控制系统实验指导

《控制工程基础》实验报告

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指导老师：

实验一控制系统的阶跃响应

实验时间：学时： 2

一、实验目的

通过阶跃响应曲线来研究二阶系统的特征参数阻尼比ξ和无阻尼自然振荡频率Wn对系统动态性能的影响。掌握时域的分析方法。

二、实验准备

MA TLAB中控制系统数学模型的表示方法

⑴多项式模型

对线性定常连续系统的传递函数G（s）的表示：

在MA TLAB中，此系统可以由其分子和分母多项式的系数（按s的降幂排列）所构成的两个向量唯一地确定下来，即：num=[bm，bm-1，…,b0]，den=[am，am-1，…,a0] 另外在MA TLAB中，可以用函数TF可以生成一个系统多项式传递函数模型，其调用格式为：sys=tf（num，den）

例如：若已知系统的传递函数为：

在MA TLAB命令环境中输入：num=[6 12 6 10];

den=[1 2 3 1 1];

sys=tf(num,den) 则显示：

Transfer function:

6 s^3 + 12 s^2 + 6 s + 10

---------------------------

s^4 + 2 s^3 + 3 s^2 + s + 1

若再输入：printsys(num,den) 则有显示：

num/den =

6 s^3 + 12 s^2 + 6 s + 10

----------------------------

s^4 + 2 s^3 + 3 s^2 + s + 1

说明：

①num，den语句后的分号“；”是MATLAB语句的换行号（相当于Enter）；

②函数printsys（）用于构造并显示传递函数G（s）的多项式模型。显示变量num/den为

通用的的输出显示格式，与输入变量名称无关。

③所给传递函数若为因式相乘形式，则需要利用MA TLAB中的多项式乘法运算函数conv （），其调用方式为：c= conv（多项式1，多项式2），c为两多项式之积。

例如：若给定系统的传递函数为：G（s）=18（s+1）/[（s+5）（s+25）（s+0.4）]，则分子分母多项式可分别表示为：num=18*[1,1]; den=conv(conv([1 5],[1 25]),[1 0.4]);

其中函数conv（）用于计算多项式乘积，输出结果为多项式系统的降幂排列。

④函数[num，den]=feedback（num1，den1，num2，den2，X）用于计算一般反馈系统的闭环传递函数。其中前向传递函数为G（s）=num1/den1，反馈传递函数为H（s）=num2/den2。右变量为G（s）和H（s）的参数，左变量返回系统的闭环参数，X=1为正反馈，X=-1为负反馈，缺省时作负反馈计。

⑵零极点模型（Zero-Pole，简称ZP）

线性定常连续系统的传递函数G（s）一般可以表示为零点、极点的形式：

G（s）=k*[（s-z1）（s-z2）…（s-zm）]/[（s-p1）（s-p2）…（s-pn）]

由于m个零点，n个极点及增益k可以唯一地确定一个系统，所以可以用：

z=[z1，z2，…，zm]；p=[p1，p2，…，pn]；k=k0来表示零极点模型。

注意：在MATLAB中，

①多项式模型转换为零极点模型的调用命令为：[z，p，k]=tf2zp（num，den）；

②零极点模型转换为多项式模型的调用命令为：[num，den]=zp2tf（z，p，k）；

③如果已知二阶系统的两个参数——自然振荡频率ωn和无阻尼系数ξ，则可以通过函数

ORD2（）求出此系统传递函数模型和状态方程模型，其分别调用格式为：

[A，B，C，D]=ord2（ωn，ξ），调用结果返回连续二阶系统状态方程的系数矩阵A，B，C，D的表达式；而[NUM，DEN]=ord2（ωn，ξ），调用结果返回连续二阶系统用分子和分母多项式表示的传递函数。

注：状态方程是现代控制理论描述系统模型的一种方法。状态方程模型可以表示为：

=Ax+Bu

y=Cx+Du，其中x为状态向量，u为输入向量，y为输出向量，A、B、C、D为系统状态方程系数矩阵。在MATLAB中，可以用函数SS建立一个系统状态方程模型，调用格式为：SYS=ss（A，B，C，D）

⒋MA TLAB中求控制系统的阶跃响应的函数命令格式

函数格式1：step（num，den）

说明1：给定num和den，求系统的阶跃响应。时间向量t的范围自动设定。

函数格式2：step（num，den，t）

说明2：同说明2，其中时间向量t的范围可以由人工设定（如：t=0：0.1：10）。

函数格式3：[y，x]= step（num，den）

说明3：返回变量格式。计算所得的输出y，状态x及时间向量t返回至MA TLAB命令窗口，不作图。

上述更详细的命令说明，可在MA TLAB窗口键入“help step”在线查阅。

注意：若给定特征多项式系数向量，可以用命令调用格式damp（den）来计算系统的闭环根、阻尼比ξ和无阻尼自然振荡频率Wn。

三、实验内容及步骤

1、已知系统开环传递函数为G(s)H(s)=100/(s^2+2*zta*10+100)，zta取0，0.25，0.5，

0.75，1，1.25试利用MATLAB分别画出其2单位的阶跃响应并保存。

图像：

2、zta取0.25，wn取10，30，50试利用MATLAB分别画出其2单位的阶跃响应并保

存。

图像：

3.比较上面的结果。

1. 2阶系统单位阶跃响应的过渡过程随着阻尼比ξ的减小，其振荡特性表现得愈

加强烈，单仍未衰减振荡。当ξ=0是，达到等幅振荡；当ξ=1和ξ>1时，二阶系统的过渡过程具有单调上升的特性。从过渡过程的持续时间来看，在无振荡单调上升曲线中，以ξ=1时的过渡过程时间最短。在欠阻尼系统中，当ξ=0.4~0.5时，不仅其过渡过程时间比ξ=1时的更短，而且振荡不太严重。如图1所示，因此可以通过改变阻尼比，来实现对最大超调量Mp调整。实际具体设计控制系统是是根据对最大超调量Mp的要求来确定阻尼比的。

2. 在系统阻尼比相同的情况下，改变不同的无阻尼固有频率可以得到图2曲线，

分析可知，增大Wn可以迅速减少系统的调整时间。因此调整时间ts主要由系统的Wn来确定。改变Wn对系统的振动特性指标Mp是没有影响的。

3.要使二阶系统具有满意的动态性能指标，必须选择合适的阻尼比ξ和无阻尼固

有频率Wn。提高Wn，可以提高系统的响应速度，减少上升时间tr，峰值时间tp 和调整时间ts；增大ξ，可以减弱系统的振荡性能，降低超调量Mp，但增大上升时间tr和峰值时间tp。

4. 系统的响应速度和振荡性能之间存在矛盾，因此要合适选择ξ和Wn。

实验二控制系统的频率特性分析

实验时间：学时： 2

一、实验目的

掌握控制系统频率特性的分析方法。会用Bode图，Nyquist图。

二、实验准备

MATLAB控制工具箱中可用于系统频率特性曲线绘制和分析的函数有：

bode（sys）：计算并在当前窗口绘Bode图，频率范围由MATLAB系统自动确定。

注：在MATLAB中，此系统可以由其分子和分母多项式的系数（按s的降幂排列）所构成的两个向量唯一地确定下来，即：num=[bm，bm-1，…,b0]，den=[am，am-1，…,a0]可以用函数TF可以生成一个系统多项式传递函数模型，其调用格式为：sys=tf（num，den）bode（sys，ω）：显式定义绘图的频率范围，在定义频率范围绘制系统Bode图。ω为对数等分，由对数等分函数logspace（d1，d2，n）完成，命令中d1、

d2为之间的变量范围，n为等分点，例如ω=logspace（-1，

1，100）。ω有两种定义方式，分别为定义频率范围 [ωmin，ωmax]

和定义频率点[ω1，ω2，…，ωn]。

bode（sys1，sys2，…，sysn）：同时在一个窗口绘制多个系统的频率特性曲线。

（注意：这里多个系统须具有相同的输入、输出数；可同时含连续时间和离散时间系统）。 bode（sys1，sys2，…，sysn，ω）：显式定义ω范围，具体同上。

[mag，phase，ω]=bode（sys）：不显示图形，仅将Bode图数据（幅值、相位、相应的频

率）放在mag，phase，ω三个变量中。

类似Bode图绘制，有Nyquist图和Nichols图绘制的函数如下：

nyquist（sys）：在当前窗口绘Nyquist图。

nyquist（sys，ω）：显式定义ω，在定义频率范围绘制系统Nyquist图。

nyquist（sys1，sys2，…，sysn）：同时在一个窗口绘制多个系统的Nyquist轨线[re，im，ω]=nyquist（sys）：不显示图形，仅将Nyquist图数据（实p、虚p、相应的

频率）放在re，im，ω三个变量中。

nichols（sys）：在当前窗口绘Nichols轨线。

nichols（sys，ω）：显式定义ω，在定义频率范围绘制系统Nichols图。

nichols（sys1，sys2，…，sysn）：同时在一个窗口绘制多个系统的Nichols轨线。[mag，phase，ω]=nichols（sys）：不显示图形，仅将Nichols轨线数据（幅值、相位、

相应的频率）放在mag，phase，ω三个变量中。[Gm，Pm，Wcg，Wcp]=margin（sys）：计算系统的增益、相位裕量，幅值剪切频率和相位

剪切频率。Gm对应于计算系统的增益裕量，Pm对应于

相位裕量，Wcg为幅值剪切频率， Wcp为相位剪切频率。margin（sys）：在当前窗口绘制系统Bode图，并标出相位裕量，幅值裕量，幅值剪切频率和相位剪切频率。

ngrid：在Nichols曲线图上加等M网线。

另外，还有部分作图辅助函数：

logspace（d1，d2，n）：将某个变量ω作对数等分，命令中d1、d2为之间的

变量范围，n为等分点。

Semilogx（x，y）：半对数绘图命令，函数格式同以前学过的plot（）。

三、实验内容及步骤

⒈ 已知系统开环传递函数为G(s)H(s)=10(s+2)/(s^3+3s^2+10)，试利用MATLAB 命令分别画

出系统的Bode 图，Nyquist 图并保存。同时判断稳定性。（可以用roots(sys)求根） ⒉ 程序：

num=[10 20];den=[1 3 0 10];sys=tf(num,den); bode(sys)

%插入断点得到Bode 图% nyquist(sys) %得到nyquist 图%

Bode 图：

放大

Nyquis 图：

Nyquis 图在点（-1，j0）左半实轴没有交点。

放大

稳定性判断：由roots(den)求得开环函数极点为

-3.7219

0.3609 + 1.5989i

0.3609 - 1.5989i

闭环函数在虚轴右半平面有2个极点即p=2。

在Bode图上L（s）>=0的所有频率范围内，对数相频特性曲线没有穿越-180°线即：

0≠P/2=1(这里P=2)，因此系统在闭环状态下是不稳定的。

同样在Nyquist图上，图像在点（-1，j0）左半实轴没有穿越点，即：

N=0≠P/2，系统在闭环状态下是不稳定的。

⒉已知二阶系统G(s)H(s)=ωn^2/(s+2ξωn+ωn^2)，令ωn=1，试分别作出ξ=2，1，0.707，

0.5时的Bode图。

ξ=2：

ξ=0.707

根据系统结构图作ξ=0.5相应的Bode图，并分别计算两个系统的相位裕量，幅值裕量，幅值剪切频率和相位剪切频率值（提示：应用margin（）函数）。

幅值剪切频率Wc=1 (rad/s)

相位裕度：γ=90o

相位剪切平率Wg=∞

幅值裕度：Kg=-∞

3、已知控制系统的开环传递函数为G(s)H(s)=10/(s^2+2s+10)，作Bode图，并确定谐振峰值的大小Mr与谐振频率ωr。（注意：此中先由返回变量格式得到幅值mag和频率ω，然后由最大值函数max（）得到m的最大值Mr，由插值函数spline（）求得谐振频率ωr。）参考实验过程和程序：

num=[10];

den=[1 2 10];

sys=tf(num,den);

bode(sys) %得Bode图

[m,p,w]=bode(sys);

mr=max(m) %由最大值函数max（）得到m的最大值Mr

wr=spline(m,w,mr) %由插值函数spline（）求得谐振频率ωr

mr =

1.6667

wr =

2.8284

4 已知系统的G(s)=4/[s*(s+4ξ)]，H(s)=1，试用MATLAB绘制闭环频率特性曲线。（提示：首先要构造闭环传递函数，可以使用feedback（）函数，其次需要注意的是设定ξ的值，大家可以参照如下形式：for kc=0.1:0.1:1;）

%G(s)=4/[s*(s+4ξ)]，H(s)=1

for kc=0.1:0.1:1

num=4;den=[1 4*kc 0];g=tf(num,den);sys=feedback(g,1); bode(sys); hold on;

end

title('闭环系统的Bode图')

实验三 连续系统PID 控制器设计及其参数整定

实验时间： 学 时： 2

一、实验目的

掌握PID 控制规律及控制器实现及参数整定方法。 二、实验准备

在前面试验的基础上，参照书上PID 相关的知识。利用工程的方法，进行参

数整定。

第一种方法动态特性参数法

是在对象的输入端加一单位阶跃信号，测量其输出响应曲线，如果被测对象既无积分环节，又无复数主导极点，则响应的阶跃响应曲线可视为s 形曲线。得

到 和T 。

齐格勒－尼柯尔斯给出表如下确定参数。

第二种方法临界比例度法

将比例系数值由零逐渐增大，到系统的输出首次呈现持续的等幅振荡，此时对应的K 值为临界增益。

齐格勒－尼柯尔斯给出表如下确定参数。

)1

1()(s T s

T K s G d i p

c ++

=τ

三、实验内容及步骤

已知系统开环传递函数为G(s)H(s)= 10/（(s+1) (s+3) (s+5)）。

，试利用MATLAB采用上面的2种方法确定PID参数值，并得到各自闭环负反馈系统的单位阶跃响应和各性指标，并比较两者的不同。

最后要求采用上面的其中一种方法确定的参数为基础继续调整，使超调量在10%内。并给图和具体参数值。

方法1：

kp =7.9741，ti =0.5860，td =0.1465，k =0.6667

方法2：

km =19.2000，kp =11.5200，ti =0.6575，td =0.1644

采用第一种方法，通过增大ti来减小超调量。g=zpk([],[-1 -3 -5],10)

k=1;l=0.6;t=1.947;%k=0.6667;

kp=1.2*t/(k*l);

ti=2*l;

td=0.5*l;

kp,ti,td,

s=tf('s');

gc=kp*(1+1/(ti*s)+td*s);

gcg=feedback(gc*g,1);

step(gcg)

得到：

kp =3.8940

ti =1.2000

td =0.3000

图像：

超调量Mp=（1.02-1）/1=0.02<0.1满足要求。

实验感想

本次主要完成了三组实验，第一组实验中通过使用软件矩阵工作室（MATLAB）基本功能的熟悉，学会了如何在软件环境下构建传递函数。主要通过输入两个系数矩阵num 和den，再通过tf（num，den）完成传递函数的构建。在此基础上使用Bode（函数名），和Nyquist（函数名）可以轻松的得到对应开环传递函数的图像。通过第一个实验改变阻尼比和固有频率，可以直观的观察到系统参数改变对系统时间性能的影响。实验二中对各个不同阻尼比下系统传递函数的频率特性图像进行绘制，并分析了响应系统的稳定性问题，借助软件这一过程直观便捷。第三个实验中设计PID（比例积分微分）控制器实验中学会了通过两种方法确定参数Kp，ti，td，通过实验了解了各参数对系统改变量的影响。

问题：在第三个实验中的方法一应该是绘制出转折点的切线，但是从所给程序上来看

num=[10];den=conv([1 1],conv([1,3],[1,5]));

g=tf(num,den);

step(g);

hold on

k=dcgain(g) %不知道dcgain函数求取的是曲线哪一点的斜率%

x=0.1:0.1:4;

y=k*x; %根据表达式这是一条过原点的直线，二不是转折点切线% plot(x,y)

绘制出的响应曲线：

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电气与可编程控制器实验指导书 实验课是整个教学过程的—个重要环节.实验是培养学生独立工作能力,使用所学理解决实际问题、巩固基本理论并获得实践技能的重要手段。 一 LC控制系统实验的目的和任务实验目的 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。 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。 4.直观察常用电器的结构。了解其规格和用途,学会正确选择电器的方法。 5.掌握继电器、接触器控制线路的基本环节。 6.初步掌握可编程序控制器的使用方法及程序编制与调试方法。 应以严肃认真的精神,实事求是的态度。踏实细致的作风对待实验课,并在实验课中注意培养自己的独立工作能力和创新精神 二实验方法 做一个实验大致可分为三个阶段,即实验前的准备;进行实验;实验后的数据处理、分及写出实验报告。 1.实验前的准备 实验前应认真阅读实验指导书。明确实验目的、要求、内容、步骤,并复习有关理论知识,在实验前要能记住有关线路和实验步骤。 进入实验室后,不要急于联接线路,应先检查实验所用的电器、仪表、设备是否良好,了解各种电器的结构、工作原理、型号规格,熟悉仪器设备的技术性能和使用

方法,并合理选用仪表及其量程。发现实验设备有故障时,应立即请指导教师检查处理,以保证实验顺利进行。 2. 联接实验电路 接线前合理安排电器、仪表的位置,通常以便于操作和观测读数为原则。各电器相互间距离应适当,以联线整齐美观并便于检查为准。主令控制电器应安装在便于操作的位置。联接导线的截面积应按回路电流大小合理选用,其长度要适当。每个联接点联接线不得多余两根。电器接点上垫片为“瓦片式”时,联接导线只需要去掉绝缘层,导体部分直接插入即可,当垫片为圆形时,导体部分需要顺时针方向打圆圈,然后将螺钉拧紧,下允许有松脱或接触不良的情况,以免通电后产生火花或断路现象。联接导线裸露部分不宜过长。以免相邻两相间造成短路,产生不必要的故障。 联接电路完成后,应全面检查,认为无误后,请指导老师检查后,方可通电实验。 在接线中,要掌握一般的控制规律,例如先串联后并联;先主电路后控制电路;先控制接点,后保护接点,最后接控制线圈等。 3.观察与记录 观察实验中各种现象或记录实验数据是整个实验过程中最主要的步骤,必须认真对待。 进行特性实验时,应注意仪表极性及量程。检测数据时,在特性曲线弯曲部分应多选几个点,而在线性部分时则可少取几个点。 进行控制电路实验时。应有目的地操作主令电器,观察电器的动作情况。进一理解电路工作原理。若出现不正常现象时,应立即断开电源,检查分析,排除故障后继续实验。 注意:运用万用表检查线路故障时,一般在断电情况下,采用电阻档检测故障点;在通电情况下,检测故障点时,应用电压档测量(注意电压性质和量程;此外,还要注意

计算机组成原理实验指导书

“计算机组成原理” 实验指导书 伟丰编写 2014年12月

实验一算术逻辑运算实验 一、实验目的 1、掌握简单运算器的组成以及数据传送通路。 2、验证运算功能发生器（74LS181）的组合功能。 二、实验容 运用算术逻辑运算器进行算术运算和逻辑运算。 三、实验仪器 1、ZY15Comp12BB计算机组成原理教学实验箱一台 2、排线若干 四、实验原理 实验中所用的运算器数据通路如图1-1所示。其中运算器由两片74LS181以并/串形式构成8位字长的ALU。运算器的两个数据输入端分别由两个锁存器（74LS273）锁存，锁存器的输入连至数据总线，数据输入开关（INPUT）用来给出参与运算的数据，并经过一三态门（74LS245）和数据总线相连。运算器的输出经过一个三态门（74LS245）和数据总线相连。数据显示灯已和数据总线（“DATA BUS”）相连，用来显示数据总线容。

图1-l 运算器数据通路图 图1-2中已将实验需要连接的控制信号用箭头标明（其他实验相同，不再说明）。其中除T4为脉冲信号，其它均为电平控制信号。实验电路中的控制时序信号均已部连至相应时序信号引出端，进行实验时，还需将S3、S2、S1、S0、Cn、M、LDDR1、LDDR2、ALU_G、SW_G 各电平控制信号与“SWITCH”单元中的二进制数据开关进行跳线连接,其中ALU_G、SW_G 为低电平有效，LDDR1、LDDR2为高电平有效。按动微动开关PULSE，即可获得实验所需的单脉冲。 五、实验步骤 l、按图1-2连接实验线路，仔细检查无误后，接通电源。（图中箭头表示需要接线的地方， 2、用INPUT UNIT的二进制数据开关向寄存器DR1和DR2置数，数据开关的容可以用与开关对应的指示灯来观察，灯亮表示开关量为“1”，灯灭表示开关量为“0”。以向DR1中置入11000001（C1H）和向DR2中置入01000011（43H）为例，具体操作步骤如下：首先使各个控制电平的初始状态为：CLR=1，LDDR1=0，LDDR2=0，ALU_G=1，SW_G=1，S3 S2 S1 S0 M CN=111111，并将CONTROL UNIT的开关SP05打在“NORM”状态，然后按下图所示步骤进行。

过程控制系统实验报告材料(最新版)

实验一、单容水箱特性的测试 一、实验目的 1. 掌握单容水箱的阶跃响应的测试方法，并记录相应液位的响应曲线。 2. 根据实验得到的液位阶跃响应曲线，用相关的方法确定被测对象的特征参数T和传递函数。 二、实验设备 1. THJ-2型高级过程控制系统实验装置 2. 计算机及相关软件 3. 万用电表一只 三、实验原理 图2-1单容水箱特性测试结构图由图2-1可知，对象的被控制量为水箱的液位H，控制量（输入量）是流入水箱中的流量Q1，手动阀V1和V2的开度都为定值，Q2为水箱中流出的流量。根据物料平衡关系，在平衡状态时 Q1-Q2=0 (1)

动态时，则有 Q1-Q2=dv/dt (2) 式中 V 为水箱的贮水容积，dV/dt为水贮存量的变化率，它与 H 的关系为 dV=Adh ,即dV/dt=Adh/dt (3) A 为水箱的底面积。把式(3)代入式(2)得 Q1-Q2=Adh/dt (4) 基于Q2=h/RS，RS为阀V2的液阻,则上式可改写为 Q1-h/RS=Adh/dt 即 ARsdh/dt+h=KQ1 或写作 H(s)K/Q1(s)=K/(TS+1) (5) 式中T=ARs,它与水箱的底积A和V2的Rs有关:K=Rs。 式(5)就是单容水箱的传递函数。 对上式取拉氏反变换得 (6) 当t—>∞时,h(∞)=KR0 ,因而有K=h(∞)/R0=输出稳态值/阶跃输入当 t=T 时，则有 h(T)=KR0(1-e-1)=0.632KR0=0.632h(∞)

式(6)表示一阶惯性环节的响应曲线是一单调上升的指数函数，如图 2-2 所示。当由实验求得图2-2所示的阶跃响应曲线后,该曲线上升到稳态值的63%所对应的时间,就是水箱的时间常数T。该时间常数 T也可以通过坐标原点对响应曲线作切线，切线与稳态值交点所对应的时间就是时间常数T,由响应曲线求得K和T后,就能求得单容水箱的传递函数。如果对象的阶跃响应曲线为图2-3,则在此曲线的拐点D处作一切线，它与时间轴交于B点,与响应稳态值的渐近线交于A点。图中OB即为对象的滞后时间τ,BC为对象的时间常数T,所得 的传递函数为： 四、实验内容与步骤 1．按图2-1接好实验线路,并把阀V1和V2开至某一开度,且使V1的开度大于V2的开度。 2．接通总电源和相关的仪表电源,并启动磁力驱动泵。

实验室设备管理系统

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。

《控制系统CAD》实验指导书

《控制系统CAD及仿真》实验指导书 自动化学院 自动化系

实验一SIMULINK 基础与应用 一、 实验目的 1、熟悉并掌握Simulink 系统的界面、菜单、工具栏按钮的操作方法； 2、掌握查找Simulink 系统功能模块的分类及其用途，熟悉Simulink 系统功能模块的操作方法； 3、掌握Simulink 常用模块的内部参数设置与修改的操作方法； 4、掌握建立子系统和封装子系统的方法。 二、 实验内容： 1. 单位负反馈系统的开环传递函数为： 1000 ()(0.11)(0.0011) G s s s s = ++ 应用Simulink 仿真系统的阶跃响应曲线。 2．PID 控制器在工程应用中的数学模型为： 1 ()(1)()d p i d T s U s K E s T s T s N =+ + 其中采用了一阶环节来近似纯微分动作，为保证有良好的微分近似效果，一般选10N ≥。试建立PID 控制器的Simulink 模型并建立子系统。 三、 预习要求： 利用所学知识，编写实验程序，并写在预习报告上。

实验二 控制系统分析 一、 实验目的 1、掌握如何使用Matlab 进行系统的时域分析 2、掌握如何使用Matlab 进行系统的频域分析 3、掌握如何使用Matlab 进行系统的根轨迹分析 4、掌握如何使用Matlab 进行系统的稳定性分析 5、掌握如何使用Matlab 进行系统的能观测性、能控性分析 二、 实验内容： 1、时域分析 （1）根据下面传递函数模型：绘制其单位阶跃响应曲线并在图上读标注出峰值，求出系统 的性能指标。 8 106) 65(5)(2 32+++++=s s s s s s G （2）已知两个线性定常连续系统的传递函数分别为1G (s)和2G (s)，绘制它们的单位脉冲响 应曲线。 4 5104 2)(2 321+++++=s s s s s s G ， 27223)(22+++=s s s s G （3）已知线性定常系统的状态空间模型和初始条件，绘制其零输入响应曲线。 ?? ??????????--=????? ???? ???212107814.07814.05572.0x x x x []?? ????=214493 .69691.1x x y ??? ???=01)0(x 2、频域分析 设线性定常连续系统的传递函数分别为1G (s)、2G (s)和3G (s)，将它们的Bode 图绘制在一张图中。 151)(1+= s s G ，4 53.0)(22++=s s s G ，16.0)(3 +=s s G 3、根轨迹分析 根据下面负反馈系统的开环传递函数，绘制系统根轨迹，并分析系统稳定 的K 值范围。 ) 2)(1()()(++= s s s K s H s G

自动控制原理实验指导

实验四 控制系统的稳定性判据 一、实验目的 熟练掌握系统的稳定性的判断方法。 二、基础知识及MATLAB 函数 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.直接求根判稳roots() 控制系统稳定的充要条件是其特征方程的根均具有负实部。因此，为了判别系统的稳定性，就要求出系统特征方程的根，并检验它们是否都具有负实部。MATLAB 中对多项式求根的函数为roots()函数。 若求以下多项式的根24503510234++++s s s s ，则所用的MATLAB 指令为： >> roots([1,10,35,50,24]) ans = -4.0000 -3.0000 -2.0000 -1.0000 特征方程的根都具有负实部，因而系统为稳定的。 2.劳斯稳定判据routh （） 劳斯判据的调用格式为：[r, info]=routh(den) 该函数的功能是构造系统的劳斯表。其中，den 为系统的分母多项式系数向量，r 为返回的routh 表矩阵，info 为返回的routh 表的附加信息。 以上述多项式为例，由routh 判据判定系统的稳定性。 den=[1,10,35,50,24]; [r,info]=routh(den) r= 1 35 24 10 50 0 30 24 0 4 2 0 0

24 0 0 info= [ ] 由系统返回的routh 表可以看出，其第一列没有符号的变化，系统是稳定的。 注意：routh （）不是MATLAB 中自带的功能函数，须加载routh.m 文件（自编）才能运行。 三、实验内容 1．系统的特征方程式为010532234=++++s s s s ，试用两种判稳方式判别该系统的稳定性。 2．单位负反馈系统的开环模型为 ) 256)(4)(2()(2++++= s s s s K s G 试用劳斯稳定判据判断系统的稳定性，并求出使得闭环系统稳定的K 值范围。 四、实验报告 1．根据内容要求，写出调试好的MATLAB 语言程序，及对应的MATLAB 运算结果。 2．总结判断闭环系统稳定的方法，说明增益K 对系统稳定性的影响。 五、预习要求 1. 结合实验内容，提前编制相应的程序。 2．熟悉闭环系统稳定的充要条件及学过的稳定判据。 附件：routh.m function [routh_list,conclusion] = Routh(chara_equ) % ======================================================= % 自编劳斯判据求解系统稳定性函数 % 输入： % chara_equ = 特征方程向量 % 输出： % routh_list = 劳斯表 % conclusion = 给出系统是否稳定或存在多少个不稳定的根的结论

过程控制实验报告

过程控制实验 实验报告 班级:自动化1202 姓名:杨益伟 学号:120900３21 2015年１0月 信息科学与技术学院 实验一过程控制系统建模 作业题目一: 常见得工业过程动态特性得类型有哪几种?通常得模型都有哪些？在Ｓimｕlｉnｋ中建立相应模型,并求单位阶跃响应曲线、 答:常见得工业过程动态特性得类型有:无自平衡能力得单容对象特性、有自平衡能力得单容对象特性、有相互影响得多容对象得动态特性、无相互影响得多容对象得动态特性等。通常得模型有一阶惯性模型,二阶模型等、 单容过程模型 1、无自衡单容过程得阶跃响应实例 已知两个无自衡单容过程得模型分别为与,试在Siｍulinｋ中建立模型,并求单位阶跃响应曲线。 Simuｌinｋ中建立模型如图所示: 得到得单位阶跃响应曲线如图所示:

2、自衡单容过程得阶跃响应实例 已知两个自衡单容过程得模型分别为与,试在Sｉmulinｋ中建立模型,并求单位阶跃响应曲线。 Ｓimulink中建立模型如图所示: 得到得单位阶跃响应曲线如图所示:

多容过程模型 3、有相互影响得多容过程得阶跃响应实例 已知有相互影响得多容过程得模型为,当参数, 时,试在Ｓiｍｕlink中建立模型,并求单位阶跃响应曲线在Ｓimｕlink中建立模型如图所示:得到得单位阶跃响应曲线如图所示:

4、无相互影响得多容过程得阶跃响应实例 已知两个无相互影响得多容过程得模型为(多容有自衡能力得对象)与(多容无自衡能力得对象),试在Simuｌink中建立模型,并求单位阶跃响应曲线。 在Simuｌink中建立模型如图所示: 得到得单位阶跃响应曲线如图所示:

实验室信息管理系统(LIS)解决方案教学内容

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。

过程控制系统实验指导书解析

过程控制系统实验指导书 王永昌 西安交通大学自动化系 2015.3

实验一先进智能仪表控制实验 一、实验目的 1．学习YS—170、YS—1700等仪表的使用； 2．掌握控制系统中PID参数的整定方法； 3．熟悉Smith补偿算法。 二、实验内容 1．熟悉YS-1700单回路调节器与编程器的操作方法与步骤，用图形编程器编写简单的PID仿真程序； 2．重点进行Smith补偿器法改善大滞后对象的控制仿真实验； 3．设置SV与仿真参数，对PID参数进行整定，观察仿真结果，记录数据。 4．了解单回路控制，串级控制及顺序控制的概念，组成方式。 三、实验原理 1、YS—1700介绍 YS1700 产于日本横河公司，是一款用于过程控制的指示调节器，除了具有YS170一样的功能外，还带有可编程运算功能和2回路控制模式，可用于构建小规模的控制系统。其外形图如下： YS1700 是一款带有模拟和顺序逻辑运算的智能调节器，可以使用简单的语言对过程控制进行编程（当然，也可不使用编程模式）。高清晰的LCD提供了4种模拟类型操作面板和方便的双回路显示，简单地按前面板键就可进行操作。能在一个屏幕上对串级或两个独立的回路进行操作。标准配置I/O状态显示、预置PID控制、趋势、MV后备手动输出等功能，并且可选择是否通信及直接接收热偶、热阻等现场信号。对YS1700编程可直接在PC机上完成。

SLPC内的控制模块有三种功能结构，可用来组成不同类型的控制回路：（1）基本控制模块BSC，内含1个调节单元CNT1，相当于模拟仪表中的l台PID调节器，可用来组成各种单回路调节系统。 （2）串级控制模块CSC，内含2个互相串联的调节单元CNTl、CNT2，可组成串级调节系统。 （3）选择控制模块SSC，内含2个并联的调节单元CNTl、CNT2和1个单刀三掷切换开关CNT3，可组成选择控制系统。 当YS1700处于不同类型的控制模式时，其内部模块连接关系可以表示如下：（1）、单回路控制模式

计算机组成原理虚拟实验指导书

计算机组成原理实验指导书 (虚拟实验系统)

实验1 1位全加器 ?实验目的 ?掌握全加器的原理及其设计方法。 ?熟悉组成原理虚拟教学平台的使用。 ?实验设备 与非门（3片）、异或门（2片）、开关若干、指示灯若干 ?实验原理 1位二进制加法器单元有三个输入量：两个二进制数Ai，Bi和低位传来的进位信号Ci，两个输出量：本位和输出Si以及向高位的进位输出C(i+1)，这种考虑了全部三个输入量的加法单元称为全加器。来实验要求利用基本门搭建一个全加器，并完成全加器真值表。 ?实验步骤 各门电路芯片引脚显示于组件信息栏。 1. 测从组件信息栏中添加所需组件到实验流程面板中，按照图1.1所示搭建实验。 图1.1 组合逻辑电路实验流程图

2. 打开电源开关，按表1设置开关的值，完成表1-1。 表1-1 实验2 算术逻辑运算实验 ?实验目的 ?了解运算器的组成结构 ?掌握运算器的工作原理 ?掌握简单运算器的组成以及数据传送通路 ?验证运算功能发生器（74LS181）的组合功能 ?实验设备 74LS181（2片）,74LS273(2片), 74LS245(2片),开关若干,灯泡若干,单脉冲一片 ?实验原理 实验中所用的运算器数据通路图如图2.1所示，实验中的运算器由两片74LS181以并/串形式构成8位字长的ALU。运算器的输出经过一个三态门（74LS245）和数据总线相连，运算器的两个数据输入端分别由两个锁存器（74LS373）锁存，锁存器的输入连至数据总线，数据开关用来给出参与运算的数据(A和B)，并经过一个三态门（74LS245）和数据显示灯相连，显示结果。 ?74LS181：完成加法运算 ?74LS273：输入端接数据开关，输出端181。在收到上升沿的时钟信号前181和其 输出数据线之间是隔断的。在收到上升沿信号后，其将输出端的数据将传到181， 同时，作为触发器，其也将输入的数据进行保存。因此，通过增加该芯片，可以通 过顺序输入时钟信号，将不同寄存器中的数据通过同一组输出数据线传输到181 芯片的不同引脚之中 ?74LS245：相当于181的输出和数据显示灯泡组件之间的一个开关，在开始实验后

杭电《过程控制系统》实验报告

实验时间：5月25号 序号： 杭州电子科技大学 自动化学院实验报告 课程名称：自动化仪表与过程控制 实验名称：一阶单容上水箱对象特性测试实验 实验名称：上水箱液位PID整定实验 实验名称：上水箱下水箱液位串级控制实验 指导教师：尚群立 学生姓名：俞超栋 学生学号：09061821

实验一、一阶单容上水箱对象特性测试实验一．实验目的 （1）熟悉单容水箱的数学模型及其阶跃响应曲线。 （2）根据由实际测得的单容水箱液位的阶跃响应曲线，用相关的方法分别确定它们的参数。二．实验设备 AE2000型过程控制实验装置，PC机，DCS控制系统与监控软件。 三、系统结构框图 单容水箱如图1-1所示： Q2 图1-1、单容水箱系统结构图 四、实验原理 阶跃响应测试法是系统在开环运行条件下，待系统稳定后，通过调节器或其他操作器，手动改变对象的输入信号（阶跃信号），同时记录对象的输出数据或阶跃响应曲线。然后根据已给定对象模型的结构形式，对实验数据进行处理，确定模型中各参数。 图解法是确定模型参数的一种实用方法。不同的模型结构，有不同的图解方法。单容水箱对象模型用一阶加时滞环节来近似描述时，常可用两点法直接求取对象参数。 如图1-1所示，设水箱的进水量为Q1，出水量为Q2，水箱的液面高度为h，出水阀

h1( t ) h1(∞ ) 0.63h1(∞) 0 T V 2固定于某一开度值。根据物料动态平衡的关系，求得： 在零初始条件下，对上式求拉氏变换，得： 式中，T 为水箱的时间常数（注意：阀V 2的开度大小会影响到水箱的时间常数），T=R 2*C ，K=R 2为单容对象的放大倍数，R 1、R 2分别为V 1、V 2阀的液阻，C 为水箱的容量系数。令输入流量Q 1 的阶跃变化量为R 0，其拉氏变换式为Q 1（S ）=R O /S ，R O 为常量，则输出液位高度的拉氏变换式为： 当t=T 时，则有： h(T)=KR 0(1-e -1)=0.632KR 0=0.632h(∞) 即 h(t)=KR 0(1-e -t/T ) 当t —>∞时，h （∞）=KR 0，因而有 K=h （∞）/R0=输出稳态值/阶跃输入 式（1-2）表示一阶惯性环节的响应曲线是一单调上升的指数函数，如图1-2所示。当由实验求得图1-2所示的 阶跃响应曲线后，该曲线上升到稳态值的63%所对应时间，就是水箱的时间常数T ，该时间常数T 也可以通过坐标原点对响应曲线 图 1-2、 阶跃响应曲线

计算机过程控制系统(DCS)课程实验指导书(详)

计算机过程控制系统(DCS)课程实验指导书实验一、单容水箱液位PID整定实验 一、实验目的 1、通过实验熟悉单回路反馈控制系统的组成和工作原理。 2、分析分别用P、PI和PID调节时的过程图形曲线。 3、定性地研究P、PI和PID调节器的参数对系统性能的影响。 二、实验设备 AE2000A型过程控制实验装置、JX-300X DCS控制系统、万用表、上位机软件、计算机、RS232-485转换器1只、串口线1根、网线1根、24芯通讯电缆1根。 三、实验原理 图2-15为单回路水箱液位控制系统 单回路调节系统一般指在一个调节对象上用一个调节器来保持一个参数的恒定，而调节器只接受一个测量信号，其输出也只控制一个执行机构。本系统所要保持的参数是液位的给定高度，即控制的任务是控制水箱液位等于给定值所要求的高度。根据控制框图，这是一个闭环反馈单回路液位控制，采用SUPCON JX-300X DCS控制。当调节方案确定之后，接下来就是整定调节器的参数，一个单回路系统设计安装就绪之后，控制质量的好坏与控制器参数选择有着很大的关系。合适的控制参数，可以带来满意的控制效果。反之，控制器参数选择得不合适，则会使控制质量变坏，达不到预期效果。一个控制系统设计好以后，系统的投运和参数整定是十分重要的工作。 一般言之，用比例（P）调节器的系统是一个有差系统，比例度δ的大小不仅会影响到余差的大小，而且也与系统的动态性能密切相关。比例积分（PI）调节器，由于积分的作用，不仅能实现系统无余差，而且只要参数δ，Ti调节合理，也能使系统具有良好的动态性能。比例积分微分（PID）调节器是在PI调节器的基础上再引入微分D的作用，从而使系统既无余差存在，又能改善系统的动态性能（快速性、稳定性等）。但是，并不是所有单回路控制系统在加入微分作用后都能改善系统品质，对于容量滞后不大，微分作用的效果并不明显，而对噪声敏感的流量系统，加入微分作用后，反而使流量品质变坏。对于我们的实验系统，在单位阶跃作用下，P、PI、PID调节系统的阶跃响应分别如图2-16中的曲线①、②、③所示。 图2-16 P、PI和PID调节的阶跃响应曲线

过程控制系统仿真实验指导

过程控制系统Matlab/Simulink 仿真实验 实验一 过程控制系统建模 ............................................................................................................. 1 实验二 PID 控制 ............................................................................................................................. 2 实验三 串级控制 ............................................................................................................................. 6 实验四 比值控制 ........................................................................................................................... 13 实验五 解耦控制系统 . (19) 实验一 过程控制系统建模 指导内容：（略） 作业题目一： 常见的工业过程动态特性的类型有哪几种？通常的模型都有哪些？在Simulink 中建立相应模型，并求单位阶跃响应曲线。 作业题目二： 某二阶系统的模型为2 () 22 2n G s s s n n ?ζ??= ++，二阶系统的性能主要取决于ζ，n ?两个参数。试利用Simulink 仿真两个参数的变化对二阶系统输出响应的影响，加深对二阶 系统的理解，分别进行下列仿真： （1）2n ?=不变时，ζ分别为0.1, 0.8, 1.0, 2.0时的单位阶跃响应曲线； （2）0.8ζ=不变时，n ?分别为2, 5, 8, 10时的单位阶跃响应曲线。

实验室信息管理系统

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

运动控制系统实验指导书分解

运动控制系统 实验指导书 赵黎明、王雁编 广东海洋大学信息学院自动化系

直流调速 实验一不可逆单闭环直流调速系统静特性的研究 一．实验目的 1．研究晶闸管直流电动机调速系统在反馈控制下的工作。 2．研究直流调速系统中速度调节器ASR的工作及其对系统静特性的影响。 3．学习反馈控制系统的调试技术。 二．预习要求 1．了解速度调节器在比例工作与比例—积分工作时的输入—输出特性。 2．弄清不可逆单闭环直流调速系统的工作原理。 三．实验线路及原理 见图6-7。 四．实验设备及仪表 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—33(A)组件或MCL—53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）。 4．三相主电源连线时需注意，不可换错相序。 5．电源开关闭合时，过流保护发光二极管可能会亮，只需按下对应的复位开关SB1

即可正常工作。 6．系统开环连接时，不允许突加给定信号U g起动电机。 7．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。 8．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。 9．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。 六．实验内容 1．移相触发电路的调试（主电路未通电） （a）用示波器观察MCL—33（或MCL—53，以下同）的双脉冲观察孔，应有双脉冲，且间隔均匀，幅值相同；观察每个晶闸管的控制极、阴极电压波形，应有幅值为1V～2V 的双脉冲。 （b）触发电路输出脉冲应在30°～90°范围内可调。可通过对偏移电压调节单位器及ASR输出电压的调整实现。例如：使ASR输出为0V，调节偏移电压，实现α=90°；再保持偏移电压不变，调节ASR的限幅电位器RP1，使α=30°。 2．求取调速系统在无转速负反馈时的开环工作机械特性。 a．断开ASR的“3”至U ct的连接线，G（给定）直接加至U ct，且Ug调至零，直流电机励磁电源开关闭合。 b．合上主控制屏的绿色按钮开关，调节三相调压器的输出，使U uv、Uvw、Uwu=200V。 注：如您选购的产品为MCL—Ⅲ、Ⅴ，无三相调压器，直接合上主电源。以下均同。 c．调节给定电压U g，使直流电机空载转速n0=1500转/分，调节测功机加载旋钮（或直流发电机负载电阻），在空载至额定负载的范围内测取7～8点，读取整流装置输出电压U d 3．带转速负反馈有静差工作的系统静特性 a．断开G（给定）和U ct的连接线，ASR的输出接至U ct，把ASR的“5”、“6”点短接。 b．合上主控制屏的绿色按钮开关，调节U uv，U vw，U wu为200伏。 c．调节给定电压U g至2V，调整转速变换器RP电位器，使被测电动机空载转速n0=1500转/分，调节ASR的调节电容以及反馈电位器RP3，使电机稳定运行。 调节测功机加载旋钮（或直流发电机负载电阻），在空载至额定负载范围内测取7～8

计算机组成原理实验

计算机组成原理上机实验指导

一、实验准备和实验注意事项 1．本课程实验使用专门的TDN-CM++计算机组成原理教学实验设备，使用前后均应仔细检查主机板，防止导线、元件等物品落入装置内导致线路短路、元件损坏。 2．完成本实验的方法是先找到实验板上相应的丝印字及其对应的引出排针，将排针用电缆线连接起来，连接时要注意电缆线的方向，不能反向连接；如果实验装置中引出排针上已表明两针相连，表明两根引出线内部已经连接起来，此时可以只使用一根线连接。 3．为了弄清计算机各部件的工作原理，前面几个实验的控制信号由开关单元“SWITCH UNIT”模拟输入；只有在模型机实验中才真正由控制器对指令译码产生控制信号。在每个实验开始时需将所有的开关置为初始状态“1”。 4．本实验装置的发光二极管的指示灯亮时表示信号为“0”，灯灭时表示信号为“1”。 5．实验接线图中带有圆圈的连线为实验中要接的线。 6．电源关闭后，不能立即重新开启，关闭与重启之间至少应有30秒间隔。 7．电源线应放置在机内专用线盒中。 8．保证设备的整洁。

二、实验设备的数据通路结构 利用本实验装置构造的模型机的数据通路结构框图如下图。其中各单元内部已经连接好，单元之间可能已经连接好，其它一些单元之间的连线需要根据实验目的用排线连接。 图0-2 模型机数据通路结构框图

实验一运算器实验：算术逻辑运算实验 一．实验目的 1．了解运算器的组成结构； 2．掌握运算器的工作原理； 3．掌握简单运算器的数据传送通路。 4．验证运算功能发生器(74LSl81)的组合功能。 二．实验设备 TDN-CM++计算机组成原理教学实验系统一台，排线若干。 三．实验原理 实验中所用的运算器数据通路如图1-l所示。其中两片74LSl81以串行方式构成8位字长的ALU，ALU的输出经过一个三态门(74LS245)和数据总线相连。三态门由ALU-B控制，控制运算器运算的结果能否送往总线，低电平有效。 为实现双操作数的运算，ALU的两个数据输入端分别由二个锁存器DR1、DR2(由74LS273实现)锁存数据。要将数据总线上的数据锁存到DR1、DR2中，锁存器的控制端LDDR1和LDDR2必须为高电平，同时由T4脉冲到来。 数据开关(“INPUT DEVICE”)用来给出参与运算的数据，经过三态门(74LS245)后送入数据总线，三态门由SW-B控制，低电平有效。数据显示灯(“BUS UNIT”)已和数据总线相连，用来显示数据总线上的内容。 图中已将用户需要连接的控制信号用圆圈标明(其他实验相同，不再说明)，其中除T4为脉冲信号外，其它均为电平信号。由于实验电路中的时序信号均已连至“W／R UNIT”的相应时序信号引出端，因此，在进行实验时，只需将“W／R UNIT”的T4接至“STATE UNIT”的微动开关KK2的输出端，按动微动开关，即可获得实验所需的单脉冲。 ALU运算所需的电平控制信号S3、S2、S1、S0、Cn、M、LDDR1、LDDR2、ALU-B、SW-B均由“SWITCH UNIT”中的二进制数据开关来模拟，其中Cn、ALU-B、SW-B为低电平有效，LDDRl、LDDR2为高电平有效。 对单总线数据通路，需要分时共享总线，每一时刻只能由一组数据送往总线。

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。