综合座舱显示控制系统的设计与实现 O 引言在现代航空电子系统中，综合座舱显示控制系统承担着航电系统的集中显示和集中管理任务，使得飞行员能够高效地获得所需信息，有效地减轻飞行员的工作负荷。目前国内通用飞机、直升飞机装备的是机械仪表、或者装备的飞行显示器尺寸小分辨率低，单画面显示的飞行参数内容较少，重量相对较重，系统可靠性偏低。本文介绍的某型综合座舱显示控制系统吸取了玻璃座舱的概念，将大量复杂的传感器数据经采集、处理、融合后通过大屏幕高分辨率的液晶显示器呈现给飞行员，取代传统的机电式仪表。同时，综合座舱显示控制系统内部采用高速数据网络实现数据传输、任务同步和数据互比，可以灵活处置系统多种故障模式，使系统具备在一定故障等级下的一次故障工作能力，提高了系统的可靠性和安全性。1 设计思想1．1 综合化采用高度综合的集成一体化设计，综合座舱显示控制系统将通用模块、标准总线、高速网络和实时嵌入式操作系统集成在一个高性能计算平台内，提供强大的数据处理、信号处理、接口处理和图形处理能力，具有传感器输入数据的综合处理、数据融合、任务计算、视频信息生成、导航计算、外挂管理、电子对抗、通信管理、系统控制和故障检测、重构等多种功能，充分体现信息综合、显示综合、功能综合、硬件综合、软件综合、检测综合的特点。1．2 通用化不同飞机的座舱显示系统具有多样化的特点，这主要是由于飞机用途不同、适航条例和营运条例对要求不同造成的。为了提高综合座舱显示系统的通用性，使其适用于军用和民航各类飞机，通用综合座舱显示控制系统应该具有高性能的信息综合处理和综合显示功能、部分最基本的传感器设备功能和较强的传感器设备接口扩展能力。1．3 小型化小型化设计通过合理的系统结构、先进显示技术和加固方式等手段减少设备尺寸和重量。通过系统优化，减少多余的软硬件资源浪费，
实验三 控制系统设计 一、 实验目的 掌握串联频域校正以及极点配置等控制系统常用设计方法。 二、 实验题目 1.考虑一个单位负反馈控制系统，其前向通道传递函数为： ) 2(k )(0+=s s s G a) 试分别采用串联超前和串联滞后装置对该系统进行综合，要求系统 的速度误差系数为20（1/s ）,相角裕量大于50。。 b) 对比两种设计下的单位阶跃响应、根轨迹图以及bode 图的区别。 采用串联超前装置 实验代码 t=[0:0.01:2]; w=logspace(-1,2); kk=40; Pm=50; ng0=kk*[1]; dg0=[1,2,0]; g0=tf(ng0,dg0); %原系统开环传递函数? [ngc,dgc]=fg_lead_pm(ng0,dg0,Pm,w); %调用子函数fg_lead_pm? gc=tf(ngc,dgc) %超前校正装置传递函数? g0c=tf(g0*gc); %校正后系统开环传递函数? b1=feedback(g0,1);%校正前系统闭环传递函数? b2=feedback(g0c,1); %校正后系统闭环传递函数? step(b1,'r--',b2,'b',t); %绘制校正前后系统阶跃响应曲线? grid on, %绘制校正前后系统伯德图? figure,bode(g0,'r--',g0c,'b',w); %绘制校正前后系统伯德图? grid on rlocus(g0c) %绘制校正后系统根轨迹图? [gm,pm,wcg,wcp]=margin(g0c) 执行结果 dgc = 0.0545 1.0000 gc = 0.2292 s + 1 ------------- 0.05452 s + 1 Continuous-time transfer function.
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
自动控制综合设计 ——无人驾驶汽车计算机控制系统 指导老师： 学校： ：
目录 一设计的目的及意义 二智能无人驾驶汽车计算机控制系统背景知识三系统的控制对象 四系统总体方案及思路 1系统总体结构 2控制机构与执行机构 3控制规律 4系统各模块的主要功能 5系统的开发平台 6系统的主要特色 五具体设计 1系统的硬件设计 2系统的软件设计 六系统设计总结及心得体会
一设计目的及意义 随着社会的快速发展，汽车已经进入千家万户。汽车的普及造成了交通供需矛盾的日益严重，道路交通安全形势日趋恶化，造成交通事故频发，但专家往往在分析交通事故的时候，会更加侧重于人与道路的因素，而对车辆性能的提高并不十分关注。如果存在一种高性能的汽车，它可以自动发现前方障碍物，自动导航引路，甚至自动驾驶，那将会使道路安全性能得到极大提高与改善。本系统即为实现这样一种高性能汽车而设计。 二智能无人驾驶汽车计算机控制系统背景知识 智能无人驾驶汽车是一个集环境感知、规划决策、多等级辅助驾驶等功能于一体的综合系统，它集中运用了计算机、现代传感、信息融合、通讯、人工智能及自动控制等技术，是典型的高新技术综合体。目前对智能汽车的研究主要致力于提高汽车的安全性、舒适性，以及提供优良的人车交互界面。近年来，智能车辆已经成为世界车辆工程领域研究的热点和汽车工业增长的新动力，很多发达国家都将其纳入到各自重点发展的智能交通系统当中。 通过对车辆智能化技术的研究与开发，可以提高车辆的控制与驾驶水平，保障车辆行驶的安全通畅、高效。对智能化的车辆控制系统的不断研究完善，相当于延伸扩展了驾驶员的控制、视觉和感官功能，能极促进道路交通的安全性。智能车辆的主要特点是以技术弥补人为因素的缺陷，使得即便在很复杂的道路情况下，也能自动地操纵和驾驶车辆绕开障碍物，沿着预定的道路轨迹行驶。 三系统的控制对象 （1）系统中心控制部件（单片机）可靠性高，抗干扰能力强，工作频率最高可达到25MHz，能保障系统的实时性。 （2）系统在软硬件方面均应采用抗干扰技术，包括光电隔离技术、电磁兼容性分析、数字滤波技术等。 （3）系统具有电源实时监控、欠压状态自动断电功能。 （4）系统具有故障自诊断功能。
综合座舱显示控制系统的设计与实现 2011-04-15 16:57:24 来源:互联网 O 引言在现代航空电子系统中，综合座舱显示控制系统承担着航电系统的集中显示和集中管理任务，使得飞行员能够高效地获得所需信息，有效地减轻飞行员的工作负荷。目前国内通用飞机、直升飞机装备的是机械仪表、或者装备的飞行显示器尺寸小分辨率低，单画面显示的飞行参数内容较少，重量相对较重，系统可靠性偏低。 本文介绍的某型综合座舱显示控制系统吸取了“玻璃座舱”的概念，将大量复杂的传感器数据经采集、处理、融合后通过大屏幕高分辨率的液晶显示器呈现给飞行员，取代传统的机电式仪表。同时，综合座舱显示控制系统内部采用高速数据网络实现数据传输、任务同步和数据互比，可以灵活处置系统多种故障模式，使系统具备在一定故障等级下的一次故障工作能力，提高了系统的可靠性和安全性。1 设计思想 1．1 综合化 采用高度综合的集成一体化设计，综合座舱显示控制系统将通用模块、标准总线、高速网络和实时嵌入式操作系统集成在一个高性能计算平台内，提供强大的数据处理、信号处理、接口处理和图形处理能力，具有传感器输入数据的综合处理、数据融合、任务计算、视频信息生成、导航计算、外挂管理、电子对抗、通信管理、系统控制和故障检测、重构等多种功能，充分体现信息综合、显示综合、功能综合、硬件综合、软件综合、检测综合的特点。1．2 通用化 不同飞机的座舱显示系统具有多样化的特点，这主要是由于飞机用途不同、适航条例和营运条例对要求不同造成的。为了提高综合座舱显示系统的通用性，使其适用于军用和民航各类飞机，通用综合座舱显示控制系统应该具有高性能的信息综合处理和综合显示功能、部分最基本的传感器设备功能和较强的传感器设备接口扩展能力。1．3 小型化小型化设计通过合理的系统结构、先进显示技术和加固方式等手段减少设备尺寸和重量。通过系统优化，减少多余的软硬件资源浪费，同时采用大规模集成电路和有源矩阵液晶显示等技术减轻硬件重量和体积。2 系统设计 2．1 系统结构组成 综合座舱显示控制系统包括两台大尺寸、高分辨率综合显示器和一部多功能控制面板，采用高度综合的集成一体化设计，将机载数据处理、航电任务管理和图形图像显示综合在飞行显示器内部，无单独的显示控制任务计算机，使整个显示控制系统组成合理，结构重量减轻，简化了直升机座舱布局和仪表板布置。 如图1所示，飞机上各路传感器数据先经过综合显示器的数据采集处理单元处理组织成网络数据帧，再通过网络将数据帧传送至综合显示器的显示处理单元，显示处理单元接收到数据帧后进行数据融合、图像处理，最终完成图像显示。综合座舱显示控制系统采用了模块化的设计方法，按照功能划分为显示处理单元、数据处理单元和多功能控制面板，功能单元内部由通用现场可更换模块组成，标准化程度较高，提高了系统的可维护性。功能单元之间通过数据网络连接，这种松耦合方式不仅可以提供灵活的可扩展性和测试性，还可以提高系
过程控制系统综合设计实验报告 项目：过程控制系统综合设计 班级：自动化133 姓名： 学号： 指导老师： 一：实验目的及要求 目的： 1.结合比值控制系统、串级控制系统、前馈反馈控制系统、解耦控 制系统的实施，掌握DDC系统应用，以及安装； 2.掌握P900系列智能调节器的参数整定与操作； 3.掌握各类标准信号的测定方法； 4.掌握传感器、执行器的使用； 5.掌握数学建模方法以及PID参数的整定方法。
要求： 1、按照实验指导书上的任务完成实验内容； 2、记录数据以及实验结果，保存实验结果图； 3、完成实验报告的设计，撰写，分析并处理实验结果； 4、进行答辩。
二：实验过程及实验结果 实验一、长滞后环节温度PID 控制实验 一、实验目的 1、熟悉纯滞后（温度）对象的数学模型及其阶跃响应曲线。 2、根据由实际测得的纯滞后（温度）阶跃响应曲线，分析加热系统的飞升特性。 二、实验器材 CS4100型过程控制实验装置 配置：C3000过程控制器、实验连接线。 三、实验原理 整个纯滞后系统如图4-1所示，加热水箱为纯滞后水箱提供热水，在加热水箱的出水口即纯滞后水箱的进水口装有温度传感器。纯滞后水箱，中间固定有一根有机玻璃圆柱，9块隔板呈环形排布在圆柱周围，将整个水箱分隔为9个扇形区间，热水首先流入A 区间，再由底部进入B 区间，流过B 区间后再由顶部进入C 区间，如此再依次流过D 、E 、F 、G 、H 最后从I 区间流出，测温点设在E 、H 区间，当A 区间进水水温发生变化时，各区间的水温要隔一段时间才发生变化，当进水水流流速稳定在1.5L/Min 时，与进水水温T1相比E 区间的水温T2滞后时间常数τ约为4分钟，H 区间的水温T3滞后时间常数τ约为8分钟。各隔板的上沿均低于水箱的外沿，这样如果水流意外过大则会漫过各隔板直接进入I 区间再流出。 A B C D E F G H I t2 t3 六号纯滞后水箱 五号加热水箱 调压 模块 手动设定 Q t1 图3-1 纯滞后系统示意图
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)
如图所示是JN6201集成电路鸡蛋孵化温度控制器电路图，根据该原理图完成1~3题。 1.该电路图作为控制系统的控制（处理）部分是IC JN6201，当JN6201集成输出9脚长时间处于高电平，三极管V2处于截止状态，继电器释放，电热丝通电加热。 2.安装好调试时，先将温度传感器Rt1放入37℃水中，调整电位器Rp1，使继电器触点J-2吸合，再将温度传感器Rt2放入39℃水中，调整Rp2，使继电器触点J-2释放。 3.调试时发现，不管电位器Rp1和Rp2怎么调，继电器J 始终吸合，检查电路元器件安装和接线都正确，用万用表测三极管V2集电极电位，在不同的调试状态分别为2.8V 和0V ，可知电路发生故障的原因是（ B ） A.二极管V6内部断路 B.三极管V3内部击穿（短路） C.电阻R4与三极管V3基极虚焊 D.继电器线圈内部短路 如图所示是运算放大器鸡蛋孵化温度控制器电路图，根据该原理完成4~6题。 4.该电路作为控制系统的输出部分是继电器J 、电热丝等，当电路中集成运放2脚的电位低于3脚的电位，三极管V3处于饱和状态，继电器J 吸合，电热丝通电加热。 上限 V2饱和导通时候Uce 电压降0.2V ，所以留下来给集电极2.8V ，截止时候0V
5.安装好后调试时，将温度传感器Rt 放入39℃水中，调R4，使电压U2=U3，集成运放输出端6脚的电压为0V ，电路实现39℃单点温度控制。 6.调试时发现，将温度传感器Rt 放入高于39℃水中，继电器吸合；将温度传感器Rt 放入低于39℃水中，继电器释放，出现该故障现象的原因可能是（ A ） A.集成运放2脚与3脚接反 B.二极管V4接反 C.电阻R2断路 D.三极管V3损坏 如图所示是晶体管组成的水箱闭环电子控制系统电路，根据该原理图完成7~9题。 7.该电路作为控制系统被控对象的是水箱内的水，水箱的水位从a 点降到b 点的过程中，三极管V1处于饱和状态，三极管V2处于截止状态，继电器触点J-1处于吸合状态。 8.安装调试时，将三个水位探头按图中的高低放入空玻璃杯中，如果电路正常，电路通电后，继电器J 吸合；向玻璃杯中加水，到达a 点时，继电器J 释放；接着将玻璃杯中的水排出，水位降到b 点以上时，继电器J 释放；水位降到b 点以下时，继电器J 吸合。 9.调试时发现，玻璃杯中的水位在b 点以下时，继电器J 就吸合；水位加到b 点，继电器J 就释放。出现该故障现象的原因是（ D ） A.继电器J 没用 B.三极管V1损坏 C.二极管V3接反 D.电路没接J-1触点，b 点直接接到了电阻R1 如图所示是555集成电路组成的水箱水位闭环电子控制系统电路图， (第4~6题) (第7~9题) R4 10k ?R5 4.7k R3 4.7k
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
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
第一题：现控有哪些控制器结构，各有何特点，作用，用在什么场合？ 答： （1）状态反馈： 特点：1、状态反馈将系统的每个状态变量乘以相应的反馈系数，然后反馈到输入端与参考输入相加形成控制律，作为受控系统的控制输入；2、不增加系统的维数（状态反馈解耦时也不增加系统的维数）；3、比不增加补偿器的输入反馈的效果要好；4、不增加新的状态变量；5、反馈增益阵是常矩阵，反馈为线性反馈；6、不改变受控系统的能控性，但不保证系统的能观性不变；7、对于完全能控的单输入系统能实现闭环极点的任意配置，而且不影响原系统零点的分布，但如果故意制造零极点对消，那么此时闭环系统将是不能观的；8、系统能镇定的充要条件是不能控子系统为渐近稳定。 作用：状态反馈增益阵K的引入不增加系统的维数，但可通过K的选择自由地改变闭环系统的特征值，从而是系统获得所要求的性能。 场合： （2）输出反馈： 特点：1、采用输出矢量y构成线性反馈律；2、在技术实现上的方便性；3、输入反馈的HC和状态反馈的K相当，由于m 大屏幕显示控制系统原理及控制器入门 控制器和大屏幕控制系统是DLPTM大屏幕显示系统的大脑和中枢神经系统。在市场上占据着主要地位的有美国JUPITER公司、法国SYNELEC公司等。其中美国JUPITER公司控制器乃是业内公认的第一品牌。 随着科学技术的快速进步, 特别是计算机技术的进步和普及以及各行各业对提高服务品质的呼声日益上升。各个行业利用计算机处理各种事物的应用系统软件越来越多, 如GIS等, 造成传统的显示手段, 如果普通显示器和监视器等的显示分辨率不再能满足需求, 为此, VIDEOWALL(大屏幕显示墙)就自然渐渐成为特定场所 的特别显示手段, 自然, 实现大屏幕组合显示的控制器也就应运而生, 很快, 大屏幕控制器生产厂家也就抢摊出现, 生产出五花八门 的控制器。 控制器的流派分, 主要有日本流派和欧美流派。其中日本流派主要以硬件处理为主, 而欧美流派以软硬结合为主, 成为当前大屏幕显示控制器的主流。 而作为欧美流派的, 能独立生产大屏幕控制器生产厂家有法国SYNELEC公司、美国JUPITER公司、比利时BARCO公司、美国RGB公司等; 而一部分厂家专门生产制造大屏幕控制器用的图 形卡, 如美国的COLORGRAPHICS公司、英国的DATAPATH公司、澳洲的AEON公司、加拿大的MATROX公司、台湾的新齐公司等; 还有一部分自己不生产, 主要以OEM或者购买第三方板 卡及工控机组装控制器为主的公司, 如加拿大的CHRISITIE公司( 过去以OEM JUPITER F950为主) 等, 当前国内公司出产的大屏幕控制器也归入此类。 形成了各种品牌的控制器, 进行市场竞争。不过, 不论如何竞争, 能自我掌握全套研发生产技术的厂家, 在经过三番四次的论剑, 市场地位就完全显示出来, 并占据着主要地位, 如美国JUPITER公司、法国SYNELER公司大屏幕控制器乃是业内公认的第一品牌。 大屏幕控制器原理 1、大屏幕控制器硬件构成: 软硬件结合的大屏幕显示系统控制器其硬件构成一般包括信号输入部分、信号输出部分、和控制转换部分。 信号输入部分 RGB信号输入: 用于接入RGB信号, 每个输入卡具备2路或1路输入信道。每个图形控制器能够集成1—8路RGB输入。信号源的分辨率为 640×480——1600×1200. 视频输入卡: SGS-51B型PLC可编程控制系统、单片机实验开发系统、自动控制原理综合实验装置（功能增强型） 一、概述 SGS-51B型PLC可编程控制系统、单片机实验开发系统、自动控制原理综合实验台是在“SGS-51 PLC可编程控制器实验系统”的基础上增加“单片机实验开发系统”和“自动控制理论实验系统“，做到一机多用、资源共享、便于管理。单片机实验开发系统可完成51/96/8088/8086等CPU的单片机、微机的全部软、硬件实验。在单片机仿真实验系统的基础上，增加8088十六位微机原理和接口实验。一体化设计，只需更换不同的CPU卡，即可支持多种CPU的实验开发。提供两种操作平台，既可独立工作，也可与PC机联机工作。一机在手，别无他求。它适用于《MSC-51单片机原理与接口》、《MCS-96单片机原理与接口》、《单片机接口技术》、《十六位微机原理与接口》等课程教学。 由MCS-51/96CPU卡组成的单片机仿真实验系统，除实验功能外，还具有仿真开发功能，可仿真8031/32、87/89/51/52、89C1051/2051、80C196KB等CPU，外部仿真空间达64K。实验时指导书中详细叙述了各实验的目的、内容，列出了接线图，程序接口框图和程序软盘，省去了教师和实验辅导老师为设计、准备调试实验线路和实验程序所需的工作量，节约了课堂时间，从事单片机应用开发教学实验的科研人员根据各自的实际需要选择使用该实验系统，可帮助使用者以最短的时间准确有效地完成开发与实验任务。全套装置设计合理。 自动控制理论实验系统是配合院校开设自动化类专业的“自动控制理论”、“过程控制”、“自动控制系统”、“化工自动化”、“计算机控制”等课程而设计的小型电子实验模拟教学实验装置，使用简单、方便、参数选择范围大，可灵活地对控制系统进行电子模拟。全套装置设计合理、功能强大、操作简单方便。 二、系统构成 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）。 第六章习题答案 1．答：需要校正的控制系统可分为被控对象、控制器和检测环节三个部分。各装置除其中放大器的增益可调外，其余的结构和参数是固定的。在系统中引进一些附加装置来改变整个系统的特性，以满足给定的性能指标，这种为改善系统的静、动态性能而引入系统的装置，称为校正装置。而校正装置的选择及其参数整定的过程，就称为自动控制系统的校正问题。根据校正装置在系统中的安装位置，及其和系统不可变部分的连接方式的不同，通常可分成三种基本的校正方式：串联校正、反馈校正、复合校正。 2．答：串联校正是设计中最常使用的，通常需要安置在前向通道的前端，主要适用于参数变化敏感性较强的场合。设计较简单，容易对信号进行各种必要的变换，但需注意负载效应的影响。 3．答：反馈校正的设计相对较为复杂。显著的优点是可以抑制系统的参数波动及非线性因素对系统性能的影响。另外，元件也往往较少。 4．答：通过增加一对相互靠得很近并且靠近坐标原点的开环零、极点，使系统的开环放大倍数提高，以改善系统稳态性能。 5．答：通过加入一个相位引前的校正装置，使之在穿越频率处相位引前，以增加系统的相位裕量，这样既能使开环增益足够大，又能提高系统的稳定性，以改善系统的动态特性。 6．解： （1）根据误差等稳态指标的要求，确定系统的开环增益K （2）画出伯德图，计算未校正系统GO （j ω )的相位裕量 （3）由要求的相角裕度γ，计算所需的超前相角 （4）计算校正网络系数 （5）确定校正后系统的剪切频率 202) 2(4lim )(lim 00==+?==→→K s s K s s sG K s o s v )15.0(20)2(40)(++=ωωωωωj j j j j G o ＝? =+?=?=17)(1807.6c o c ω?γω?=?+?-?=+-=385175000 εγγ?2.438sin 138sin 1sin 1sin 1=?-?+-+=＝m m ??α2.62.4lg 10lg 10-=-=-=?αm L 9 ===T m c αωω 综合实验报告 ( 2016-- 2017年度第 1 学期) 名称：控制系统综合实验题目：水箱水位控制系统院系： 班级： 学号： 学生姓名： 指导教师： 设计周数：1周 成绩： 日期：2017 年 1 月5 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。通过本实践环节，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。 学生姓名： 指导教师： 2017年1月4日 一、课程设计的目的与要求 本综合实验是自动化专业的实践环节。通过本实践环节，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。 通过此次实验，学生应达到以下的基本要求： 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. 了解压力控制系统的实际结构及各环节之间的关系。 3. 学会数字控制器组态方法。 4. 掌握控制系统整定方法，熟悉工程整定的全部内容。 二、设计正文 1、实验设备 紧凑型过程控制系统； 上位机。 2、对数字控制器组态 （1）打开控制器电源，等待约十秒钟，控制器处于正常状态。 （2）控制器组态 同时按控制器“选择”键和“确认”键持续五秒，控制器进入组态界面，显示组态菜单。如果显示“serial”，则说明控制器由上位机控制，需通过“选择”键选“local”项并由“确认”键确认，显示屏才显示主菜单的“StruMenu”项；如显示主菜单的“StruMenu”项，则可直接组态。组态内容如下表（没标数值的参数可由“确认”键直接确认）： 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。 摘要 本文主要介绍低压无功补偿装置的基本原理、控制方案以及硬件方面的选型和设计。 该补偿系统采用TI公司的定点TMS320LF2812系列DSP和MCU的双控制器进行控制，TMS320LF2812为补偿装置的总控制器，具有自动采样计算、无功自动调节、故障保护、数据存储等功能。同时具备指令运算速度快（约100MIP）、运算量大的优点，同时MCU与外部设备进行通讯，互不干扰，更好的满足了实时性和精确性的要求。采用晶闸管控制投切电容器、数字液晶实时显示系统补偿情况，可以实现快速、无弧、无冲击的电容器投切。为了更详细的介绍该系统，在论文第四章设计了比较完整的各功能模块的硬件电路图，其中包括电源模块、信号变换及调理模块、AD采样模块、锁相同步采样模块、通讯模块等。 关键字：低压无功补偿；晶闸管投切电容器；DSP Abstract This paper mainly introduces the basic principle of low-voltage reactive power compensation device, control scheme and hardware selection and design. The compensation system by TI company's fixed-point tms320lf2812 series DSP and MCU dual controller control, tms320lf2812 compensation device controller with automatic sample calculation, automatic reactive power regulation, fault protection, data storage and other functions. At the same time with the instruction operation speed (about 100MIP), the advantages of large amount of computation. At the same time, MCU and peripheral equipment 控制中心大屏幕系统（OPS） 1.1通用要求 控制中心显示屏规模暂定为3（行）*10（列）30个显示单元，每个显示单元对角线为70英寸的LED光源DLP显示屏。供货方应承诺综合显示屏显示单元数量的更改应按照单价进行调整。 显示内容为ISCS（含SCADA、BAS、FAS等信息），CCTV数字视频信号、信号系统显示信息等。 大屏幕系统由投影显示系统、多屏图形控制系统、大屏工作站及应用管理软件等构成。 供货方应选用成熟知名品牌的综合显示屏（OPS）产品，且该产品的提供商在国内城市轨道交通地铁工程运营控制中心调度大厅中具有配合建设的业绩。供货方所选用的大屏幕投影箱体，投影机芯，图像拼接控制器都应该通过中国CCC认证。 整个显示系统应可作为统一显示平台显示临时信息等，同时，可分为多个功能区，各功能区将按照职能需要显示各种信号。 整个显示系统可作为统一平台进行管理，如统一开关、在全屏任意位置调用任意信号显示等；同时，各功能区应可独立管理，如对所选区域进行开关机、在该区域内调用信号等。 整个系统可对多个视频信号、计算机信号、网络高分辨率信号进行显示，显示时可对任意信号窗口进行灵活控制和管理，同时保证显示效果良好。 系统应采用先进的技术以及系统结构，提高系统可靠性和可用性，减少故障带来的 影响；提供冗余配置，具备模块设计，容易扩展；采用统一的控制管理系统，可以灵活操纵屏幕，同时提供二次开发接口，方便和其他系统进行整合。 OPS包括ISCS（含CCTV）和SIG两部分，ISCS和SIG相互独立，分别通过各自的多屏图形控制器输出至投影显示单元。全套大屏幕系统应由一个供货方统一供货，遵照OCC工艺要求统一安装布置。SIG系统供货商与大屏幕系统供货商相配合，实现SIG 行车调度画面显示功能。 OPS系统应负责多种应用系统的集中接入及显示，并支持CCTV系统提供的1080p 高清视屏源的显示。 OPS系统应采用国际国内卓越的DLP高清晰度显示技术、投影墙无缝拼接技术、多屏图象处理技术、网络技术、集中控制、抗震7级以及防尘散热等技术。 OPS应是一个具有高亮度、高清晰度、高智能化控制、操作方法先进的大屏幕显示系统。整套系统的硬件、软件设计上应充分考虑到系统的安全性、可靠性、可维护性和可扩展性。 OPS的存储和处理能力应满足后续工程扩展的要求。 供货方应充分考虑维护人员对设备维护的便捷性，并提供维护方案。 1.2投影显示系统 投影显示系统主要由显示单元、底座、支架及其它等部分组成。 显示单元 1)采用高对比度、高增益（>3.7）、宽视角与投影机一体化的箱体式屏幕。 2)采用TI的最新的DDR（double data rate）技术DMD芯片为核心技术的一体化 投影机。单屏采用一次反射式的箱体式结构，系统扩展方便。图像信号传输、 处理速度快。投影机应据实提供国家强制性产品认证（CCC认证）。大屏幕显示控制系统原理及控制器入门样本
SGS-51B型PLC可编程控制系统、单片机实验开发系统、自动控制原理综合实验装置(功能增强型)
自动控制原理课程设计实验
第六章 自动控制系统的综合与校正 答案
自动控制系统综合实验报告
自动控制完整系统综合实验综合实验报告
低压无功补偿系统硬件设计
控制中心大屏幕显示系统技术要求(DOC)
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