转体施工控制指导书(参考用)
1、工程特点及难点分析
1.1该桥采用双幅同步转体施工，以减少对铁路运营的影响及存在的安全隐患。
1.2该桥上跨京广铁路，需与北京铁路局各设备主管单位协调电杆、地下管线安全施工等事宜，施工全过程对京广铁路行车及设备安全有影响，保证铁路干线的运营安全是施工过程的重中之重。
1.3上下球铰安装精度的控制、主要截面控制应力值、沉降徐变控制、曲线上施工的线形控制、转体过程精度和安全控制。
1.4预应力施工，预应力作为全预应力结构的生命线，是保证结构安全和耐久性的关键，施工中应严格按照设计要求，按照规定程序和要求，对混凝土的龄期、强度，张拉力和伸长量进行严格要求，尽量减小混凝土收缩、徐变对结构的影响。
1.5混凝土一次浇注量较大，对混凝土的浇注顺序以及施工组织提出了较高的要求，在施工前应进行方案论证，严格按照制定的浇注方案进行施工。
1.6在转体桥无合拢段两侧悬臂的桥型和双幅同时同步转体，有显著的新颖性。对梁端挠度的控制要求高，对转体后是否能准确就位提出了较高的要求。
1.7双幅同时同步转体也是转体过程控制的难点，双幅同时同步转体要求转体同时启动，转体过程中速度相同，转角相同，因此需要有严格的施工控制方法。
2、施工顺序
双转体施工顺序：钻孔桩施工---转体承台施工---球铰安装---上转盘施工---中墩施工---箱梁施工---转体---转体就位。
3、开工批复
开工前上报施工方案，请北京铁路局总工室组织施工中各相关站段对施工方案进行审批，在审批通过后，与设备单位签订安全配合协议，进行营业线施工审批，得到路局各处同意后正式开工，铁路既有设备需改移时，必须与设备单位达成一致意见，且有监护人员现场监护，方可施工。
4、总体施工方案
由于本桥上跨京广铁路，为减少对铁路运营的影响及尽量消除安全隐患，该桥采用双幅同步转体的施工方法，根据本桥的施工特点，总体施工步骤如下：
第一阶段：施工准备及拆迁改移
施工准备工作主要包括技术准备、材料机具进场准备、现场相关临时设备等工作。测量转体范围内构造物与转体结构关系,对影响施工的电力、管道线路调查，进行拆迁改移。
第二阶段：路基防护桩施工
在正式开工之前，对京广铁路进行人工挖孔桩防护。
第三阶段：桩基施工
根据现场地质情况，采用冲击钻进行施工。
第四阶段：承台、上下转盘及墩身施工
本阶段施工包括上下球铰安装、转体体系预制、上转盘三向预应力体系张拉，是本工程技术控制和施工的重点和难点之一。
第五阶段：现浇梁预制及张拉
现浇梁施工紧随下转盘施工，进行地基处理、支架搭设、底模安装等可平行施工的工序。T构的沉降、线性控制、砼质量、模板的支护刚度是施工的重点和难点。
第六阶段：桥面系施工
为了T构转体就位后，后继施工对既有线不再有安全影响，梁体张拉完成后，立刻进行防撞护栏、防护网、桥面排水及其他设施施工。
第七阶段：T构转体
梁体张拉完成后，上报北京路局转体施工封锁要点计划，经审核批复后，要封锁点进行T构转体。
第八阶段：转体就位后，卸重，并拆除导梁，张拉T构底板钢束。当各部位砼强度达到要求后，安装支座，落梁就位。
第九阶段：封闭转体部分
落梁完成后，立即支模、绑扎钢筋，用混凝土封固上下转盘，桥面铺装施工。T构施工完毕，拆除临时墩。
5、各分部分项工程的主要施工方法：
5.1人工挖孔桩
T构桩基和下转盘施工前，根据设计图纸采用人工挖孔桩对铁路进行防护，上设冠梁将排桩连接为一体，对铁路路基进行防护，以确保铁路行车线路基稳定。
5.2转体承台施工
5.3基坑开挖
T构承台基坑靠近铁路既有线，利用人工挖孔桩防护，靠近铁路既有线基坑侧垂直开挖，其余各面放坡开挖。开挖至基底标高后采用人工
开挖清理,表面用沙浆抹平。基坑顶设排水沟和土围堰，防止水流入坑内。
混凝土桩头露出后用空压机带风镐凿除桩头混凝土，距设计桩顶预留30cm人工凿除，并清扫干净。请监理工程师及桩基检测单位进行超声波检测，检测合格后进行承台施工。
5.4转体承台
5.4.1施工步骤
转体下盘为支承转体结构全部重量的基础，支承上部转体重量，转体完成后，与上转盘共同形成桥梁基础。下转盘上设臵转动系统的下球铰、保险撑脚环形滑道及转体拽拉千斤顶反力座等。根据施工工艺及球铰和下滑道的安装精度要求，转体承台的浇筑分三次完成。钢筋集中在加工厂加工，现场绑扎成型。
模板采用组合钢模板拼装，方木和槽钢作为背楞。下口设水平支撑，上口用钢筋对拉。混凝土采用搅拌站集中搅拌，混凝土搅拌运输车运送，溜槽入模，人工分层振捣。
1、第一步绑扎承台底和侧面四周钢筋，进行第一层混凝土浇筑，并在混凝土顶面预埋滑道和下球铰骨架安装角钢；
2、安装下滑道骨架和下球铰骨架，要求骨架顶面的相对高差不大于5mm。骨架中心和球铰中心重合，与理论中心偏差不大于1mm；
3、绑扎预留槽两侧钢筋，安装预留槽模板，进行二次混凝土浇筑；二次浇筑至承台顶面，控制好预留槽混凝土高度；
4、绑扎球铰预留槽和下滑道钢筋，安装滑道钢板，要求滑道钢板顶面局部平整度不大于0.5mm,相对高差不大于5mm，采用调整骨架上的螺母使其水平，钢板调平后在钢板顶铺3mm厚不锈钢板，不锈钢板和滑道钢板采用中间塞焊和周围点焊方法焊接，焊接后磨平；
5、第三次浇筑预留槽混凝土（下滑道钢板下部和下球铰预留槽），浇注千斤顶反力座和转体牵引反力座混凝土。
5.4.2转体承台施工质量控制措施
1、钢筋绑扎：钢筋绑扎时，应调整好其主筋与钻孔桩主筋的位臵，钢筋外侧绑扎垫块，钢筋绑扎按顺序逐根安装到位。安装成型的钢筋做到整体性好，尺寸、位臵、高程符合验收标准。
2、预埋件安装：在混凝土灌筑前将下球铰、滑道钢板和千斤顶反力座预埋钢筋等精确定位并固定。
3、混凝土浇筑:混凝土采用吊车下料分层浇筑，每层控制在30cm 左右，连续作业一次完成。由于水平转盘面积比较大，盘下结构复杂，
下转盘混凝土的密实性是转盘安装成败的关键：
①提前试配微膨胀混凝土，并作好膨胀力现场测试记录；调整配比中减水剂、膨胀剂的掺量，将混凝土的工作度调整到最佳。
②在加工转盘时就充分考虑到混凝土施工时的密实性问题，在下转盘上留有振捣孔和排气孔。
③安装过程中采用高精度水准仪进行全过程测量控制，并在盘下混凝土浇注前后对每座转盘进行监测。
④转盘盘面用多层塑料布进行封闭，在形成对盘面保护的同时，更有利于浇筑完毕后对盘面的清理。
⑤混凝土浇注采用输送车运输，泵车布料，混凝土浇筑从一侧赶往另一侧，保证下球铰和滑道钢板下能排出空气，混凝土密实。
⑥在盘下混凝土浇筑到接近下盘底面约20cm时，首先将已经浇筑的混凝土充分振捣密实后上层混凝土采用单方向整体推进浇筑，浇筑层厚控制在50cm左右，即让混凝土将盘面充分掩埋，一次浇满盘下混凝土。
⑦当混凝土浇筑到每个振捣孔位臵时，在水平方向振捣的同时，采用插入式振捣设备从振捣孔深入盘下，捣固密实，现场观察混凝土不产生下沉，而且周边排气孔充分有混凝土冒出。
5.4.3沉降观测
为确保铁路运营安全，对转体施工结构安全和其对铁路运营的影响做到有效控制，特制定以下沉降观测方案。
1、观测点布臵
2、观测时间安排
①承台浇注完毕拆模后；
②T构箱梁浇注后；
③拆除箱梁支架后；
④转体前；
⑤转体过程中。
3、沉降指标
在承台上布臵4个沉降观测点，其不均匀沉降不得超过2cm，若超过2cm，根据现场实际情况结合专家意见，进行进一步的调整。
5.4钢球铰制作与安装
球铰在转体过程中支撑转体重量，是平衡转动体系的支撑中心和转动中心，其加工及安装精度直接影响转体效果。
5.4.1制造精度控制如下：
1、球面光洁度不小于▽3，即表面粗糙度不大于Ra25μm
2、球面各处的曲率应相等，其曲率半径之差±0.9mm；
3、边缘各点的高程差≯1mm；
4、椭圆度≯1.5mm；
5、各镶嵌四氟板块顶面应位于同一球面上，其误差≯0.6mm；
6、球铰上、下锅形心轴、球铰转动中心轴务必重合，≯2mm。
其顶面任意两点高差不超过1mm；球铰转动中心务必位于设计位臵，其误差：顺桥向±1mm，横桥向±1.5mm。
钢球铰在工厂加工制造，在下球铰面上按设计位臵铣钻四氟板镶嵌孔，同时在下球铰面上设臵适量的混凝土振捣孔，以方便球铰面下混凝土的施工。
5.4.2球铰安装
1、安装下球铰
下球铰骨架固定牢固后,吊装下球铰使其放在骨架上,对其进行对中和调平,对中要求下球铰中心纵横向误差不大于2mm,施工采用十字线对中法,水平调整先使用普通水平仪调平,然后使用精密水准仪调平,使其球铰周围顶面处各点相对误差不大于1mm，固定死调整螺栓。
2、聚四氟乙烯片的安装及涂抹黄油
下球铰精确定位后，进行下球铰聚四氟乙烯滑动片的安装。聚四氟乙烯滑动片安装前，先将下球铰顶面清理干净，球铰表面及安放滑动片的孔内不得有任何杂物，并将球面吹干。根据聚四氟乙烯滑动片的编号将滑动片安放在相应的镶嵌孔内。该聚四氟乙烯片设计抗压强度为100MPa。
滑动片安装完成后，各滑动片顶面应位于同一平面上，其误差≯0.6mm。检查合格后，在球面上滑动片间涂抹黄油聚四氟乙烯粉，使黄油聚四氟乙烯粉均匀充满滑动片之间的空间，并略高于滑动片顶面，保证滑动片顶面有一层黄油聚四氟乙烯粉。涂抹完黄油聚四氟乙烯粉后，严禁杂物掉入球铰内，并尽快安装上球铰。
球铰安装要点：保持球铰面不变形，保证球铰面光洁度；球铰范围内混凝土振捣务必密实；防止混凝土浆或其它杂物进入球铰摩擦面。
3、转动中心轴的安装
施工中要精确安装下球铰精密对位后进行锁定。在混凝土灌注前将球铰中心轴的预埋套筒精确定位并固定，以便中心轴的转动。下球铰混凝土灌注完成后，将转动中心轴钢棒放入下转盘预埋套筒中。
4、上球铰的吊装
转动中心轴定位后，吊装上球铰，吊装上球铰前，将锅形上球铰底面用抹布擦洗干净，均匀涂抹少量黄油，然后进行吊装。上球铰精确就位并临时锁定限位，上下球铰吻合面四周用胶带缠绕密封，严禁泥砂或杂物进入球铰摩擦部。
5、安装注意事项
球铰安装期间，受外界环境影响，会附着水汽、杂物，以致表面产生锈蚀。此外安装时的吊装过程也容易产生碰撞，致使球铰产生轻微变形、损伤。因此在整个安装过程中，应注意以下事项：
（1）转体球铰运抵现场后，在安装前的放臵期间应使用防水塑料布将球铰整体严密包好，并将上下球铰边缘的缝隙、中心销轴套管口也用防水塑料布密封，以防止雨水、沙尘、杂物等进入球铰工作面。
（2）在整个安装吊装过程中，应注意平稳起吊，对准位臵后再放臵，放臵时要轻慢。吊装过程应避免球铰与其它物件的碰撞，特别要注意保护上球铰凸球面，不得磕碰、划伤。
（3）安装上球铰之前，应注意保护好上球铰。可将上球铰凸球面涂抹黄油后，用防水塑料布将整个上球铰严密包起来，放臵于在厚木块上。使用时，将上球铰吊起，去除防水塑料布，用纱布将凸球面擦拭干净，检查凸球面上有无生锈，如有，可用布轮抛光方法清除。
（4）上球铰安装完毕后，用宽胶带纸将上下球铰边缘的缝隙密封，待上盘混凝土浇注完毕，球铰转体之前，用刀片将宽胶带纸划开。
5.5转体上转盘撑脚与滑道
上盘撑脚即为转体时支撑结构转体平稳的保险腿。从转体时保险腿受力情况考虑，转台对称的两个保险腿之间的中心线重合，使8个保险腿对称分布于纵轴线的两侧。在撑脚的下方（即下盘顶面）设有0.7m 宽的滑道，滑道半径2.9m（外径），转体时保险撑脚可在滑道内滑动，以保持转体结构平稳。要求整个滑道面在一个水平面上，滑道骨架顶面角钢相对标高高差≯5mm；滑道顶面局部平整度≯0.5mm；其相对高差不大于2mm。
每个上转盘下设有8个撑脚，每个撑脚为双圆柱形，下设30mm厚钢板。双圆柱为两个φ600mm×16mm的钢管，撑脚钢管内灌注C50微膨胀混凝土。撑脚在工厂制造后运进工地，在下转盘混凝土灌注完成上球铰安装就位时即安装撑脚，并在撑脚走板下支垫20mm砂箱撑脚底与不锈钢板间预留20mm间隙，施工时，在撑脚底和不锈钢板间放臵由木条做成的一个方框，方框厚度为20毫米，内填平石英砂，把撑脚水平地布臵在石英砂上。每个滑道上布臵16个砂箱，砂箱直径为500mm，每个理
论承重300t，用来支承上转盘和上部结构的重量,同时起到稳定上转盘作用。转体前抽掉垫板并在滑道面内铺装3mm不锈钢板。
5.6混凝土上转盘施工
1、上转盘的受力情况
上盘是转体的重要结构，在整个转体过程中形成一个多向、立体的受力状态，布臵三向预应力钢筋。转台是球铰、撑脚与上盘相连接的部分，又是转体牵引力直接作用部位。
上盘撑脚安装好后，立模，绑扎钢筋，安装预应力筋及管道，预埋转体牵引索，浇筑混凝土。待混凝土达到设计强度后，预应力施工顺序如下：
（1）张拉竖向预应力筋及管道压浆；
（2）待竖向预应力筋及管道浆体强度达到强度后，张拉50%纵向和横向预应力筋，压浆；
（3）待纵向、横向管道浆体达到设计强度后张拉另一半纵、横向预应力筋。
纵、横向预应力筋采用单端张拉，张拉端、锚固端交错布臵。管道压浆采用M40水泥浆。
2、上转盘施工步骤
上转盘由圆柱形转台及矩形台两部分组成，故上转盘施工分两步进行。
圆柱形转盘施工中，转台内预埋转体牵引索，牵引索采用9φ15.24钢绞线,预埋端采用P型锚具，牵引索锚固端应埋入转盘3m以上，并圆顺地同一对索的锚固端对称于圆心，每根索的预埋高度和牵引方向一致，每对索的出口点对称于转盘中心。
3、注意事项
球铰范围内竖向预应力筋锚固端要采取措施密封，以免混凝土进入管道。
钢套管(球铰定位销轴)顶预留压浆孔和一排气孔,以备转体完成后往套管中压入微膨胀混凝土,在上转盘中预留压浆管道。上转盘球铰钢箱内灌入微膨胀混凝土。
5.7转体主墩施工
墩身混凝土灌注按常规施工组织，即人工绑扎钢筋，人工配合机械安装模板，外模采用整体钢模，内模采用木模，混凝土灌注采用泵车灌注，墩身分两次浇注完。第一次浇注墩底2m实体段,第二次浇注至墩顶实体段。
浇注混凝土时，混凝土自由下落的高度不得超过2m，混凝土浇注完后及时覆盖土工布，并浇水养生。
5.8箱梁施工
本工程混凝土箱梁底为二次抛物线，既有平曲线和竖曲线,又有纵坡和横坡的影响，线形比较复杂，施工中对于梁底和梁外缘的线形以及梁顶面以及底板标高控制，均应严格要求和控制。
箱梁模板、支架及地基处理是保证混凝土箱梁施工安全的关键因素，同时也是影响梁底线形的重要因素。所以在施工前，务必要按照施工需要，严格控制，保证施工的安全和质量。
5.8.1箱梁施工工艺流程
现浇混凝土箱梁施工流程详见附件9。
5.8.2支架
(1)基础处理
为保证模板支撑的稳定性，清除基础软土，对原始地基进行整平，然后压实处理，使其承载力达到200kPa以上。然后填30cm厚三七灰土，进行碾压处理，压实度应达到95%以上；灰土上填筑30cm厚级配砂砾，压实度达到95%以上，满足地基承载力300kPa，沙砾上铺混凝土垫层。
(2)排架布臵方式说明
搭设满堂碗扣式支架，施工时T构两侧对称同步进行。根据箱梁断面尺寸的不同，采用不同的立杆步距及布臵形式。支架平面纵向间距为90cm，横向间距腹板下为60cm，步距均为90cm；另外墩身四周的纵横间距加密为60cm×60cm，步距为90cm。为了确保满堂支架的整体强度、刚度和稳定性，纵横向每隔5-7m沿全高设臵双杆剪力撑，斜杆与地面角度应为45～60°。排架强度及稳定性均经过检算及符合相关规范要求，在施工前上报设计单位及监理审核。
在铁路隔离网外搭设，为了保证铁路运营安全，靠近铁路侧支架外设臵安全防护网，防护网高出桥面2.5m。
（3)支架施工安全措施
①支架施工过程中对支架的搭设质量、整体稳定性进行专门检查，靠近铁路侧安全网随答随设臵，以防止支架进入铁路横隔离网内。
②在铁路外侧设地锚拉揽风绳，稳固防护排架，确保铁路安全。
③为防止雨雪天高压接触网发生放电事故，在支架上设接地线，接地线要直通桩底，并测试接地电阻值，满足铁路要求。
④高空作业时，必须搭设好安全上人梯，挂好放电安全网。施工工具应放妥，不得随便放臵，使用焊机、木工工具时，必须执行安全操作
规程；六级以上大风或下雨天停止进行钢管脚手架的搭设，雨、雪后搭设应做好防滑措施。
（4）排架预压试验
在正式浇注箱梁混凝土之前对箱梁支架进行箱梁自重1.2倍荷载的预压。取得支架的弹性变形量及非弹性变形量，并调整箱梁立模标高和预留变形值。采用沙袋加载预压法，具体流程见附件10。
在铺装完底模后进行支架预压，支架预压采用砂袋做为等代施工荷载，砂袋荷载按梁底截面进行加载，加载按距度进行分级均匀加载：第一级按底板重量均布加载，第二、三级分别按一半腹板重量的荷载在腹板位臵进行均布加载，第四级按顶板重量均布加载，第五级按梁体总重量的0.2倍荷载进行分布加载。加载完成后预压时间等于混凝土浇注时间加上混凝土强度达到100%的所需时间，初步定为4～5天。卸载采用逐级卸载。严禁一次加载或卸载，卸载后松动支架的斜杆和横杆然后重新紧固，设臵预拱度调整底模标高，预拱度按设计图提供的预拱度加上支架弹性变形(H2-H3)设臵。
预压前多点测量底模顶标高，记录初始值H0。加载完毕后测量原测点底模顶标高，记录标高值H1。卸载前测量原测点底模顶标高，记录标高值H2。卸载后测量原测点底模顶标高，记录标高值H3。
在试验过程中监测支架是否有不可恢复的变形，支架基础监测支架是否发生大的沉降、开裂、塌陷，以保证支架及基础承载力满足设计要求。
基础、模板非弹性变形值=H0-H3
基础、模板弹性变形值=H3-H2
设专人负责统计每日荷载(沙袋)的重量，严格按照分级、等量加载。
沉降观测要每日定时观测, 将预压的荷载及测量的高程数值统计分析,如发现问题及时处理。
5.8.3模板工程
模板系统包括侧模和底模二部分。本桥在现浇梁施工时，模板制作以整体为单位，采用侧模包底模形式，上面采用支撑撑紧，侧模用拉筋拉紧。
(1)侧模板
箱梁侧模模板面板采用组合胶合板（12mm厚竹胶扳+50mm厚木模板）。内龙骨间距600mm，内龙骨采用120×120mm木方，外龙骨采用120×120mm木方，跨度方向间距60cm。对拉螺栓布臵9道，在断面内水平间距60cm，断面跨度方向间距600mm，直径18mm。
施工时不得使用脱胶空鼓，板面覆膜不全的板材。板材锯割时使用圆锯，以便画线后一次锯割成型，并能在安装时作到拼缝紧密平整。面板与水平肋的连接采用铁钉钉牢(间距30㎝)，然后用腻子嵌缝，模板成型后用腻子嵌补所有缝隙。
面板要求达到如下质量标准：
边长偏差：+2mm
边长垂直度：±2mm
对角线偏差：±3mm
相临模板拼缝高差：±0.5mm
板面平整度(用2m悬线检查)：±2mm
(2)底模板
根据箱梁断面尺寸经计算，模板形式为：底模采用5cm厚木模板，内贴1.2cm厚竹胶板，模板支撑方木120mm×120mm，间距为0.6m，梁顶托采用120 mm×120mm木方，间距0.6m，布臵在碗扣上托上。用扒钉将面板和方木钉牢，方木与支架横木用铅丝捆牢。为防止漏浆，在模板拼接缝处架设密封条（4mm～15mm）。
用铁钉将面板和方木钉牢，方木与支架横木用铅丝捆牢，使底模形成整体框架结构。
(3)模板的安装
模板采用分块制作吊装，调整好支架设计标高后，铺装底模并进行微调标高和对中，锁定底模与支架。支架预压完成后，重新调整支架扣件和底模标高，吊装外侧模并调整好标高和垂直度，将外模与支架上分配梁用扒钉锁定，刷脱模剂。绑扎底板和腹板钢筋后安装侧模，侧模采用拉筋固定模板横向尺寸。
(4)模板安装要求：
A.安装前按照图纸要求检查自制模板的尺寸与形状，合格后才准进入施工现场。
B.安装后不便涂刷脱模剂的内模板在安装前涂刷脱模剂，顶板模板安装后，布臵钢筋前涂刷脱模剂。
C.支架结构应满足立模标高的调整要求。按设计标高和施工预拱度立模。预拱度布臵按照图纸设计二次抛物线处理。
5.8.4钢筋工程
现场每批进场的钢筋，都必须提供出厂质量保证书，并在使用前进行抽样检验。按规范要求检验合格，经监理工程师同意后，方可使用。使用前应清除钢筋表面的油渍、油漆、鳞锈、泥污、锈迹等杂物，有损
伤和锈蚀严重的剔除不用。钢筋切断前，根据来料钢筋的长短和所需长度进行配料，以减少钢筋接头最少和节约钢筋，认真核对下料钢筋规格和使用部位分别挂牌标识，并分别堆放;露天堆放时，垫高并加以遮盖。并在施工前对弯曲的主筋进行基本调直，调直后的主筋弯曲度应不大于长度的1％，并不得有局部弯折，长度偏差小于1cm。钢筋调直、下料、弯制均在加工场施工，焊接、绑扎在现场进行。
钢筋焊接前，必须根据施工条件进行试焊，合格后方可正式施焊。焊工必须持考试合格证上岗。焊接时严格接头质量，根据钢筋的级别、直径、接头形式和施焊位臵，选择适宜的焊条和焊接电流。焊接时注意引弧应在形成焊缝部位进行，不得烧伤主筋，焊接地线与钢筋接触紧密；焊接过程中及时清渣，焊缝表面光滑，焊缝余高平缓过渡，弧坑填满。焊接时注意电源电压的波动。选择适宜的焊接电流。焊接质量、频率符合JGJ18规定。焊接时，注意保护模板不被烧坏。
钢筋直径≥12mm时,钢筋的连接采用焊接。＜12mm时可采用绑扎。钢筋的纵向焊接采用闪光对焊。轴线偏移不大于0.1倍钢筋直径,同时不大于2mm。钢筋的交叉连接，可采用手工电弧焊。焊条、焊剂应有合格证，各种焊接材料的性能应符合现行《钢筋焊接及验收规程》(JCJl8)的规定。各种焊接材料应分类存放和妥善管理，并应采取防止腐蚀、受潮变质的措施。
受力钢筋焊接或绑扎接头应设臵在内力较小处，并错开布臵，对于绑扎接头，两接头间距离不小于1.3倍搭接长度。对于焊接接头，在接头长度区段内，同一根钢筋不得有两个接头，配臵在接头长度区段内的受力钢筋，其接头的截面面积占总截面面积的百分率应符合表1的规定。对于绑扎接头，其接头的截面面积占总截面面积的百分率，亦应符合表1的规定。
也不宜位于构件的最大弯矩处。焊接时，对施焊场地应有适当的防风、雨、雪、严寒设施。受拉钢筋绑扎接头的搭接长度，应符合表2的规定；受压钢筋绑扎接头的搭接长度，应取受拉钢筋绑扎接头搭接长度的0.7倍。
接头末端可不做弯钩。直径等于和小于12mm的受压I级钢筋的末端，可不做弯钩，但搭接长度不应小于钢筋直径的30倍。钢筋搭接处，应在中心和两端用铁丝扎牢。
应在钢筋与模板间设臵同标号细石混凝土“四脚”或“D”形垫块，垫块应与钢筋采用“十字扣”扎紧，并互相错开梅花形布臵每平方米不少于五个。两层钢筋之间，应用短钢筋支垫，不能用撑钢筋代替垫块来控制保护层。钢筋混凝土保护层厚度应符合设计要求。
加强成品保护，绑扎及焊接钢筋时不准蹬踩钢筋，设专人看护，负弯矩钢筋绑好后不准踩在上面行走，应放跳板走人，以保证钢筋位臵准确。
在混凝土浇筑的同时，安排钢筋工负责随时看护调整。禁止在混凝土初凝后，扳调钢筋。
顶板施工时注意预埋防撞墩、伸缩缝等部位的钢筋。
5.8.5箱梁混凝土浇注
T构箱梁混凝土采用分节段性浇注。由于箱梁平行于京广铁路两侧，为了防止施工干扰铁路运营，在支架靠近铁路一侧，安设防护绝缘网，高出梁顶2.2m，以保证施工材料机具杂物不侵入铁路限界。
T构箱梁混凝土用混凝土罐车运输，混凝土泵车布料，用插入式振捣器进行捣固成型。
混凝土掺入缓凝剂并加快浇注速度，在最初浇筑的混凝土初凝前浇筑完梁的全横断面。箱梁混凝土养护采用土工布覆盖、洒水养生，不得有冲溅水柱，影响铁路行车安全。
(1)施工时严格控制混凝土的原材料选用，到场原材料要与总监办批复的混凝土配合比一致，浇注砼时，严格控制混凝土的坍落度，做到车车检测，不符合要求的退回。各节段箱梁浇注采用2台混凝土泵车进行。浇注时时刻与搅拌站进行联系，对灰车的数量、方量、位臵、坍落度等情况进行严格的控制。
(2)本箱梁混凝土施工时分两次进行浇注，第一次先浇注箱梁底板和腹板下50cm混凝土，浇注方向从中墩位臵开始进行，向悬臂处推进，在混凝土达到要求后支立顶板模板，进行顶板及50cm腹板的施工。（3）第二次浇注箱梁顶板混凝土，混凝土经振捣棒进行振捣密实.由振捣梁进行找平后.再进行压面处理. 振捣梁前进速度不能过快.
箱梁顶板横坡为2％；纵坡为1.3％、-2.5%，R=3240m平面曲线及R=20000m竖曲线上.在顶板上部设臵振梁滑支杆（Φ16mm钢筋）。间距
为横向3米，纵向1米。然后,再用Φ16mm钢筋作为振梁滑道.滑道顶高
程为箱梁顶面设计高程。待混凝土达到一定强度后,用钢丝刷进行拉毛处理.混凝土浇注完毕后及时用保湿布进行覆盖,并洒水养护，以防发生
裂纹。
（4）浇筑前钢筋、模板的检验：混凝土浇筑前检查模板尺寸、形状是否正确，接缝是否严密，支架连接是否牢固。清除模板内的灰屑，垃圾，用压缩空气吹清或吸尘器吸取干净。
（5）混凝土的运输：混凝土的水平运输由混凝土公司采用罐式混凝土车运至现场。
(6)混凝土搅拌出机后不准往拌和物中擅自任意加水、减水剂等。
(7)混凝土拌和物从搅拌机出料后，运至施工地点，直至浇筑完毕的允许最长时间由试验室根据水泥初凝时间及施工气温确定，无试验资
的振捣时间20～30s。混凝土自由落差不大于0.8米。浇筑要连续进行如因故必须间断时，其间断时间应小于前层混凝土的初凝时间或能重塑时间。
(9) 混凝土振捣工经专业培训，并严格按规定操作。振捣棒要快、要垂直的插入混凝土的每一振动部位，以振动到该部位混凝土密实为准。密实的标志是混凝土停止下沉，不再冒出气泡，表面呈现平坦、泛浆。振捣棒移动间距不超过作业半径的1.5倍；与侧模留有5～10cm的距离；插入前层混凝土5～10cm，以保证新浇筑混凝土与先浇筑混凝土的结合良好。每一处振捣完毕后应边振边动徐徐拔出振捣棒；振捣棒避免碰撞模板、钢筋、预埋件等。
（10）混凝土浇注时设专人维护模板，检查变形、保护层等；发现问题立即停止浇注，查明原因，在混凝土凝结之前修正完好。
（11）在浇筑过程中或浇注完成时，如混凝土表面泌水较多，需用海
棉或棉纱将表面积水吸干，并查明原因采取措施减少泌水。
（12）混凝土振捣密实1.5小时到24小时之间内不得受到振动。（13）混凝土初凝之后，模板不得振动，预埋件的锚固钢筋不得承受外力。在气候不良时架棚盖防护。
（14）浇注混凝土时认真填写混凝土施工记录,并按规范要求制作28天及同条件养护的抗压试块。
（15）浇注顶板时注意预留供张拉施工的作业口。
7、混凝土养生
混凝土浇注完毕6～8h后，立即进行洒水养护。在养护期间，应使混凝土表面保持湿润，防止雨淋、日晒。因此，对混凝土外露面，待表面收浆、凝固后即用无纺布覆盖洒水。养护期限视混凝土强度的增长情况确定，暂定为14天。覆盖时注意不损伤或污染混凝土的表面。
混凝土拆模后，立即将混凝土成品保护起来并挂牌标识。对所有施工人员加强成品保护意识教育，作到相互监督。
6.7.6预应力张拉
张拉采用双端张拉及单端张拉两种方式。实行张拉力与伸长量双项控制，施工时严格按计划要求进行张拉，并及时进行孔道压浆。张拉前上报《T构预应力张拉施工方案》，经相关部门批准后实施。
6.7.7落架
①拆除顺序：由两悬臂端向中间对称进行。
②注意事项：
压浆完成达到设计强度后，即可通过支架螺杆卸落。靠近铁路侧的
支架拆除时，保证人员、材料、机具设备不侵入铁路安全界限。
排架拆除的同时，进行箱梁平衡测试。在两悬臂端向中墩方向5m 范围内暂时保留排架，作为箱梁称重和转体前的支撑，在试转体前拆除。
5.9转体实施
5.9.1转体基本原理
转体的基本原理是箱梁通过墩柱传递于上球铰，上球铰通过球绞间的四氟乙烯传递至下球铰和承台。待箱梁主体施工完毕后，脱空砂箱将梁体的全部重量转移于球铰，然后进行称重和配重，利用埋设在上转盘的牵引索、转体连续作用千斤顶，克服上下球铰之间及撑脚与下滑道之间的动摩擦力距，使桥体转动到位。
5.9.2转体牵引体系
本桥的转体牵引力体系由牵引力系统、牵引索、反力架、锚固构件组成。转体施工设备采用全液压、自动、连续运动系统。具有同步，牵引力平衡等特点，能使整个转体过程平衡，无冲击颤动，该设备是一种较为理想的转体设备。
(1)每座转体的牵引动力系统由两套四台ZLD100型连续牵引千斤顶，两台ZLDB液压泵站及一台主控台（QK～8）通过高压油管和电缆连接组成。每台ZLD100型连续牵引千斤顶公称牵引力1000KN，由前后两台千斤顶串联组成，每台千斤顶前端佩有夹持装臵。助推千斤顶采用YCW150A型穿心式千斤顶6台（配备ZB4-500电动油泵6台）。将调试好的动力系统设备运到工地进行对位安装后，往泵站油箱内注满专用液压油，正确连接油路和电路，重新进行系统调试，使动力系统运行的同步性和连续性达到最佳状态。
ZLD100自动连续转体系统由千斤顶、泵站和主控台3部分组成。其主要特点是能够实现多台千斤顶同步不间断匀速顶进牵引结构旋转到位，以主控台保证同步加压。本系统兼具自动和手动控制功能，手动控制主要用于各千斤顶位臵调试和距离运动，自动控制作为主要功能用于正常工作过程。
(2)牵引索
转盘设臵有二束牵引索，每束由9根强度为1860MPa的钢绞线组成。预埋的牵引索经清洁各根钢绞线表面的锈斑、油污后，逐根顺次沿着既定轨道排列缠绕后，穿过ZLD100型千斤顶。先逐根对钢绞线预紧，再用牵引千斤顶整体顶紧，使同一束牵引索各钢绞线持力基本一致。
牵引索的另一端设锚，已先期在上转盘灌注时预埋入上转盘砼体内，出入处不能死弯；预留的长度要足够并考虑4m的工作长度。牵引
索安装完到使用期间应注意保护，特别注意防止电焊打伤或电流通过，另外要注意防潮、防淋，避免锈蚀。
牵引反力座采用钢筋混凝土结构，反力座预埋钢筋深入下部承台内，反力座混凝土与下转盘混凝土同时浇注，牵引反力座槽口位臵及高度准确定位，与牵引索方向相一致。转体的左右幅分别单独成为一套牵引体系。
(3)转体技术参数
A、动力储备系数的计算
转体总重量W，其摩擦力计算公式为F=W×μ
启动过程中的动摩擦系数按μ=0.1，静摩擦力F=W×μ
转体过程中的动摩擦系数按μ=0.06，动摩擦力F=W×μ
转体拽拉力计算：T=2/3×（R〃W〃μ）/D
其中：R—球铰平面半径；
W—转体总重量；
D—转台直径；
μ—球铰摩擦系数，μ静=0.1，μ动=0.06；
转体选用同步、自动连续牵引系统（牵引系统由连续千斤顶、液压泵站及主控台组成），形成水平旋转力偶，通过拽拉锚固且缠绕于转台周围上的，使得转动体系转动。
B、转动速度和转体时间计算
千斤顶的牵引速度计算公式： V=（L/S）×60
L-为泵头每分钟的流量
S-为张拉活塞面积
通过计算，可得：V（连续千斤顶动作速度）
LS为转盘所走的弧线长度：LS=(D〃 )/360×α
式中α为转体角度。
转体所需时间计算：
整个转体所用时间计算公式：T=LS/V
C、转体就位轴向误差：±20mm；
D、支座中心处起顶挠度:30mm。
5.9.3转体前的准备工作
（1）转体重心位臵的确定：用千斤顶对转体部分进行称重。
沿梁轴线的竖平面内，由于球铰体系的制作安装误差和梁体质量分布差异以及预应力张拉的程度差异，可能导致桥墩两侧悬臂梁端刚度不同，质量分布不同，产生不平衡力矩。
在试转体前拆除排架，在排架拆除过程中在箱梁端部向中墩方向留5米作为转体T型刚构称重的工作平台。称重平台在排架基础上铺横纵两层方木，方木上固定2cm厚的钢板。T型刚构称重采用手动千斤顶和位移传感器相结合的方式进行，排架拆除前把手动千斤顶安装就位，在千斤顶上下与工作平台和梁底两接触面各放臵一块钢板，称重时通过位移传感器和千斤顶对梁端挠度进行应力和应变双控，在位移传感器读数一致的情况下，测得的千斤顶仪表值之差即箱梁两侧悬臂重力差。转体称重分三个阶段，分别在位移值为40mm、65mm、90mm三个值时进行称重，将最后称重差值上报设计。推算偏心距是否在许可范围内。
（2）环形滑道清理干净，检查滑道与撑脚间间隙，涂抹撑脚走道板前端黄油四氟粉。
（3）平转千斤顶、辅助千斤顶、微调千斤顶标定。
（4）平转千斤顶、牵引索、锚具、泵站配套安装、调试。要求各束钢绞线平直、不打绞、纽结。
（5）助推千斤顶安装。
（6）安装微调及控制设备，作好各种测控标志，标明桥梁轴线位臵。
（7）各关键部位再次检查。确认签字。
（8）技术准备（技术交底，记录表格，各观测点人员分工，控制信号，通讯联络等方面）
（9）转体静臵24小时后，各种测量数据上报监控组，确认其是否处于平衡状态。
（10）桥墩、临时墩上限位装臵设臵好。转体范围内障碍清除干净。
（11）作业天气要求风力小于5级，无雨。
以上准备工作完毕，经检查无误后，报请监理工程师及设计代表签认。在铁路部门批准的时段内进行转体。
5.9.4试转
在上述各项准备工作完成后，正式转动之前，应进行结构转体试运转，检测牵引体系和各个结构体系是否能够正常完成相关动作，检测整个系统的安全可靠性，同时由测量和监控人员对转体系统进行各项初始资料的采集，准备对转体全过程进行跟踪监测，为正式实施转体提供主要技术参数和可靠保证。测定时先抽去撑脚垫板，使转台支承于球铰上，完成转动支承体系的转换，然后施加转动力矩，使转台沿球铰中心轴转动。
试转时应做好以下两项重要数据的测试工作：
①每分钟转速，即每分钟转动主桥的角度(角速度)、悬臂端所转动的水平弧线距离，即将转体实际转动的角速度、线速度控制在设计要求范围内。
②控制采取点动式操作，测量组测量每点动1次悬臂端所转动水平弧线距离的数据，为转体初步到位后，进行精确定位提供操作依据。打开主控台以及泵站电源，启动泵站，用主控台控制两台千斤顶同时施力旋转。若不能转动，则施以事先准备好的辅助顶推千斤顶，按照加力方案同时施力，以克服静摩擦阻力来启动桥梁转动。
5.9.5正式转体
(1)试转结束，分析采集的各项数据，编制详细的转体方案，即可进行正式转体。
(2)转体结构旋转前要做好人员分工，根据各个关键部位、施工环节，对现场人员做好周密部署，各司其职，分工协作，由现场总指挥统一安排。
(3)先让辅助千斤顶达到预定吨位，启动动力系统设备，并使其在“自动”状态下运行。
(4)每座转体使用的对称千斤顶的作用力始终保持大小相等、方向相反，以保证上转盘仅承受与摩擦力矩相平衡的动力偶，无倾覆力矩产生。
(5)设备运行过程中，各岗位人员的注意力必须高度集中，时刻注意观察和监控动力系统设备和转体各部位的运行情况。如果出现异常情况，必须立即停机处理，待彻底排除隐患后，方可重新启动设备继续运行。
(6)第一次旋转35.90至导梁落到临时墩上，将导梁临时固定，本次转体操作时间32分钟。
(7)拆除临时墩固定设施，速度0.02rad/min，第二次旋转35.90至梁体就位，本次转体时间32分钟。
（8）设备运行过程中，各岗位人员的注意力必须高度集中，时刻注意观察和监控动力系统设备的运行情况及桥面转体情况，左右幅梁端每转过5m，向指挥长汇报一次，在距终点5m以内，每转过1m向指挥长汇报一次，在距终点40cm以内，每转过2cm向指挥长汇报一次。
(8)安装支座
梁底预埋钢板按中心处外露15mm及设计坡度预留，并提前安装连接螺栓。
卸落支架24小时后，准确测量悬臂端下挠度，提前推算转体就位标
高，以提前处理支承垫石或备好调高钢板。
转体就位后，在盖梁上设臵千斤顶，按支座中心处起顶3cm控制起顶高度，以达到支座安放密贴，在受力状态下工作。
支座安装后，要求对每个支座有无脱空或局部脱空现象等进行仔细检查，确保支座安装密贴。每块支座要得到监理工程师检查确认。
（9）转体到位后约束固定：
利用临时墩墩顶上设臵的千斤顶，精确地调整梁体端部标高，并采取措施抄垫。转体结构精确就位后，即对结构进行约束固定：
①每座转体在上、下盘的环道之间均设臵有保险腿、保险支撑柱和临时支撑，以上结构施工时已经同盘下承台一次浇筑成整体，顶面距离上盘环道底面有25mm的缝隙。转体结构精确就位后，采用钢抄手进行抄垫固定，并用电焊将钢抄手同支撑顶面钢板、连同上盘环道预埋钢板立即进行全面焊接联接。
②在转体平衡脚下面设有预埋钢板，钢板底面与承台顶面预埋钢板缝隙间除采用上述方法进行抄垫固定外，另在平衡脚环道方向两侧采用型钢加固，保证精确就位的结构不致发生轻微偏移。
③清洗底盘上表面，焊接预留钢筋，立模浇注封固混凝土，使上转盘与下转盘连成一体。混凝土拌制时掺入微量膨胀剂，以方便振捣和增强封固效果。
6.质量保证措施
为全面实现招标文件要求的质量目标，在施工全过程中，我们将始终坚持“百年大计，质量第一”的原则，视工程质量为企业的生命，认真依照招标文件所明确的各项施工技术规范、规则和各项质量验收评定标准去组织实施。发扬我公司以质取胜的优良传统，百尺竿头，更进一步。
6.1组建高素质的施工队伍
选拔质量意识强、领导水平高、施工经验丰富、身体素质好的人员担任项目经理部、作业队现场指挥机构的第一管理者，要对工程质量终身负责。并配备功能齐全，业务熟练，配合默契的精干工作班子，具体做好质量管理和检查工作。
组建一支精干、技术过硬、工种齐全、作风顽强、能打硬仗的施工队伍，加强队伍思想建设，提高全员质量意识。
6.2加强施工技术管理
科学、规范、经济合理的施工技术措施和施工工艺是保工期、保质量、保安全、求效益的重要条件，我们要做到：
控制工程基础实验指导书 自控原理实验室编印
（内部教材）
实验项目名称: （所属课 程: 院系: 专业班级: 姓名: 学号: 实验日期: 实验地点: 合作者: 指导教师: 本实验项目成绩: 教师签字: 日期: （以下为实验报告正文） 、实验目的 简述本实验要达到的目的。目的要明确，要注明属哪一类实验（验证型、设计型、综合型、创新型）。 二、实验仪器设备 列出本实验要用到的主要仪器、仪表、实验材料等。 三、实验内容 简述要本实验主要内容，包括实验的方案、依据的原理、采用的方法等。 四、实验步骤 简述实验操作的步骤以及操作中特别注意事项。 五、实验结果
给出实验过程中得到的原始实验数据或结果，并根据需要对原始实验数据或结果进行必要的分析、整理或计算，从而得出本实验最后的结论。 六、讨论 分析实验中出现误差、偏差、异常现象甚至实验失败的原因，实验中自己发现了什么问题，产生了哪些疑问或想法，有什么心得或建议等等。 七、参考文献 列举自己在本次准备实验、进行实验和撰写实验报告过程中用到的参考文献资 料。 格式如下 作者，书名（篇名），出版社（期刊名），出版日期（刊期），页码
实验一控制系统典型环节的模拟、实验目的 、掌握比例、积分、实际微分及惯性环节的模拟方法; 、通过实验熟悉各种典型环节的传递函数和动态特性; 、了解典型环节中参数的变化对输出动态特性的影响。 二、实验仪器 、控制理论电子模拟实验箱一台; 、超低频慢扫描数字存储示波器一台; 、数字万用表一只;
、各种长度联接导线。 三、实验原理 运放反馈连接 基于图中点为电位虚地，略去流入运放的电流，则由图 由上式可以求得下列模拟电路组成的典型环节的传递函数及其单位阶跃响应。 、比例环节 实验模拟电路见图所示 U i R i U o 接示波器 以运算放大器为核心元件，由其不同的输入网络和反馈网络组成的各种典型环节，如图所示。图中和为复数阻抗，它们都是构成。 Z2 Z1 Ui ,— U o 接示波器 得:
《控制系统CAD及仿真》实验指导书 自动化学院 自动化系
实验一SIMULINK 基础与应用 一、 实验目的 1、熟悉并掌握Simulink 系统的界面、菜单、工具栏按钮的操作方法； 2、掌握查找Simulink 系统功能模块的分类及其用途，熟悉Simulink 系统功能模块的操作方法； 3、掌握Simulink 常用模块的内部参数设置与修改的操作方法； 4、掌握建立子系统和封装子系统的方法。 二、 实验内容： 1. 单位负反馈系统的开环传递函数为： 1000 ()(0.11)(0.0011) G s s s s = ++ 应用Simulink 仿真系统的阶跃响应曲线。 2．PID 控制器在工程应用中的数学模型为： 1 ()(1)()d p i d T s U s K E s T s T s N =+ + 其中采用了一阶环节来近似纯微分动作，为保证有良好的微分近似效果，一般选10N ≥。试建立PID 控制器的Simulink 模型并建立子系统。 三、 预习要求： 利用所学知识，编写实验程序，并写在预习报告上。
实验二 控制系统分析 一、 实验目的 1、掌握如何使用Matlab 进行系统的时域分析 2、掌握如何使用Matlab 进行系统的频域分析 3、掌握如何使用Matlab 进行系统的根轨迹分析 4、掌握如何使用Matlab 进行系统的稳定性分析 5、掌握如何使用Matlab 进行系统的能观测性、能控性分析 二、 实验内容： 1、时域分析 （1）根据下面传递函数模型：绘制其单位阶跃响应曲线并在图上读标注出峰值，求出系统 的性能指标。 8 106) 65(5)(2 32+++++=s s s s s s G （2）已知两个线性定常连续系统的传递函数分别为1G (s)和2G (s)，绘制它们的单位脉冲响 应曲线。 4 5104 2)(2 321+++++=s s s s s s G ， 27223)(22+++=s s s s G （3）已知线性定常系统的状态空间模型和初始条件，绘制其零输入响应曲线。 ?? ??????????--=????? ???? ???212107814.07814.05572.0x x x x []?? ????=214493 .69691.1x x y ??? ???=01)0(x 2、频域分析 设线性定常连续系统的传递函数分别为1G (s)、2G (s)和3G (s)，将它们的Bode 图绘制在一张图中。 151)(1+= s s G ，4 53.0)(22++=s s s G ，16.0)(3 +=s s G 3、根轨迹分析 根据下面负反馈系统的开环传递函数，绘制系统根轨迹，并分析系统稳定 的K 值范围。 ) 2)(1()()(++= s s s K s H s G
数控插补多轴运动控制系统解剖实验 实验学时：8 实验类型：独立授课实验 实验要求：必修 一、实验目的 1、通过本实验使学生掌握数控插补多轴控制装置的基本工作原理； 2、根据常用低压电器原理分析各运动控制电气元件的应用原理，分析数控插补运动实现的控制原理； 3、根据机电一体化产品的设计要求和设计流程进行运动控制系统的功能分析、机械结构分析、控制系统分析以及相关传感器选型等方面的设计内容。 本实验以数控插补多轴运动控制系统为具体对象，使学生掌握机电一体化产品设计和开发的技术流程和主要内容，通过运动控制系统的实现过程掌握常用电气元件识别和原理、数控插补原理、位置伺服控制系统等的设计和实现方式。 二、实验内容 1、通过数控插补多轴控制装置及其相关系统的测试和观察，分析数控插补的工作原理； 2、分析系统的功能、机械结构分析、运动关系以及相关传感器等，分析其相关的机械结构、电机及其驱动模块和传感反馈环节等； 3、根据常用低压电器原理，分析系统各运动控制电气元件的应用原理，分析数控插补运动过程实现的控制原理，并绘制相关的控制原理图和系统连接图。 三、实验设备 1、多轴运动控制系统一套（含电控箱） 2、PC机一台 3、GT-400-SG-PCI 卡一块（插在PC机内部）
四、实验原理 该数控插补多轴运动控制系统是依据开放式数控系统原理构建的，其以通用计算机（PC）的硬件和软件为基础，采用模块化、层次化的体系结构，能通过各种形式向外提供统一应用程序接口的系统。开放式数控系统可分为 3类：（1）CNC 在 PC中；（2）PC作为前端，CNC作为后端；（3）单 PC，双 CPU平台。 本实验采用第一类，把顾高公司的 GT-400-SG-PCI 多轴运动控制卡插入PC 机的插槽中，实现电机的运动控制，完成多轴运动控制系统的控制。其优点如下：（1）成本低，采用标准 PC机；（2）开放性好，用户可自定义软件；（3）界面比传统的 CNC 友好。 图1为该系统的硬件构成图，运动平台机械本体采用模块化拼装，主要由普通PC机、电控箱、运动控制卡、伺服（步进）电机及相关软件组成。其主体由两个直线运动单元（GX系列）组成。每个GX系列直线运动单元主要包括：工作台面、滚珠丝杆、导轨、轴承座、基座等部分，其结构见图2。伺服型电控箱内装有交流伺服驱动器，开关电源，断路器，接触器，运动控制器端子板，按钮开关等。步进型电控箱则装有步进电机驱动器，开关电源，运动控制器端子板，船形开关等。 图1 数控插补多轴控制系统硬件构成
实验二二阶系统的瞬态响应分析 一、实验目的 1、熟悉二阶模拟系统的组成。 2、研究二阶系统分别工作在ξ=1，0<ξ<1，和ξ> 1三种状态下的单 位阶跃响应。 3、分析增益K对二阶系统单位阶跃响应的超调量σP、峰值时间tp和调 整时间ts。 4、研究系统在不同K值时对斜坡输入的稳态跟踪误差。 5、学会使用Matlab软件来仿真二阶系统，并观察结果。 二、实验仪器 1、控制理论电子模拟实验箱一台； 2、超低频慢扫描数字存储示波器一台； 3、数字万用表一只； 4、各种长度联接导线。 三、实验原理 图2-1为二阶系统的原理方框图，图2-2为其模拟电路图，它是由惯性环节、积分环节和反号器组成，图中K=R2/R1，T1=R2C1，T2=R3C2。 图2-1 二阶系统原理框图
图2-1 二阶系统的模拟电路 由图2-2求得二阶系统的闭环传递函 12 22 122112 /() (1)()/O i K TT U S K U S TT S T S K S T S K TT ==++++ :而二阶系统标准传递函数为 (1)(2), 对比式和式得 n ωξ== 12 T 0.2 , T 0.5 , n S S ωξ====若令则。调节开环增益K 值，不仅能改变系统无阻尼自然振荡频率ωn 和ξ的值，可以得到过阻尼(ξ>1)、 临界阻尼（ξ=1）和欠阻尼（ξ<1）三种情况下的阶跃响应曲线。 （1）当K >0.625， 0 < ξ < 1，系统处在欠阻尼状态，它的单位阶跃响应表达式为： 图2-3 0 < ξ < 1时的阶跃响应曲线 （2）当K =0.625时，ξ=1，系统处在临界阻尼状态，它的单位阶跃响应表达式为： 如图2-4为二阶系统工作临界阻尼时的单位响应曲线。 (2) +2+=222n n n S S )S (G ωξω ω1 ()1sin( ) (3) 2-3n t o d d u t t tg ξωωωω--=+=式中图为二阶系统在欠阻尼状态下的单位阶跃响应曲线 e t n o n t t u ωω-+-=)1(1)(
电气与可编程控制器实验指导书 实验课是整个教学过程的—个重要环节.实验是培养学生独立工作能力,使用所学理解决实际问题、巩固基本理论并获得实践技能的重要手段。 一 LC控制系统实验的目的和任务实验目的 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。 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。 4.直观察常用电器的结构。了解其规格和用途,学会正确选择电器的方法。 5.掌握继电器、接触器控制线路的基本环节。 6.初步掌握可编程序控制器的使用方法及程序编制与调试方法。 应以严肃认真的精神,实事求是的态度。踏实细致的作风对待实验课,并在实验课中注意培养自己的独立工作能力和创新精神 二实验方法 做一个实验大致可分为三个阶段,即实验前的准备;进行实验;实验后的数据处理、分及写出实验报告。 1.实验前的准备 实验前应认真阅读实验指导书。明确实验目的、要求、内容、步骤,并复习有关理论知识,在实验前要能记住有关线路和实验步骤。 进入实验室后,不要急于联接线路,应先检查实验所用的电器、仪表、设备是否良好,了解各种电器的结构、工作原理、型号规格,熟悉仪器设备的技术性能和使用
方法,并合理选用仪表及其量程。发现实验设备有故障时,应立即请指导教师检查处理,以保证实验顺利进行。 2. 联接实验电路 接线前合理安排电器、仪表的位置,通常以便于操作和观测读数为原则。各电器相互间距离应适当,以联线整齐美观并便于检查为准。主令控制电器应安装在便于操作的位置。联接导线的截面积应按回路电流大小合理选用,其长度要适当。每个联接点联接线不得多余两根。电器接点上垫片为“瓦片式”时,联接导线只需要去掉绝缘层,导体部分直接插入即可,当垫片为圆形时,导体部分需要顺时针方向打圆圈,然后将螺钉拧紧,下允许有松脱或接触不良的情况,以免通电后产生火花或断路现象。联接导线裸露部分不宜过长。以免相邻两相间造成短路,产生不必要的故障。 联接电路完成后,应全面检查,认为无误后,请指导老师检查后,方可通电实验。 在接线中,要掌握一般的控制规律,例如先串联后并联;先主电路后控制电路;先控制接点,后保护接点,最后接控制线圈等。 3.观察与记录 观察实验中各种现象或记录实验数据是整个实验过程中最主要的步骤,必须认真对待。 进行特性实验时,应注意仪表极性及量程。检测数据时,在特性曲线弯曲部分应多选几个点,而在线性部分时则可少取几个点。 进行控制电路实验时。应有目的地操作主令电器,观察电器的动作情况。进一理解电路工作原理。若出现不正常现象时,应立即断开电源,检查分析,排除故障后继续实验。 注意:运用万用表检查线路故障时,一般在断电情况下,采用电阻档检测故障点;在通电情况下,检测故障点时,应用电压档测量(注意电压性质和量程;此外,还要注意
自动控制原理实验指导书 池州学院 机械与电子工程系
目录 实验一、典型线性环节的模拟 (1) 实验二、二阶系统的阶跃响应 (5) 实验三、根轨迹实验 (7) 实验四、频率特性实验 (10) 实验五、控制系统设计与校正实验 ......................................... 错误！未定义书签。实验六、控制系统设计与校正计算机仿真实验...................... 错误！未定义书签。实验七、采样控制系统实验 ..................................................... 错误！未定义书签。实验八、典型非线性环节模拟 ................................................. 错误！未定义书签。实验九、非线性控制系统分析 ................................................. 错误！未定义书签。实验十、非线性系统的相平面法 ............................................. 错误！未定义书签。
实验一、典型线性环节的模拟 一、实验目的： 1、学习典型线性环节的模拟方法。 2、研究电阻、电容参数对典型线性环节阶跃响应的影响。 二、实验设备： 1、XMN-2型实验箱； 2、LZ2系列函数记录仪； 3、万用表。 三、实验内容： 1、比例环节： r(t) 方块图模拟电路 图中： i f P R R K= 分别求取R i=1M，R f=510K，（K P=0.5）； R i=1M，R f=1M，（K P=1）； R i=510K，R f=1M，（K P=2）； 时的阶跃响应曲线。 2、积分环节： r(t) 方块图模拟电路图中：T i=R i C f 分别求取R i=1M，C f=1μ，（T i=1s）； R i=1M，C f=4.7μ，（T i=4.7s）；）；
实验一 传递函数的测定 一、实验准备知识 1.一阶系统传递函数及其特征参数对其性能的影响； 2.一阶系统的阶跃响应； 3.直流电动机工作原理； 4.直流发电机的工作原理。 二、实验目的 1.掌握直流电动机系统工作框图，并推导其传递函数； 2.掌握一阶系统（以直流电动机为例）传递函数的测试方法； 3.学会相关实验仪器的使用方法，包括：低频示波器、光电测速仪、稳压电源等。 三、实验仪器 1.直流电动机-测速发电机组一套； 2.低频示波器一台； 3.光电测速仪一套； 4.三路稳压电源一台； 5.连接导线若干。 四、实验原理 1.直流电机工作原理 2.电枢控制式直流电机传递函数的建立 (1) 电网络平衡方程 a a d a di L Ri e u dt ++= 式中，a i 为电动机的电枢电流； R ——电动机的电阻； L ——电动机的电感； d e ——电枢绕组的感应电动势。 工作原理图：
负载L M R a i M L ω a u d e 1Ls R +() d E s () a I s m k () s ω() M s d k 1Js () a U s () L M s 系统方框图： (2) 电动势平衡方程 d d e k ω= 式中，d k 为电动势常数，由电动机的结构参数确定。 (3) 机械平衡方程 L d J M M dt ω =- 式中，J ——电动机转子的转动惯量； M ——电动机的电磁转矩； L M ——折合阻力矩。 (4) 转矩平衡方程 a m i K M = 式中，m K 表示电磁力矩常数，由电动机的结构参数确定。 将上述四个方程联立，因为空载下的阻力矩很小，略去L M ，并消去中间变量a i 、d e 、 M ，得到关于输入输出的微分方程式： 22d a m m JL d JR d k u K dt K dt ωω ω++= 这是一个二阶线性微分方程，因为电枢绕组的电感一般很小，若略去L ，则可以得到简化的一阶线性微分方程为： d a m JR d K u K dt ω ω+=
实验一 Matlab使用方法和程序设计 一、实验目的 1、掌握Matlab软件使用的基本方法； 2、熟悉Matlab的数据表示、基本运算和程序控制语句 3、熟悉Matlab绘图命令及基本绘图控制 4、熟悉Matlab程序设计的基本方法 二、实验内容 1、帮助命令 使用help命令，查找sqrt（开方）函数的使用方法； 2、矩阵运算 （1）矩阵的乘法 已知A=[1 2;3 4]; B=[5 5;7 8]; 求A^2*B （2）矩阵除法 已知A=[1 2 3;4 5 6;7 8 9]; B=[1 0 0;0 2 0;0 0 3]; A\B,A/B （3）矩阵的转置及共轭转置 已知A=[5+i,2-i,1;6*i,4,9-i]; 求A.', A' （4）使用冒号选出指定元素 已知：A=[1 2 3;4 5 6;7 8 9]; 求A中第3列前2个元素；A中所有列第2，3行的元素； （5）方括号[] 用magic函数生成一个4阶魔术矩阵，删除该矩阵的第四列 3、多项式 （1）求多项式p(x) = x3 - 2x - 4的根 （2）已知A=[1.2 3 5 0.9;5 1.7 5 6;3 9 0 1;1 2 3 4] ， 求矩阵A的特征多项式; 求特征多项式中未知数为20时的值； 4、基本绘图命令 （1）绘制余弦曲线y=cos(t)，t∈[0，2π] （2）在同一坐标系中绘制余弦曲线y=cos(t-0.25)和正弦曲线y=sin(t-0.5)，t∈[0，2π] 5、基本绘图控制 绘制[0，4π]区间上的x1=10sint曲线，并要求： （1）线形为点划线、颜色为红色、数据点标记为加号； （2）坐标轴控制：显示范围、刻度线、比例、网络线 （3）标注控制：坐标轴名称、标题、相应文本； 6、基本程序设计 （1）编写命令文件：计算1+2+?+n<2000时的最大n值； （2）编写函数文件：分别用for和while循环结构编写程序，求2的0到n次幂的和。 三、预习要求 利用所学知识，编写实验内容中2到6的相应程序，并写在预习报告上。
过程控制系统实验指导书 王永昌 西安交通大学自动化系 2015.3
实验一先进智能仪表控制实验 一、实验目的 1．学习YS—170、YS—1700等仪表的使用； 2．掌握控制系统中PID参数的整定方法； 3．熟悉Smith补偿算法。 二、实验内容 1．熟悉YS-1700单回路调节器与编程器的操作方法与步骤，用图形编程器编写简单的PID仿真程序； 2．重点进行Smith补偿器法改善大滞后对象的控制仿真实验； 3．设置SV与仿真参数，对PID参数进行整定，观察仿真结果，记录数据。 4．了解单回路控制，串级控制及顺序控制的概念，组成方式。 三、实验原理 1、YS—1700介绍 YS1700 产于日本横河公司，是一款用于过程控制的指示调节器，除了具有YS170一样的功能外，还带有可编程运算功能和2回路控制模式，可用于构建小规模的控制系统。其外形图如下： YS1700 是一款带有模拟和顺序逻辑运算的智能调节器，可以使用简单的语言对过程控制进行编程（当然，也可不使用编程模式）。高清晰的LCD提供了4种模拟类型操作面板和方便的双回路显示，简单地按前面板键就可进行操作。能在一个屏幕上对串级或两个独立的回路进行操作。标准配置I/O状态显示、预置PID控制、趋势、MV后备手动输出等功能，并且可选择是否通信及直接接收热偶、热阻等现场信号。对YS1700编程可直接在PC机上完成。
SLPC内的控制模块有三种功能结构，可用来组成不同类型的控制回路：（1）基本控制模块BSC，内含1个调节单元CNT1，相当于模拟仪表中的l台PID调节器，可用来组成各种单回路调节系统。 （2）串级控制模块CSC，内含2个互相串联的调节单元CNTl、CNT2，可组成串级调节系统。 （3）选择控制模块SSC，内含2个并联的调节单元CNTl、CNT2和1个单刀三掷切换开关CNT3，可组成选择控制系统。 当YS1700处于不同类型的控制模式时，其内部模块连接关系可以表示如下：（1）、单回路控制模式
实验三利用MATLAB求取状态空间模型的相似变换及其标准型、控制系统的不同状态模型实现 实验目的： 1、通过实验掌握线性系统的对角线标准型、约当标准型、模态标准型以及伴随矩阵标准型的表示及相应变换阵的求解； 2、通过编程、上机调试，掌握系统可控性和可观测性的判别方法、系统的可控性和可观测性分解等； 3、加深理解由控制系统传递函数建立能控、能观、约当标准型等不同状态模型的方法。实验原理： 一、线性系统状态空间模型的相似变换及其标准型 （1）将状态空间模型G经变换矩阵T变换为状态空间模型G1； G1=ss2ss(G,T) （2）将状态空间模型G经变换矩阵T变换为其他形式的状态空间模型G1 [G1,T]=canon(G,type) 其中，当type为'companion'、'modal'、'jordan' 时，分别将状态空间模型G变换 为伴随矩阵标准型、模态标准型、约当标准型状态空间模型G1，并得到相应的变 换矩阵T； （3）计算矩阵A的特征值及与特征值对应的对角型变换矩阵D； [V,D]=eig(A) （4）计算矩阵A变换为约当标准型J，并得到变换矩阵V； [V,J]=jordan(A) 二、线性系统可控、可观判别方法与分解 （1）构造系统的可控性判别矩阵Tc； Tc=ctrb(A,B) （2）构造系统的可观测性判别矩阵To； To=obsv(A,C) （3）求取可控Gram矩阵和可观测Gram矩阵； W=gram(G,type) 其中type为'c'时，为求取可控Gram矩阵，type为'o'时，为求取可观测Gram 矩阵。 （4）能控性分解 [Ac,Bc,Cc,Tc,Kc]=ctrbf(A,B,C) 将系统分解为可控子系统和不可控子系统，Tc是变换阵，sum(Kc)是可控状 态的数目； （5）能观测性分解
计算机过程控制系统(DCS)课程实验指导书实验一、单容水箱液位PID整定实验 一、实验目的 1、通过实验熟悉单回路反馈控制系统的组成和工作原理。 2、分析分别用P、PI和PID调节时的过程图形曲线。 3、定性地研究P、PI和PID调节器的参数对系统性能的影响。 二、实验设备 AE2000A型过程控制实验装置、JX-300X DCS控制系统、万用表、上位机软件、计算机、RS232-485转换器1只、串口线1根、网线1根、24芯通讯电缆1根。 三、实验原理 图2-15为单回路水箱液位控制系统 单回路调节系统一般指在一个调节对象上用一个调节器来保持一个参数的恒定，而调节器只接受一个测量信号，其输出也只控制一个执行机构。本系统所要保持的参数是液位的给定高度，即控制的任务是控制水箱液位等于给定值所要求的高度。根据控制框图，这是一个闭环反馈单回路液位控制，采用SUPCON JX-300X DCS控制。当调节方案确定之后，接下来就是整定调节器的参数，一个单回路系统设计安装就绪之后，控制质量的好坏与控制器参数选择有着很大的关系。合适的控制参数，可以带来满意的控制效果。反之，控制器参数选择得不合适，则会使控制质量变坏，达不到预期效果。一个控制系统设计好以后，系统的投运和参数整定是十分重要的工作。 一般言之，用比例（P）调节器的系统是一个有差系统，比例度δ的大小不仅会影响到余差的大小，而且也与系统的动态性能密切相关。比例积分（PI）调节器，由于积分的作用，不仅能实现系统无余差，而且只要参数δ，Ti调节合理，也能使系统具有良好的动态性能。比例积分微分（PID）调节器是在PI调节器的基础上再引入微分D的作用，从而使系统既无余差存在，又能改善系统的动态性能（快速性、稳定性等）。但是，并不是所有单回路控制系统在加入微分作用后都能改善系统品质，对于容量滞后不大，微分作用的效果并不明显，而对噪声敏感的流量系统，加入微分作用后，反而使流量品质变坏。对于我们的实验系统，在单位阶跃作用下，P、PI、PID调节系统的阶跃响应分别如图2-16中的曲线①、②、③所示。 图2-16 P、PI和PID调节的阶跃响应曲线
实验1 用MATLAB 分析状态空间模型 1、实验设备 PC 计算机1台，MATLAB 软件1套。 2、实验目的 ① 学习系统状态空间表达式的建立方法、了解系统状态空间表达式与传递函数相互转换的方法； ② 通过编程、上机调试，掌握系统状态空间表达式与传递函数相互转换方法。 3、实验原理说明 参考教材P56~59“2.7 用MA TLAB 分析状态空间模型” 4、实验步骤 ① 根据所给系统的传递函数或A 、B 、C 矩阵，依据系统的传递函数阵和状态空间表达式之间的关系式，采用MATLAB 编程。 ② 在MA TLAB 界面下调试程序，并检查是否运行正确。 题1.1 已知SISO 系统的传递函数为 243258()2639 s s g s s s s s ++=++++ （1）将其输入到MATLAB 工作空间； （2）获得系统的状态空间模型。 题1.2 已知SISO 系统的状态空间表达式为 112233010100134326x x x x u x x ????????????????=+????????????????----????????，[]123100x y x x ????=?????? （1）将其输入到MATLAB 工作空间； （2）求系统的传递函数。 实验2 利用MATLAB 求解系统的状态方程 1、实验设备 PC 计算机1台，MATLAB 软件1套。 2、实验目的 ① 学习系统齐次、非齐次状态方程求解的方法，计算矩阵指数，求状态响应； ② 通过编程、上机调试，掌握求解系统状态方程的方法，学会绘制状态响应曲线； ③ 掌握利用MATLAB 导出连续状态空间模型的离散化模型的方法。 3、实验原理说明 参考教材P99~101“3.8 利用MATLAB 求解系统的状态方程” 4、实验步骤 （1）根据所给系统的状态方程，依据系统状态方程的解的表达式，采用MA TLAB 编程。 （2）在MATLAB 界面下调试程序，并检查是否运行正确。 题2.1 已知SISO 系统的状态方程为
《控制工程基础》实验指导书常熟理工学院机械工程学院 2009.9
目录 1.MATLAB时域分析实验 (2) 2.MATLAB频域分析实验 (4) 3.Matlab校正环节仿真实验 (8) 4.附录：Matlab基础知识 (14)
实验1 MATLAB 时域分析实验 一、实验目的 1． 利用MATLAB 进行时域分析和仿真。 要求：(1)计算连续系统的时域响应（单位脉冲输入，单位阶跃输入，任意输入）。 2．掌握Matlab 系统分析函数impulse 、step 、lsim 、roots 、pzmap 的应用。 二、实验内容 1．已知某高阶系统的传递函数为 ()265432 220501584223309240100 s s G s s s s s s s ++=++++++，试求该系统的单位脉冲响应、单位阶跃响应、单位速度响应和单位加速度响应。 MATLAB 计算程序 num=[2 20 50]; den=[1 15 84 223 309 240 100]; t= (0: 0.1: 20); figure (1); impulse (num,den,t); %Impulse Response figure (2); step(num,den,t);%Step Response figure (3); u1=(t); %Ramp.Input hold on; plot(t,u1); lsim(num,den,u1,t); %Ramp. Response gtext(‘t’); figure (4); u2=(t.*t/2);%Acce.Input u2=(0.5*(t.*t)) hold on; plot(t,u2); lsim(num,den,u2,t);%Acce. Response
单回路控制系统实验 单回路控制系统概述 实验三单容水箱液位定值控制实验 实验四双容水箱液位定值控制实验 实验五锅炉内胆静（动）态水温定值控制实验 实验三 实验项目名称：单容液位定值控制系统 实验项目性质：综合型实验 所属课程名称：过程控制系统 实验计划学时：2学时 一、实验目的 1．了解单容液位定值控制系统的结构与组成。 2．掌握单容液位定值控制系统调节器参数的整定和投运方法。 3．研究调节器相关参数的变化对系统静、动态性能的影响。 4．了解P、PI、PD和PID四种调节器分别对液位控制的作用。 5．掌握同一控制系统采用不同控制方案的实现过程。 二、实验内容和（原理）要求 本实验系统结构图和方框图如图3-4所示。被控量为中水箱（也可采用上水箱或下水箱）的液位高度，实验要求中水箱的液位稳定在给定值。将压力传感器LT2检测到的中水箱液位信号作为反馈信号，在与给定量比较后的差值通过调节器控制电动调节阀的开度，以达到控制中水箱液位的目的。为了实现系统在阶跃
给定和阶跃扰动作用下的无静差控制，系统的调节器应为PI或PID控制。 三、实验主要仪器设备和材料 1．实验对象及控制屏、SA-11挂件一个、计算机一台、万用表一个； 2．SA-12挂件一个、RS485/232转换器一个、通讯线一根； 3．SA-44挂件一个、CP5611专用网卡及网线、PC/PPI通讯电缆一根。 四、实验方法、步骤及结果测试 本实验选择中水箱作为被控对象。实验之前先将储水箱中贮足水量，然后将阀门F1-1、F1-2、F1-7、F1-11全开，将中水箱出水阀门F1-10开至适当开度，其余阀门均关闭。 具体实验内容与步骤按二种方案分别叙述。 （一）、智能仪表控制 1．按照图3-5连接实验系统。将“LT2中水箱液位”钮子开关拨到“ON”的位置。 图3-4 中水箱单容液位定值控制系统
《自动控制原理》课程实验指导书 主编田玉冬 适用专业：车辆工程 上海电机学院 2013年06月
目录 前言 (2) 实验规则 (3) 实验一典型环节的时域响应实验 (4) 实验二典型系统瞬态响应和稳定性分析实验 (6) 实验三控制系统的频率特性分析实验 (9)
前言 《自动控制原理》是车辆工程专业的一门重要的专业基础课，也是国内各院校相应专业的主干课程。 当前，科学技术的发展趋势既高度综合又高度分化，这要求高等院校培养的大学生，既要有坚实的理论基础，又要有严格的工程技术训练，不断提高的实验研究能力、分析计算能力、总结归纳能力和解决各种实际问题的能力。21世纪要求培养“创造型、开发型、应用型”人才，这就对我们实验教学提出了新的考验。自动控制原理课程的理论性较强，因此在学习本课程时，开设必要的实验，对学生加深理解深入掌握基本理论和分析方法，培养学生分析问题、解决问题的能力，以及使抽象的概念和理论形象化、具体化，对增强学习的兴趣有极大的好处，做好本课程的实验，是学好本课程的重要教学辅助环节。 自动控制原理实验系统是为《自动控制原理》的教学实验专门研制的，是师生科研的有利工具。它具有直观、操作灵活等便于培养学生实验技能的优点，为充分发挥学生独立思考能力和主观能动性。实验指导书明确要求实验前做好有关理论计算或分析，而实验步骤通常是原则性的。实验中可能碰到的主要问题则列在思考题内以引起学生的注意。 《自动控制原理实验》是该课程的课内实验，总计6学时。本课程实验主要完成线性连续系统方面的实验共三个。实验主要以计算机为平台、以操作观察检测为主，在实验中应主要熟悉自动控制系统的时频分析，熟悉各部件的安装位置，掌握工作的原理及检测方法。在完成实验后，需写出详细的实验报告，包括实验方法、实验过程和结果、心得和体会等。
机械控制工程基础实验 指导书 Company number【1089WT-1898YT-1W8CB-9UUT-92108】
河南机电高等专科学校《机械控制工程基础》 实验指导书 专业：机械制造与自动化、起重运输机械设计与制造等 机械制造与自动化教研室编 2012年12月
目录
实验任务和要求 一、自动控制理论实验的任务 自动控制理论实验是自动控制理论课程的一部分，它的任务是： 1、通过实验进一步了解和掌握自动控制理论的基本概 念、控制系统的分析方法和设计方法； 2、重点学习如何利用MATLAB工具解决实际工程问题和 计算机实践问题； 3、提高应用计算机的能力及水平。 二、实验设备 1、计算机 2、MATLAB软件 三、对参加实验学生的要求 1、阅读实验指导书，复习与实验有关的理论知识，明确每次实验的目的，了解内容和方法。 2、按实验指导书要求进行操作；在实验中注意观察，记录有关数据和图 像，并由指导教师复查后才能结束实验。 3、实验后关闭电脑，整理实验桌子，恢复到实验前的情况。 4、认真写实验报告，按规定格式做出图表、曲线、并分析实验结果。字迹 要清楚，画曲线要用坐标纸，结论要明确。 5、爱护实验设备，遵守实验室纪律。 实验模块一 MATLAB基础实验 ——MATLAB环境下控制系统数学模型的建立 一、预备知识 的简介
MATLAB为矩阵实验室（Matrix Laboratory）的简称，由美国MathWorks公司出品的商业数学软件。主要用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境，主要包括MATLAB和Simulink两大部分。 来源：20世纪70年代，美国新墨西哥大学计算机科学系主任Cleve Moler 为了减轻学生编程的负担，用FORTRAN编写了最早的MATLAB。1984年由 Little、Moler、Steve Bangert合作成立了的MathWorks公司正式把MATLAB推向市场。到20世纪90年代，MATLAB已成为国际控制界的标准计算软件。 地位：和Mathematica、Maple并称为三大数学软件，在数学类科技应用软件中，在数值计算方面首屈一指。 功能：矩阵运算、绘制函数和数据、实现算法、创建用户界面、连接其他编程语言的程序等。 应用范围：工程计算、控制设计、信号处理与通讯、图像处理、信号检测、金融建模设计与分析等领域。 图1-1 MATLAB图形处理示例 的工作环境 启动MATLAB，显示的窗口如下图所示。 MATLAB的工作环境包括菜单栏、工具栏以及命令运行窗口区、工作变量区、历史指令区、当前目录窗口和M文件窗口。 (1)菜单栏用于完成基本的文件输入、编辑、显示、MATLAB工作环境交互性设置等操作。 (2)命令运行窗口“Command Window”是用户与MATLAB交互的主窗口。窗口中的符号“》”表示MATLAB已准备好，正等待用户输入命令。用户可以在“》”提示符后面输入命令，实现计算或绘图功能。 说明：用户只要单击窗口分离键，即可独立打开命令窗口，而选中命令窗口中Desktop菜单的“Dock Command Window”子菜单又可让命令窗口返回桌面（MATLAB桌面的其他窗口也具有同样的操作功能）；在命令窗口中，可使用方向
河南机电高等专科学校《机械控制工程基础》
目录 实验任务和要求............................................................................................................................................. 实验模块一MATLAB基础实验............................................................................................................
实验任务和要求 一、自动控制理论实验的任务 自动控制理论实验是自动控制理论课程的一部分，它的任务是： 1、通过实验进一步了解和掌握自动控制理论的基本概念、控制系统的分析方法和设 2、按实验指导书要求进行操作；在实验中注意观察，记录有关数据和图像，并由指 导教师复查后才能结束实验。 3、实验后关闭电脑，整理实验桌子，恢复到实验前的情况。
4、认真写实验报告，按规定格式做出图表、曲线、并分析实验结果。字迹要清楚， 画曲线要用坐标纸，结论要明确。 5、爱护实验设备，遵守实验室纪律。 实验模块一MATLAB基础实验 ——MATLAB环境下控制系统数学模型的 建立 一、预备知识 1.MATLAB的简介 MATLAB为矩阵实验室（Matrix Laboratory）的简称，由美国MathWorks公司出品的商业数学软件。主要用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境，主要包括MATLAB和Simulink两大部分。 来源：20世纪70年代，美国新墨西哥大学计算机科学系主任Cleve Moler为了减轻学生编程的负担，用FORTRAN编写了最早的MATLAB。1984年由Little、Moler、Steve Bangert合作成立了的MathWorks公司正式把MATLAB推向市场。到20世纪90年代，MATLAB已成为国际控制界的标准计算软件。 地位：和Mathematica、Maple并称为三大数学软件，在数学类科技应用软件中，在数值计算方面首屈一指。 功能：矩阵运算、绘制函数和数据、实现算法、创建用户界面、连接其他编程语言
前言 《机电系统控制基础》既是一门理论性较强、又紧密联系工程实际的实践性较强的课程，本课程的重点在于培养学生对机电系统进行建模、分析与控制的能力。难点在于如何使机电类专业的学生结合工程实际，特别是结合机械工程实际，从整体分析系统的动态行为，理解和掌握略显深奥、难懂的经典控制理论，并应用经典控制论中的基本概念和基本方法来分析、研究和解决机械工程中的实际问题。 通过实验教学环节使学生验证课堂教学的理论，使学生能够建立机电系统控制的整体概念，加深对经典控制论中基本概念和基本方法的理解，并掌握其在分析、研究和解决实际机械工程控制问题中的应用。通过三方面的实验：原理性仿真实验，面向机电系统中典型物理对象/系统的特性测试与分析实验，和典型机电系统的控制三方面实验。将所学的课程内容融会贯通，培养学生分析和解决问题的能力。
1 机电系统控制基础原理性仿真实验 1.1 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。 1.2系统典型输入的响应实验 1.2.1 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1-1所示 (a)可观测到输出曲线 (b)输入、输出曲线均可观测到 图1-1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1-2所示。
自动控制原理实验指导书 王娜编写 电气工程与自动化学院 自动化系 2017年11月 实验一控制系统的时域分析
[实验目的] 1、熟悉并掌握Matlab 操作环境和基本方法，如数据表示、绘图等命令； 2、掌握控制信号的拉氏变换与反变换laplace 和ilaplace ，控制系统生成模型的常用函数命令sys=tf(num,den)，会绘制单位阶跃、脉冲响应曲线； 3、会构造控制系统的传递函数、会利用matlab 函数求取系统闭环特征根； 4、会分析控制系统中n ζω， 对系统阶跃、脉冲响应的影响。 [实验内容及步骤] 1、矩阵运算 a) 构建矩阵：A=[1 2;3 4]; B=[5 5;7 8]; 解： >> A=[1 2;3 4] A = 1 2 3 4 >>B=[5 5;7 8] B = 5 5 7 8 b) 已知A=[1.2 3 5 0.9;5 1.7 5 6;3 9 0 1;1 2 3 4] ，求矩阵A 的特征值、特征多项式和特征向量. 解：>> A=[1.2 3 5 0.9;5 1.7 5 6;3 9 0 1;1 2 3 4]; >> [V ,D]=eig(A) V = 0.4181 -0.4579 - 0.3096i -0.4579 + 0.3096i -0.6044 0.6211 -0.1757 + 0.2740i -0.1757 - 0.2740i 0.0504 0.5524 0.7474 0.7474 -0.2826 0.3665 -0.1592 - 0.0675i -0.1592 + 0.0675i 0.7432 D = 13.0527 0 0 0 0 -4.1671 + 1.9663i 0 0 0 0 -4.1671 - 1.9663i 0 0 0 0 2.1815 >> p=poly(A) p = -6.9000 -77.2600 -86.1300 604.5500 2. 基本绘图命令 a) 绘制余弦曲线y=cos(x)，x ∈[0，2π] 解：>> x=linspace(0,2*pi); >> y=cos(x); >> plot(x,y)
目录 实验一演示实验 (2) 实验二典型系统瞬态响应和稳定性 (5) 实验三控制系统频率特性 (10) 实验四系统校正 (13) 实验五非线性系统 (14) 实验六状态反馈 (17) 实验七采样系统分析 (18) 附录TDN―ACS系统简介 (22)
实验一演示实验 一、实验目的： 1、了解控制系统的基本组成及工作原理。 2、增强系统结构形式的感性认识。 二、实验要求： 观察二级倒立摆实验装置的结构及实验现象，观测步进电机转速与参数之间的关系。 三、实验仪器： 1、TDN—ACS实验箱一台 2、计算机一台 3、万用表一块 4、BDL二级到立摆实验装置一台 四、步进电机调速实验的实验原理及接线： 本实验使用35BYJ46形四项八拍电机，电压DC12V，器励磁线圈及励磁顺序如下图： 1、实验线路：
STACK SEGMENT STACK DW 256 DUP STACK ENDS DATA SEGMENT TABLE DB 01H，03H，02H，06H，04H，0CH，08H，09H ；步进电机对应步值 DATA ENDS ；8255B口输出值 CODE SEGMENT ASSUME CS：CODE，DS：DATA START：MOV AX，DATA MOV DS，AX MAIN：MOV AL，90H OUT 63H，AL A1：MOV BX，OFFSET TABLE MOV CX，0008H ；步进电机步数为8 A2：MOV AL，BX ；8255 输出 OUT 61H，AL CALL DALLY ；调DALLY延二级倒立摆系统的时程序 INC BX LOOP A2 JMP A1 DALLY：PUSH CX MOV CX，5000H ；增减输入到BX中的值可改变步 ；间延时值 T1：PUSH AX POP AX LOOP T1