自控实验

实验一自动控制系统实验箱的使用及Matlab控制工具箱的使用

一、预习要求

1、查阅模拟电子技术基础，掌握由集成运放电路组成的积分运算电路和微分运

算电路原理。

2、了解Matlab控制工具箱基础知识（上网查阅、图书馆资料）。

二、实验目的

1、掌握自动控制系统模拟实验的基本原理和基本方法。

2、熟悉Matlab控制工具箱的基本用法。

三、实验仪器

1、EL-AT-Ⅲ型自动控制系统试验箱一台。

2、计算机一台。

四、实验内容

1、自动控制原理实验箱的硬件资源

EL-AT-Ⅲ型自动控制系统试验箱面板主要由计算机、AD/DA采集卡、自动控制原理实验箱组成，其中计算机根据不同的实验分别起信号产生、测量、显示、系统控制和数据处理的作用，打印机主要记录各种实验数据和结果，实验箱主要用于构造被控模拟对象。

（1）本实验系统有八组放大器、电阻、电容组成的实验模块。每个模块中都有一个uA741构成的放大器和若干个电阻、电容。通过对这七个实验模

块的灵活组合可构造出各种形式和阶次的模拟环节和控制系统。

（2）二极管、电阻、电容区

（3） AD/DA卡输入输出模块

该区域是引出AD/DA卡的输入输出端，一共引出两路输出端和两路输入端，分别是DA1、DA2, AD1、AD2。20针的插座用来和控制对象连接。（4）电源模块

电源模块有一个实验箱电源开关，有四个开关电源提供的DC电源端子，分别是+12V、-12V、+5V、GND，这些端子给外扩模块提供电源。

（5）変阻箱、变容箱模块

通过按动数字旁边的“+”、“-”按钮便可调节电阻电容的值，而且电阻电容值可以直接读出。

2、自动控制原理实验软件说明

（1）软件启动

在windows桌面上或“开始—程序”中双击“自动控制理论”，启动软件如图1-1所示。

QQ截图

（2）实验前计算机与实验箱的连接

用实验箱自带的USB线将实验箱后面的USB口与计算机的USB口连接。（3）软件使用说明

本套软件界面共分为两组画面。

A．软件说明和实验指导书画面，如图1-2所示。

具体操作和功能：

☆工具栏按钮：

1. 点击〖或按F1〗可以选择实验项目作为当前实验项目，系统在

指导书窗口显示相应的实验指导书，在实验进行过程中处于禁

止状态。

2. 点击〖或按F2〗切换回“指导书”窗口。

3. 点击〖或按F3〗切换到“示波器”窗口。

4. 点击〖或按F4〗切换到“频率特性”窗口。

5. 点击〖或按F5〗开始／放弃当前实验项目，在没有选择任何实

验项目的时候为禁止状态。

6. 点击〖或按F7〗开始进行通讯测试，如果返回00-FF表示成功,

否则为失败。

7. 点击〖或按F6〗弹出“关于”对话框，显示程序信息、版本号和

版权信息。

B．数据采集显示画面，如图1-3所示。

具体操作和功能：

☆示波器操作：

1. 测量在“示波器”窗口单击鼠标右键，在弹出菜单中选择“测量”打开

测量游标（重复前述步骤隐藏测量游标），拖动任一游标到感

兴趣的位置，图表区下方会显示当前游标的位置和与同类的另

一游标之间距离的绝对值。如果想精确定位游标只需用鼠标左

键单击相应的游标位置栏并在编辑框中输入合法值回车即可。

2. 快照在“示波器”窗口单击鼠标右键，在弹出菜单中选择“快照”将当

前图像复制到剪贴板，以便粘贴到画图或其他图像编辑软件中

编辑和保存。

3. 打印目前尚不支持。

4. 线型在“示波器”窗口单击鼠标右键，在弹出菜单中可点击“直线”、

“折线”或“点线”来选择数据点和数据点之间的连接方式，体会

各种连接方式的差异。

5. 配色用鼠标左键双击图表区除曲线之外的元素会弹出标准颜色对

话框，用户可以更改相应元素的颜色（比如将网格颜色改成与

背景相同颜色）。

6. 缩放用鼠标左键单击图表区刻度区的边界刻度并在编辑框中输入

和法值回车即可改变当前显示范围。

C．频率特性显示画面，如图1-4所示。

具体操作和功能：

☆频率特性：

1. 鼠标用鼠标左右键切换显示“波特图”和“奈氏图”。

2. 键盘用组合键“CTRL+ C”可以将窗口内的内容以位图的形式拷贝到

剪切板。

3、Matlab工具箱的使用

（1）启动计算机，在桌面上双击“Matlab R2006a”，运行软件。

（2）Control\ 控制系统仿真工具箱

（3）Matlab\ MATLAB主包函数库

（4）Simulink 仿真环境（主要）

实验二 典型环节及其阶跃响应 （验证性实验）

一、预习要求

1．掌握典型环节的传递函数及其暂态特性。 2．分析典型一阶系统的模拟电路和基本原理。 3．熟悉MATLAB 中Simulink 仿真模块的使用。 二、实验目的

1．掌握典型一阶系统时域特性和频域系统。 2．掌握控制模拟实验的基本原理和一般方法。 三、实验仪器

1. EL-AT -Ⅲ型自动控制理论﹡计算机控制理论﹡信号与系统理论实验箱

2. 计算机一台（含上位机软件）、USB 接口线。 四、实验内容

1. 控制系统模拟实验采用复合网络法来模拟各种典型环节，即利用运算放大器不同的输入网络和反馈网络模拟各种典型环节，然后按照给定系统的结构图将这些模拟环节连接起来，便得到了相应的模拟系统。

（1）、比例环节（Proportional element ）：其方框图如图2-1A 所示。

()

c X s ()

r X s K

图2-1A 比例环节

传递函数为 ： ()()

()c r X s W s K X s ==

根据比例环节的方框图，选择实验台上的八组运放模块设计并组建模拟电路，如图2-1B 所示。图中后一个单元为反相器，其中0200R K =。

图2-1B 由集成运放组成的比例环节

根据比例环节的方框图，在MATLAB 的Simulink 仿真模块中搭建比例环节仿真图，如图2-1C 所示。注：改变比例系数只需改变仿真参数对话框。

图2-2C 比例环节simulink 仿真图

若比例系数1

K=，电路中的参数取：

1100

R K

=，

2100

R K

=。

若比例系数2

K=，电路中的参数取：

1100

R K

=，

2200

R K

=。

当

r

u为1V阶跃信号时，用上位软件观测并记录相应的实验曲线，并与理论值进

行比较。注：

2

R选用实验箱中的数字可调电阻，以实现比例系数为任意值。（2）、积分环节（Integral element）：其方框图如图2-2A所示。

1 TS

()

c

X s

()

r

X s

图2-2A 积分环节

传递函数为：

()

()

1

()c

r

X s

W s

X s TS

==，T RC

=。

根据积分环节的方框图，选择实验台上的八组运放模块设计并组建模拟电

路，如图2-2B所示。图中后一个单元为反相器，其中

0200

R K

=。

图2-2B 由集成运放组成的积分环节

根据积分环节的方框图，在MATLAB的Simulink仿真模块中搭建比例环节仿真图，如图2-2C所示。注：改变积分时间常数只需改变仿真参数对话框。

图2-2C 积分环节simulink 仿真图

若积分时间常数1T S =时，电路中的参数取：100R K =，10C F μ=。 若积分时间常数0.1T S =，电路中的参数取：100R K =，1C F μ=。

当r u 为1V 阶跃信号时，用上位软件观测并记录相应的实验曲线，并与理论值、仿真曲线进行比较。

（3）、比例积分环节（Proportional Integral element ）：其方框图如图2-3A 所示。

()

c X s ()

r X s 1

TS

K

+

+

图2-3A 比例--积分环节

传递函数为 ： ()()1()c r X s KTS W s X s TS

+=

=

，1

T R C =，21R

K R =。 根据比例积分环节的方框图，选择实验台上的八组运放模块设计并组建模拟电路，如图2-3B 所示。图中后一个单元为反相器，其中0200R K =。

图2-3B 由集成运放组成的比例积分环节

根据比例积分环节的方框图，在MATLAB 的Simulink 仿真模块中搭建比例环节仿真图，如图2-3C 所示。注：改变比例系数、积分时间常数只需改变仿真参数对话框。

图2-3C 比例积分环节simulink 仿真图

若比例系数1K =，积分时间常数1T S =时，电路中的参数取：1100R K =，

2100R K =，10C F μ=。

若比例系数1K =，积分时间常数0.1T S =时，电路中的参数取：1100R K =，

2100R K =，1C F μ=。

通过改变1R 、2R 、C 的值可改变比例积分环节的放大系数K 和积分时间常数T 。 当r u 为1V 阶跃信号时，用上位软件观测并记录相应的实验曲线，并与理论值进行比较。

（4）、惯性环节（Inertial element ）：其方框图如图2-4A 所示。

()

c X s ()

r X s 1

K

TS +

图2-4A 惯性环节

传递函数为 ： ()()()1

c r X s K

W s X s TS =

=

+，2T R C =，21R K R =。 根据惯性环节的方框图，选择实验台上的八组运放模块设计并组建模拟电路，如图2-4B 所示。图中后一个单元为反相器，其中0200R K =。

若比例系数1K =，积分时间常数0.2T S =时，电路中的参数取：1200R K =，

2200R K =，1C F μ=。

若比例系数1K =，积分时间常数0.02T S =时，电路中的参数取：1200R K =，

2200R K =，0.1C F μ=。

通过改变1R 、2R 、C 的值可改变比例积分环节的放大系数K 和积分时间常数T 。

当r u 为1V 阶跃信号时，用上位软件观测并记录相应的实验曲线，并与理论值进行比较。

图2-4B 由集成运放组成的惯性环节

图2-4C 惯性环节simulink 仿真图

（5）、比例微分环节：其方框图如图2-5A 所示。

()

c X s ()

r X s TS

图2-5A 微分环节

传递函数为 ： ()

()

()c r X s W s TS X s =

=，1T R C =。 根据微分环节的方框图，选择实验台上的八组运放模块设计并组建模拟电路，如图2-5B 所示。图中后一个单元为反相器，其中0200R K =。

图2-5B 由集成运放组成的微分环节

图2-5C 微分环节simulink 仿真图

若积分时间常数1T S =时，电路中的参数取：1100R K =，10C F μ=。 若积分时间常数0.1T S =，电路中的参数取：1100R K =，1C F μ=。

当r u 为1V 阶跃信号时，用上位软件观测并记录相应的实验曲线，并与理论值进行比较。 实验步骤：

（1）按图2-1A 、2-2A 、2-3A 、2-4A 、2-5A 接线；

（2）将模拟电路的输入端（r u ）与实验箱的输出信号相连接；模拟电路输出端接实验箱的输出信号转换端； （3）设置界面参数；

（4）用显示器观测输出端的响应曲线c u ，且将结果记录附表。 积分环节、比例—积分环节、惯性环节的M 函数仿真参考程序如下： %proportional element

%inertial element num=[2]; den=[0.2,1];

sys=tf(num,den) % 构造系统传递函数

subplot(211); %图分为两部分显示，此图为第一部分

bode(sys) % bode 图，该命令为显示系统的幅频特性和相频特性 subplot(212); %图分为两部分显示，此图为第一部分 step(sys) %该系统的阶跃相应

[m,p,w]=bode(sys); %返回幅频特性和相频特性的幅值和相角 mr=max(m);

ltiview({‘s tep ’;’bode ’},sys) %integrator element num1=[1]; den1=[0.1,0]; sys1=tf(num1,den1) subplot(211);

bode(sys1)

subplot(212);

step(sys1)

[m1,p1,w1]=bode(sys1);

mr1=max(m1);

%proportional-integrator element

num2=[0.1,1];

den2=[0.1,0];

sys2=tf(num2,den2)

subplot(211);

bode(sys2)

subplot(212);

step(sys2)

[m2,p2,w2]=bode(sys2);

mr2=max(m2);

六、实验报告

1．画出各典型环节的实验电路图，并注明参数。

2．绘出典型环节单位阶跃响应曲线，并分析参数变化对动态特性的影响。

3. 回答思考题。

七、思考题

1、由运算放大器组成的各种环节的传递函数是在什么条件下可推导出的？输入电阻、反馈电阻的阻值范围可任意选用吗？

2、图2-1B、2-2B、2-3B、2-4B、2-5B中若后面一个比例环节，则其传递函数有什么差别？

3、惯性环节在什么情况下可近似为比例环节？而在什么情况下可近似为积分环节？

实验记录表格：

环节

P I PI R0 R1 R0 C R0 C

阶跃响应波形理想

实测

环节

T PD PID

R0 C R0 R1 C R0 R1 C1 R1 R2 R3 R2 R3 C2

阶跃响应波形理想

实测

T 信= T 采= 起点= 点数=

T 信= T 采= 起点= 点数=

T 信= T 采= 起点= 点数=

格

T 信= T 采= 起点= 点数=

格

格

格

T 信= T 采= 起点= 点数=

T 信= T 采= 起点= 点数=

格

格

实验三 二阶系统的阶跃响应

一、预习要求

1. 掌握二阶系统动态特性的测试方法。

2. 掌握有关二阶系统动态特性MATLAB 命令（阻尼特征函数、阶跃响应）。

3. 按实验中二阶系统的给定参数，计算出不同的ζ、n ω下的性能指标的理论值。 二、实验目的

1．通过实验了解ζ（阻尼比）、n ω（阻尼自然频率）的变化对二阶系统动态性能的影响。

2. 掌握二阶系统特征参数与动态性能指标之间的关系。 三、实验仪器

1. EL-AT -Ⅲ型自动控制理论﹡计算机控制理论﹡信号与系统理论实验箱

2. 计算机一台（含上位机软件）、USB 接口线。 四、实验内容

1．观测二阶系统的阻尼比分别在01<ζ<，1ζ=和1ζ>三种情况下的单位阶跃响应曲线。

2. 学习二阶系统阶跃响应的实验测试放大。研究二阶系统的两个特征参数ζ，

n ω对阶跃响应暂态指标的影响。 五、实验原理

典型二阶系统的闭环传递函数为：

()22

22n

c n n

X s s s ω=+ζω+ω

（3-1）

式中ζ，n ω对二阶系统动态品质有决定性影响。 典型二阶系统结构方框图如图3-1所示。

1

11k T S +21T s

()

r u s ()

c u s

图3-1 二阶系统方框图 由模拟电路构成的二阶系统电路图如3-2所示。

00

00

00

01

R 2

R 1

R R

R

C

C

1

R 1

R X

R c

u r

u 图3-2 二阶系统模拟电路图 图3-2中最后一个单元为反相器，其中1200R k =。 由图3-2可得系统的开环传递函数为：

()()

11k G s s T s =

+

（3-2）

其中： 2

X

R R k T =

， （1X T R C =，2

T RC =）

其闭环传递函数为：

()1

2

11

1k

T W s k s s T T =++

（3-3）

与式3-1相比较，可得

11

n k T RC

ω=

=， 11122n X R T R ζ==ω 六、实验步骤

根据图3-2，选择试验台上的八组运放模块设计并组建模拟电路。

1. n ω值一定时（取10/n rad s ω=），即令图3-2中1C F =μ，100R k =，X R 采用数字可调电阻范围为0~470k ，系统输入为阶跃信号，在以下几种情况下，用上位软件观测并记录不同ζ值时的实验曲线。

（1）0.5ζ=， 系统处于欠阻尼状态，此时100X R k =。

（2）0.707ζ=， 系统处于欠阻尼状态，此时70.72X R k =。 （3）1ζ=， 系统处于临界阻尼状态，此时50X R k =。 （4）2ζ=， 系统处于欠阻尼状态，此时25X R k =。

2. 0.2250101X n R kC F ζ===μω=ζ值一定时（取0.2ζ=），图3-2中100R k =，

250X R k =。系统输入一单位阶跃信号，在下列几种情况下，用上位机软件观测

并记录不同n ω值时的实验曲线。 （1）取 0.1C F =μ时 （100n ω=） （2）取 1C F =μ时 （10n ω=） （3）取 10C F =μ时 （1n ω=） 七、实验报告要求

1. 绘出对应各给定参数二阶系统的阶跃响应，并在图中注明参数。

2. 根据波形，读出对应的每一个参数所对应的超调量、调节时间等。

3. 根据实验结果分析特征参数变化时对二阶系统的暂态响应的影响。分析对比理论值与实测值，如有误差，说明误差存在的原因。

4. 仿真部分 分析系统的阻尼比和无阻尼振荡频率对系统阶跃响应的影响；

5. 分析响应曲线的零初值、非零初值与系统墨香的关系； 6．分析系统零点对阶跃响应的影响。

仿真部分利用GUI 工具箱，直接更改参数。 附录： num=[b1 ]; den=[a1 a2 a3]; sys=tf(num,den); step(sys) damp(den)

自控实验4

东南大学自动化学院 实验报告 课程名称：控制基础 第 4 次实验 实验名称：串联校正研究 院（系）：自动化学院专业：自动化 姓名：徐丽娜学号：08011308 实验室：416 实验组别： 同组人员：刘燊燊实验时间：2013年12月20日评定成绩：审阅教师：

一、实验目的： （1）熟悉串联校正的作用和结构 （2）掌握用Bode图设计校正网络 （3）在时域验证各种网络参数的校正效果 二、实验原理： （1）校正的目的就是要在原系统上再加一些由调节器实现的运算规律，使控制系统满足性能指标。 由于控制系统是利用期望值与实际输出值的误差进行调节的，所以，常常用“串联校正”调节方法，串联校正在结构上是将调节器Gc(S)串接在给定与反馈相比误差之后的支路上，见下图。 设定校正网络Gc(S) 被控对象H(S) 实际上，校正设计不局限这种结构形式，有局部反馈、前馈等。若单从稳定性考虑，将校正网络放置在反馈回路上也很常见。 （2）本实验取三阶原系统作为被控对象，分别加上二个滞后、一个超前、一个超前-滞后四种串联校正网络，这四个网络的参数均是利用Bode图定性设计的，用阶跃响应检验四种校正效果。由此证明Bode图和系统性能的关系，从而使同学会设计校正网络。 三、实验设备： THBDC-1实验平台 THBDC-1虚拟示波器 四、实验线路： 五、实验步骤：

（1）不接校正网络，即Gc(S)=1，如总图。观察并记录阶跃响应曲线，用Bode 图解释； （2）接人参数不正确的滞后校正网络，如图4-2。观察并记录阶跃响应曲线，用Bode 图解释； （3）接人参数较好的滞后校正网络，如图4-3。观察并记录阶跃响应曲线，用Bode 图解释； （4）接人参数较好的超前校正网络，如图4-4。观察并记录阶跃响应曲线，用Bode 图解释； （5）接人参数较好的混合校正网络，如图4-5，此传递函数就是工程上常见的比例-积分-微分校正网络，即PID 调节器。观察并记录阶跃响应曲线，用Bode 图解释； 六、预习与回答： （1） 写出原系统和四种校正网络的传递函数，并画出它们的Bode 图，请预先得出各种校正后的阶跃响 应结论，从精度、稳定性、响应时间说明五种校正网络的大致关系。 （2） 若只考虑减少系统的过渡时间，你认为用超前校正还是用滞后校正好？ （3） 请用简单的代数表达式说明用Bode 图设计校正网络的方法 七、报告要求： （1）画出各种网络对原系统校正的BODE 图，从BODE 图上先得出校正后的时域特性，看是否与阶跃响应曲线一致。 （2）为了便于比较，作五条阶跃曲线的坐标大小要一致。 八、预习题回答 一、 预习思考 （1）写出原系统和四种校正网络的传递函数，并画出它们的Bode 图，请预先得出各种校正后的阶跃响应结论，从精度、稳定性、响应时间说明五种校正网络的大致关系。 答：原系统开环传递函数：)1051.0)(1094.0)(12.0(2 .10)(+++=s s s s G 原系统的Bode 图：

自控实验八

东南大学能源与环境学院 实验报告 课程名称：自动控制基础 实验名称：采样控制系统的分析 院（系）：能源与环境学院专业：热能与动力工程 姓名：周兴学号：03011127 实验室：417 实验组别：XX 同组人员：张亚丽实验时间：2013年12月12 日评定成绩：审阅教师：

目录 一．实验目的 (3) 二．实验设备 (3) 三．实验原理 (3) 四．实验内容 (4) 五．实验步骤 (4) 六．报告要求 (5) 七．实验结果与分析 (5) 八．思考与回答 (9) 九．实验总结 (9)

一．实验目的 1. 熟悉并掌握Simulink 的使用； 2. 通过本实验进一步理解香农定理和零阶保持器ZOH 的原理及其实现方法； 3. 研究开环增益K 和采样周期T 的变化对系统动态性能的影响； 二．实验设备 装有Matlab 软件的PC 机一台。 三．实验原理 1. 采样定理 图2-1为信号的采样与恢复的方框图，图中X(t)是t 的连续信号，经采样开关采样后，变为离散信号)(*t x 。 图2-1 连续信号的采样与恢复 香农采样定理证明要使被采样后的离散信号X *(t)能不失真地恢复原有的连续信号X(t)，其充分条件为： m a x 2ωω≥S 式中S ω为采样的角频率，max ω为连续信号的最高角频率。由于T S π ω2=，因而式可为： max ωπ ≤T 其中：T 为采样周期。 2. 采样控制系统性能的研究 图2-2为二阶采样控制系统的方块图。 图2-2 采样控制系统稳定的充要条件是其特征方程的根均位于Z 平面上以坐标原点为圆心的单位圆内，且这种系统的动、静态性能均只与采样周期T 有关。

自动化实验室配置

电气信息工程系 自动化实验室配置方案 过程控制实验装置是中控教仪根据自动化及相近专业的教学特点和学生培养目标，结合国内外最新科技动态而推出的集智能仪表技术，计算机技术，通讯技术，自动控制技术为一体的普及型多功能实验装置。该装置本着工程化、人才培养综合化的设计原则和思想设计开发，既可以满足《自动控制原理》、《过程控制》、《控制仪表》、《自动检测技术与传感器》、《计算机控制》等自动化专业课程的实验教学，对温度、压力、流量、液位等过程参数应用多种控制方案进行控制，同时让学生熟悉主流的工业控制产品，并具备一定操作、选型、设计能力，为就业时迅速进入角色打下基础。基本实验 1、控制系统组成认识实验 本组实验旨在让学生熟悉AE2000A实验对象，能够熟练的自行接线组成不同的控制回路；能够对对象上各种装置的结构及原理有一定了解并能熟练操作使用；能够对实验软件熟练使用；对实验软件开发平台有一定的了解，为后续实验打下基础，提高后续实验的效率。 ◆对象硬件装置结构认识及仪表操作，传感器的校正(零点迁移与量程调整) 实验 ◆实验软件及其开发平台的熟悉实验 ◆控制回路的选择及回路连接线实验 2、对象数学模型的测定 本组实验结合控制理论相关教科书中单双容水箱数学模型的分析及过程控制相关教科书中对象数学模型的测定方法，用实验的方法来印证相关理论和知识；培养学生理论联系实际的学习作风；引导学生从不同角度出发思考问题。

◆单容水箱液位数学模型的测定实验 ◆双容水箱液位数学模型的测定实验 3、位式温度控制实验 本实验结合电器原理和过程控制的相关知识，针对温度控制系统中控制不同的精度要求，引导学生从实际应用出发，综和考虑控制要求和经济利益来设计控制系统；培养学生综合素质。 ◆锅炉内胆水温位式控制实验 4、单回路、多变量调节 简单的单回路控制系统占工业控制系统的80%以上，该系列实验提供不同检测参数的三组实验，同时也提供相同检测参数的对比对象实验，能够让学生迅速熟悉简单的单回路控制系统，有利于学生全面比较、了解各种检测参数的特性；熟悉用“临界比例度法”、“衰减曲线法”来工程整定PID 控制参数；引导学生从理论出发，活学活用。 ◆上水箱液位定值(随动)控制实验 ◆锅炉内胆水温定值控制实验（动态流动水） ◆涡轮流量计流量定值控制实验 提高实验 5、串级控制实验 串级控制系统是所有复杂控制系统中应用最多的控制系统，该系列实验从系统控制思想，系统结构组成，系统工作方式，系统控制性能等各方面向学生展示串级控制系统，能够让学生加深理解、深刻领会所学知识。同时让学生学会用“两步”及“一步”整定法进行串级控制系统的整定。

经典自控实验报告

控制理论： 实验一 典型环节的电路模拟与软件仿真 1. 比例（P ）环节 1.1 实验电路 图中后一个单元为反相器，其中R 0=200K 。 1.2 实验设备 阶跃信号发生器(单位阶跃输入)；电路单元U 6，U 12；直流数字电压表(测输入电压)；“THBDC-1”软件 1.3实验数据及实验响应曲线 R 1=100K ，R 2=200K(K=2)，R 0=200K 时 红色曲线为输入u i ，蓝色曲线为输出u o 。 注：为了更好的观测实验曲线，实验时可适当调节软件上的分频系数(一般调至刻度2)和“ ” 按钮(时基自动)，以下实验同样。 2. 积分（I ）环节 2.1 实验电路 图中后一个单元为反相器，其中R 0=200K 。 2.2 实验设备 阶跃信号发生器(单位阶跃输入)，电路单元U 6，U 12，直流数字电压表(测输入电压)，

“THBDC-1”软件 2.3实验数据及实验响应曲线 R=100K，C=10 uF，R0=200K ，(T=RC=100K×10uF=1)时, 红色曲线为输入u i，蓝色曲线为输出u o。 注：当实验电路中有积分环节时，实验前一定要用锁零单元进行锁零。 3. 比例积分(PI)环节 3.1 实验电路 图中后一个单元为反相器，其中R0=200K。 3.2实验设备 阶跃信号发生器(单位阶跃输入)，电路单元U6，U12，直流数字电压表(测输入电压)，“THBDC-1”软件 3.3实验数据及实验响应曲线 R1=100K，R2=100K，C=10uF ，R0=200K ，(K= R2/ R1=1,T=R1C=100K×10uF=1)时 红色曲线为输入u i，蓝色曲线为输出u o。 4. 比例微分(PD)环节

自控实验22

实验一典型环节的模拟研究 1.1 实验设备 PC 计算机1台（要求P4，1.8G 以上）；MATLAB 6.X 或 MATLAB 7.X 软件1套。 1.2 实验目的 1．通过搭建典型环节模拟电路，熟悉并掌握数学模型的建立方法。 2．熟悉各种典型环节的阶跃响应。 3．研究参数变化对典型环节阶跃响应的影响。 1.3 实验内容 1．观察比例环节的阶跃响应曲线 典型比例环节模拟电路如图1-1所示，比例环节的传递函数为： K s U s U i ) () (0 图1-1典型比例环节模拟电路 (1) 比例系数（放大倍数）选取： A ．当K=1、K=2、K=5时，分别观测阶跃响应曲线，并记录输入信号输出信号波 形； B ．比例放大倍数 K=R2/R1； (2) 阶跃信号设置：阶跃信号的幅值选择1伏（或5伏） (3) 写出电路的数学模型：

(4) 利用MATLAB 的虚拟示波器观测输出阶跃响应曲线并进行记录。 2．观察积分环节的阶跃响应曲线 典型积分环节模拟电路如图1-2所示，积分环节的传递函数为： Ts s U s U i 1 )()(0= 图1-2典型积分环节模拟电路 (1) 积分时间常数T 选取： A ．T=1秒，T=0.2秒，T=0.1秒； B ．T=1秒=R1*C1=100K*10μF ，T=0.2秒= R1*C1=100K*2μF ， T=0.1秒= R1*C1=100K*1μF 。 (2)输入阶跃信号，通过虚拟示波器观测输出阶跃响应曲线并进行记录。 3．观察比例积分环节的阶跃响应曲线 比例积分环节的传递函数为： Ts K s U s U i 1 )()(0+= 当K=1时，分别观察T=1，T=0.2, T=0.1的阶跃响应曲线。 4．观察微分环节的阶跃响应曲线 典型微分环节模拟电路如图1-3所示，微分环节的传递函数为： Ts s U s U i =) () (0 图1-3典型微分环节模拟电路 (1) 微分时间常数 T=1秒，T=0.2秒，T=0.1秒；

自控实验二

《自动控制理论》 实验报告 专业：电气工程及其自动化班号：1406111 学号：1140610217 姓名：田晨晨 电气工程及其自动化实验中心二零一六年十一月二十四日

实验五 线性系统的时域分析 一、实验目的 1、学会使用MATLAB 绘制控制系统的单位阶跃响应曲线； 2、研究二阶控制系统中 、 对系统阶跃响应的影响 3、掌握系统动态性能指标的获得方法及参数对系统动态性能的影响。 二、 实验设备 Pc 机一台，MATLAB 软件。 三、实验内容 1、已知二阶单位反馈闭环传递函数系统： 求：（1）当 及 时系统单位阶跃响应的曲线。 （2）从图中求出系统的动态指标: 超调量M p 、上升时间t p 及过渡过程调 节时间t s 。 （3）分析二阶系统中 、 的值变化对系统阶跃响应曲线的影响。 4.0=n ω,3 5.0=ξ，P M =0.31，s t =27.5S,p t =3.48S 4.0=n ω,5.0=ξ， P M =0.16，s t =20.2S,p t =4.1S ξ越大，超调量越小，调节时间越短，上升时间越长

2.0=n ω,35.0=ξ，P M =0.31，s t =54.9S,p t =6.95S 6.0=n ω,35.0=ξ，P M =0.31，s t =18.3S,p t =2.33S n ω越大，上升时间越小，调节时间越小，超调量不变 2、已知三阶系统单位反馈闭环传递函数为 求： （1） 求取系统闭环极点及其单位阶跃响应，读取动态性能指标。 闭环极点：1234,1,1S S i S i =-=-+=-- 1.03, 3.64,0.27p s P t S t S M === 改变系统闭环极点的位置

实验室自动化应用的调研

实验室自动化应用的调研 202007

实验室自动化应用发展现状

全自动液体处理工作站广泛应用于细胞学实验研究中，国外在生化仪器的发展上相对较早相关技术 也已经趋向成熟，如美国贝克曼(BECKMAN Coulter)、应用生物公司(Applied Biosystems)、雅培(Abbott)、帝肯（Tecan）、哈美顿(Hamilton)等众多公司推出各自种类齐全的全自动液体处理工作站。 实验室自动化流水线系统是将不同分析仪器通过硬件和信息网络相关设备进行连接整合，通过标本 条码化、检验分析模块化、数据管理网络化，实现了从标本上机、离心、分类、去盖、检测、复查等整个检验过程的自动化。 国际上，流水线的学术全名叫做LAS，即Lab Automation System，它可以分为两类：TLA，即全实验室自动化系统（英文全称：Total laboratory automation），而单独的前处理系统称为TTA（英文全称：Task Targeted Automation），任何具有“离心、开盖、分类、分杯”四大主要前处理功能中两个以上的系统，都可以称之为TTA。

特点： 1) 减少差错，缩短出报告时间，提高检验质量。 2) 减少手工操作步骤，改进流程，有效配置人力资源，提高整体效率。 3) 减少操作人员接触来自病人样本的潜在的生物污染，提高安全。 4) 工作量增加，无需额外增加工作人员，减少运营费用。

实验室自动化发展共经历了三代系统： 1950 年— 分析器自动化（试剂盒） 1970年— 分析系统自动化（试剂、硬件 &软件） 1990年— 实验室自动化系 统（合并&整合） 在目前的中国自动化流水线市场，国外厂商凭借其丰富的技术和经验仍然独占鳌头。

自动控制原理实验1-6

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

临床实验室全自动化的进展与应用

临床实验室全自动化的进展与应用 临床实验室自动化的今昔与未来考试 1.保存期内稳定性好、瓶间差小的试剂是：b A B C D A.片状试剂 B.液体双试剂 C.干粉双试剂 D.干粉单一试剂 2.临床化学分析检测器的光电转换器件是按（）逐步发展的：a A B C D A.光电管→光电倍增管→硒光电池 B.光电倍增管→光电管→硒光电池 C.硒光电池→光电管→光电倍增管 D.硒光电池→光电倍增管→光电管 3.临床化学分析检测器的光源是按（）逐步发展的：d A B C D A.发光二极管→钨丝灯泡→卤素钨灯、氘灯 B.发光二极管→卤素钨灯、氘灯→钨丝灯泡 C.钨丝灯泡→卤素钨灯、氘灯→发光二极管 D.钨丝灯泡→发光二极管→卤素钨灯、氘灯 4.目前的自动生化分析仪按工作原理分类，以（）为主：a A B C D A.分立式和干式自动生化分析仪 B.连续流动式分析仪 C.离心式分析仪 D.流动注射分析 5.干式生化分析纸片的组成顺序是（）：b A B C D A.分布扩散层→指示剂层→试剂层→支持层 B.分布扩散层→试剂层→指示剂层→支持层 C.支持层→分布扩散层→指示剂层→试剂层 D.支持层→分布扩散层→试剂层→指示剂层

实验室自动化的临床应用 1.VCS技术是指：b A B C D A.体积、电导和荧光染料 B.体积、电导和光散射 C.电导、光散射和荧光染料 D.体积、光散射和荧光染料 2.SYSMEX血液分析仪采用DNA/RNA染色的荧光染料是：c A B C D A.瑞氏染液 B.姬姆萨染液 C.聚次甲基染液 D.瑞氏+姬姆萨混合染液 3.SYSMEX公司可用于全自动体液细胞检测的血细胞分析仪系列是：d A B C D A.poch -100i B.XS-800i C.XE-2100系列 D.XE-5000 4.尿液干化学检测中陈旧尿可致（）检测的假阳性：a A B C D A.亚硝酸盐 B.葡萄糖 C.酮体 D.胆红素 5.尿液干化学检测中高含量的维生素C可致（）检测的假阴性：b A B C D A.PH B.葡萄糖 C.白细胞 D.蛋白质

自控实验1

实验报告 课程名称：___自动控制理论实验____________指导老师：_ 吴越__ _成绩：实验名称： 典型环节的模拟电路 实验类型：_ __________同组学生姓名：__________ 一、实验目的和要求（必填） 二、实验内容和原理（必填） 三、主要仪器设备（必填） 四、操作方法和实验步骤 五、实验数据记录和处理 六、实验结果与分析（必填） 七、讨论、心得 实验1 典型环节的模拟电路 一. 实验目的 1.熟悉慢扫描示波器的性能和使用方法； 2.掌握典型环节的电模拟方法及其参数测试方法； 3.测量典型环节的阶跃响应曲线，了解参数变化对动态特性的影响。 二，实验内容 1，了解双线示波器的使用方法和性能； 2，画出测试电路图及典型环节的模拟电路图； 3，观察并记录s 5.0/1s G =）（环节的动态波形，)1/(2s 1+=s G ）（和)15.0/(1s 2+=s G ）（；积分环节：s s G s s G 5.0/1)(2/1)(1==和比例积分环节s s G s S G 5.0/12)(2/11)(1+=+=和；观察并记录比例积分微分环节的动态波形。 三，实验仪器设备 1.电子模拟实验装置一台 2.超低频慢扫描示波器一台 3.万用表一只 四，实验原理 本实验采用复合网络来模拟各种典型环节，即是设置运算放大器不同的输入网络和反馈网络来模拟各种典型环节,根据实域等效电路来求各典型环节的等效模拟电路电路。 五，实验数据记录 1.(1))1/(2s 1+=s G ）（对应R3=1000K,R2=500K,C=1UF

阶跃脉冲为+4.5V输入时，稳定输出值为-9.0V，时间τ=2.0S (2),)1 =s G） （: 2+ s /( 5.0 1 R3=500k，R2=500K,C=1UF 输入阶跃脉冲为+4.5V时，稳定输出值为-4.5V，时间常数τ=1.0s

临床检验实验室自动化流水线的应用

临床检验实验室自动化流水线的应用 全实验室自动化是将临床实验室中各种独立的自动化仪器以特殊的物流传送设备串联 起来，在信息流的主导控制下，构成流水线作业的组合，形成大规模的全实验室常规 检验过程的自动化，国内也有称自动化临床实验室流水线。 一、生化免疫流水线引进的效益 首先，流水线的引进推进了数字化医院的建没。配合流水线的需求，实现了标本 管理的条码化及检验申请的无纸化，实现了资源整合，流程的优化。降低了运行成本，提高了服务质量、工作效率和管理水平。 其次，医学实验室生物安全的现状是对分析前和分析后处理过程中的生物安全缺 少有效的控制手段，而流水线的引进改善了生化、免疫检验T作的生物安全状况，实 现了检验分析全过程的生物安全控制，减少了职业暴露。 最后，流水线的引进促进了检验科检测设备的自动化、品牌化和集约化，减少了 人为差错，优化了人力资源配置，增加了检验人员的自信心，增强了临床和患者的满 意度；同时改进了实验定工作流程，免去了生化、免疫检验工作中的人工离心，分杯，样本装载、卸载和复检等环节，减少了人工环节出错的可能， 二、拓展流水线模式的应用，优化与再造门诊检验流程 1．标本管理条码化：构建门诊条码生成系统，增加患者登记和标本签收环节， 增设检验助理岗位，整合门诊抽血站工作。门诊条码生成系统的应用，优化了门诊检 验流程，提高了工作效率，保证了检验结果的准确性和可靠性；标本窗口签收，检测 后台操作，减轻了员工压力，降低了医疗隐患；解决了窗口及取单处排队拥挤状况， 改善了就诊环境，对缩短患者等候时间、提高患者满意度有较大作用。 2．检验分析模块化：临床实验室自动化管理系统也称模块化，临床实验室检验流 水线化，每个步骤进行模块化，形成一个完整系统。通过改进工作流程，重新调整实 验室布局，使检验工作人员明确自己所处的流水线位置，检验技术人员只从事标本的 检验工作，实现了临床实验室设备及人力资源效益最大化。 3．标本传输自动化：设计开发了标本运输机械轨道和标本点对点识别系统，使标 本能够分门别类的自动、及时、准确传送，各类标本在轨道上运行后分别进入不同的 分析领域，避免交叉感染，使整个工作流变得快速和稳定。标本传输自动化使患者就 诊环境与检验工作环境得到了有序分隔。 4．数据管理网络化：实验室信息系统和医院信息系统，涉及各个分析仪工作站、 采样工作站、流水线控制工作站甚至医生临床工作站与实验室信息系统和医院信息系 统的通讯和管理，改造实验室信息系统，应用条形码技术，让分析仪与实验室自动化 系统双向对话，使患者样品登记、实验数据存取、报告审核、打印分发、实验数据统 计分析等繁杂的操作过程实现智能化、自动化和规范化；通过设计报告发放系统，增 设终端显示屏和语音呼叫系统，将门诊报告的发放工作整合到发单处。 三、流水线引进后的管理

自控实验2：典型环节的电路控制

实验报告 课程名称：自动控制原理 实验名称：二阶系统的瞬态响应 院（系）：能源与环境学院专业：热能与动力工程姓名：谭强学号：03009224 实验时间：2011 年11 月9日 评定成绩：审阅教师：

一、实验目的 1. 通过实验了解参数ζ(阻尼比)、n ω(阻尼自然频率)的变化对二阶系统动态性能的影响； 2. 掌握二阶系统动态性能的测试方法。 二、实验内容、原理 1. 二阶系统的瞬态响应 用二阶常微分方程描述的系统，称为二阶系统，其标准形式的闭环传递函数为 2 2 2 2)()(n n n S S S R S C ωζωω++= (2-1) 闭环特征方程：022 2=++n n S ωζω 其解 12 2,1-±-=ζωζωn n S ， 针对不同的ζ值，特征根会出现下列三种情况： 1）0<ζ<1（欠阻尼），22,11ζωζω-±-=n n j S 此时，系统的单位阶跃响应呈振荡衰减形式，其曲线如图2-1的(a)所示。它的数学表达式为： 式中2 1ζωω-=n d ，ζ ζβ21 1-=-tg 。 2）1=ζ（临界阻尼）n S ω-=2,1 此时，系统的单位阶跃响应是一条单调上升的指数曲线，如图2-1中的(b)所示。 3）1>ζ（过阻尼），122,1-±-=ζωζωn n S 此时系统有二个相异实根，它的单位阶跃响应曲线如图2-1的(c)所示。 (a) 欠阻 尼(0<ζ<1) (b)临界阻尼(1=ζ) (c)过阻尼(1>ζ) 图2-1 二阶系统的动态响应曲线 ) t (Sin e 111)t (C d t 2 n βωζζω+--=-

虽然当ζ=1或ζ>1时，系统的阶跃响应无超调产生，但这种响应的动态过程太缓慢，故控制工程上常采用欠阻尼的二阶系统，一般取ζ=0.6~0.7，此时系统的动态响应过程不仅快速，而且超调量也小。 2. 二阶系统的典型结构 典型的二阶系统结构方框图和模拟电路图如2-2、如2-3所示。 图2-2 二阶系统的方框图 图2-3 二阶系统的模拟电路图（电路参考单元为：U 7、U 9、U 11、U 6） 图2-3中最后一个单元为反相器。 由图2-4可得其开环传递函数为： )1S T (S K )s (G 1+= ，其中：21T k K =， R R k X 1= (C R T X 1=，RC T 2=) 其闭环传递函数为： 1 12 1 T K S T 1S T K )S (W + += 与式2-1相比较，可得 RC 1T T k 211n == ω，X 112R 2R T k T 21= =ξ 三、实验步骤 根据图2-3，选择实验台上的通用电路单元设计并组建模拟电路。 1. n ω值一定时，图2-3中取C=1uF ，R=100K(此时10=n ω)，Rx 为可调电阻。系统输入一 单位阶跃信号，在下列几种情况下，用“THBDC-1”软件观测并记录不同ξ值时的实验曲线。 1.1取R X =200K 时，ζ=0.25，系统处于欠阻尼状态，其超调量为45%左右； 1.2取R X =100K 时，ζ=0.5，系统处于欠阻尼状态，其超调量为16.3%左右； 1.3取R X =51K 时，ζ=1，系统处于临界阻尼状态；

自控实验报告-系统校正

西安邮电学院 自动控制原理 实验报告

实验三系统校正 一，实验目的 1.了解和掌握系统校正的一般方法。 2.熟悉掌握典型校正环节的模拟电路构成方法。二．实验原理及电路 1.未校正系统的结构方框图 图1 2.校正前系统的参考模拟方框图 图2 3.校正后系统的结构方框图

图3 4.校正后系统的模拟电路图 图4 三．实验内容及步骤 1.测量未校正系统的性能指标 （1）按图2接线 （2）加入阶跃电压观察阶跃响应曲线，并测出超调量和调节时间，并将曲线和参数记录出来。 2.测量校正系统的性能指标 （1）按图4接线

（2）加入阶跃电压，观察阶跃响应曲线，并测出超调量以及调节时间。 四．实验结果 未校正系统 理论值σ% = 60.4% t s = 3.5s 测量值σ% = 60% t s = 2.8s 校正后系统 理论值σ% = 16.3% t s = 0.35s 测量值σ% = 5% t s = 0.42s

五．心得体会 在课本的第六章，我们学习了线性系统的校正方法，包括串联校正、反馈校正以及复合校正等矫正方法，相对于之前学习的内容，理解起来相对难一些，做起实验来也不容易上手。试验期间，遇到了很多难题，反复调整修改甚至把连接好的电路全都拆了重连，最后终于完成了实验。相对于之前的几次试验，这次实验师最让人头疼的，幸好之前积累了些经验，才使得我们这次实验的时候不至于手忙脚乱，但是也并不轻松。 虽然遇到的困难很多，但是我们却收获的更多，线性系统的校正是自动控制原理中重要的部分，通过理论课的学习，再加上实验课的实践，我终于对这些内容有个系统的理解。

自控原理实验一二

实验一 线性系统时域特性分析 一、实验目的 1．掌握测试系统响应曲线的模拟实验方法。 2．研究二阶系统的特征参量ζ阻尼比和n ω自然频率对阶跃响应瞬态指标的影响。 二、实验设备与器件 计算机一台，NI ELVIS Ⅱ多功能虚拟仪器综合实验平台一套，万用表一个，通用型运算放大器4个，电阻若干，电容若干，导线若干。 三、实验原理 典型二阶系统开环传递函数为：) 2()1()(2 n n s s Ts s K s G ζωω+=+= ，一种是时间常数 表达式，一种是零极点表达式。时间常数表达式中包含三个环节：比例、积分和一阶惯性环节。其中，K 开环放大系数，T 为一阶惯性环节的时间常数。零极点表达式中包含两个特征参数：ζ阻尼比和n ω自然频率。二阶系统的瞬态性能就由特征参数ζ和n ω决定。 典型二阶系统方块图如图1-1所示，系统闭环传递函数为： ) ()1()(2)() (10112 101222T T K s s T T K s s s R s C n n n ++=++=ωζωω ， 图1-1典型二阶系统方块图 阻尼比与自然频率为： 110 1 01 1 1 212121K T T T T K T T n = == ωζ， 1 01T T K n =ω 典型环节与模拟电路的阻容参数的关系如下： 积分环节 S T 01 ：000C R T = 一阶惯性环节1 11 +S T K ：f f C R T =1，i f R R K =1 四、实验内容

Cf 图1-2二阶系统闭环模拟电路图 1．已知系统的模拟电路如图1-2所示，在NI ELVIS Ⅱ教学实验板上，利用运算放大器、电阻、电容自行搭建二阶模拟闭环系统。阶跃信号由实验板模拟量输出接口AO0输出，接到二阶系统的输入端。将二阶系统的输入端与输出端分别接实验板模拟量输入接口AI0(+)与AI1(+)，采样阶跃输入信号与二阶系统的阶跃响应信号。 搭建模拟电路时，应特别注意：运算放大器的Vcc 与Vee 分别接实验板的+15V 与-15V ，正输入端IN+应接实验板的Ground ，实验板模拟量输入接口AI0(-)与AI1(-)应接实验板的Ground ，电容负端接运放负端输入IN-。 2．写出下面二阶系统6组参数的开环传递函数，测量并记录下每组参数的阶跃响应曲线，标出各组曲线的超调量P M 、峰值时间p t 、调节时间s t （2=?）的测量值，与理论值进行比较。将曲线①②③④组曲线进行对比，①⑤⑥组进行对比分析。 ① 1=n ω不变，取2.0=ζ Ω=k R i 200，Ω=k R f 500，F C f μ5=， Ω=k R 5000，F C μ20= ② 1=n ω不变，取5.0=ζ Ω=k R i 200，Ω=k R f 200，F C f μ5=， Ω=k R 5000，F C μ20= ③ 1=n ω不变，取1=ζ Ω=k R i 200，Ω=k R f 100，F C f μ5=， Ω=k R 5000，F C μ20= ④ 1=n ω不变，取0=ζ Ω=k R i 200，∞=f R ，F C f μ5=， Ω=k R 5000，F C μ20= ⑤ 2.0=ζ不变，取5.0=n ω

自控实验报告华中科技大学

自 动 控 制 原 理 实 验 报 告 实验九/十 自动化学院 班级：测控技术与仪器1301 姓名：陈梦焱 学号：U201314488

实验报告： 1.模拟继电特性 理想继电特性 理想死区特性数学描述： 分析： 我们看到模拟输出的继电特性的输出是从一点缓慢增加，逐渐趋于一个定值，而数字继电特性便是标准的继电特性图像，实验中采用了稳压二极管，具有正向导通反向截至的特性，5-5.7伏变化，于是产生了缓慢变化的过程，最后正向导通电压输出为稳定值。

2.模拟饱和特性 理想饱和特性 理想饱和特性数学描述： Y= 分析： 我们看到模拟输出的饱和特性的输出是开始增加过程为近似线性，而后没有明显的拐点，缓慢的到达饱和定值，而数字饱和特性便是标准的饱和特性图像，还是稳压二极管的原因，（讨论正向情况，反向同理）电压输入刚开始值比较小，未达到稳压二极管正向导通电压，相当于开路，通过与其并联的电阻输出，近似线性。二极管两端到达5V以后，逐渐导通，输出呈现非线性，5.7V以后二极管相当于导线将并联电阻短路，输出电压呈现稳定值，即为饱和。

3.死区特性 模拟死区特性： 数字死区特性： 数学描述： 分析：两图无差别，实验电路纯电阻电路，误差很小，可近似理想情况。

4.模拟间隙特性 数字间隙特性 间隙特性数学描述： 分析： 模拟间隙特性在两拐点均会产生一定的偏移，这是由于实验电路中有电容的存在，当电压由正向反偏的时候，电容会有充放电过程，导致拐点电位偏移，这也是为什么我们在实验的时候要按住锁零按钮3S的原因。

思考题： 1.一般继电特性在什么情况下可以分别近似为间隙特性和死区特性？ 带死区的继电特性： 带回环的继电特性： ??? ??? ?-<<<>--><>>=0000,0,0,,0,0,)(e e e e e e M e e e e e e M t x 由图可知，当继电特性存在定值的稳态误差时就可以近似为死区特性看待，而继电特性存在定值的稳态误差并且前一状态变量的正负有变化的时候可以近似等效为间隙特性看待。 实验心得与体会： 这次实验是让我们通过模拟电路实现各种非线性的特性再通过数字电路直接产生来作比较，我们看到，在实际的模拟电路中总会因为器件原因使器材不能满足理想的特性曲线，而带来一些问题，二极管存在导通电压，电容具有充放电效应，通过这次实验我更加深入的了解了各种非线性的产生和理想化模型和实际问题之间的区别，而实际中为了更近似理想化要用一些补偿措施去达到近似目的，减小误差。这次实验我也更深入了解了自动控制原理的含义。

自控实验第二次报告

实验二典型系统瞬态响应及性能的改善 1.实验目的 1.学习瞬态性能指标的测试技能。 2.掌握参数对系统瞬态指标的测试技能。 3.了解和观测校正装置对系统稳定性及瞬态特性的影响。 2.实验设备 PC 机一台，TD -ACC + 实验系统一套 3.实验内容 1.观测开环传递函数G s 0.5(0.51) K s s +（）= 的典型二阶系统，在不同参数 （K=4,5,10）下的阶跃响应。2.观测开环传递函数10 G s 0.5(0.51) s s +（）= 的典型二阶系统，加入校正装置后系统 动态性能的改善，并测试性能指标。 4.实验原理 1.典型二阶系统瞬态响应 典型二阶系统的传递函数为2B 2G ()21 n n s s s ?ξ?=++，ξ和n ?是决定二阶系统动态 性能的两个重要参数，这两个参数的变化会引起系统节约响应的超调量、调节时间等动态性能指标的变化，图2-1是典型二阶模拟系统原理方框图，系统中其他参数不变的情况下，系统放大倍数K 的改变决定了参数ξ和n ?的变化，从而对系统研究动态性能产生影响。 系统的开环传递函数为 01()(1) K G s T s T s = +

闭环传递函数为 2 0122 2 2010101 /()()1()2n n n K T T C s K s K R s T T s T s K s s s s T T T ?ξ??Φ====++++++ 无阻尼自然频率n ? 阻尼比 ξ可以看出T 0、T 1一定时，改变K 值就可以改变ξ。 当=1ξ时，系统为临界阻尼，1ξ<为欠阻尼，1ξ>为过阻尼，欠阻尼系统比临界阻尼系统更快地达到稳态值，过阻尼系统反应迟钝，所以一般系统大都设计成欠阻尼系统。 当0<ξ< 1,即欠阻尼情况时，典型二阶系统的单位阶跃响应为衰减震荡 ()10) (t 0) n t d C t ξ??-=+≥ 峰值时间： t p d π?== 超调量：p %100% e σ-=?调节时间： 4 (=2) s n t ξ?= ?时图2-2是图2-1 的模拟电路图。 2.串联校正装置的设计 自动控制系统设计中，在多数情况下，仅仅调整参数并不能使系统性能得到改善，因此，常常引入辅助装置的办法来改善系统性能。本实验是用加入串联校正装置的方法，改善系统的动态性能。 未校正系统原理方块图为图2-4所示，为上个实验内容如中K=10的情况

自动控制实验指导书

第一章THBCC-1型控制理论实验平台硬件组成及使用 一、直流稳压电源 “THBCC-1”实验平台有两个直流稳压电源，主要用于给实验平台提供电源。其中一个直流稳压电源有±5V/0.5A、±15V/0.5A及+24V/1.0A五路，每路均有短路保护自恢复功能。它们的开关分别由相应的钮子开关控制，并由相应发光二极管指示。其中+24V主要用于温度控制单元和直流电机单元。 实验前，启动实验平台左侧的空气开关和实验台上的电源总开关。并根据需要将±5V、±15V钮子开关拔到“开”的位置。 另一个直流稳压电源的功能与前一个相比，是无+24V直流电源。 实验时，也可通过2号连接导线将直流电压接到需要的位置。 二、阶跃信号发生器 “THBCC-1”实验平台有两个阶跃信号发生器，主要提供实验时的给定阶跃信号，其输出电压范围约为-10V~+10V，正负档连续可调。使用时根据需要可选择正输出或负输出，具体通过“阶跃信号发生器”单元的钮子开关来实现。当按下复位按钮时，单元的输出端输出一个可调(选择正输出时，调节RP1电位器；选择负输出时，调节RP2电位器)的阶跃信号(当输出电压为1V时，即为单位阶跃信号)，实验开始；当不按复位按钮时，单元的输出端输出电压为0V。 注：单元的输出电压可通过实验台上左面板的直流数字电压表来进行测量，同时可通过2号连接导线将阶跃信号接到需要的位置 三、函数信号发生器 “THBCC-1”实验平台有两个函数信号发生器，一个为低频函数信号发生器，主要用于低频信号输出；另一个为函数信号发生器，主要用于高频输出。 低频函数信号发生器由单片集成函数信号发生器专用芯片及外围电路组合而成，主要输出有正弦信号、三角波信号、方波信号、斜坡信号和抛物坡信号（其中斜坡、抛物坡信号在T1档输出）。输出频率分为T1、T2、T3三档。其中正弦信号的频率范围分别为0.1Hz～3.3Hz、2Hz～70Hz、64Hz～2.5KHz三档，V p-p值为14V。 使用时先将信号发生器单元的钮子开关拔到“开”的位置，并根据需要选择合适的波形及频率的档位，然后调节“频率调节”和“幅度调节”微调电位器，以得到所需要的频率和幅值，并通过2号连接导线将其接到需要的位置。 而用于高频输出的函数信号发生器主要输出有正弦信号、三角波信号、方波信号，输出频率分为T1、T2、T3三档，其中正弦波频率可达90k左右，V p-p值为14V。 四、锁零按钮 锁零按钮用于实验前运放单元中电容器的放电。当按下按钮时，通用单元中的场效应管处于短路状态，电容器放电，让电容器两端的初始电压为0V；当按钮复位时，单元中的场效应管处于开路状态，此时可以开始实验。 注：在实验时，必须用2号导线将通用单元（U3～U14）的G输出端与U0输出端相连时，锁零按钮才有效。 五、频率计 “THBCC-1”实验平台有两个频率计，一个为低频频率计，主要用于测量低频函数信号

全实验室自动化

全实验室自动化在三甲医院检验科的应用与评价 引言 在医疗技术日新月异发展的推动下，临床实验室也迎来了现代化管理的时代，在建设现代化的国际水准的中国特色的大型医院的进程中，检验科的建设直接关系着医院的临床科室的服务质量。如何能够高质量的、高速度地完成每日的临床标本检验，逐渐成为医院检验科必须面对的问题。许多大型综合性医院如三基甲等医院正在逐步的实现全面实验室自动化管理系统。本文就三甲医院实验室应用全实验室自动化系统所必备的条件、工作流程以及需要注意的问题等方面进行了阐述。 1 全实验室自动化系统所必备的条件 1.1实验室的场地与环境 全实验室自动化系统是一项综合性的系统工程，预先的规划非常重要。首先是对场地的要求非常高，要充分考虑到实验室的占地面积及空间结构的问题，还有度水、电、气的要求。纯水处理系统是实验室自动化系统应用中非常关键的部分，除了要保证水质供应满足实验要求外，还要考虑水路对实验室的安全及环境的影响。电路系统要求有专用供电线路和不间断电源且要保证安全。气路部分要考虑到气泵运行时的噪音对环境及实验仪器的影响。此外还涉及到网线的合理铺设、废水的预处理、实验室内部环境的监测等方面也都应该符合要求【1】。一般来说，全封闭的实验室环境最有利于整体结构的设计。 1.2全自动机械化操作平台 全自动化的标本运行流水线要靠机械化的操作平台来实现，要建立自动化轨道和机械传导装置，机械手可以代替传统的人工完成简单重复的工作，这其中包括配备离心机、自动化的分血系统、试管的去盖系统、样本的加载和卸载等环节都应设计合理，符合各个实验项目的不同要求，达到运行流畅，操作精确。 1.3全自动检测仪器 当前生产实验室全自动检测仪器的公司很多，主要有日立、奥林巴斯、贝克曼、雅培、Sysmex 和Bayer等，品牌多样，机型繁多。检测全血样本的全自动血细胞分析仪，检测血清（血浆）的生化分析仪和免疫分析仪，检测尿标本的尿干化学和尿沉渣分析仪等等。实现自动化的流水线，在选择全自动检测仪器方面要考虑到机型和运行速度，还要保证各个仪器联网接口的开放性、软件的升级和兼容性。各个实验室要根据医院规模和标本量来选择适合自己实验室的的全自动检测仪器，并落实各个仪器的连接和整合。 1.4全实验室LIS系统和联网平台 实验室信息系统（LIS）是全实验室自动化的信息流入口，LIS系统与全实验室自动化的匹配程度是整个自动化流程能够顺利进行的关键【2】。在医院信息系统（HIS）与实验室的分析处理装置之间建立一个庞大的联网平台，实现有效的数据交互和信息整合【3】，以达到检验全过程中检验信息的自动化管理。只有有了完善的LIS系统，才能使得全实验室自动化成为一个高效、智能化的系统。 1.5人员队伍的建立 建立了全实验室自动化系统，临床检验的工作流程发生根本的改变,实验室组织结构的转变既带来管理模式的改变,同时也要求实验室工作者进行全新的角色转换。要建立一支适应全实验室自动化标准的人员队伍，就要求实验室工作人员掌握电子、计算机以及管理学方面的知识，掌握全面的检验操作技术和现代化仪器的维护维修技能。 2 全实验室自动化系统工作流程 2.1 检验标本的生成 临床医师在医生工作站开具检验医嘱，由医师工作站管理系统根据医嘱生成条形码并上传

自动控制原理实验(全面)

自动控制原理实验 实验一 典型环节的电模拟及其阶跃响应分析 一、实验目的 ⑴ 熟悉典型环节的电模拟方法。 ⑵ 掌握参数变化对动态性能的影响。 二、实验设备 ⑴ CAE2000系统（主要使用模拟机，模/数转换，微机，打印机等）。 ⑵ 数字万用表。 三、实验内容 １．比例环节的模拟及其阶跃响应 微分方程 )()(t Kr t c -= 传递函数 = )(s G ) () (s R s C K -= 负号表示比例器的反相作用。模拟机排题图如图9-1所示，分别求取K=1，K=2时的阶跃响应曲线，并打印曲线。 图9-1 比例环节排题图 图9-2 积分环节排题图 ２．积分环节的模拟及其阶跃响应 微分方程 )() (t r dt t dc T = 传递函数 s K Ts s G ==1)( 模拟机排题图如图9-2所示，分别求取K=1，K=0.5时的阶跃响应曲线，并打印曲线。 ３．一阶惯性环节的模拟及其阶跃响应 微分方程 )()() (t Kr t c dt t dc T =+ 传递函数 1 )(+=TS K S G 模拟机排题图如图３所示，分别求取K=1, T=1; K=1, T=2; K=2, T=2 时的阶跃

响应曲线，并打印曲线。 ４．二阶系统的模拟及其阶跃响应 微分方程 )()() (2)(2 22 t r t c dt t dc T dt t c d T =++ξ 传递函数 121 )(22++=Ts s T s G ξ2 2 2 2n n n s s ωξωω++= 画出二阶环节模拟机排题图，并分别求取打印： ⑴ T=1，ξ=0.1、0.5、1时的阶跃响应曲线。 ⑵ T=2，ξ=0.5 时的阶跃响应曲线。 四、实验步骤 ⑴ 接通电源，用万用表将输入阶跃信号调整为2V 。 ⑵ 调整相应系数器；按排题图接线，不用的放大器切勿断开反馈回路（接线时，阶跃开关处于关断状态）；将输出信号接至数/模转换通道。 ⑶ 检查接线无误后，开启微机、打印机电源；进入CAE2000软件，组态A/D ，运行实时仿真；开启阶跃输入信号开关，显示、打印曲线。 五．实验预习 ⑴ 一、二阶系统的瞬态响应分析；模拟机的原理及使用方法（见本章附录）。 ⑵ 写出预习报告；画出二阶系统的模拟机排题图；在理论上估计各响应曲线。 六．实验报告 ⑴ 将每个环节的实验曲线分别整理在一个坐标系上，曲线起点在坐标原点上。分析各参数变化对其阶跃响应的影响，与估计的理论曲线进行比较，不符请分析原因。 ⑵ 由二阶环节的实验曲线求得σ﹪、t s 、t p ，与理论值进行比较，并分析σ﹪、t s 、t p 等和T 、ξ的关系。 实验二 随动系统的开环控制、闭环控制及稳定性 一．实验目的 了解开环控制系统、闭环控制系统的实际结构及工作状态；控制系统稳定的概念以及系统开环比例系数与系统稳定性的关系。 二．实验要求 能按实验内容正确连接实验线路，正确使用实验所用测试仪器，在教师指导下独立