过程控制实验指导第一章

第一章A3000高级过程控制实验系统概述

本章介绍A3000高级过程控制实验系统整个测试平台的构成。A3000包括物理硬件系统以及配置的软件系统。

第一节总体架构

A3000测试平台总体物理系统如图1.1所示，包括控制系统和现场系统，控制系统可有30多种，现场系统可具有现场总线。总体逻辑结构如图1.2所示。

图1.1 Au3000测试平台物理系统

?尺寸：1450（毫米宽度）X700（毫米深度）X1950（毫米高度），全不锈钢框架；?电力：三相接地四线制380V 0%，单相三线制，220V 10%；

?能耗：最大额定用电6kw/h。自来水120L，可重复使用；

A3000控制系统特性：

?尺寸：800(宽度)X60（深度）X1950（高度）。标准工业机柜；

?电力：单相三线制，220V 10%；

?能耗：最大额定用电1kw/h；

第二节测试平台现场系统

物理受控系统包括了测试对象单元、供电系统、传感器、执行器（包括变频器及移相调压器），从而组成了一个只需接受外部标准控制信号的完整、独立的现场环境。下面使用示意图和流程图方式介绍现场系统的结构、原理、操作和维护。

系统必须可靠接地，以防止因动力设备静电积累而造成触电或设备损坏。

一现场系统结构示意图

现场系统结构示意图如图1.3所示。

图1.3 现场系统结构示意图

总体的测点清单如表1.1所示。

序号位号或

代号

设备名称用途原始信号类型工程量

1 TE-101 热电阻锅炉水温Pt100 AI 0~100?C

2 TE-102 热电阻锅炉回水温度Pt100AI0~100?C

3 TE-103 热电阻换热器热水出口水温Pt100AI0~100?C

4 TE-104 热电阻换热器冷水出口水温Pt100AI0~100?C

5 TE-105 热电阻储水箱水温Pt100AI0~100?C

6 LSL-105 液位开关锅炉液位极低连锁干接点DI NC

7 LSH-105 液位开关锅炉液位极高连锁干接点DI NC

8 XV-101 电磁阀一支路给水切断光电隔离DO NC

9 XV-102 电磁阀二支路给水切断光电隔离DO NC

10 AL-101 告警光电隔离DO NC

11 FT-101 涡轮流量计一支路给水流量4-20mADC AI0~3m3/h

12 FT-102 电磁流量计二支路给水流量4-20mADC AI0~3m3/h

13 PT-101 压力变送器给水压力4-20mADC AI150kPa

14 LT-101 液位变送器上水箱液位4-20mADC AI 2.5 kPa

15 LT-102 液位变送器中水箱液位4-20mADC AI 2.5 kPa

16 LT-103 液位变送器下水箱液位4-20mADC AI 2.5 kPa

17 LT-104 液位变送器锅炉/中水箱右液位4-20mADC AI0~5kPa

18 FV-101 电动调节阀阀位控制4-20mADC AO 0~100%

19 GZ-101 调压模块锅炉水温控制4-20mADC AO 0~100%

20 U-101 变频器频率控制4-20mADC AO 0~100%

注：所列信号类型为原始信号，在控制柜中Pt100经过变送器转换成了4～20mA。一般两线制信号在IO面板上已经连接了24V和GND，可以按照四线制方式使用。执行机构一般2～10V控制，控制信号经过500欧姆采样电阻被转换成4-20毫安控制。

二工艺设备结构和操作

本节通过大量的示意图介绍各个工艺设备的结构和操作，其中包括各个水箱、锅炉、换热系统以及管路。如图1.4所示

1)上水箱

上水箱位于框架右上方，模拟一个工业上常见的卧式圆罐。水平方向的截面积在各个高度不同，中间最大，两端最小，具有典型的非线性特性。上水箱透视图如图1.5所示。

图1.5 上水箱透视图

2)中水箱

中水箱是一个结构复杂的容器。提供变容结构，以及水平多容结构。中水箱透视图

图1.6 中水箱透视图

图1.7 中水箱顶视图

变容的实现过程：

（1）将分隔闸板提得很高，例如2厘米以上，则中水箱左右两边容器合在一起，通过出水闸板控制出口流量。总截面积=中水箱左容器+中水箱右容器。

（2）将出口闸板提得很高，例如2厘米以上，通过分隔闸板控制出口流量。总截面积=中水箱左容器。

水平多容实现过程：

分隔闸板作为左右两边容器的导通流量控制，出水闸板控制右边容器出口流量。3)下水箱

下容器可以更换不同形状的出口闸板，从而改变系统特性，还可放入一个斜体，从而模拟倒锥形工业容器。下水箱透视图结构如图1.8所示，下水箱顶视图如图1.9所示。

图1.9 下水箱顶视图

4)常压锅炉

锅炉是一个常压电加热锅炉，大气压力，没有高温。如图1.10所示。

图1.10 常压电加热锅炉

5)换热系统

该换热器采用工业高效板式换热器。换热器具有一个冷水入口，一个冷水出口，一个热水入口，一个热水出口（热水和冷水的位置可以互换，但是出口和入口不能互换）。如图1.11所示。

图1.12 现场对象系统管路

6)管路系统

管路系统如图1.12所示。通过该图可以了解各个阀门的位置，以及管道上的各个过程设备。

三过程和电气设备结构和操作

本节介绍仪器仪表以及执行器等产品的结构和操作方法。

1)温度检测设备

温度传感器为PT100，采用三线制，如图1.13所示。

图1.14 PT100温度变送器接线原理图

图1.15 压力变送器

温度变送器为两线制，24V直流供电。如图1.14所示。

2)压力和液位检测设备

?参考手册：《扩散硅压力/液位变送器使用说明书》

可以采用扩散硅压力/液位变送器，也可以选择电容式或者应变电阻式。压力变送器如图1.15所示。

压力/液位变送器包括一个表头，表头两侧都有盖子。打开盖子，一侧用于接线，另一侧可以调节零点或满量程，如图1.16所示。

图1.17 涡轮流量计图1.18 涡轮流量计接线图

图1.19 涡轮流量计拆卸操作

3)流量检测设备

现场系统一般包括一个涡轮流量计和一个电磁流量计。

A、涡轮流量计

?参考手册：《LWGY/LWGB/LWY型涡轮流量计使用说明书》。

涡轮流量计管道里有一个叶轮随着流动液体转动，通过霍尔效应产生脉冲，然后进行F/I转换为4~20mA信号。涡轮流量计如图1.17所示，其接线如图1.18所示。

涡轮流量计如果堵塞，则需要拆卸清洗，拆卸如图1.19所示。使用一个铁片拧下涡轮两边的外丝，取出涡轮进行清洗。注意安装时不能太紧。

B、电磁流量计

?参考手册《中文电磁流量计转换器用户手册》、《中文电磁流量计传感器使用说明书》电磁流量计利用法拉第电磁感应定律来测量流量。电磁流量计如图1-20所示。

图1.20 电磁流量计接线图

注意：不要在没有水的情况下给电磁流量计加电。加电几分钟后才能获得准确数值。

电磁流量计接线图如图1.21所示。

注意：只连接220V电源L和N线、信号“4-20毫安”输出以及“输出地“

4)变频器接线和操作

变频器采用三菱的FS520S变频器，或者采用西门子的MM420变频器。变频器控制水泵P101。由于变频器响应快速，所以控制时间会短一些。

A、三菱变频器

?参考手册：《三菱变频器FR-S500使用手册（基本篇或高级篇）》

三菱变频器如图1.22所示。

控制工程基础实验指导书(答案)

控制工程基础实验指导书自控原理实验室编印

（内部教材）

实验项目名称: （所属课程: 院系: 专业班级: 姓名: 学号: 实验日期: 实验地点: 合作者: 指导教师: 本实验项目成绩: 教师签字: 日期: （以下为实验报告正文）、实验目的简述本实验要达到的目的。目的要明确，要注明属哪一类实验（验证型、设计型、综合型、创新型）。二、实验仪器设备列出本实验要用到的主要仪器、仪表、实验材料等。三、实验内容简述要本实验主要内容，包括实验的方案、依据的原理、采用的方法等。四、实验步骤简述实验操作的步骤以及操作中特别注意事项。五、实验结果

给出实验过程中得到的原始实验数据或结果，并根据需要对原始实验数据或结果进行必要的分析、整理或计算，从而得出本实验最后的结论。六、讨论分析实验中出现误差、偏差、异常现象甚至实验失败的原因，实验中自己发现了什么问题，产生了哪些疑问或想法，有什么心得或建议等等。七、参考文献列举自己在本次准备实验、进行实验和撰写实验报告过程中用到的参考文献资料。格式如下作者，书名（篇名），出版社（期刊名），出版日期（刊期），页码

实验一控制系统典型环节的模拟、实验目的、掌握比例、积分、实际微分及惯性环节的模拟方法; 、通过实验熟悉各种典型环节的传递函数和动态特性; 、了解典型环节中参数的变化对输出动态特性的影响。二、实验仪器、控制理论电子模拟实验箱一台; 、超低频慢扫描数字存储示波器一台; 、数字万用表一只;

、各种长度联接导线。三、实验原理运放反馈连接基于图中点为电位虚地，略去流入运放的电流，则由图由上式可以求得下列模拟电路组成的典型环节的传递函数及其单位阶跃响应。、比例环节实验模拟电路见图所示 U i R i U o 接示波器以运算放大器为核心元件，由其不同的输入网络和反馈网络组成的各种典型环节，如图所示。图中和为复数阻抗，它们都是构成。 Z2 Z1 Ui ,— U o 接示波器得:

PLC实验指导书

PLC综合实验课题 1.总体要求：对每一课题必须绘制运行工序图，设计的PLC控制系统包括：PLC I/O分配、控制线路图设计、梯形图设计；将设计的PLC程序利用手持式编程器送入PLC 并调试通过，符合课题提出的控制要求后，提交现场验收。实验报告书在提交上述内容的基础上，还要讨论调试心得。 2.实验课题课题一：小车往返运动控制小车往返运动情况参如图1。 SQ1 SQ2SQ3 图 1 初态：小车启动前位于导轨的中部（如图1中位置）。系统运行要求如下：1）按启动按钮SB1，小车前进，到SQ1处停车，延时5s后小车后退； 2）小车后退至SQ2处停车，延时5S后第二次前进，到SQ3处后再次后退； 3）后退至SQ2处停车。要求：设计PLC控制系统，必须采用基本逻辑指令编程。课题二：三台电机顺序控制三台电机顺序控制要求如下：M1运行10S 后停止，M2自行启动；M2运行5S 后停止，M3自行启动；M3运行5S后停止，M1重新自行启动运行，如此反复三次后所有电机停止运行，指示开始灯闪烁，按停车按钮指示灯闪烁停。要求：设计PLC控制系统，必须采用基本逻辑指令编程。

课题三：机械手PLC 控制悬挂式机械手结构示意图如图3 。图 3 SQ1 SQ4 机械手工作控制方式分手动、单步、单周期和连续控制，控制方式采用转换开关进行，（手动时X6=ON ，单步时X7=ON ，单周期X10=ON ，连续X11=ON ）。连续操作过程如下：机械手必须在原位（图3中A 点），按启动按钮SB1，机械手开始动作：下降→夹紧（电磁阀得电）→上升→右行→下降→放松（电磁阀失电）→上升→左行回到原位→下降（循环执行）连续操作过程中按停止按钮SB2，必须完成一个工作循环回到A 点后停止运行。单周期操作：机械手在原位，按启动按钮，机械手工作一个周期后停在原位。单步操作：机械手在原位开始，按一次启动按钮，机械手自动完成一步后自动停止，再按一次启动按钮机械手自动完成下一步后自动停止…… 手动操作是指机械手的上升/下降、右行/左行、夹紧/放松可以用按钮单独操作，工作方式采用转换开关进行选择，具体控制要求如下： X20=ON ：按住启动按钮SB1，机械手左行；按住停止按钮SB2，机械手右行； X21=ON ：按住启动按钮SB1，机械手上升；按住停止按钮SB2，机械手下降； X22=ON ：按住启动按钮SB1，机械手夹紧；按住停止按钮SB2，机械手放

过程控制系统课程设计报告报告实验报告

成都理工大学工程技术学院《过程控制系统课程设计实验报告》名称：单容水箱液位过程控制班级：2011级自动化过程控制方向姓名：学号：

目录前言一．过程控制概述 (2) 二．THJ-2型高级过程控制实验装置 (3) 三．系统组成与工作原理 (5) （一）外部组成 (5) （二）输入模块ICP-7033和ICP-7024模块 (5) （三）其它模块和功能 (8) 四．调试过程 (9) （一）P调节 (9) （二）PI调节 (10) （三）PID调节 (11) 五．心得体会 (13)

前言现代高等教育对高校大学生的实际动手能力、创新能力以及专业技能等方面提出了很高的要求，工程实训中心的建设应紧紧围绕这一思想进行。首先工程实训首先应面向学生主体群，建设一个有较宽适应面的基础训练基地。通过对基础训练设施的集中投入，面向全校相关专业，形成一定的规模优势，建立科学规范的训练和管理方法，使训练对象获得机械、电子基本生产过程和生产工艺的认识，并具备一定的实践动手能力。其次，工程实训的内容应一定程度地体现技术发展的时代特征。为了适应现代化工业技术综合性和多学科交叉的特点，工程实训的内容应充分体现机与电结合、技术与非技术因素结合，贯穿计算机技术应用，以适应科学技术高速发展的要求。应以一定的专项投入，建设多层次的综合训练基地，使不同的训练对象在获得对现代工业生产方式认识的同时，熟悉综合技术内容，初步建立起“大工程”的意识，受到工业工程和环境保护方面的训练，并具备一定的实用技能。第三，以创新训练计划为主线，依靠必要的软硬件环境，建设创新教育基地。以产品的设计、制造、控制乃至管理为载体，把对学生的创新意识和创新能力的培养，贯穿于问题的观测和判断、创造和评价、建模和设计、仿真和建造的整个过程中。

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。

机电传动控制实验指导书(最新)

机电传动控制实验指导书实验一、继电—接触器控制三相异步电动机一、实验目的 1．熟悉继电—接触器断续控制系统的电路原理图、元件布局图和接线图的读图方式；2．掌握三相异步电动机主回路和控制回路的接线方法； 3．了解继电—接触器断续控制电路的组成二、实验使用仪器、设备 1．DB电工实验台； 2．三相异步电动机二台； 3．万用表一台； 4．专用连接线一套。三、实验要求实现三相异步电动机的正、反转、点动、互锁、连锁控制。满足以下具体要求： (1) M1可以正、反向点动调整控制； (2) M1正向起动之后，才能起动M2； (3) 停车时，M2停止后，才能停M1； (4) 具有短路和过载保护； (5) 画出主电路和控制电路。四、实验参考电路

五、实验步骤 1．按布局图要求将各元器件定位； 2．按接线图要求，以正确的规格电线连接各器件；3．按接线图要求，连接电动机的定子线圈； 4．自查并互查连接线； 5．合上电源，调试电路； 6．观察电动机的运行情况。六、实验注意事项 1．操作前切断总电源； 2．接线完毕，必须检查接线情况，并做好记录；3．在指导老师认可后，方能接通电源。七、思考题 1．熔断器与热继电器可否省去其中任何一个？为什么？2．熔断器与热继电器的规格可否随意选择？为什么？3．连接电线的规格可否随意选择？为什么？ 4．交流接触器可否带直流负载？为什么？

实验二、PLC控制三相异步电动机一、实验目的 1．了解PLC——AC电动机断续控制系统的电路原理图、元件布局图和接线图的读图方式；2．掌握继电—接触器逻辑电路与PLC梯形图的转换方式； 3．熟悉PLC控制系统的接线方法； 3．了解PLC断续控制电路的组成。二、实验使用仪器、设备 1．PLC模拟实验台； 2．三相异步电动机二台； 3．万用表一台； 4．专用连接线一套。三、实验要求实现PLC对三相异步电动机的正、反转、点动、互锁、连锁控制。满足以下具体要求： (1) M1可以正、反向点动调整控制； (2) M1正向起动之后，延时5分钟再可起动M2； (3) 停车时，M2停止后，延时2分钟再可停M1； (4) 主电路同实验一。四、实验参考电路与梯形图 1．电路

控制工程基础实验指导书(答案) 2..

实验二二阶系统的瞬态响应分析一、实验目的 1、熟悉二阶模拟系统的组成。 2、研究二阶系统分别工作在ξ=1，0<ξ<1，和ξ> 1三种状态下的单位阶跃响应。 3、分析增益K对二阶系统单位阶跃响应的超调量σP、峰值时间tp和调整时间ts。 4、研究系统在不同K值时对斜坡输入的稳态跟踪误差。 5、学会使用Matlab软件来仿真二阶系统，并观察结果。二、实验仪器 1、控制理论电子模拟实验箱一台； 2、超低频慢扫描数字存储示波器一台； 3、数字万用表一只； 4、各种长度联接导线。三、实验原理图2-1为二阶系统的原理方框图，图2-2为其模拟电路图，它是由惯性环节、积分环节和反号器组成，图中K=R2/R1，T1=R2C1，T2=R3C2。图2-1 二阶系统原理框图

图2-1 二阶系统的模拟电路由图2-2求得二阶系统的闭环传递函 12 22 122112 /() (1)()/O i K TT U S K U S TT S T S K S T S K TT ==++++ :而二阶系统标准传递函数为 (1)(2), 对比式和式得 n ωξ== 12 T 0.2 , T 0.5 , n S S ωξ====若令则。调节开环增益K 值，不仅能改变系统无阻尼自然振荡频率ωn 和ξ的值，可以得到过阻尼(ξ>1)、临界阻尼（ξ=1）和欠阻尼（ξ<1）三种情况下的阶跃响应曲线。（1）当K >0.625， 0 < ξ < 1，系统处在欠阻尼状态，它的单位阶跃响应表达式为：图2-3 0 < ξ < 1时的阶跃响应曲线（2）当K =0.625时，ξ=1，系统处在临界阻尼状态，它的单位阶跃响应表达式为：如图2-4为二阶系统工作临界阻尼时的单位响应曲线。 (2) +2+=222n n n S S )S (G ωξω ω1 ()1sin( ) (3) 2-3n t o d d u t t tg ξωωωω--=+=式中图为二阶系统在欠阻尼状态下的单位阶跃响应曲线 e t n o n t t u ωω-+-=)1(1)(

实验38三相异步电动机顺序启动控制

实验三十八三相异步电动机顺序启动控制一、实验目的 1、通过各种不同顺序控制的接线，加深对一些特殊要求机床控制线路的了解。 2、进一步加深学生的动手能力和理解能力，使理论知识和实际经验进行有效的结合。三、实验方法 1、三相异步电动机起动顺序控制（一）：按图38-1接线。因每台实验装置只配一只电机和热继电器，故须用灯组负载来模拟M2，FR2不接。图中U、V、W为实验台上三相调压器的输出插孔。 (1) 将调压器手柄逆时针旋转到底，启动实验台电源，调节调压器使输出线电压为220V。 FR1 图 38-1 起动顺序控制（一）

(2) 按下SB 1，观察电机运行情况及接触器吸合情况。 (3) 保持M 1运转时按下SB 2，观察电机运转及接触器吸合情况。 (4) 在M 1和M 2都运转时，能不能单独停止M 2? (5) 按下SB 3使电机停转后，按SB 2，电机M 2是否起动？为什么？图38-2 起动顺序控制（二） 2、三相异步电动机起动顺序控制（二）：本实验须将两台实验装置的配件合并才能实施。按图38-2接线。图中U 、V 、W 为实验台上三相调压器的输出插孔。 (1) 将调压器手柄逆时针旋转到底，启动实验台电源，调节调压器使输出线电压为220V 。 (2) 按下SB 2，观察并记录电机及各接触器运行状态。 (3) 再按下SB 4，观察并记录电机及各接触器运行状态。 (4) 单独按下SB 3，观察并记录电机及各接触器运行状态。 (5) 在M 1与M 2都运行时，按下SB 1，观察电机及各接触器运行状态。四、讨论题 1、画出图38-1、38-2的运行原理流程图。 2、比较图38-1、38-2二种线路的不同点和各自的特点。 3、例举几个顺序控制的机床控制实例，并说明其用途。 FR

机械控制工程基础实验指导书(07年)

中北大学机械工程与自动化学院实验指导书课程名称：《机械工程控制基础》课程代号：02020102 适用专业：机械设计制造及其自动化实验时数：4学时实验室：数字化实验室实验内容：1.系统时间响应分析 2.系统频率特性分析机械工程系 2010.12

实验一系统时间响应分析实验课时数：2学时实验性质：设计性实验实验室名称：数字化实验室一、实验项目设计内容及要求 1.试验目的本实验的内容牵涉到教材的第3、4、5章的内容。本实验的主要目的是通过试验，能够使学生进一步理解和掌握系统时间响应分析的相关知识，同时也了解频率响应的特点及系统稳定性的充要条件。 2.试验内容完成一阶、二阶和三阶系统在单位脉冲和单位阶跃输入信号以及正弦信号作用下的响应，求取二阶系统的性能指标，记录试验结果并对此进行分析。 3.试验要求学习教材《机械工程控制基础（第5版）》第2、3章有关MA TLAB 的相关内容，要求学生用MA TLAB 软件的相应功能，编程实现一阶、二阶和三阶系统在几种典型输入信号（包括单位脉冲信号、单位阶跃信号、单位斜坡信号和正弦信号）作用下的响应，记录结果并进行分析处理：对一阶和二阶系统，要求用试验结果来分析系统特征参数对系统时间响应的影响；对二阶系统和三阶系统的相同输入信号对应的响应进行比较，得出结论。 4.试验条件利用机械工程与自动化学院数字化试验室的计算机，根据MA TLAB 软件的功能进行简单的编程来进行试验。二、具体要求及实验过程 1.系统的传递函数及其MA TLAB 表达 (1)一阶系统传递函数为：1 )(+= Ts K s G 传递函数的MA TLAB 表达： num=[k]；den=[T,1]；G(s)=tf(num,den) (2)二阶系统传递函数为：2 2 2 2)(n n n w s w s w s G ++= ξ 传递函数的MA TLAB 表达： num=[2n w ]；den=[1，ξ2wn ，wn^2]；G(s)=tf(num,den) （3）任意的高阶系统传递函数为：n n n n m m m m a s a s a s a b s b s b s b s G ++++++++= ----11 101110)( 传递函数的MA TLAB 表达： num=[m m b b b b ,,,110- ]；den=[n n a a a a ,,,110- ]；G(s)=tf(num,den)

《控制系统计算机仿真》实验指导书

实验一 Matlab使用方法和程序设计一、实验目的 1、掌握Matlab软件使用的基本方法； 2、熟悉Matlab的数据表示、基本运算和程序控制语句 3、熟悉Matlab绘图命令及基本绘图控制 4、熟悉Matlab程序设计的基本方法二、实验内容 1、帮助命令使用help命令，查找sqrt（开方）函数的使用方法； 2、矩阵运算（1）矩阵的乘法已知A=[1 2;3 4]; B=[5 5;7 8]; 求A^2*B （2）矩阵除法已知A=[1 2 3;4 5 6;7 8 9]; B=[1 0 0;0 2 0;0 0 3]; A\B,A/B （3）矩阵的转置及共轭转置已知A=[5+i,2-i,1;6*i,4,9-i]; 求A.', A' （4）使用冒号选出指定元素已知：A=[1 2 3;4 5 6;7 8 9]; 求A中第3列前2个元素；A中所有列第2，3行的元素；（5）方括号[] 用magic函数生成一个4阶魔术矩阵，删除该矩阵的第四列 3、多项式（1）求多项式p(x) = x3 - 2x - 4的根（2）已知A=[1.2 3 5 0.9;5 1.7 5 6;3 9 0 1;1 2 3 4] ，求矩阵A的特征多项式; 求特征多项式中未知数为20时的值； 4、基本绘图命令（1）绘制余弦曲线y=cos(t)，t∈[0，2π] （2）在同一坐标系中绘制余弦曲线y=cos(t-0.25)和正弦曲线y=sin(t-0.5)，t∈[0，2π] 5、基本绘图控制绘制[0，4π]区间上的x1=10sint曲线，并要求：（1）线形为点划线、颜色为红色、数据点标记为加号；（2）坐标轴控制：显示范围、刻度线、比例、网络线（3）标注控制：坐标轴名称、标题、相应文本； 6、基本程序设计（1）编写命令文件：计算1+2+?+n<2000时的最大n值；（2）编写函数文件：分别用for和while循环结构编写程序，求2的0到n次幂的和。三、预习要求利用所学知识，编写实验内容中2到6的相应程序，并写在预习报告上。

控制工程基础实验报告

控制工程基础[英]实验实验一.典型环节的模拟研究：已知一个小车、倒单摆系统非线性系统方程为： ( 2.92)0.008x x u =-+ 20.004sin 36cos n n x θωθωθθ=-+- 其中假设 (0)0;(0)0.2x x ==， (0)0;(0); 6.781,n θθπω=== （1）要求绘出系统[0,10]t ∈的状态响应曲线（2）并将上述系统在0θ≈的条件下线性化，并要求绘出线性化后系统 [0,10]t ∈的状态响应曲线，并与非线性系统状态响应曲线相比较。 (1)下面利用Simulink 对该系统进行仿真如下图所示。图1.倒单摆系统仿真图在图中已经对主要信号进行了标注下面给出每个未标注信号后加入放大器的增益： 008.092.2= 阶跃K 008 .01 -=一阶微分x K 98.45=二阶微分θK 通过示波器Scope 和Scope1观察x(t)和θ(t)的波形图如下所示。

图2.x(t)波形图3.θ(t)波形（2）将上述系统在0 θ≈的条件下线性化，则方程组改写成如下形式： ( 2.92)0.008 x x u =-+ 2 0.004sin36 n n x θωθωθ =-+- 在Simulink中对系统仿真如下所示。图4.线性化后仿真系统通过示波器模块可以观察输出信号，图形如下图所示。

图5.x(t)输出波形图6.θ（t ）输出波形实验二.典型系统时域响应动、静态性能和稳定性研究；已知系统的开环传递函数为 2()11G s s s = ++ （1）利用已知的知识判断该开环系统的稳定性（系统的特征方程根、系统零极点表示法）。（2）判别系统在单位负反馈下的稳定性，并求出闭环系统在[0,10]t ∈内的脉冲响应和单位阶跃响应，分别绘制出相应响应曲线。（1）该系统的特征方程的根、零极点表示的求解代码如下：

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

清华控制工程基础-实验1 Matlab仿真实验

实验一 Matlab 仿真实验基本实验 1、对于一阶惯性系统 G s s ()= +K T 1 当分别取以下几组参数时，试画出系统单位阶跃响应曲线、频率特性乃氏图和伯德图。 1).K=1,T=10; 2).K=1,T=1; 3).K=1,T=0.1 结果：

2、对于二阶系统 G s s s ()= ++1 2122T T ζ 分别就T=1和T=0.1，?分别取0, 0.2, 0.5, 0.7, 1, 10时，画出系统单位阶跃响应曲线、频率特性乃氏图和伯德图。结果：

3、自构造高阶系统，试利用Matlab软件工具分析其时域、频域特性。构造高阶系统 2 32 0.01315 () 0.00040.120100 s s G s s s s ++ = +++ 利用软件画出系统单位阶跃响应曲线、频率特性乃氏图和伯德图如下： 4、对于下列系统，试画出其伯德图，求出相角裕量和增益裕量，并判其稳定性（1） )1 0047 .0 )( 1 03 .0( 250 ) ( ) ( + + = s s s s H s G 伯德图：

增益裕量：-0.1366dB 相角裕量：-0.3080degree 故，闭环后系统不稳定。（2） ) 10047.0)(103.0)(110() 15.0(250)()(++++=s s s s s s H s G 伯德图：增益裕量：25.2910dB 相角裕量：58.0765degree 故，闭环后系统稳定。实验目的 1）熟悉直流伺服电机控制系统各环节的传递函数模型； 2）根据给定的性能指标，设计速度环与位置环的控制器参数。实验内容及要求 2.1 速度环仿真实验图1－1 双环调速系统简化方框图

控制工程-实验指导书-修订版

《控制工程基础》实验指导书常熟理工学院机械工程学院 2009.9

目录 1.MATLAB时域分析实验 (2) 2.MATLAB频域分析实验 (4) 3.Matlab校正环节仿真实验 (8) 4.附录：Matlab基础知识 (14)

实验1 MATLAB 时域分析实验一、实验目的 1．利用MATLAB 进行时域分析和仿真。要求：(1)计算连续系统的时域响应（单位脉冲输入，单位阶跃输入，任意输入）。 2．掌握Matlab 系统分析函数impulse 、step 、lsim 、roots 、pzmap 的应用。二、实验内容 1．已知某高阶系统的传递函数为 ()265432 220501584223309240100 s s G s s s s s s s ++=++++++，试求该系统的单位脉冲响应、单位阶跃响应、单位速度响应和单位加速度响应。 MATLAB 计算程序 num=[2 20 50]; den=[1 15 84 223 309 240 100]; t= (0: 0.1: 20); figure (1); impulse (num,den,t); %Impulse Response figure (2); step(num,den,t);%Step Response figure (3); u1=(t); %Ramp.Input hold on; plot(t,u1); lsim(num,den,u1,t); %Ramp. Response gtext(‘t’); figure (4); u2=(t.*t/2);%Acce.Input u2=(0.5*(t.*t)) hold on; plot(t,u2); lsim(num,den,u2,t);%Acce. Response

PLC对三台电动机可逆顺序启动控制实验

PL C对三台电动机可逆顺序启动控制实验吕以全　赵　勇 (天津理工学院自动化工程系　天津:300191)Ξ 摘　要　介绍PL C专用指令——可逆寄存器微分@SFTR指令及可逆寄存器SFTR指令,完成对3台电动机可逆顺序启动带负载控制的电工技术实验。关键词　PL C　可逆顺序启动　指令 0　引　言 PL C在电工技术实验中的一项内容是利用可逆寄存器微分@SFTR指令和可逆寄存器SFTR指令,分别完成对3台电动机可逆顺序启动控制带负载实验。通过该实验使同学们深刻了解所使用的可逆寄存器微分@SFTR指令和可逆寄存器SFTR指令的共同点都是具有控制数据左、右移动功能;而其不同处是应该注意到使用可逆寄存器SFTR指令时,要加前沿微分D IFU(013)指令而可逆寄存器微分@SFTR是不需要的。实验所用的电动机容量为0125k W,采用直接启动。3台电动机每台可逆顺序启动的时间间隔为2秒。3台电动机首先正转顺序启动,启动结束转为正常运行。正常运行的时间定为10秒,停止时间定为5秒。3台电动机再反转顺序启动,启动结束转为正常运行。正常运行的时间定为10秒,停止时间定为5秒。实验要求按照上述顺序反复运行。实验所使用的PL C为OM RON-CPM2A-CDR-A型机。 1　@SFTR(084)指令可逆顺序控制 111　PL C I O口设置 1)在PL C输入端00通道中设定00000为总启动按钮,00001为总停止按钮,且均为点动按钮。 2)在PL C输出端的10通道中的01000控制1#电动机;01001控制2#电动机;01002控制3#电动机。 3)按动00000总启动按钮,3台电动机可逆顺序启动;按动停止按钮00001,三台电机全部停转。112　软件程序 11211　正向电机顺序启动 (1)利用可逆寄存器指令@SFTR(084)完成对三台电动机延时顺序启动控制程序,如图1所示。图1　@SFTR(084)指令对三台电动机可逆顺序启动控制梯形图 (2)按动总启动点动按钮,锁存指令KEEP (011)将I R中的04000的逻辑线圈通电并锁存。 (3)可逆寄存器微分指令@SFTR(084)利用I R 中的030CH的12逻辑线圈的通断状态,使得03012逻辑触点O FF ON,从而控制3台电动机可逆方向,即03012逻辑线圈通过计数器CN T002的逻辑常闭触点,使得03012逻辑线圈接通,03012逻辑常开触点闭合,可逆寄存器微分指令@SFTR(084)左移,三台电动机为正向顺序启动控制。第23卷第4期2001年8月电气电子教学学报 JOU RNAL O F EEEE V o l.23N o.4 A ug.2001 Ξ收稿日期:2001年4月4日

机械控制工程基础实验指导书

机械控制工程基础实验指导书 Company number【1089WT-1898YT-1W8CB-9UUT-92108】

河南机电高等专科学校《机械控制工程基础》实验指导书专业：机械制造与自动化、起重运输机械设计与制造等机械制造与自动化教研室编 2012年12月

实验任务和要求一、自动控制理论实验的任务自动控制理论实验是自动控制理论课程的一部分，它的任务是： 1、通过实验进一步了解和掌握自动控制理论的基本概念、控制系统的分析方法和设计方法； 2、重点学习如何利用MATLAB工具解决实际工程问题和计算机实践问题； 3、提高应用计算机的能力及水平。二、实验设备 1、计算机 2、MATLAB软件三、对参加实验学生的要求 1、阅读实验指导书，复习与实验有关的理论知识，明确每次实验的目的，了解内容和方法。 2、按实验指导书要求进行操作；在实验中注意观察，记录有关数据和图像，并由指导教师复查后才能结束实验。 3、实验后关闭电脑，整理实验桌子，恢复到实验前的情况。 4、认真写实验报告，按规定格式做出图表、曲线、并分析实验结果。字迹要清楚，画曲线要用坐标纸，结论要明确。 5、爱护实验设备，遵守实验室纪律。实验模块一 MATLAB基础实验 ——MATLAB环境下控制系统数学模型的建立一、预备知识的简介

MATLAB为矩阵实验室（Matrix Laboratory）的简称，由美国MathWorks公司出品的商业数学软件。主要用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境，主要包括MATLAB和Simulink两大部分。来源：20世纪70年代，美国新墨西哥大学计算机科学系主任Cleve Moler 为了减轻学生编程的负担，用FORTRAN编写了最早的MATLAB。1984年由 Little、Moler、Steve Bangert合作成立了的MathWorks公司正式把MATLAB推向市场。到20世纪90年代，MATLAB已成为国际控制界的标准计算软件。地位：和Mathematica、Maple并称为三大数学软件，在数学类科技应用软件中，在数值计算方面首屈一指。功能：矩阵运算、绘制函数和数据、实现算法、创建用户界面、连接其他编程语言的程序等。应用范围：工程计算、控制设计、信号处理与通讯、图像处理、信号检测、金融建模设计与分析等领域。图1-1 MATLAB图形处理示例的工作环境启动MATLAB，显示的窗口如下图所示。 MATLAB的工作环境包括菜单栏、工具栏以及命令运行窗口区、工作变量区、历史指令区、当前目录窗口和M文件窗口。 (1)菜单栏用于完成基本的文件输入、编辑、显示、MATLAB工作环境交互性设置等操作。 (2)命令运行窗口“Command Window”是用户与MATLAB交互的主窗口。窗口中的符号“》”表示MATLAB已准备好，正等待用户输入命令。用户可以在“》”提示符后面输入命令，实现计算或绘图功能。说明：用户只要单击窗口分离键，即可独立打开命令窗口，而选中命令窗口中Desktop菜单的“Dock Command Window”子菜单又可让命令窗口返回桌面（MATLAB桌面的其他窗口也具有同样的操作功能）；在命令窗口中，可使用方向

控制工程基础仿真实验

控制工程基础仿真实验一．实验目的通过仿真实验，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．实验要求学生可自由组合，1至3人一组，要求根据实验内容，完成计算机仿真实验，并对仿真结果进行分析, 撰写实验报告。三．实验内容（课程教材所附光盘中的仿真实验）实验1. 一阶系统的单位脉冲响应输入5个不同的时间常数，观察一阶系统单位脉冲响应曲线的变化，分析时间常数T 对系统性能的影响。实验2. 一阶系统的单位阶跃响应（1）输入3个不同的时间常数，观察一阶系统单位阶跃响应曲线的变化，将响应曲线绘制在坐标纸上，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 。实验3. 二阶系统的单位脉冲响应保持系统的无阻尼固有频率2=n ω不变，改变系统的阻尼比ξ为0.1，0.5，0.7，1和2，观察系统的响应曲线变化情况，并分析阻尼比ξ如何影响系统的性能。实验4. 二阶系统的单位阶跃响应保持系统的无阻尼固有频率5=n ω不变，改变系统的阻尼比ξ为0.1，0.5，0.7，1和2，观察系统的响应曲线变化情况，将响应曲线绘制在坐标纸上，并分析阻尼比ξ如何影响二阶系统的性能。实验5. Nyquist 图分别绘制下列开环传递函数的Nyquist 图，并分析相应闭环系统的稳定性。（1）1 21.006.0105.0)(2+++=s s s s G （2）s s s G 2.01)(?= （3）1029)(?=s s G 实验6. Bode 图已知系统开环传递函数为) 5)(1()(++=s s s K s G ，当K 的取值为1，10，100和1000

pLC实验指导书

可编程序控制器实验指导书四川工程职业技术学院数控教研室 2010．08

目录目录 (1) 绪论 (3) 实验一编程系统使用实验 (4) 实验二电机的启停控制 (5) 实验三彩灯循环控制 (7) 实验四气动装置的控制 (9) 实验五十字路口交通灯控制 (11) 实验六步进电机控制（演示实验） (13) 实验七正、次品分拣控制 (15)

绪论可编程控制器（PLC）是一种以微电子技术、自动化技术、计算机技术和通讯技术为一体，以工业自动化控制为目标的新型控制装置。我国大量使用的PLC产品主要有德国西门子公司的S7系列、日本三菱公司的F系列、立石公司的C系列、松下电工FP1系列和美国GE公司的GE系列等；其中，西门子公司的S7-200小型PLC以其结构紧凑、可靠性高、功能全等优点在自动控制领域占有非常重要的地位。为配合高职高专教育的特点，增强学生的实践动手能力，适应社会和企业的需要，可编程控制器（PLC）的实践性教学环节（实验和专用周）就显得尤为重要。可编程控制器（PLC）的实验一般遵循循序渐进的原则，由浅入深的分为上机练习实验（熟悉编程软件的使用方法）、应用练习实验和PLC控制系统设计的综合实验等部分。PLC的实验方法通常有两种，一种是用PLC实验装置进行实验和应用程序的开发；另一种是用普通的PLC外加若干导线进行简易的开发和实验。PLC实验装置具有直观、使用方便的优点，通常配有各种工业控制模板，可以形象的模拟工业现场，特别是导线的插拔连接形式，很适用于在教学过程中重复使用。如果没有PLC实验装置，也可以直接使用PLC配以外部连接导线，给出必要的输入信号进行实验，还可以利用PLC 自身的输出指示来观察PLC运行的结果。

机械控制工程基础实验指导书版

河南机电高等专科学校《机械控制工程基础》

目录实验任务和要求............................................................................................................................................. 实验模块一MATLAB基础实验............................................................................................................

实验任务和要求一、自动控制理论实验的任务自动控制理论实验是自动控制理论课程的一部分，它的任务是： 1、通过实验进一步了解和掌握自动控制理论的基本概念、控制系统的分析方法和设 2、按实验指导书要求进行操作；在实验中注意观察，记录有关数据和图像，并由指导教师复查后才能结束实验。 3、实验后关闭电脑，整理实验桌子，恢复到实验前的情况。

4、认真写实验报告，按规定格式做出图表、曲线、并分析实验结果。字迹要清楚，画曲线要用坐标纸，结论要明确。 5、爱护实验设备，遵守实验室纪律。实验模块一MATLAB基础实验 ——MATLAB环境下控制系统数学模型的建立一、预备知识 1.MATLAB的简介 MATLAB为矩阵实验室（Matrix Laboratory）的简称，由美国MathWorks公司出品的商业数学软件。主要用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境，主要包括MATLAB和Simulink两大部分。来源：20世纪70年代，美国新墨西哥大学计算机科学系主任Cleve Moler为了减轻学生编程的负担，用FORTRAN编写了最早的MATLAB。1984年由Little、Moler、Steve Bangert合作成立了的MathWorks公司正式把MATLAB推向市场。到20世纪90年代，MATLAB已成为国际控制界的标准计算软件。地位：和Mathematica、Maple并称为三大数学软件，在数学类科技应用软件中，在数值计算方面首屈一指。功能：矩阵运算、绘制函数和数据、实现算法、创建用户界面、连接其他编程语言

哈工大_机电系统控制基础实验_指导书

前言《机电系统控制基础》既是一门理论性较强、又紧密联系工程实际的实践性较强的课程，本课程的重点在于培养学生对机电系统进行建模、分析与控制的能力。难点在于如何使机电类专业的学生结合工程实际，特别是结合机械工程实际，从整体分析系统的动态行为，理解和掌握略显深奥、难懂的经典控制理论，并应用经典控制论中的基本概念和基本方法来分析、研究和解决机械工程中的实际问题。通过实验教学环节使学生验证课堂教学的理论，使学生能够建立机电系统控制的整体概念，加深对经典控制论中基本概念和基本方法的理解，并掌握其在分析、研究和解决实际机械工程控制问题中的应用。通过三方面的实验：原理性仿真实验，面向机电系统中典型物理对象/系统的特性测试与分析实验，和典型机电系统的控制三方面实验。将所学的课程内容融会贯通，培养学生分析和解决问题的能力。

1 机电系统控制基础原理性仿真实验 1.1 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。 1.2系统典型输入的响应实验 1.2.1 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1-1所示 (a)可观测到输出曲线 (b)输入、输出曲线均可观测到图1-1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1-2所示。

过程控制实验指导 第一章