本 科 生 课 程 论 文
控制工程基础仿真实验报告
实验一 一阶系统的单位阶跃响应
一、实验目的
1、学会使用ATLABM编程绘制控制系统的单位阶跃响应曲线；
2、掌握准确读取动态特征指标的方法；
3、研究时间常数T对系统性能的影响；
4、掌握一阶系统11Ts时间响应分析的一般方法；
5、通过仿真实验，直观了解各典型环节的时间响应和频率响应，巩固课程中所学的基本概念和基本原理；
二、实验要求
1、输入3个不同的时间常数T，观察一阶系统11Ts的单位阶跃响应曲线的变化，绘制响应曲线图，并分析时间常数T对系统性能的影响。
2、若通过实验已测得一阶系统11Ts的单位阶跃响应曲线，试说明如何通过该曲线确定系统的时间常数T。
三、实验内容
（一）实验设备
计算机；WINDOWS操作系统，并安装Matlab语言编程环境。
（二）实验原理
通过对各种典型环节的仿真实验，可以直观的看到各种环节的时间响应和频率响应的图像。通过对所得图像的分析可以得出各种参数如何影响系统的性能。
四、实验过程
在Matlab平台对一阶系统11Ts的单位阶跃响应进行仿真。
（1）输入3个不同的时间常数T，观察一阶系统单位阶跃响应曲线的变化，绘制响应曲线图，并分析时间常数T对系统性能的影响。
在Matlab中进行操作，其代码如下：
1. num=1;
2. den=[1 1];
3. g=tf(num,den) 4.
5. g =
6.
7. 1
8. -----
9. s + 1
10.
11. Continuous-time transfer function.
12.
13. >> step(g)
14. hold on
15. >> step(tf(1,[2 1]))
16. >> step(tf(1,[4 1]))
17. >> legend('T=1','T=2','T=4');
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《控制工程基础》实验报告
姓名 欧宇涵 914000720206
周竹青 914000720215
学院 教 育 实 验 学 院
指导老师 蔡 晨 晓
南京理工大学自动化学院
2017年1月
2
3 实验1：典型环节的模拟研究
一、实验目的与要求：
1、学习构建典型环节的模拟电路；
2、研究阻、容参数对典型环节阶跃响应的影响；
3、学习典型环节阶跃响应的测量方法，并计算其典型环节的传递函数。
二、实验内容：
完成比例环节、积分环节、比例积分环节、惯性环节的电路模拟实验，并研究参数变化对其阶跃响应特性的影响。
三、实验步骤与方法
（1）比例环节
图1-1 比例环节模拟电路图
比例环节的传递函数为：KsUsUiO)()(，其中12RRK，参数取R2=200K，R1=100K。
步骤： 1、连接好实验台，按上图接好线。
2、调节阶跃信号幅值(用万用表测)，此处以1V为例。调节完成后恢复初始。
3、Ui接阶跃信号、Uo接IN采集信号。
4、打开上端软件，设置采集速率为“1800uS”，取消“自动采集”选项。
5、点击上端软件“开始”按键，随后向上拨动阶跃信号开关，采集数据如下图。
图1-2 比例环节阶跃响应 4 （2）积分环节
图1-3 积分环节模拟电路图
积分环节的传递函数为：STVVIIO1，其中TI=RC，参数取R=100K，C=0.1µf。
步骤：同比例环节，采集数据如下图。
图1-4 积分环节阶跃响应
（3）微分环节
图1-5 微分环节模拟电路图
200K R VI
Vo
C
R2
C R1 VI
Vo
200K 5 微分环节的传递函数为：KSTSTVVDDIO1，其中
TD=R1C、K=12RR。参数取：R1=100K，R2=200K，C=1µf。
试验一数学模型的Matlab描述
一、实验目的
①掌握Malab中数学模型的三种表现形式
②掌握三种模型之间的转换方法
③掌握复杂传递函数的求取方法
④了解复杂系统表现形式及建模方法
二、实验要求
①在Matlab中实现三种数学模型的描述
②实现三种数学模型之间的转换
③写出试验报告
三、实验内容
Matlab中数学模型主要有三种形式：传递函数分子/分母多项式、传递函数零极点增益模型和状态空间模型。它们各有特点，有时需要在各种模型之间进行转换。
（1）已知系统传递函数
652272)(234ssssssG
问题1:在Matlab中表示出该模型。
问题2：将其转换成零极点增益型。
（2）已知系统的传递函数 2)1)(2()(ssssG
问题1:在Matlab中表示出该模型。
问题2：将其转换成状态空间型。
3、已知连续系统∑（A，B，C，D）的系数矩阵是：
400140002A，101B，
011C，]0[D
问题1:在Matlab中表示出该模型。
问题2：将其转换成分子分母多项式型。
4、用Matlab表示传递函数为
)2)(356)(13()1(5)(2322sssssssssG
的系统
试验二利用Matlab分析时间响应
一、 实验目的
①掌握impulse函数、step函数和lsim函数的用法
②掌握利用三种函数求解系统的时间响应
③掌握Matlab中系统时域性能指标的求解方法
④了解simulink中系统动态模型的建立方法
二、 实验要求
①用impulse、step和lsim函数对线形连续系统的时间响应进行仿真计算。
②在对系统进行单位阶跃响应的基础上，求取系统时域性能指标。
③写出试验报告。
三、 实验内容
（1）impulse函数、step函数和lsim函数的说明
Ｙ:实频特性X:虚频特性（仅用于状态空间模型可选）T：仿真时间区段（可选）Sys：由tf、zpk、ss等建立的模型),(],[TSysimpulseXYＹ:实频特性X:虚频特性（仅用于状态空间模型可选）T：仿真时间区段（可选）Sys：由tf、zpk、ss等建立的模型),(],[TSysstepXY
浙师大 机械控制工程基础 实验报告
实验题目：基于PLC的物流分拣系统
实验目的：
1. 熟练掌握PLC的基础操作方法和基本编程控制指令；
2. 训练学生基于PLC系统编程控制工业自动化过程的能力；
3. 加强学生的团队合作精神和主动学习能力。
实验原理：
物流分拣系统是指在物流运输中采用计算机处理等高新技术方法，在分拣中心采用机器人等自动化设备进行货物分拣与配送的一种系统。该系统能够快速、准确、有效地将运输到分拣中心的物品按目的地分拣到不同的运输线，从而大大提高物流运输的效率。
PLC是指可编程逻辑控制器，是是一种专门用于工业自动化控制的电子控制系统。PLC采用模块化结构，硬件结构稳定可靠，软件编程便捷，节约时间和人力成本。在物流分拣系统中，PLC作为主控制器，可以负责分拣机械的协调配合，控制信息流向等功能。
实验内容：
1. 排队分拣
根据结合机加工线和物料线，实现视觉和条形码识别技术，完成物料编码的判断和物料流的整合，实现从进入物流流程到离开物流流程整个物料的追溯与控制。
2. 小车行动控制
小车作为物货运输的载体，需要能够快速、精准地控制运动，将物品从物流中心运送到指定的地方。小车行动控制采用PLC编程控制，实现小车的移动、停止、按钮控制等功能。
3. 分拣板块控制
分拣板块是指机械手臂的配件，负责将货物从输送带上拿起，放到指定的分拣台上。分拣板块控制采用PLC编程控制，实现板块的排列、旋转、抓取和放置等动作。
实验设备：
1. 运动控制平台：用于小车的行驶控制和物品的输送物流控制；
2. 分拣机械：负责机械臂的动作控制和物料的分拣；
3. PLC编程软件：用于PLC的编程和控制；
4. 编码器和条码扫描仪：用于物品的识别和编码。
实验操作：
1. 阅读实验手册，明确实验目的、原理和内容。
2. 根据实验手册中所提供的PLC编程思路，结合实验内容，选择合适的PLC编程方式进行程序设计。
