (3) 1.1.4 模型建立 (3) 1.1.5 系统模拟 (4) 1.1.6 计算机模拟算法设计 (5) 1.1.7 计算机模拟程序 (6) 1实验案例 1.1 案例：理发店模拟一个理发店有两位服务员A和B顾客随机地到达该理发店,每分钟有一个顾客到达和没有顾客到达的概率均是1/2 , 其中60%的顾客理发仅用5分钟,另外40%的顾客用8分钟. 试对前10分钟的情况进行仿真。（“排队论”，“系统模拟”，“离散系统模拟”，“事件调度法”）

1.1.1 问题分析理发店系统包含诸多随机因素，为了对其进行评判就是要研究其运行效率，从理发店自身利益来说，要看服务员工作负荷是否合理，是否需要增加员工等考虑。从顾客角度讲，还要看顾客的等待时间，顾客的等待队长，如等待时间过长或者等待的人过多，则顾客会离开。理发店系统是一个典型的排队系统，可以用排队论有关知识来研究。 1.1.2 模型假设 1． 60％的顾客只需剪发，40％的顾客既要剪发，又要洗发； 2．每个服务员剪发需要的时间均为5分钟，既剪发又洗发则花8分钟； 3．顾客的到达间隔时间服从指数分布； 4．服务中服务员不休息。 1.1.3 变量说明 u ：剪发时间（单位：分钟），u=5m ； v: 既剪发又理发花的时间（单位：分钟），v=8m ； T ：顾客到达的间隔时间，是随机变量，服从参数为λ的指数分布，（单位：分钟） T 0：顾客到达的平均间隔时间（单位：秒），T 0＝λ 1； 1.1.4 模型建立由于该系统包含诸多随机因素，很难给出解析的结果，因此可以借助计算机模拟对该系统进行模拟。考虑一般理发店的工作模式，一般是上午9：00开始营业，晚上10：00左右结束，且一般是连续工作的，因此一般营业时间为13小时左右。这里以每天运行12小时为例，进行模拟。这里假定顾客到达的平均间隔时间T 0服从均值3分钟的指数分布，则有 3小时到达人数约为603 603=?人， 6小时到达人数约为1203 606=?人， 10小时到达人数约为2003 6010=?人，这里模拟顾客到达数为60人的情况。（如何选择模拟的总人数或模拟总时间）

控制系统仿真与设计实验报告

控制系统仿真与设计实验报告姓名：班级：学号：指导老师：刘峰 7.2.2控制系统的阶跃响应一、实验目的 1.观察学习控制系统的单位阶跃响应； 2.记录单位阶跃响应曲线； 3.掌握时间相应的一般方法；二、实验内容 1.二阶系统G(s)=10/(s2+2s+10)

键入程序，观察并记录阶跃响应曲线；录系统的闭环根、阻尼比、无阻尼振荡频率；记录实际测去的峰值大小、峰值时间、过渡时间，并与理论值比较。（1）实验程序如下： num=[10]; den=[1 2 10]; step(num,den); 响应曲线如下图所示：（2）再键入： damp(den); step(num,den); [y x t]=step(num,den); [y,t’] 可得实验结果如下：

记录实际测取的峰值大小、峰值时间、过渡时间，并与理论计算值值比较实际值理论值峰值 1.3473 1.2975

峰值时间 1.0928 1.0649 过渡时间+%5 2.4836 2.6352 +%2 3.4771 3.5136 2. 二阶系统G(s)=10/(s2+2s+10) 试验程序如下： num0=[10]; den0=[1 2 10]; step(num0,den0); hold on; num1=[10]; den1=[1 6.32 10]; step(num1,den1); hold on; num2=[10]; den2=[1 12.64 10]; step(num2,den2); 响应曲线：

（2）修改参数，分别实现w n1= (1/2)w n0和w n1= 2w n0响应曲线试验程序: num0=[10]; den0=[1 2 10]; step(num0,den0); hold on; num1=[2.5]; den1=[1 1 2.5]; step(num1,den1); hold on; num2=[40]; den2=[1 4 40]; step(num2,den2); 响应曲线如下图所示：

机电系统控制实验报告

穿销单元工件穿销实验报告一、前言模块化柔性制造综合实训系统最大特点是以机器人技术为核心的技术综合性和系统性，又兼顾模块化特征。综合性体现在机器人技术、机械技术、微电子技术、电工电子技术、传感测试技术、接口技术、PLC工控技术、信息变换技术、网络通信技术等多种技术的有机结合，并综合应用到生产设备中；而系统性指的是，生产线的传感检测、传输与处理、控制、执行与驱动等机构在微处理单元的控制下协调有序地工作，有机地融合在一起。系统模块化结构，各工作单元是相对独立的模块，并具有较强的互换性。可根据实训需要或工作任务的不同进行不同的组合、安装和调试，达到模拟生产性功能和整合学习功能的目标，十分适合教学实训考核或技能竞赛的需要。通过该系统，学生经过实验了解生产实训系统的基本组成和基本原理，为学生提供一个开放性的，创新性的和可参与性的实验平台，让学生全面掌握机电一体化技术的应用开发和集成技术，帮助学生从系统整体角度去认识系统各组成部分，从而掌握机电控制系统的组成、功能及控制原理。可以促进学生在掌握PLC技术及PLC网络技术、机械设计、电气自动化、自动控制、机器人技术、计算机技术、传感器技术等方面的学习,并对电机驱动及控制技术、PLC控制系统的设计与应用、计算机网络通信技术和高级语言编程等技能得到实际的训练，激发学生的学习兴趣，使学生在机电一体化系统的设计、装配、调试能力等方面能得到综合提高。体现整体柔性系统教学的先进性。二、实验目的 1、了解PLC的工作原理； 2、掌握PLC编程与操作方法； 3、了解气缸传感器的使用方法； 4、掌握PLC进行简单装配控制的方法。三、实验设备 1、模块化柔性制造综合实训系统一套； 2、安装西门子编程软件STEP7-MicroWIN SP6的计算机一台； 3、西门子S7-200 PLC编程电缆一条。四、实验原理学生可通过实验验证工业现场中如何使用PLC对控制对象进行控制，我公司提供PLC源程序，学生可在源程序的基础上进行进一步编程，将编写好的程序通过编

计算机仿真实验-基于Simulink的简单电力系统仿真

实验七基于Simulink 的简单电力系统仿真实验一．实验目的 1) 熟悉Simulink 的工作环境及SimPowerSystems 功能模块库； 2) 掌握Simulink 的的powergui 模块的应用； 3) 掌握发电机的工作原理及稳态电力系统的计算方法； 4）掌握开关电源的工作原理及其工作特点； 5）掌握PID 控制对系统输出特性的影响。二．实验内容与要求单机无穷大电力系统如图7-1所示。平衡节点电压0 44030 V V =∠? 。负荷功率10L P kW =。线路参数：电阻1l R =Ω；电感0.01l L H =。发电机额定参数：额定功率100n P kW =；额定电压440 3 n V V =；额定励磁电流 70 fn i A =；额定频率50n f Hz =。发电机定子侧参数：0.26s R =Ω， 1 1.14 L mH =，13.7 md L mH =，11 mq L mH =。发电机转子侧参数：0.13f R =Ω，1 2.1 fd L mH =。发电机阻尼绕组参数：0.0224kd R =Ω， 1 1.4 kd L mH =，10.02kq R =Ω，11 1 kq L mH =。发电机转动惯量和极对数分别为224.9 J kgm =和2p =。发电机输出功率050 e P kW =时，系统运行达到稳态状态。在发电机输出电磁功率分别为170 e P kW =和2100 e P kW =时，分析发电机、平衡节点电源和负载的电流、电磁功率变化曲线，以及发电机转速和功率角的变化曲线。

G 发电机节点 V 负荷 l R l L L P 图 7.1 单机无穷大系统结构图输电线路三．实验步骤 1. 建立系统仿真模型同步电机模块有2个输入端子、1个输出端子和3个电气连接端子。模块的第1个输入端子（Pm）为电机的机械功率。当机械功率为正时，表示同步电机运行方式为发电机模式；当机械功率为负时，表示同步电机运行方式为电动机模式。在发电机模式下，输入可以是一个正的常数，也可以是一个函数或者是原动机模块的输出；在电动机模式下，输入通常是一个负的常数或者是函数。模块的第2个输入端子（Vf）是励磁电压，在发电机模式下可以由励磁模块提供，在电动机模式下为一个常数。在Simulink仿真环境中打开Simulink库，找出相应的单元部件模型，构造仿真模型，三相电压源幅值为4403，频率为50Hz。按图连接好线路，设置参数，建立其仿真模型，仿真时间为5s，仿真方法为ode23tb，并对各个单元部件模型的参数进行修改，如图所示。

哈工大_控制系统实践_磁悬浮实验报告

研究生自动控制专业实验地点：A区主楼518房间姓名：实验日期：年月日斑号：学号：机组编号：同组人：成绩：教师签字：磁悬浮小球系统实验报告主编：钱玉恒，杨亚非哈工大航天学院控制科学实验室

磁悬浮小球控制系统实验报告一、实验内容 1、熟悉磁悬浮球控制系统的结构和原理； 2、了解磁悬浮物理模型建模与控制器设计； 3、掌握根轨迹控制实验设计与仿真； 4、掌握频率响应控制实验与仿真； 5、掌握PID控制器设计实验与仿真； 6、实验PID控制器的实物系统调试；二、实验设备 1、磁悬浮球控制系统一套磁悬浮球控制系统包括磁悬浮小球控制器、磁悬浮小球实验装置等组成。在控制器的前部设有操作面板，操作面板上有起动/停止开关，控制器的后部有电源开关。磁悬浮球控制系统计算机部分磁悬浮球控制系统计算机部分主要有计算机、1711控制卡等；三、实验步骤 1、系统实验的线路连接磁悬浮小球控制器与计算机、磁悬浮小球实验装置全部采用标准线连接，电源部分有标准电源线，考虑实验设备的使用便利，在试验前，实验装置的线路已经连接完毕。 2、启动实验装置通电之前，请详细检察电源等连线是否正确，确认无误后，可接通控制器电源，随后起动计算机和控制器，在编程和仿真情况下，不要启动控制器。系统实验的参数调试

根据仿真的数据及控制规则进行参数调试（根轨迹、频率、PID 等），直到获得较理想参数为止。四、实验要求 1、学生上机前要求学生在实际上机调试之前，必须用自己的计算机，对系统的仿真全部做完，并且经过老师的检查许可后，才能申请上机调试。学生必须交实验报告后才能上机调试。 2、学生上机要求上机的同学要按照要求进行实验，不得有违反操作规程的现象，严格遵守实验室的有关规定。五、系统建模思考题 1、系统模型线性化处理是否合理，写出推理过程？合理，推理过程：由级数理论，将非线性函数展开为泰勒级数。由此证明，在平衡点)x ,(i 00对系统进行线性化处理是可行的。对式2x i K x i F )(),(=作泰勒级数展开，省略高阶项可得： )x -)(x x ,(i F )i -)(i x ,(i F )x ,F(i x)F(i,000x 000i 00++= )x -(x K )i -(i K )x ,F(i x)F(i,0x 0i 00++= 平衡点小球电磁力和重力平衡，有 (,)+=F i x mg 0 |,δδ===00 i 00 i i x x F(i,x) F(i ,x )i ；|,δδ===00x 00i i x x F(i,x)F (i ,x )x 对2 i F(i,x )K()x =求偏导数得：

哈工大_机电系统控制基础实验_实验一

姓名：学号：课程名称：机电系统控制基础实验实验序号： 1 实验日期：实验室名称：同组人：实验成绩：总成绩：教师评语：教师签字：年月日

机电系统控制基础原理性仿真实验一、实验目的通过仿真实验，掌握在典型激励作用下典型机电控制系统的时间响应特性，分析系统开环增益、系统阻尼、系统刚度、负载、无阻尼自振频率等机电参数对响应、超调量、峰值时间、调整时间、以及稳态跟踪误差的影响；掌握系统开环传递函数的各参数辨识方法，最后，学会使用matlab 软件对机电系统进行仿真，加深理解系统动态响应特性与系统各参数的关系。二、实验原理 1．一阶系统的单位脉冲响应惯性环节（一阶系统）单位脉冲响应simulink 实现图，如图2-1 所示 (a)可观测到输出曲线 (b)输入、输出曲线均可观测到图2-1 惯性环节（一阶系统）单位脉冲响应simulink 实现图 2．一阶系统的单位阶跃响应一阶系统的单位阶跃响应simulink 实现图如图2-2 所示。图2-2 一阶系统的单位阶跃响应simulink 实现图 3．二阶系统的单位脉冲响应二阶系统的单位脉冲响应simulink 实现图，如图2-3 所示。图2-3 二阶系统的单位脉冲响应simulink 实现图

4．二阶系统的单位阶跃响应二阶系统的单位阶跃响应实验simulink 实现图如图2-4 所示。图2-4 二阶系统的单位阶跃响应实验simulink 实现图三、实验要求 1. 掌握在典型激励作用下典型机电控制系统的时间响应特性。 2. 掌握系统开环传递函数的各参数辨识方法。 3. 使用matlab 软件对机电系统进行仿真四、实验结果 1. 一阶系统的单位脉冲响应 Simulink 模型图如图4-1 图4-1 一阶系统单位脉冲响应模型图单位脉冲函数波形图如图4-2 图4-2 单位脉冲函数波形图

机电传动控制实验报告

《机电传动控制》实验报告天津理工大学机械工程学院 2014年9月

实验一直流他励电动机调速实验一、实验目的 1.深入了解直流他励电动机的调速性能； 2.进一步学习PLC 控制系统硬件电路设计和程序设计、调试。二、实验原理 1.直流他励电动机的调速原理、调速方法电动机的调速就是在一定的负载条件下，人为地改变电动机的电路参数，以改变电动机的稳定转速。从直流他励电动机机械特性方程式 T K K R R K U n t e ad a e 2φφ+-= 可知，改变串入电枢回路的电阻Rad ，电枢供电电压U 或主磁通Φ，都可以得到不同的人为机械特性，从而在负载不变时可以改变电动机的转速，以达到速度调节的要求，故直流电动机调速的方法有以下三种。（1）改变电枢回路外串电阻Rad 如图7.1所示为串电阻调速的特性曲线，从图中可看出，在一定的负载转矩T L 下，串入不同的电阻可以得到不同的转速，如在电阻分别为R a 、R 3、R 2、R 1的情况下，可以得到对应于A 、C 、D 和E 点的转速n A 、n C 、n D 和n E 。在不考虑电枢回路的电感时，电动机调速时的机电过程（如降低转速）见图中沿A →B →C 的箭头方向所示，即从稳定转速n A 调至新的稳定转速n C 。这种调速方法存在不少缺点，如机械特性较软，电阻愈大则特性愈软，稳定度愈低；在空载或轻载时，调速范围不大；实现无级调速困难；在调速电阻上消耗大量电能等。

图7.1 电枢回路串电阻调速的特性曲线（2）改变电动机电枢供电电压U 改变电枢供电电压U可得到人为机械特性，如图7.2所示，从图中可看出，在一定负载转矩T L下，加上不同的电压U N、U1、U2、U3、…，可以得到不同的转速n a、n b、n c、n d、…，即改变电枢电压可以达到调速的目的。这种调速方法的特点是： ①当电源电压连续变化时，转速可平滑无级调节，一般只能在额定转速以下调节； ②调速特性与固有特性互相平行，机械特性硬度不变，调速的稳定度较高，调速范围较大； ③当T L=常数时，稳定运行状态下的电枢电流Ia与电压U无关，且Φ=ΦN，故电动机转矩T=KtΦN Ia不变，属于恒转矩调速，适合于对恒转矩型负载进行调速； ④可以靠调节电枢电压来启动电动机，而不用其他启动设备。图7.2 改变电枢供电电压调速的特性

计算机仿真实验

计算机仿真实验报告专业：电气工程及其自动化班级：09电牵一班学号：22 姓名：饶坚指导老师：叶满园实验日期：2012年4月30日一、实验名称三相桥式SPWM逆变电路仿真二、目的及要求 1.了解并掌握三相逆变电路的工作原理； 2.进一步熟悉MA TLAB中对Simulink的使用及构建模块； 3.掌握SPWM原理及构建调制电路模块； 4.复习在Figure中显示图形的程序编写和对图形的修改。三、实验原理与步骤、电路图 1、实验原理图

2、电路原理（采用双极性控制方式） U、V和W三相的PWM控制通常公用一个三角波载波Uc，三相的调制信号Uru、Urv和Urw依次相差120°。电路工作过程（U相为例）：当Uru>Uc时，上桥臂V1导通，下桥臂V4关断，则U相相对于直流电源假想中点N’的输出电压Uun’=Ud/2。当Uru

对电路模型进行封装如下图示：

其中Subsystem1为主电路，Subsystem2为负载，Subsystem3为检测电路，Subsystem4为输入信号，Subsystem5为调制电路，Scope 为示波器，Repeating Sequence为三角载波。各子系统电路分别如下所示： Subsystem1 Subsystem2 Subsystem3

过程控制系统实验报告

实验一过程控制系统的组成认识实验过程控制及检测装置硬件结构组成认识，控制方案的组成及控制系统连接一、过程控制实验装置简介过程控制是指自动控制系统中被控量为温度、压力、流量、液位等变量在工业生产过程中的自动化控制。本系统设计本着培养工程化、参数化、现代化、开放性、综合性人才为出发点。实验对象采用当今工业现场常用的对象，如水箱、锅炉等。仪表采用具有人工智能算法及通讯接口的智能调节仪，上位机监控软件采用MCGS工控组态软件。对象系统还留有扩展连接口，扩展信号接口便于控制系统二次开发，如PLC控制、DCS控制开发等。学生通过对该系统的了解和使用，进入企业后能很快地适应环境并进入角色。同时该系统也为教师和研究生提供一个高水平的学习和研究开发的平台。二、过程控制实验装置组成本实验装置由过程控制实验对象、智能仪表控制台及上位机PC三部分组成。 1、被控对象由上、下二个有机玻璃水箱和不锈钢储水箱串接，4.5千瓦电加热锅炉（由不锈钢锅炉内胆加温筒和封闭外循环不锈钢锅炉夹套构成），压力容器组成。水箱：包括上、下水箱和储水箱。上、下水箱采用透明长方体有机玻璃，坚实耐用，透明度高，有利于学生直接观察液位的变化和记录结果。水箱结构新颖，内有三个槽，分别是缓冲槽、工作槽、出水槽，还设有溢流口。二个水箱可以组成一阶、二阶单回路液位控制实验和双闭环液位定值控制等实验。模拟锅炉：锅炉采用不锈钢精致而成，由两层组成：加热层（内胆）和冷却层（夹套）。做温度定值实验时，可用冷却循环水帮助散热。加热层和冷却层都有温度传感器检测其温度，可做温度串级控制、前馈－反馈控制、比值控制、解耦控制等实验。压力容器：采用不锈钢做成，一大一小两个连通的容器，可以组成一阶、二阶单回路压力控制实验和双闭环串级定值控制等实验。管道：整个系统管道采用不锈钢管连接而成，彻底避免了管道生锈的可能性。为了提高实验装置的使用年限，储水箱换水可用箱底的出水阀进行。 2、检测装置（液位）差压变送器：检测上、下二个水箱的液位。其型号：FB0803BAEIR，测量范围：0～1.6KPa，精度：0.5。输出信号：4～20mA DC。涡轮流量传感器：测量电动调节阀支路的水流量。其型号：LWGY－6A，公称压力：6.3MPa，精度：1.0％，输出信号：4～20mA DC 温度传感器：本装置采用了两个铜电阻温度传感器，分别测量锅炉内胆、锅炉夹套的温度。经过温度传感器，可将温度信号转换为4～20mA DC电流信号。（气体）扩散硅压力变送器：用来检测压力容器内气体的压力大小。其型号：DBYG-4000A/ST2X1，测量范围：0.6～3.5Mpa连续可调，精度：0.2，输出信号为4～20mA DC。 3、执行机构电气转换器：型号为QZD-1000，输入信号为4～20mA DC，输出信号：20～100Ka气压信号，输出用来驱动气动调节阀。气动薄膜小流量调节阀：用来控制压力回路流量的调节。型号为ZMAP－100，输入信号为4～20mA DC或0～5V DC，反馈信号为4～20mA DC。气源信号压力：20~100Kpa，流通能力：0.0032。阀门控制精度：0.1％～0.3％，环境温度：－4～＋200℃。 SCR移相调压模块：采用可控硅移相触发装置，输入控制信号0～5V DC或4～20mA DC 或10K电位器，输出电压变化范围：0～220V AC，用来控制电加热管加热。水泵：型号为UPA90，流量为30升／分，扬程为8米，功率为180W。

中南大学机电传动控制实验报告

机电传动控制实验报告姓名：张泽超学院：机电工程学院班级：机械1301 学号： 0801130313 日期： 2016.6.15

一交流电机的点动与自动控制 1、电路原理图如下： 2、实验步骤: 1,断开实验台总电源开关 2,打开电脑,运行机电传动软件,先选择实验项目,然后根据软件中显示的原理图,在实验台上接线 3,按照原理图接线,接触器选用交流单元的接触器; 4,确定接线无误后,合上电源开关,就可开始进行实验 5,软件中点击<测试>--<运行>即可监测电机的扭矩和转速,5分钟后将自动弹出保存对话框,请确定并保存实验结果

3、实验过程: 按下原理图中对应的按钮,电机即可能到相应的动作 4、实验心得该实验原理和操作都很简单，我们小组十分钟就做完了，运行也是正确的，给我们下面做实验也打好了基础，包括基本连线和基本设备，以及安全事项。

二、交流电机的能耗制动 1、电路原理图 2、实验步骤 1,断开实验台总电源开关 2,打开电脑,运行机电传动软件,先选择实验项目,然后根据软件中显示的原理图,在实验台上接线 3,按照原理图接线,接触器选用交流单元的接触器; 4,确定接线无误后,合上电源开关,就可开始进行实验 5,软件中点击<测试>--<运行>即可监测电机的扭矩和转速,5分钟后将自动弹出保存对话框,请确定并保存实验结果

3、实验过程: 按下原理图中对应的按钮,电机即可能到相应的动作 4、实验心得能耗制动这个实验的原理接线图有一点复杂，所以我们组采取两个人分别接线主电路和控制电路。第一次接完运行后发现机器运行不了。证明我们接线有错误了。排查之后又重新连线，发现控制电路连错了。然后纠正后才能有正确的实验现象。总之，实验要认真的做，细心排查。

计算机仿真实验报告7

山东工商学院计算机仿真及应用实验报告实验七 MATLAB的基本应用(二)及Simulink仿真（验证性实验）学院：专业班级：实验时间：学号：姓名：

一、实验目的 1、掌握连续信号的仿真和傅里叶分析方法 2、掌握连续系统的分析方法（时域分析法，拉氏变换法和傅里叶分析法）； 3、掌握离散信号的仿真和分析运算方法 4、掌握离散系统的分析方法（时域分析法）； 5、掌握符号运算方法； 6、掌握Simulink仿真工具；二、实验原理 1、连续信号的仿真和分析法，参考教材第6.1节，重点：单位冲激信号的仿真方法；单位阶跃信号的仿真方法；复指数信号的仿真方法 2、连续系统的分析方法，参考教材第6.1节，重点：例6.2，LTI系统的零输入响应的求解方法；例6.3，LTI系统的冲激响应的求解方法例6.5，LTI系统的零状态响应的求解方法例6.6，系统中有重极点时的计算 3、系统的频域分析方法，参考教材第6.2节，重点：例6.7，方波分解为多次正弦波之和例6.8：全波整流电压的频谱例6.10：调幅信号通过带通滤波器例6.12：用傅里叶变换计算滤波器的响应和输出 4、离散信号的仿真和分析法，参考教材第6.3节，7.1节，重点：单位脉冲序列impseq，单位阶跃序列stepseq 例7.1：序列的相加和相乘例7.2：序列的合成与截取例7.3：序列的移位和周期延拓运算三、实验内容（包括内容，程序，结果）以自我编程练习实验为主，熟悉各种方法和设计，结合课堂讲授，实验练习程序代码。 1、根据教材第6.1节的内容，练习连续信号和系统的时域分析和拉氏变换方法。 q602 clear,clc a=input('输入分母系数向量a=[a1,a2,...]= '); n=length(a)-1; Y0=input('输入初始条件向量Y0=[y0,Dy0,D2y0,...]= '); p=roots(a);V=rot90(vander(p));c=V\Y0'; dt=input('dt= ');tf=input('tf= '); t=0:dt:tf;y=zeros(1,length(t));

自动控制系统实验报告

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)

《机电传动控制》教学大纲

《机电传动控制》教学大纲大纲说明课程代码：3335030 总学时：48学时(讲课42学时，实验6学时) 总学分：3 课程类别：专业模块选修课适用专业：机械设计制造及其自动化预修要求：《电工技术》、《电子技术》、《自动控制原理》一、课程的性质、目的、任务： 1．性质《机电传动控制》是机械设计制造及其自动化专业的专业方向模块选修课。 2．目的《机电传动控制》是机械设计制造及其自动化专业的一门专业选修课，属专业技术基础课，其目的是培养机械设计制造及其自动化专业的学生掌握机电传动控制技术，掌握实际的工程应用能力，学会解决工业电气控制中实际问题的能力。增强学生的就业竞争能力。 3．任务二、本课程的主要任务是使学生： 1．掌握用系统的观点如何分析机电传动控制系统。 2．具备分析、设计机电传动控制系统的能力。 3．正确运用理论解决实际问题的能力。三、课程教学的基本要求：本课程的教学环节包括：课堂讲授、课外作业、实验和考试等。通过各个教学环节重点培养学生分析 1．教学方法和教学手段的建议：本课程教学环节包括：课堂讲授、工程应用实例讨论、课外作业和实验等。通过各个教学环节的教学重点培养学生的自学能力、理论联系实际的能力和解决实际工程问题的能力。采用启发式教学，鼓励学生开展课堂讨论，提出不同方法。采用电子教案、多媒体教室；适当引入计算机辅助电子设计软件；使学生建立机算机仿真在概念。实验是本课程的重要教学环节，通过实验，深化和扩展对课程内容的理解，培养实际动手的能力。 2．实验要求: 实验是《机电传动控制》课程的重要教学环节，通过实验，加深学对课程内容的理解，掌握对机电传动控制的实际运用能力。实验要求学生实验前认真准备，完成实验预习报告（对设计性实验需提交实验方案）；实验时积极思考，多动手，学会正确使用常用的机床电器和电动机等电器的使用方法，能正确联接电路，了解机电传动中常见的传动方式，学会电动机传动系统的参数调整方法；实验后要对实验现象和实验数据认真整理分析，编写出整洁的实验报告。 3．课程习题要求

电路计算机仿真实验报告

电路计算机仿真分析实验报告

实验一直流电路工作点分析和直流扫描分析一、实验目的 1、学习使用Pspice软件，熟悉它的工作流程，即绘制电路图、元件类别的选择及其参数的赋值、分析类型的建立及其参数的设置、Probe窗口的设置和分析的运行过程等。 2、学习使用Pspice进行直流工作点分析和直流扫描分析的操作步骤。二、原理与说明对于电阻电路，可以用直观法（支路电流法、节点电压法、回路电流法）列写电路方程，求解电路中各个电压和电流。PSPICE软件是采用节点电压法对电路进行分析的。使用PSPICE软件进行电路的计算机辅助分析时，首先在capture环境下编辑电路，用PSPICE 的元件符号库绘制电路图并进行编辑、存盘。然后调用分析模块、选择分析类型，就可以“自动”进行电路分析了。需要强调的是，PSPICE软件是采用节点电压法“自动”列写节点电压方程的，因此，在绘制电路图时，一定要有参考节点（即接地点）。此外，一个元件为一条“支路”（branch）,要注意支路（也就是元件）的参考方向。对于二端元件的参考方向定义为正端子指向负端子。三、示例实验应用PSPICE求解图1-1所示电路个节点电压和各支路电流。图1-1 直流电路分析电路图

4.000V R2 1 2.000A 0V Idc2 4Adc 4.000A 6.000V R1 1 4.000A Idc1 2Adc 2.000A R3 3 2.000A 图1-2 仿真结果四、选做实验 1、实验电路图（1）直流工作点分析，即求各节点电压和各元件电压和电流。（2）直流扫描分析，即当电压源Us1的电压在0-12V之间变化时，求负载电阻R L中电流I RL随电压源Us1的变化曲线。 R4 3 Is3 2Adc 0Vs2 10Vdc RL 1 Is1 1Adc Is2 1Adc R1 4 I Is5 3Adc R2 2 12Vdc IPRINT Vs3 5Vdc Vs4 7Vdc 图1-3 选做实验电路图 2、仿真结果

控制系统仿真实验报告

哈尔滨理工大学实验报告控制系统仿真专业：自动化12-1 学号：1230130101 姓名：

一．分析系统性能课程名称控制系统仿真实验名称分析系统性能时间8.29 地点3# 姓名蔡庆刚学号1230130101 班级自动化12-1 一．实验目的及内容： 1. 熟悉MATLAB软件的操作过程； 2. 熟悉闭环系统稳定性的判断方法； 3. 熟悉闭环系统阶跃响应性能指标的求取。二．实验用设备仪器及材料： PC, Matlab 软件平台三、实验步骤 1. 编写MATLAB程序代码； 2. 在MATLAT中输入程序代码，运行程序； 3.分析结果。四．实验结果分析： 1.程序截图

得到阶跃响应曲线得到响应指标截图如下

2.求取零极点程序截图得到零极点分布图 3.分析系统稳定性根据稳定的充分必要条件判别线性系统的稳定性最简单的方法是求出系统所有极点,并观察是否含有实部大于0的极点，如果有系统不稳定。有零极点分布图可知系统稳定。

二．单容过程的阶跃响应一、实验目的 1. 熟悉MATLAB软件的操作过程 2. 了解自衡单容过程的阶跃响应过程 3. 得出自衡单容过程的单位阶跃响应曲线二、实验内容已知两个单容过程的模型分别为 1 () 0.5 G s s =和5 1 () 51 s G s e s - = + ，试在 Simulink中建立模型，并求单位阶跃响应曲线。三、实验步骤 1. 在Simulink中建立模型，得出实验原理图。 2. 运行模型后，双击Scope，得到的单位阶跃响应曲线。四、实验结果 1．建立系统Simulink仿真模型图，其仿真模型为

机电一体化技术实验报告(手写)

实验一四节传送带控制一、实验目的 1.掌握传送指令的使用及编程 2.掌握四节传送带控制系统的接线、调试、操作三、面板图四、控制要求 1.总体控制要求：如面板图所示，系统由传动电机M1、M2、M3、M4，故障设置开关A、B、C、D组成，完成物料的运送、故障停止等功能。 2.闭合“启动”开关，首先启动最末一条传送带（电机M4），每经过1秒延时，依次启动一条传送带（电机M3、M2、M1）。 3.当某条传送带发生故障时，该传送带及其前面的传送带立即停止，而该传送带以后的待运完货物后方可停止。例如M2存在故障，则M1、M2立即停，经过1秒延时后，M3停，再过1秒，M4停。 4.排出故障，打开“启动”开关，系统重新启动。 5.关闭“启动”开关，先停止最前一条传送带（电机M1），待料运送完毕后再依次停止M2、M3及M4电机。

五、功能指令使用及程序流程图 1.传送指令使用 X0000为ON时，将源内容向目标内容传送，X0000为OFF时，数据不变化。 2.程序流程图六、端口分配及接线图序号PLC地址（PLC端子）电气符号（面板端子）功能说明 1X00SD启动（SD） 2X01A传送带A故障模拟3X02B传送带B故障模拟4X03C传送带C故障模拟5X04D传送带D故障模拟6Y00M1电机M1 7Y01M2电机M2 8Y02M3电机M3 9Y03M4电机M4 10主机COM、面板COM接电源GND电源地端 11主机COM0、COM1、COM2、COM3、COM4、 COM5、接电源GND 电源地端 12面板V+接电源+24V电源正端2.PLC外部接线图

七、操作步骤 1.检查实验设备中器材及调试程序。 2.按照I/O端口分配表或接线图完成PLC与实验模块之间的接线，认真检查，确保正确无误。 3.打开示例程序或用户自己编写的控制程序，进行编译，有错误时根据提示信息修改，直至无误，用SC-09通讯编程电缆连接计算机串口与PLC通讯口，打开PLC主机电源开关，下载程序至PLC中，下载完毕后将PLC的“RUN/STOP”开关拨至“RUN”状态。 4.打开“启动”开关后，系统进入自动运行状态，调试四节传送带控制程序并观察四节传送带的工作状态。 5.将A、B、C、D开关中的任意一个打开，模拟传送带发生故障，观察电动机M1、M2、M3、M4的工作状态。 6.关闭“启动”按钮，系统停止工作八、实验总结 1.总结移位寄传器指令的使用方法。 2.总结记录PLC与外部设备的接线过程及注意事项。实验二数码显示控制一、实验目的 1.掌握译码指令的使用及编程方法 2.掌握LED数码显示控制系统的接线、调试、操作方法序号名称型号与规格数量备注 1.可编程控制器实验装置DDSZ-21 2.实验挂箱D671

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