自动控制综合实验系统简介
自动控制综合实验台+配套连接线+ACES -Ⅲ软件+计算机（选购） 自动控制综合实验台（如图1）参数： 体积：长1400mm 宽700mm 高1445mm 重量：小于150Kg 电源：AC220V 功耗：小于350W
一．实验台面板简介
自动控制综合实验台由四大电路区组成：信号源区、实验电路区、开关电路区、控制对象区.
如图所示。
1．信号源区
信号源区包括了信号源、基准电压和虚拟示波器接口等10个功能区，各部分功能如下：
a)阶跃信号源
可以产生0V～5V，-5V～+5V的阶跃信号；0V～5V可调阶跃信号；
-5V～+5V对称可调阶跃信号。
b)标准信号源
提供频率从0.1Hz～300Hz可调和幅度可调的正弦波、方波和三角波信号。
c)函数发生器
函数发生器可以产生周期和幅值均可调的阶跃信号、斜波信号、抛物线信号和脉冲干扰信号。其中“函数启动停止”开关是函数输出的控
制开关，当拨至启动情况下可按照调频旋钮所设置的频率连续反复输出
选定函数，并同时对实验电路区中各个模块中的电容进行反复复位工作，使运放输出正确地响应函数的每次输入。
注意：每次实验前请将“函数启动停止”开关拨至停止处，以避免实验过程中各个实验电路区的模块反复复位。可根据实验指导书中的要
求对函数进行启动操作。
“函数启动停止”开关是多功能开关，在自动控制实验中有很重要的作用，特别是对含有电容的实验环节，函数启动开关负责对电容的放
电复位，必须恰当使用该开关，详细使用方法，参考不同的实验要求。
d)非线性信号源
将线性信号转换为有死区（-4V～+4V）的非线性信号。
e)采样保持器
两路采样周期不同的零阶采样保持器和采样脉冲发生器。
f)基准电压源：
+5V、-5V两个可调基准电压源。
g)可调电压源
提供从-10V～+10V连续可调的电压源，手动调节电位器实现。
h)虚拟示波器接口
示波器接口可将实验中需要观测的信号接入数据处理系统，送软件
显示处理。 i) AD 转换输入口
提供两路AD 转换，输入电压范围为-10V ～+10V 。
j) DA 转换输出口
DA 输出通道一个，提供不同的输出电压范围0～5V ，-5V ～+5V 和-10V ～+10V 分别独立引出。
详细说明如下：
2．实验电路区
实验电路区提供10个独立的电路环节：6个常规实验环节和4个备用实验环节。
实验台提供了六个常规实验电路区，以便学生在实验中构建各种电路环节。每个实验区的电路都是典型的运放反相放大器结构，反相输入端所接元件和反相输入端与输出端所接反馈元件通过开关选择，输入元件和反馈元件各有八种不同的组合形式可供选择，而且输入和反馈均有一个可调电位器可供选择，便于灵活实现不同的实验参数设置和调节，为自行设计实验提供方便。如图3为电路区1功能面板示意图。
输入端有四个独立的输入点，一个求和点，输出端有一个输出点与一个经过内部运放反相1：1放大的反相输出点，这个反相输出端在搭建反馈电路需要信号反相时很有用，不仅可以省去一个电路环节的搭建，而且相当于增加了电路环节，简化了电路连接。如果六个常规实验区在实验中都使用到反相器时，相当于有12个实验电路环节。从实验电路的结构上可以看到，六个实验电路区由运放和阻容元件，组成各种基本环节，如比例、微分、积分、PID和惯性等环节，对不同的实验，可以通过开关选择不同的电阻电容，实现参数调整，实验区中提供的阻容参数可以完成实验指导书中的各种实验，也可以使用灵活的电位器调节方式，完成自行设计的多种实验。
在本实验指导书提供的实验电路的设计图中，A1、A2、A3、A4、A5、A6六个实验电路区的运放的元件连接关系在面板上可以直接找到，有些实验电路环节设计时需要1：1的反相运放环节，这时为了方便实验连线，通常采用相应实验电路区的运放反相输出，反相输出在原理图中通常用“/A1”“/A2”“/A3”“/A4”“/A5”“/A6”运放符号表示。
实验台还提供了一个备用实验电路区，具有四个独立的运放，每个运放的同相输入端、反相输入端和输出端都独立引出，用户可以自由使用，搭建自己设计的电路。在备用区中分别有两个可以数字调节的电阻和电容，两个数字电阻的电阻值调节档值是1.0KΩ，调节范围是1.0KΩ至999KΩ，两个数字电容器的调节档值是1.0μF,调节范围是1.0μF至10μF。另外提供了一些常用的稳压二极管、普通二极管、电阻和电容等。供老师学生组建特殊实验电路时引用，开发自己设计的实验，便于课程设计、自制实验等灵活性较大的教学活动。
其中常规实验环节示意图如下
3开关电路区
二．ACES软件系统使用说明
1、系统主界面
ACES软件示波器具有双路通道（CH1、CH2），与实验台上的CH1、CH2相对应。示波器软件界面共有七块区域如图4所示：
图4 ACES软件示波器界面
（1）信号显示区
显示区具有横坐标和纵坐标，横坐标表示时间（S），纵坐标表示幅值（V）。显示区左右两侧和上方各有一个可调滑块，通过调节左右两侧滑
块的所在位置可以改变相应通道信号在纵坐标上的零点起始位置，其中左侧滑块控制CH1通道，右侧滑块控制CH2通道；上方滑块控制信号在横
坐标上的左右平移。ACES示波器具有直接读取单点坐标值的功能，信号
显示区中有一红色十字光标，可用鼠标抓取该红色光标，放置在显示区的
任意点位置，即可获得该点的坐标值。示波器界面上有两个浅蓝色十字线，可直接抓取该十字线，放置在显示区的被测位置，即可获得该点的坐标值。
（2）数据管理区
存盘与不存选项：是否对输入信号数据进行存储。
扫描与连续选项：改变示波器的显示模式。
（3）输入信号区
触发电平：改变触发电平的幅值大小，可调节边沿脉冲宽度触发电平位置；水平位置：可调节水平触发位置；拨动上升沿、下降沿开关可改变触发电平的触发方式。
（4）增益调节区
通过调节CH1、CH2的增益调节旋钮，可对输入信号的幅值进行相应倍数的比例缩放。
（5）时间区
时间区有两个调节旋钮，分别是2.5m s～600ms旋钮和0.8s～4.0s旋钮，通过调节时间旋钮可伸缩时间轴。
（6）参数设置区
向前向后按钮：可对示波器数据进行翻页。
通道选择：选择数据采集通道。
（7）系统控制区
启动与停止：控制示波器的数据采集开关；
控制系统：可切换至控制对象系统界面；
实验对比：可将实验结果与理想状态下的仿真结果进行对比；
文件转换：将存储的文件进行数据转换；
退出系统：离开ACES软件系统。
2、控制对象界面
如图5所示为控制对象部分（温度控制、电机转速控制、步进电机控制）的软件界面，使用介绍如下：
图5 ACES软件控制对象界面
（1）步进电机指示模拟步进电机的运动情况（正、反转控制，四拍、八拍控制）。
（2）直流电机控制指示指示电机控制的设定电压值。
（3）温度控制指示温度控制中的实时温度。
（4）加热模块控制设置其中，通过此模块可设定温度值即希望达到的温度值；在完成设定后，点击开始按钮，系统即可开始控制。
（5）直流电机控制“转速设定”可进行转速的设置；“转速测定”显示目前电机转速的大小。直流电机控制可采用“PID算法”进行控制，点击PID设置可弹出如图所示界面。其中，要把“位置限幅”设置为，UMAX =5.00,UMIN =0.00；建议PID参数设置为KP=1,KI=3.5。
（6）控制模式指示目前的控制方式为外部控制（硬件电路控制）或
是内部控制（计算机控制）。
PID参数设置界面
（7）步进电机工作指令完成对步进电机的控制。正转-反转按钮可完成步进电机的正反转设置，通过调整“动作周期”可实现步进电机转速的调
整，越大越慢，越小越快。4拍、8拍表示步进电机的控制方式。4拍开
始，8拍开始两个按钮可以完成步进电机按照哪种控制方式开始工作。
（8）仿真软件系统在不连接硬件的情况下，用软件仿真。
（9）返回点击后可返回上一级的软件界面。
3、系统幅频相频特性测试界面
如图6所示，其各部分定义如下：
（1）幅频特性窗口显示系统的幅频特性曲线。
（2）相频特性窗口显示系统的相频特性曲线。
（3）幅值窗口显示当前系统输入输出波形。
（4）频段设置可缩放幅频特性窗口、相频特性窗口中的横轴坐标。
（5）测频点数所需测频点数，最大16点，可重复测量。
频率系统当前输入信号频率，软件测量所得。
周期系统当前输入信号被测周期，软件测量所得。
图6 系统幅频、相频特性测试界面
（6）参数设置
测频测量系统幅频相频特性开始按钮。
清零清除当前各个窗口里的点。
存盘存储系统幅频相频特性曲线
（7）电路仿真按钮切换系统工作在电路或仿真状态。
返回按钮返回上层软件界面。
4、虚拟示波器XY模式界面
如图7所示，其各部分定义如下：
（1）XY模式窗口以XY模式显示波形，其中X坐标为CH1通道信号幅值，Y坐标为CH2通道信号幅值。
（2）增益调节区通过调节CH1、CH2的增益调节旋钮，可对输入信
号的幅值进行相应倍数的比例缩放。
图7 示波器XY模式界面
（3）参数设置可设置绘制图形保持时间。
电路仿真切换系统工作在电路或仿真状态。
（4）启动停止启动停止波形显示。
实验对比可将实验结果与理想状态下的仿真结果进行对比。
返回返回系统上层界面
自动控制原理实验 实验报告 实验三闭环电压控制系统研究 学号姓名 时间2014年10月21日 评定成绩审阅教师
实验三闭环电压控制系统研究 一、实验目的： （1）通过实例展示，认识自动控制系统的组成、功能及自动控制原理课程所要解决的问题。 （2）会正确实现闭环负反馈。 （3）通过开、闭环实验数据说明闭环控制效果。 二、预习与回答： （1）在实际控制系统调试时，如何正确实现负反馈闭环？ 答：负反馈闭环，不是单纯的加减问题，它是通过增量法实现的，具体如下： 1.系统开环； 2.输入一个增或减的变化量； 3.相应的，反馈变化量会有增减； 4.若增大，也增大，则需用减法器； 5.若增大，减小，则需用加法器，即。 （2）你认为表格中加1KΩ载后，开环的电压值与闭环的电压值，哪个更接近2V？ 答：闭环更接近。因为在开环系统下出现扰动时，系统前部分不会产生变化。故而系统不具有调节能力，对扰动的反应很大，也就会与2V相去甚远。 但在闭环系统下出现扰动时，由于有反馈的存在，扰动产生的影响会被反馈到输入端，系统就从输入部分产生了调整，经过调整后的电压值会与2V相差更小些。 因此，闭环的电压值更接近2V。 （3）学自动控制原理课程，在控制系统设计中主要设计哪一部份？ 答：应当是系统的整体框架及误差调节部分。对于一个系统，功能部分是“被控对象”部分，这部分可由对应专业设计，反馈部分大多是传感器，因此可由传感器的专业设计，而自控原理关注的是系统整体的稳定性，因此，控制系统设计中心就要集中在整个系统的协调和误差调节环节。 二、实验原理： （1）利用各种实际物理装置（如电子装置、机械装置、化工装置等）在数学上的“相似性”，将各种实际物理装置从感兴趣的角度经过简化、并抽象成相同的数学形式。我们在设计控制系统时，不必研究每一种实际装置，而用几种“等价”的数学形式来表达、研究和设计。又由于人本身的自然属性，人对数学而言，不能直接感受它的自然物理属性，这给我们分析和设计带来了困难。所以，我们又用替代、模拟、仿真的形式把数学形式再变成“模拟实物”来研究。这样，就可以“秀才不出门，遍知天下事”。实际上，在后面的课程里，不同专业的学生将面对不同的实际物理对象，而“模拟实物”的实验方式可以做到举一反三，我们就是用下列“模拟实物”——电路系统，替代各种实际物理对象。
实验室设备管理系统 第一章系统概述 1.1系统开发背景 一个现代化的实验室设备系统在正常运行中总是面对大量的使用者，仪器以及两者相互作用产生的借用仪器。人工管理既浪费人力物力财力，又容易导致各种错误的发生。为了方便实验室管理，得开发一个更好更高效的软件来管理。实验室管理系统，是为了实现实验室管理而设计的，它也是现在各个部门的一个重要环节。 实验室是所有高校、研究机构必不可少的基本构成单位。特别是高校，实验室的设备管理需要一套稳定、高效的管理办法。就我校情况看来，目前我校的实验室设备管理还处于较原始的手工阶段，缺少一套实用可靠的管理系统软件。随着电气化教学和无纸化办公的一步步完善，利用计算机管理系统管理我校的实验室设备势在必行。因此，本项目拟开发一个实验室设备管理系统。 本系统将建立一个实验室设备管理平台，记录实验室所有的实验设备，并及时反应设备的运转状况，使用情况，以供本科生和研究生及其他试验人员合理的安排实验，达到工作效率的最优。 1.2项目设计基本原理 软件工程是一门从技术和组织管理两个角度研究如何用系统化、规范化和数量化等工程原理也方法去进行软件开发和维护的学科。软件工程学研究的范围非常广泛，包括技术方法、工具和管理等许多方面。软件生命周期的各个阶段可分为：采用软件工程的技术方法开发本系统，通过以上八个阶段组成软件的生存期，它是指从提出开发要求开始直到该软件报废为止的整个时期。分阶段进行，就把规模庞大、结构复杂和管理复杂的软件变的容易控制和管理。基于此思想，本系统开发实际可行的软件，方便毕业时信息的管理。
1.3数据库系统设计及范式分析 数据库设计主要是进行数据库的逻辑设计，即将数据按一定的分类、分组系统和逻辑层次组织起来，是面向用户的。数据库设计时需要综合企业各个部门的存档数据和数据需求，分析各个数据之间的关系，按照DBMS提供的功能和描述工具，设计出规模适当、正确反映数据关系、数据冗余少、存取效率高、能满足多种查询要求的数据模型。 数据库设计的步骤是; 1数据库结构定义：目前的数据库管理系统（DBMS）有的是支持联机事务处理CLTP （负责对事务数据进行采集、处理、存储）的操作型DBMS，有的可支持数据仓库、有的联机分析处理CLAP（指为支持决策的制度对数据的一种加工操作）功能的大型DBMS，有的数据库是关系型的，有的可支持面向对象数据库。针对选择的DBMS，进行数据库结构定义。 2数据表定义：数据表定义指定义数据库中数据表的结构，数据表的逻辑结构包括：属性名称、类型、表示形式、缺省值、效验规则、是否关键字、可否为空等。关系型数据库要尽量按关系规范化要求进行数据库设计，但为使效率高，规范化程序应根据应用环境和条件来决定。数据表设计不仅要满足数据存储的要求，还要增加一些如反映有关信息、操作责任、中间数据的字段或临时数据表。 3存储设备和存储空间组织：确定数据的存放地点、存储路径、存储设备等，备份方案，对多版本如何保证一致性和数据的完整性。 4数据使用权限设置：针对用户的不同使用要求，确定数据的用户使用权限，确保数据安全。 5数据字典设计：用数据字典描述数据库的设计，便于维护和修改。
肇庆学院 工程学院 自动控制原理实验报告 12 年级 电气一班 组员：王园园、李俊杰 实验日期 2014/6/9 姓名:李奕顺 学号：201224122130老师评定 ________________ 实验四：控制系统的频率特性 一、实验原理 1.被测系统的方块图：见图4-1 将频率特性测试仪内信号发生器产生的超低频正弦信号的频率从低到高变化， 并施加于 被测系统的输人端［r(t)］，然后分别测量相应的反馈信号 ［b(t)］和误差信号［e(t)］的对数幅 值和 相位。频率特性测试仪测试数据经相关运算器后在显示器中显示。 根据式(4 — 3)和式(4 — 4)分别计算出各个频率下的开环对数幅值和相位， 在半对数座标 纸上作出实验曲线：开环对数幅频曲线和相频曲线。 系统(或环节)的频率特性 幅值和相角： G (j 3)是一个复变量，可以表示成以角频率 3为参数的 G(j 3)= G(j 3)|/G(j 3) (4 — 1) 本实验应用频率特性测试仪测量系统或环节的频率特牲。 图4-1所示系统的开环频率特性为： G 1(j 3)G 2(j 3) B(j 3) 」 B(j 3) E(j 3) E(j 3) E(j 3) (4—2) 采用对数幅频特性和相频特性表示，则式( 20lgG1(j 3) G2(j 3)H(j 3)= 2 叫鵲 = 20lgB(j 3) -20lg E(j 3) (4— 3) G 1(j 3)G 2(j 3)H(j 3) 二 B(j 3)- . E(j 3) (4—4) 图4-1 被测系统方块图 4— 2 )表示 为:
根据实验开环对数幅频曲线画出开环对数幅频曲线的渐近线，再根据渐近线的斜率和转 角频确定频率特性（或传递函数）。所确定的频率特性（或传递函数）的正确性可以由测量的相频曲线来检验，对最小相位系统而言，实际测量所得的相频曲线必须与由确定的频率特牲（或传递函数）所画出的理论相频曲线在一定程度上相符，如果测量所得的相位在高频 （相 对于转角频率）时不等于-90 ° （q —p）[式中p和q分别表示传递函数分子和分母的阶次], 那么，频率特性（或传递函数）必定是一个非最小相位系统的频率特性。 2.被测系统的模拟电路图：见图4-2 图4-2被测系统 二、实验内容 （1）将U21 DAC单元的OUT端接到对象的输入端。 ⑵将测量单元的CH1 （必须拨为乘I档）接至对象的输出端。 ⑶将Ul SG单元的ST和S端断开，用排线将ST端接至U26控制信号单元中的PB0。（由于在每次测量前，应对对象进行一次回零操作，ST即为对象锁零控制端，在这里，我们用8255的PB0 口对ST进行程序控制） ⑷在PC机上分别输入角频率为1, 10,100,300，并使用“ +”、“―”键选择合适的幅值，按ENTER键后，输入的角频率开始闪烁，直至测量完毕时停止，屏幕即显示所测对象的输出及信号源，移动游标，可得到相应的幅值和相位，得到的实验波形图如图4-3到图4-10所示： 图4-3输入频率为1的波形图1
科技学院 综合实验报告 ( -- 第1 学期) 名称: 控制系统综合实验 题目: 水位控制系统综合实验 院系: 动力工程系 班级: 自动化09K1 学号: 09191 116 学生姓名: 秦术员 指导教师: 平玉环 设计周数: 1周 成绩: 日期: 1月7日
《控制系统》综合实验 任务书 一、目的与要求 本综合实验是自动化专业的实践环节。经过本实践环节, 使学生对实际控制系统的结构、系统中各环节的关系、数字控制器的应用和控制系统的整定等建立起完整的概念。培养学生利用所学理论知识分析、解决实际问题的能力。 1. 了解单容水箱水位控制系统的实际结构及各环节之间的关 系。 2. 学会数字控制器组态方法。 3. 掌握控制系统整定方法, 熟悉工程整定的全部内容。 二、主要内容 1．熟悉紧凑型过程控制系统, 并将系统调整为水位控制状态。 2．对数字控制器组态。 3．求取对象动态特性。 4．计算调节器参数。 5．调节器参数整定。 6．做扰动实验, 验证整定结果。 7．写出实验报告。 三、进度计划
四、实验成果要求 完成实验报告, 实验报告包括: 1．实验目的 2．实验设备 3．实验内容, 必须写出参数整定过程, 并分析控制器各参数的作用, 总结出一般工程整定的步骤。 4．实验总结, 此次实验的收获。 以上内容以打印报告形式提交。 五、考核方式 根据实验时的表现、及实验报告确定成绩。 成绩评分为经过以及不经过。 学生姓名: 秦术员 指导教师: 平玉环 1月7日
一、综合实验的目的与要求 本综合实验是自动化专业的实践环节。经过本实践环节, 使学生对实际控制系统的结构、系统中各环节的关系、数字控制器的应用和控制系统的整定等建立起完整的概念。培养学生利用所学理论知识分析、解决实际问题的能力。 1. 了解单容水箱水位控制系统的实际结构及各环节之间的关 系。 2. 学会数字控制器组态方法。 3. 掌握控制系统整定方法, 熟悉工程整定的全部内容。 二、实验正文 1. 实验设备 紧凑型过程控制系统; 上位机 2. 液位控制系统 2.1 液位控制系统流程图, 如图1
康师傅检验信息管理系统 解决方案 2010-04-06 康师傅软件股份公司
一、 产品概述 康师傅检验信息管理系统是将实验室的分析仪通过计算机网络连接起来,采用科学的管理思想和先进的数据库技术,实现以实验室为核心的整体环境的全面管理，为临床提供全面的医学检验服务。它集样本管理、资源管理、流程管理、网络管理、数据管理(采集,传输,处理,输出,发布) 、报表管理等诸多模块为一体,组成一套完整的、符合实验室管理规范的综合管理和检测质量监控体系,既能满足实验室日常管理要求,又保证各种实验分析数据的严格管理和控制。 系统应支持条形码管理，具有医嘱和检验仪器双向自动传输功能。检验仪器应通过终端服务器的方式直接接入HIS 系统的主干网络。 二、 仪器连接 SYSMEX UF-100 SYSMEX UF-50 桂林优利特-300 桂林优利特-100 迪瑞H-300 罗氏MODULAR P+P 分析仪 电解质分析仪AVL-988-3 贝克曼LX-20 SYSTEM KX21 SYSMEX 9000/RAM-1 贝克曼库尔特 ACL-200 贝克曼库尔特 ACL-9000 SYSMEX 1800I 雷勃MK-3 罗氏E170 罗氏Light Cycle 中佳放免分析仪精子分析仪普利生NA6 细菌鉴定仪HX-21
三、检验流程 四、集团化医院网络布局 医院一医院二医院三需求说明： 1）医生根据登陆的医院科室申请检验医嘱 2）样本采样可以实行集中和分散两种方式
集中采样：系统中所有标本可以进行集中采样，然后根据执行科室进行标本分拣，将标本送到各自医院对应的检验科室 分散采样：用户根据登录医院查询对应医院的标本进行采样后，送到对应的检验科室 3）各检验科室收到标本后，进行标本接收上机 4）标本完成检验后，完成采集结果和报告审核，同时报告可以在各自医院的医生工作站进行浏览和打印 五、产品特点 ?使用高性能的数据库平台 ?使用专业的数据采集器(终端服务器)连接检验分析仪器 ?实现样本全程状态监控和周转时间(TAT)管理 ?使用条码管理，实现双向通讯和标本管理 ?符合临床实验室管理系统标准和管理规范 ?提供专业规范的检验报告和个性化报告定制服务 ?提供完善的质量控制体系 ?支持ASTM,HL7, SNOMED,NCCL等医疗行业相关标准 ?支持报告以Web，手机短信，电子邮件多种形式进行访问和发布 ?提供丰富的查询和统计功能 六、产品功能 1检验申请 1.1 医生或护士可在临床工作站录入检验医嘱形成检验申请单； 1.2 技师可在标本登记中录入检验申请单； 1.3 自动根据录入的医嘱取得标本类型，医嘱数量和容器类型； 1.4 可以接受来自外部系统的检验申请； 1.5 支持打印多种形式的检验申请单。
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)
第6章控制系统的校正 本章主要讨论利用频率法对单输入-单输出的线性定常系统的综合和设计。在介绍控制系统校正的基本概念、控制系统的基本控制规律的基础上，介绍了各种串联校正装置（超前校正装置、滞后校正装置、滞后-超前校正装置）的特性及按分析进行相应设计的基本步骤和方法；还介绍了期望设计法的基本概念、常见的期望特性和设计步骤；另外还介绍了根轨迹法的串联校正和反馈校正的基本概念和方法；最后介绍了利用MATLAB进行控制系统校正。 教材习题同步解析 试分别说明系统的固有频率特性与系统期望频率特性的概念。 答：系统本身固有元件所具有的频率特性称为固有频率特性。设计者希望系统所能达到的频率特性称为系统期望频率特性。 试比较串联校正和反馈校正的优缺点。 答：a、校正装置和未校正系统的前向通道环节相串联，这种叫串联校正，串联校正是最常用的设计方法，设计与实现比较简单，通常将串联装置安置在前向通道的前端。 b、并联校正也叫反馈校正，它是和前向通道的部分环节按反馈方式连接构成局部反馈回路，设计相对较为复杂。并联校正一般不需要加放大器，它可以抑制系统的参数波动及非线性因素对系统性能的影。 PD控制为什么又称为超前校正？串联PD控制器进行校正为什么能提高系统的快速性和稳定性？ 答：加入PD控制相当于在系统中加入一个相位超前的串联校正装置，使之在穿越频率处有较大的相位超前角。因此，PD控制称为超前控制。PD控制的传递函数为G s Kp sτ =+，由比例控制和微分控制组合而成。增大比例系数Kp，可以展宽系统的()(1) 通频带，提高系统的快速性。微分控制反映信号的变化率的预报作用，在偏差信号变化前给出校正信号，防止系统过大地偏离期望值和出现剧烈振荡倾向，有效地增强系统的相对稳定性。 PI控制为什么又称为滞后校正？串联PI控制器进行校正为什么能提高系统的稳态性能？如何减小它对系统稳定性的影响？ 答：PI控制在低频段产生较大的相位滞后，所以滞后校正。PI控制的比例部分可以提高系统的无差度，改善系统的稳态性能。在串入系统后应使其转折频率在系统幅值穿越频率
PLC控制系统综合实验报告 实习任务一： 一、实验目的 学会使用组态软件（组态王）和PLC（SIMEINS S7-200）控制系统连接，采用下位机执行，上位机监视控制的方法，构建完成水塔水位自动控制系统。 二、设计方案： 本实习的具体要组建水塔水位监控系统。水塔系统如图一所示： 水塔 水池阀 泵 图一水塔系统 1、将S21-4挂箱中电压输出单元的输出电压Ug1与Ug2分别作为水池与水塔的液位信号，信号围为1~5VDC。并由PLC的模拟信号输入输出模块读取液位信号。水池液位的变化围为0~4m，即液位信号Ug1对应的测量围为0~4m。水塔液位的变化围为0~2m，即液位信号Ug2对应的测量围为0~2m。 2、阀、泵的自动控制 在自动控制状态下，当水池水位低于水位下限时，阀Y打开（由水塔水位控制单元中灯Y亮表示），当水池水位高于水位上限时，阀Y关闭（由水塔水位控制单元中灯Y灭表示）。当水池水位高于水位下限，且水塔水位低于水位下限时，泵M1运转抽水（由水塔水位控制单元中灯M1亮表示）。当水塔水位高于水位上限时泵M1停止（由水塔水位控制单元中灯M1灭表示）。 3、阀、泵的手动控制 在手动控制状态下，由组态软件中的开关button来控制阀的打开与关闭，当开关闭合时阀打开，当开关断开时阀关闭。由组态软件中的开关buttonM1来控制泵的启动与停止，当开关闭合时泵启动，当开关断开时泵停止。
4、控制状态的切换与显示 由组态软件中开关button手/自动实现控制状态的切换，当开关闭合时系统处于自动控制状态，当开关断开时系统处于手动控制状态。 由基本指令编程练习单元中的灯Q0.0实现控制状态的显示，灯亮表示系统处于自动控制状态，灯灭表示系统处于手动控制状态。 5、组灯控制 由基本指令编程练习单元中的灯Q0.5、Q0.6、Q0.7、Q1.0、Q1.1构成组灯，以组灯的不同状态表示水流的不同状态。具体说明如下： 当阀泵均处于关闭状态时，组灯灭。 当阀处于打开状态而泵处于关闭状态时，组灯中Q1.1、Q1.0、Q0.7依次循环点亮，且当其中某一灯亮时，其前一灯灭。 当阀处于关闭状态而泵处于打开状态时，组灯中Q0.7、Q0.6、Q0.5依次循环点亮，且当其中某一灯亮时，其前一灯灭。 当阀泵均处于打开状态时，组灯中Q1.1、Q1.0、Q0.7、Q0.6、Q0.5依次循环点亮，且当其中某一灯亮时，其前一灯灭。 6、组态程序与PLC程序的连接 7、组态王组态程序 （1）系统运行状态的显示 能够显示系统的控制状态（手动或自动）、水池和水塔的液位、阀泵的开关状态及水流状态。 （2）水位限值的设置 使用户能够设置水池与水塔液位的上下限值，即能够调整阀泵自动开关的条件。 （3）历史数据的记录和查询 能够记录一段时间系统的控制状态、水池和水塔的液位、水池与水塔液位的上下限值以及阀泵的开关状态。并能对历史数据进行查询。 （4）报警功能 能够显示如下报警信息： 当水池液位低于0.5m时，水池液位下下限报警。 当水池液位高于3.5m时，水池液位上上限报警。 当水塔液位低于0.25m时，水塔液位下下限报警。 当水塔液位高于1.75m时，水塔液位上上限报警。 （5）操作权限的区分 设置两个用户组分别为工程师组和操作工组。创建若干分属于不同用户组的用户，两组用户均具有登录系统的权限，但仅工程师组用户具有设置水位上下
自动控制原理实验报告 实验指导老师： 学院：电气与信息工程学院 班级： 姓名：学号： 2013年12月
实验一 控制系统典型环节的模拟实验 一、实验目的 1．掌握控制系统中各典型环节的电路模拟及其参数的测定方法。 2．测量典型环节的阶跃响应曲线，了解参数变化对环节输出性能的影响。 二、实验内容 1．对表一所示各典型环节的传递函数设计相应的模拟电路(参见表二) 表一：典型环节的方块图及传递函数 典型环节名称 方 块 图 传递函数 比例 （P ） K ) s (U ) s (Uo i = 积分 （I ） TS 1 )s (U )s (Uo i = 比例积分 （PI ） TS 1 K )s (U )s (Uo i + = 比例微分 （PD ） )TS 1(K ) s (U ) s (Uo i += 惯性环节 （T ） 1 TS K )s (U )s (Uo i += 比例积分 微分（PID ） S T S T 1 Kp )s (U )s (Uo d i i ++=
表二：典型环节的模拟电路图 各典型环节 模拟电路图名称 比例 （P） 积分 （I） 比例积分 （PI） 比例微分 （PD） 惯性环节 （T）
各典型环节 模拟电路图 名称 比例积分 微分（PID） 2．测试各典型环节在单位阶跃信号作用下的输出响应。 3．改变各典型环节的相关参数，观测对输出响应的影响。 三、实验内容及步骤 1．观测比例、积分、比例积分、比例微分和惯性环节的阶跃响应曲线。 ①准备：使运放处于工作状态。 将信号发生器单元U1的ST端与+5V端用“短路块”短接，使模拟电路中的场效应管（K30A）夹断，这时运放处于工作状态。 ②阶跃信号的产生： 电路可采用图1-1所示电路，它由“阶跃信号单元”（U3）及“给定单元”（U4）组成。 具体线路形成：在U3单元中，将H1与+5V端用1号实验导线连接，H2端用1号实验导线接至U4单元的X端；在U4单元中，将Z端和GND端用1号实验导线连接，最后由插座的Y 端输出信号。 以后实验若再用阶跃信号时，方法同上，不再赘述。
； 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。
实验室信息管理系统，Laboratory Information Management System 一、实验室信息管理系统(LIMS)介绍： 1、实验室信息管理系统即LIMS的概念： LIMS是英文单词Laboratory Information Management System的缩写。它是由计算机硬件和应用软件组成，能够完成实验室数据和信息的收集、分析、报告和管理。LIMS基于计算机局域网，专门针对一个实验室的整体环境而设计，是一个包括了信号采集设备、数据通讯软件、数据库管理软件在内的高效集成系统。 它以实验室为中心，将实验室的业务流程、环境、人员、仪器设备、标物标液、化学试剂、标准方法、图书资料、文件记录、科研管理、项目管理、客户管理等等影响分析数据的因素有机结合起来，采用先进的计算机网络技术、数据库技术和标准化的实验室管理思想，组成一个全面、规范的管理体系，为实现分析数据网上调度、分析数据自动采集、快速分布、信息共享、分析报告无纸化、质量保证体系顺利实施、成本严格控制、人员量化考核、实验室管理水平整体提高等各方面提供技术支持，是连接实验室、生产车间、质管部门及客户的信息平台，同时引入先进的数理统计技术，如方差分析、相关和回归分析、显着性检验、累积和控制图、抽样检验等，协助职能部门发现和控制影响产品质量的关键因素。 2、与LIMS相关的国际标准 标准规范的制定与实施，体现了高新技术的发展和产品成熟的标志。为提高分析数据质量，已将其纳入法制轨道，七十年代提出了质量管理（QC）概念，九十年代，各行业的标准化组织相继制定和颁布了各种管理标准，质量保证规范和各种技术协议，对推动高新技术的发展、改进产品质量，提高生产效率产生了重大影响。 实验室的质量保证/质量管理的国际标准如下： 由于计算机在实验室普遍应用，增订了优良的自动化实验室规范(GALP) ,它对实验室的方法、职责、管理和使用计算机处理实验室数据等，都制订了技术细则。美国环保局(EPA)制订了有关健康和环境产品的管理规范。美国材料测试协会ASTM, 官方分析化学协会（AOAC）, 美国实验室联合委员会(ACIL), 制订了许多相关的标准和协议。欧共体(EEC)颁布了实验室认证指南, 促使欧共体成员国成为 (EEC) 认证的实验室，这些实验室出示的证书，为欧共体各国认可，打开了商品流通的渠道。国际标准化机构ISO, 制订的ISO-9000系列规范成为国际公认的标准，国内一些企业已通过I SO认证，或正在努力实施。 由于分析仪器的计算机硬软件各不相同，尤其是分析数据缺乏标准，制约了实验室的自动化和信息资源的开发和共享，这已成为科学仪器厂商和分析化学家的共识。ASTM颁布了分析化学技术有关的规范，其中有1998年公布的色谱分析数据交换协议(AIA)，协议制订了原始数据文件和结果文件的标准化格式和结构，其目的是1〕有利于各厂商的仪器之间传输数据，2〕为LIMS提供了通信接口，3〕可将数据链接到文档环境和电子表格中，4〕数据存档。还有分析数据交换和信息存储标准(ADISS)，这是一种面向分析数据对象的标准，已被分析仪器与数据通信标准委员会，美国质谱协
上海电力学院 自动控制原理实践报告 课名：自动控制原理应用实践 题目：水翼船渡轮的纵倾角控制 船舶航向的自动操舵控制 班级： 姓名： 学号：
水翼船渡轮的纵倾角控制 一．系统背景简介 水翼船(Hydrofoil)是一种高速船。船身底部有支架，装上水翼。当船的速度逐渐增加，水翼提供的浮力会把船身抬离水面(称为水翼飞航或水翼航行，Foilborne)，从而大为减少水的阻力和增加航行速度。 水翼船的高速航行能力主要依靠一个自动稳定控制系统。通过主翼上的舵板和尾翼的调整完成稳定化操作。该稳定控制系统要保持水平飞行地穿过海浪。因此，设计上要求系统使浮力稳定不变，相当于使纵倾角最小。 航向自动操舵仪工作时存在包括舵机（舵角）、船舶本身（航向角）在内的两个反馈回路：舵角反馈和航向反馈。 当尾舵的角坐标偏转错误!未找到引用源。，会引起船只在参考方向上发生某一固定的偏转错误!未找到引用源。。传递函数中带有一个负号，这是因为尾舵的顺时针的转动会引起船只的逆时针转动。有此动力方程可以看出，船只的转动速率会逐渐趋向一个常数，因此如果船只以直线运动，而尾舵偏转一恒定值，那么船只就会以螺旋形的进入一圆形运动轨迹。 二．实际控制过程 某水翼船渡轮，自重670t，航速45节（海里/小时），可载900名乘客，可混装轿车、大客车和货卡，载重可达自重量。该渡轮可在浪高达8英尺的海中以航速40节航行的能力，全靠一个自动稳定控制系统。通过主翼上的舵板和尾翼的调整完成稳定化操作。该稳定控制系统要保持水平飞行地穿过海浪。因此，设计上要求该系统使浮力稳定不变，相当于使纵倾角最小。
上图：水翼船渡轮的纵倾角控制系统 已知，水翼船渡轮的纵倾角控制过程模型，执行器模型为F（s）=1/s。 三．控制设计要求 试设计一个控制器Gc（s），使水翼船渡轮的纵倾角控制系统在海浪扰动D （s）存在下也能达到优良的性能指标。假设海浪扰动D（s）的主频率为w=6rad/s。 本题要求了“优良的性能指标”，没有具体的量化指标，通过网络资料的查阅：响应超调量小于10%，调整时间小于4s。 四．分析系统时域 1.原系统稳定性分析 num=[50]; den=[1 80 2500 50]; g1=tf(num,den); [z,p,k]=zpkdata(g1,'v'); p1=pole(g1); pzmap(g1) 分析：上图闭环极点分布图，有一极点位于原点，另两极点位于虚轴左边，故处于临界稳定状态。但还是一种不稳定的情况，所以系统无稳态误差。 2.Simulink搭建未加控制器的原系统（不考虑扰动）。
实验一MATLAB 仿真基础 一、实验目的： （1）熟悉MATLAB 实验环境，掌握MATLAB 命令窗口的基本操作。 （2）掌握MATLAB 建立控制系统数学模型的命令及模型相互转换的方法。 （3）掌握使用MATLAB 命令化简模型基本连接的方法。 （4）学会使用Simulink 模型结构图化简复杂控制系统模型的方法。 二、实验设备和仪器 1．计算机；2. MATLAB 软件 三、实验原理 函数tf ( ) 来建立控制系统的传递函数模型，用函数printsys ( ) 来输出控制系统的函数，用函数命令zpk ( ) 来建立系统的零极点增益模型，其函数调用格式为：sys = zpk ( z, p, k )零极点模型转换为多项式模型[num , den] = zp2tf ( z, p, k ) 多项式模型转化为零极点模型 [z , p , k] = tf2zp ( num, den ) 两个环节反馈连接后，其等效传递函数可用feedback ( ) 函数求得。 则feedback （）函数调用格式为： sys = feedback （sys1, sys2, sign ） 其中sign 是反馈极性，sign 缺省时，默认为负反馈，sign ＝-1；正反馈时，sign ＝1；单位反馈时，sys2＝1，且不能省略。 四、实验内容： 1.已知系统传递函数，建立传递函数模型 2.已知系统传递函数，建立零极点增益模型 3．将多项式模型转化为零极点模型 1 2s 2s s 3s (s)23++++=G )12()1()76()2(5)(332 2++++++= s s s s s s s s G 12s 2s s 3s (s)23++++= G )12()1()76()2(5)(3322++++++=s s s s s s s s G
实验室信息管理系统,Laboratｏｒy Informatｉon Mａnaｇement Sｙsｔｅm 一、实验室信息管理系统(LIMＳ)介绍: １、实验室信息管理系统即LIMS的概念: ＬIMS是英文单词Laborａtｏｒy IｎｆorｍａtioｎＭａnagemenｔSysｔem的缩写。它是由计算机硬件和应用软件组成,能够完成实验室数据和信息的收集、分析、报告和管理。LIMS基于计算机局域网，专门针对一个实验室的整体环境而设计，是一个包括了信号采集设备、数据通讯软件、数据库管理软件在内的高效集成系统。 它以实验室为中心,将实验室的业务流程、环境、人员、仪器设备、标物标液、化学试剂、标准方法、图书资料、文件记录、科研管理、项目管理、客户管理等等影响分析数据的因素有机结合起来，采用先进的计算机网络技术、数据库技术和标准化的实验室管理思想,组成一个全面、规范的管理体系，为实现分析数据网上调度、分析数据自动采集、快速分布、信息共享、分析报告无纸化、质量保证体系顺利实施、成本严格控制、人员量化考核、实验室管理水平整体提高等各方面提供技术支持,是连接实验室、生产车间、质管部门及客户的信息平台，同时引入先进的数理统计技术,如方差分析、相关和回归分析、显著性检验、累积和控制图、抽样检验等,协助职能部门发现和控制影响产品质量的关键因素。 ２、与LＩMＳ相关的国际标准 标准规范的制定与实施，体现了高新技术的发展和产品成熟的标志。为提高分析数据质量，已将其纳入法制轨道,七十年代提出了质量管理(QＣ)概念，九十年代,各行业的标准化组织相继制定和颁布了各种管理标准，质量保证规范和各种技术协议，对推动高新技术的发展、改进产品质量,提高生产效率产生了重大影响。 实验室的质量保证/质量管理的国际标准如下： 由于计算机在实验室普遍应用，增订了优良的自动化实验室规范(GＡLＰ) ,它对实验室的方法、职责、管理和使用计算机处理实验室数据等，都制订了技术细则。美国环保局（EPA)制订了有关健康和环境产品的管理规范。美国材料测试协会ASＴM， 官方分析化学协会（AOＡC）, 美国实验室联合委员会(ACIL), 制订了许多相关的标准和协议。欧共体(EEC)颁布了实验室认证指南, 促使欧共体成员国成为 (EEC) 认证的实验室,这些实验室出示的证书，为欧共体各国认可，打开了商品流通的渠道。国际标准化机构ＩＳＯ, 制订的ＩSO-9００0系列规范成为国际公认的标准，国内一些企业已通过ISO认证,或正在努力实施。 由于分析仪器的计算机硬软件各不相同，尤其是分析数据缺乏标准,制约了实验室的自动化和信息资源的开发和共享,这已成为科学仪器厂商和分析化学家的共识。AST M颁布了分析化学技术有关的规范,其中有199８年公布的色谱分析数据交换协议(ＡI Ａ)，协议制订了原始数据文件和结果文件的标准化格式和结构,其目的是１〕有利于各厂商的仪器之间传输数据，2〕为LIMS提供了通信接口,3〕可将数据链接到文档环境和电子表格中,4〕数据存档。还有分析数据交换和信息存储标准(ADＩSＳ），这是一种面向分析数据对象的标准，已被分析仪器与数据通信标准委员会，美国质谱协会、
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。
实验二 线性系统时域响应分析 一、实验目的 1．熟练掌握step( )函数和impulse( )函数的使用方法，研究线性系统在 单位阶跃、单位脉冲及单位斜坡函数作用下的响应。 2．通过响应曲线观测特征参量ζ和n ω对二阶系统性能的影响。 3．熟练掌握系统的稳定性的判断方法。 二、基础知识及MATLAB 函数 （一）基础知识 时域分析法直接在时间域中对系统进行分析，可以提供系统时间响应的全部 信息，具有直观、准确的特点。为了研究控制系统的时域特性，经常采用瞬态响应（如阶跃响应、脉冲响应和斜坡响应）。本次实验从分析系统的性能指标出发，给出了在MATLAB 环境下获取系统时域响应和分析系统的动态性能和稳态性能的方法。 用MATLAB 求系统的瞬态响应时，将传递函数的分子、分母多项式的系数分 别以s 的降幂排列写为两个数组num 、den 。由于控制系统分子的阶次m 一般小于其分母的阶次n ，所以num 中的数组元素与分子多项式系数之间自右向左逐次对齐，不足部分用零补齐，缺项系数也用零补上。 1．用MATLAB 求控制系统的瞬态响应 1） 阶跃响应 求系统阶跃响应的指令有： step(num,den) 时间向量t 的范围由软件自动设定，阶跃响应曲线随 即绘出 step(num,den,t) 时间向量t 的范围可以由人工给定（例如t=0:0.1:10） [y ，x]=step(num,den) 返回变量y 为输出向量，x 为状态向量 在MATLAB 程序中，先定义num,den 数组，并调用上述指令，即可生成单位 阶跃输入信号下的阶跃响应曲线图。 考虑下列系统： 25 425)()(2++=s s s R s C 该系统可以表示为两个数组，每一个数组由相应的多项式系数组成，并且以s 的降幂排列。则MATLAB 的调用语句：
实验二二阶系统的动态过程分析 一、 实验目的 1. 掌握二阶控制系统的电路模拟方法及其动态性能指标的测试技术。 2. 定量分析二阶系统的阻尼比ξ和无阻尼自然频率n ω对系统动态性能的影响。 3. 加深理解“线性系统的稳定性只与其结构和参数有关，而与外作用无关”的 性质。 4. 了解和学习二阶控制系统及其阶跃响应的Matlab 仿真和Simulink 实现方法。 二、 实验内容 1. 分析典型二阶系统()G s 的ξ和n ω变化时，对系统的阶跃响应的影响。 2. 用实验的方法求解以下问题： 设控制系统结构图如图所示，若要求系统具有性能： %20%,1,p p t s σσ=== 试确定系统参数K 和τ，并计算单位阶跃响应的特征量d t ，r t 和s t 。 图 控制系统的结构图 3. 用实验的方法求解以下问题： 设控制系统结构图如图所示。图中，输入信号()r t t θ=，放大器增益A K 分别取，200和1500。试分别写出系统的误差响应表达式，并估算其性能指标。 图 控制系统的结构图
三、实验原理 任何一个给定的线性控制系统，都可以分解为若干个典型环节的组合。将每个典型环节的模拟电路按系统的方块图连接起来，就得到控制系统的模拟电路图。 通常，二阶控制系统 2 2 2 () 2 n n n G s s ω ξωω = ++ 可以分解为一个比例环节、一个惯性环节和一个积分环节，其结构原理如图所示，对应的模拟电路图如图所示。 图二阶系统的结构原理图 图二阶系统的模拟电路原理图 图中：()(),()() r c u t r t u t c t ==-。 比例常数（增益系数）2 1 R K R =，惯性时间常数 131 T R C =，积分时间常数242 T R C =。其闭环传递函数为： 12 2 21 112 () 1 ()(1) c r K U s TT K K U s T s T s K s s T TT == ++++ (0.1)又：二阶控制系统的特性由两个参数来描述，即系统的阻尼比ξ和无阻尼自然频