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集散控制系统实验报告

1.硬件部分

1.1实验目的：

1.1.1 了解集散控制系统的组成和结构

1.1.2 熟悉系统规模和控制站规模

1.1.3 掌握控制站卡件型号，名称，性能以及输入/输出点数

1.1.4 掌握控制站的地址设置

1.2实验内容：

因为是刚开始接触集散控制系统实验，对其实验内容还是不很清楚。来到学院实验室，首先李兰君老师向我们分别介绍了流量控制系统，压力控制系统，温度控制系统，液位控制系统。并且主要选择了流量控制系统，对它的组成和结构以及其中控制站卡件型号，名称，性能进行了具体的分析。其内部主要是包括北京和利时公司的控制器811，以及一系列的8路模拟量输入/输出模块，开关量的输入/输出模块，还有价格非常贵的I/O模块，还有任何电器都需要的电源模块。接下来就是控制系统的变送部分，在控制系统主要起到测量和反馈作用，有助于帮助系统消除外界的干扰；再然后就是控制系统的执行部分及控制阀，主要是接受控制器的控制，最终实现对被控对象的控制。

1.3实验结果：

图（1）液位控制系统硬件连接图

实验结果说明：FM191主要是为控制系统提供必需的供电；FM148A和FM161

还有FM171A都是用来控制器内部的信号接收，传递和输出的；对应的FM192FR 主要是作用于外部设备的。

1.4实验心得

这是大学四年级自动化专业集散控制系统的第一个实验，开始的时候觉得还有点紧张。这个实验主要是学习了控制系统中的硬件部分，对集散控制系统的组成和结构以及控制站卡件型号，名称，性能以及输入/输出点数有了初步的了解和感性的认识。为后面的实验打下了良好的基础。希望接下来的实验会更加轻松的！

2.软件部分

2.1实验目的：

2.1.1 了解集散控制系统的组成和结构

2.1.2 熟悉系统规模和控制站规模

2.1.3 掌握控制站卡件型号，名称，性能以及输入/输出点数

2.1.4 掌握控制站的地址设置

2.1.5 具体学习集散控制系统的控制软件MACS组态软件

2.1.6 能够用组态软件建立工程，学习系统，设备组态以及数据和图形组态，最后能够对整个控制系统进行整体的系统调试。

2.2 实验内容：

首先是学会建目标工程，打开MACS组态软件，在“工程”中点击“新建工程”按钮。然后填入具体的工程名。

图(2.1)数据库总控组态软件主界面

然后是系统配置组态，这里面主要是包括了域组号组态和系统设备组态，在

进行了基本的操作之后就是对设备组态进行编辑。然后就是控制系统的I/O组态的编辑，这里主要是对链路设备的操作，通过DP链接，添加I/O板，其中需要添加的有FM121，FM145和FM151等模拟和数字量输入输出模块。

图（2.2）I/O设备组态编辑画面

在完成了设备组态和I/O组态的配置之后，就进行系统的数据库组态的编辑和配置，控制系统的个组态是相互联系的，当控制系统处在工作状态时，其内部的设备和数据在很多地方都是一一对应的。所以要注意一下设备组态中设备的地址的编辑要和数据组态以及后面提到的图形组态都要相互对应，只有这样才能让控制系统良好地工作。

在HS2000MACS组态软件中选择系统数据组态，在进入的对话框的用户名中输入：bjhc，口令中输入：3dlcz登陆数据组态的编辑界面。然后在单击“系统”菜单中的“数据操作”，点击确定。本系统主要是针对对实际控制对象选择了AI,AO,DMAM，以及SYSTEM。在接下来的对话框中会有很多的项名，比如说对应于模拟量AI，就会有对应的：点名，点说明，量程上限，量程下限，量纲，站号，设备号，通道号，采集周期，报警上限，报警下限，信号范围，标度变换等类型。表格有网格，表格，自由表格，一般都默认为网格的风格。在本次实验中我们具体是要操作的选择类型有：AI,AO,AM,DM及System这五类。

图（2.3）数据录入——SysName

图（2.4）数据录入——AI

图（2.5) 数据录入——AO

图（2.6）数据录入——DM

图（2.7）数据录入——AM

在数据库组态的编辑中软件的操作比较简单，大量的功夫都用在了表格的填写上面，其中比较重要的是设备号，点名，通道号的填写。因为这些内容是设备组态，I/O组态与数据库组态连接的枢纽，编写的过程中如果没做到一一对应，则会出现许多编译连接上面的错误。开始的时候小看了这个实验，填写表格内容也随便，导致在实验过程中会出现许多错误，不过发现及时，能够及时地将数据改过来，并且完成编译。接下来的实验是控制方案组态的编辑。MACS控制算法离线组态总控是用来规划控制方案的组织和基本构成的。用树型结构表现工程，站和控制方案的关系，方案采用的语言（顺序流程图SFC，结构化文本语言ST，功能块图FBD，梯形图LD），运算周期，运算开关，运算次序等。

单击任务栏的开始—>程序—>HS2000MACS组态软件—>算法组态工具，即进入算法组态编辑画面。

图（2.8）和利时控制方案组态工具窗口

单击“控制方案组态工具窗口”的菜单栏上的“文件”，选择“新建工程”弹出“选择工程”窗口，单击确定，即进入控制算法组态

图（2.9）"新建方案“对话框

图（2.10）"方案文档将存为”对话框

下面对压力控制系统1#气缸的PID控制为例说明组态方法：

第一步：新建方案Scheme001_10

第二步：在功能模块工具栏中的功能选择的输入输出端子按钮中，输入在前面数据库组态中已定义的表示1#气缸压力值的模拟量点P1，项名输入A V，单击“确定”。

第三步：在PID调节中，对PID调节的参数进行合理的配置。

第四步：单击输入输出按钮，选择模拟量点PVL1，项名输入为A V，表示1#气动调节阀的输出端子。

第五步：将PVL1端子与P1-PID功能块的输出端子连上。

图（2.11）控制算法组态PID控制器连接图

经过了前面一系列的组态编辑，我们发现组态与组态之间的联系越来越多，其中的点名和项名在控制组态中就特别重要，要与前面的组态编写的内容相一致，而后面的图形组态将完全是驾驭在前面组态之上的了，李老师为了不给我们太大的压力，要求我们画出控制系统的示意图即可

图（2.12）压力控制系统监控画面

以上是压力控制系统界面的示意图，具体的实际监控图还要对其中的部件的属性进行一定的更改，见它们与前面的组态相联系在一起。这样就构成了一个相互联系，相互关联的集散控制通，实现了设备与电脑的连接，以及电脑对各设备的实时监测与控制。

实验的最后一步是系统的调试，在这次实验过程，李老师主要是教会我们怎么用电脑控制实实在在的控制系统。在实验过程中我们选择了流量控制系统和压力控制系统。在流量控制系统试验中，因为流量的干扰较少，且自平衡能力强，所以进行得很顺利的。在后来的压力控制系统中，在调节PID参数中，主要是调节PID控制器的比例带和积分时间。比例带的调节总是没有达到预期的效果，后来比例带和积分时间一起调节以及在老师的帮助下才稍微地改善了一点。2.3实验心得：

集散控制系统是一门重要的课程，它集合了控制算法，控制阀门的选择，和利时公司MACS软件的使用，控制系统的设计等许多的知识。通过实验，让我们能够将理论联系与实际，并且应用与实际，让我们对理论知识的理解得到升华同时也增强了我们的动手能力，所以说，实验很重要，以后的实践更重要，祝各位同学都能将现在学习知识在以后的工作中实践。

燕山大学控制工程基础实验报告(带数据)

自动控制理论实验报告实验一典型环节的时域响应院系：班级：学号：姓名：

实验一典型环节的时域响应一、实验目的 1．掌握典型环节模拟电路的构成方法，传递函数及输出时域函数的表达式。 2．熟悉各种典型环节的阶跃响应曲线。 3．了解各项参数变化对典型环节动态特性的影响。二、实验设备 PC 机一台，TD-ACC+教学实验系统一套。三、实验步骤 1、按图1-2比例环节的模拟电路图将线接好。检查无误后开启设备电源。注：图中运算放大器的正相输入端已经对地接了100k 电阻。不需再接。 2、将信号源单元的“ST ”端插针与“S ”端插针用“短路块”接好。将信号形式开关设为“方波”档，分别调节调幅和调频电位器，使得“OUT ”端输出的方波幅值为1V ，周期为10s 左右。 3、将方波信号加至比例环节的输入端R(t)，用示波器的“CH1”和“CH2”表笔分别监测模拟电路的输入R(t)端和输出C(t)端。记录实验波形及结果。 4、用同样的方法分别得出积分环节、比例积分环节、惯性环节对阶跃信号的实际响应曲线。 5、再将各环节实验数据改为如下：比例环节：；，k R k R 20020010== 积分环节：；，u C k R 22000== 比例环节：；，，u C k R k R 220010010=== 惯性环节：。，u C k R R 220010=== 用同样的步骤方法重复一遍。四、实验原理、内容、记录曲线及分析下面列出了各典型环节的结构框图、传递函数、阶跃响应、模拟电路、记录曲线及理论分析。 1．比例环节 (1) 结构框图：图1－1 比例环节的结构框图 (2) 传递函数： K S R S C =) () ( K R(S) C(S)

《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

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：

南理工机械院控制工程基础实验报告

实验1模拟控制系统在阶跃响应下的特性实验一、实验目的根据等效仿真原理，利用线性集成运算放大器及分立元件构成电子模拟器, 以干电池作为输入信号，研究控制系统的阶跃时间响应。二、实验内容研究一阶与二阶系统结构参数的改变，对系统阶跃时间响应的影响。三、实验结果及理论分析 1.一阶系统阶跃响应 a. 电容值1uF，阶跃响应波形： b. 电容值2.2uF，阶跃响应波形:

c. 电容值4.4uF，阶跃响应波形: 2?—阶系统阶跃响应数据表 U r= -2.87V R°=505k? R i=500k? R2=496k 其中

T = R2C U c C：)=「(R/R2)U r 误差原因分析： ①电阻值及电容值测量有误差； ②干电池电压测量有误差； ③在示波器上读数时产生误差； ④元器件引脚或者面包板老化，导致电阻变大； ⑤电池内阻的影响输入电阻大小。 ⑥在C=4.4uF的实验中，受硬件限制，读数误差较大3?二阶系统阶跃响应 a.阻尼比为0.1，阶跃响应波形: b.阻尼比为0.5，阶跃响应波形:

4.二阶系统阶跃响应数据表 E R w ( ?) 峰值时间 U o (t p ) 调整时间稳态终值超调（%）震荡次数 C. d. 阻尼比为0.7，阶跃响应波形: 阻尼比为1.0，阶跃响应波形: CHI 反相带宽限制伏/格

四、回答问题 1.为什么要在二阶模拟系统中设置开关K1和K2 ,而且必须同时动作？答：K1的作用是用来产生阶跃信号，撤除输入信后，K2则是构成了C2的放电回路。当K1 一旦闭合（有阶跃信号输入），为使C2不被短路所以K2必须断开，否则系统传递函数不是理论计算的二阶系统。而K1断开后，此时要让 C2尽快放电防止烧坏电路，所以K2要立即闭合。 2.为什么要在二阶模拟系统中设置 F3运算放大器？答：反相电压跟随器。保证在不影响输入和输出阻抗的情况下将输出电压传递到输入端，作为负反馈。实验2模拟控制系统的校正实验一、实验目的了解校正在控制系统中的作用

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

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：

清华大学精仪系--控制工程基础--实验内容与实验报告

实验内容（一）直流电机双环调速系统实验，此时必须松开连轴节！不带动工作台！ 1．测试电流环特性，由于外接霍尔传感器只有一套，有五套PWM 放大器有电流输出（接成跟随器方式，其电流采样输出为25芯D 型插座的17（模拟地），19脚，但模拟地是电流环的模拟地，不是实验箱运算放大器OP07的地！所以，只能用万用表量测。多数同学可用手堵转，给定微小的输入电压（小于±50mV ）加入到电流环输入端,再加大就必须松开手，观察电机转速能否控制？为什么？如果要测试电流环静态特性，必须用台钳夹住电机轴，保证电机堵转。所以此项实验由教师按图22进行，这里只给出以下数据：图 22 电流环静态特性实验接线图（1）霍尔传感器的校准利用直流稳压电源和电流表校准霍尔传感器，该传感器为LEM-25,当原边为1匝时，量程为25A ，而原边采用5匝时，量程为5A ；现在按后者的接法实验，M R 约500Ω。（2）然后利用它来测试PWM 功率放大器的静态传递系数。电流环的静态特性如表2所示。注意电机是堵转的！

1V;得到通频带400Hz. 2.根据给定参数，利用MATLAB设计速度环的校正装置参数,画出校正前后的Bode图调，到实验室自己接线，教师检查无误后，可以通电调试；首先，正确接线保证系统处于负反馈，如果正反馈会产生什么现象？如何通过开环特性判断测速反馈是负反馈？对此有正确定答案后方能够开始实验。（1）在1 β和β=0.4～0.5时分别调试校正装置的参数，使其单位阶跃输入的 = 响应曲线超调量最小，峰值时间最短，并记录阶跃响应曲线的特征值；能够用A/D卡把数据采集到计算机中更好！（2）断开电源，记录最佳的校正装置参数；（3）测试速度环静态特性，为加快测试速度，可直接测试输入电压和测速机电压的关系；在转速低的情况下用手动阻止电机的转动，是否会影响转速？为什么？分析速度环的机械特性（转速与负载力矩的关系曲线称为机械特性），从而说明系统的刚度。（4）有条件的小组可测试速度环频率特性（只测量幅频特性）。（二）电压－位置伺服系统实验开始，也必须脱开电机与工作台的连轴节！直到位置环调试好后，再把连轴节连接好！ 1．断开使能，手动电机转动，检查电子电位计工作的正确性！ 2．让位置环开环，利用调速系统，观察电子电位计在大范围工作的正确性，可利用示波器或万用表测试电位计的输出。 3．位置环要使用实验箱的头2个运算放大器，所以必须注意注意位置反馈的极性；为保证位置反馈是负反馈，必须通过位置系统开环来判断，这时位置调节器只利用比例放大器，如果发现目前的接线是正反馈后，怎么接线？ 4．将位置环的位置反馈正确接到反馈输入端，利用给定指令电位计，移动它，使电机位置按要求转动。正确后，即可把连轴节连接好，连接连轴节时用专用内六角扳手。这时应该断电！ 5．按设计的校正装置连接好，再上电。测试具有比例放大器和近似比例积分调节器时的阶跃响应曲线，并记录之； 6．测试输入电压－位置的传递特性曲线； 7．用手轮加小力矩估计系统的（电弹簧）刚度。三、实验报告要求（一）速度环实验 1．对速度环建模，画出速度环方块图，传递函数图 2．画出校正前后的Bode图，设计校正装置及其参数； 3．写出实验原始数据，整理出静态曲线和动态数据； 4．从理论和实际的结合上，分析速度环的特点，并写出实验的收获和改进意见；（二）位置环实验 1．对位置环建模，画出位置环方块图，传递函数图；

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

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。

南京理工大学控制工程基础实验报告

《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

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：K s U s U i O =)()(，其中1 2R R K =，参数取R 2=200K ，R 1=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

（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： S T V V I I O 1 -=，其中T I =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 V I Vo C 2C R 1 V I Vo 200K

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。

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)

南理工机械院控制工程基础实验报告

页眉实验1 模拟控制系统在阶跃响应下的特性实验一、实验目的根据等效仿真原理，利用线性集成运算放大器及分立元件构成电子模拟器，以干电池作为输入信号，研究控制系统的阶跃时间响应。二、实验内容研究一阶与二阶系统结构参数的改变，对系统阶跃时间响应的影响。三、实验结果及理论分析 1.一阶系统阶跃响应 a.电容值1uF，阶跃响应波形： b.电容值2.2uF，阶跃响应波形：页脚页眉

，阶跃响应波形：电容值c.4.4uF 阶系统阶跃响应数据表2.一稳态终值U（∞）（V）时间常数T(s) 电容值c（uF）理论值实际值实际值理论值0.50 2.87 1.0 0.51 2.90 1.07 2.90 2.2 2.87 1.02 2.06 2.90 2.87 4.4 2.24 元器件实测参数=505kU= -2.87V R? R=496k? =500kR?2o1r其中 T?RC2U(?)??(R/R)U rc21页脚页眉误差原因分析： ①电阻值及电容值测量有误差；

②干电池电压测量有误差； ③在示波器上读数时产生误差； ④元器件引脚或者面包板老化，导致电阻变大； ⑤电池内阻的影响输入电阻大小。 ⑥在C=4.4uF的实验中，受硬件限制，读数误差较大。 3.二阶系统阶跃响应 a.阻尼比为0.1，阶跃响应波形： b.阻尼比为0.5，阶跃响应波形：页脚页眉，阶跃响应波形：0.7c.阻尼比为

，阶跃响应波形：阻尼比为1.0d. 阶系统阶跃响应数据表4.二ξR（?）峰值时间U(t) 调整时间稳态终值超调（%）震荡次数pow M（）t）t（s V（）（s UV）N psps6 62.7 2.8 0.3 0.1 2.95 454k 4.8 1 0.5 0.5 3.3 52.9k 2.95 11.9 0.4 1 0.7 0.3 0.4 24.6k 3.0 2.7 2.92 1.0 1.0 2.98 1.0 2.97k 2.98 页脚页眉四、回答问题

《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

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

南理工控制工程基础实验报告

南理工控制工程基础实验报告成绩：《控制工程基础》课程实验报告班级：学号：姓名：南京理工大学2015年12月《控制工程基础》课程仿真实验一、已知某单位负反馈系统的开环传递函数如下G(s)?10 s2?5s?25借助MATLAB和Simulink完成以下要求：(1) 把G(s)转换成零极点形式的传递函数，判断开环系统稳定性。>> num1=[10]; >> den1=[1 5 25]; >> sys1=tf(num1,den1) 零极点形式的传递函数：于极点都在左半平面，所以开环系统稳定。(2) 计算闭环特征根并判别系统的稳定性，并求出闭环系统在0～10秒内的脉冲响应和单位阶跃响应，分别绘出响应曲线。>> num=[10];den=[1,5,35]; >>

sys=tf(num,den); >> t=[0::10]; >> [y,t]=step(sys,t); >> plot(t,y),grid >> xlabel(‘time(s)’) >> ylabel(‘output’) >> hold on; >> [y1,x1,t]=impulse(num,den,t); >> plot(t,y1,’:’),grid (3) 当系统输入r(t)?sin5t时，运用Simulink搭建系统并仿真，用示波器观察系统的输出，绘出响应曲线。曲线：二、某单位负反馈系统的开环传递函数为：6s3?26s2?6s?20G(s)?4频率范围??[,100] s?3s3?4s2?2s?2 绘制频率响应曲线，包括Bode图和幅相曲线。>> num=[6 26 6 20]; >> den=[1 3 4 2 2]; >> sys=tf(num,den); >> bode(sys,{,100}) >> grid on >> clear; >> num=[6 26 6 20]; >> den=[1 3 4 2 2]; >> sys=tf(num,den); >> [z , p , k] = tf2zp(num, den); >> nyquist(sys) 根据Nyquist判据判定系统的稳定性。

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

集散控制系统实验报告

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