自控原理课程设计书

幻灯片1

自动控制原理课程设计幻灯片2

一引言

意义：本课程设计是自动控制原理（线性连续系统）课程学习的一个重要教学环节；

设计内容：以一个“小功率直流随动系统”等为研究对象，要求学生综合应用控制原理课程所学的理论和已掌握的实验技能，按着给定的性能指标，独立地分析设计并通过实验研究、调试出一个符合性能指标的随动系统。目的：通过该实践环节，使同学们能在各项实验中提高自己的分析问题和解决实际问题的能力，对于巩固和应用所学知识，提高实践能力，把理论和实践很好的结合起来有着重要的意义。

幻灯片3

二设计题目

● 1、电模拟随动系统系统设计

幻灯片4

● 仪器设备

● 直流稳压电源 ● 示波器、万用表

幻灯片5

1.1 设单位反馈系统的开环传递函数为：

设计校正装置，使系统在阶跃输入下的超调量；

调节时间ts ≤5S ，

而单位斜坡输入时的稳态误差

)

5)(1()(++=

S S S K

S G

10%≤σ

15≤SS e

幻灯片6

1.2 已知对象的传递函数为：

要求设计控制器，使系统性能指标满足：

)

1025.0)(15.0(20

)(++=

S S S S G

5%5.1≤≤σs ts

幻灯片7

1.3 已知某控制系统结构如图所示，要求设计校正环节Gc （S ），使系统对于阶跃输入的稳态误差为0，使系统校正后的相角裕量:

幅值裕量:

≥γ

kg10

≥

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控制系统结构图

1.0)(1

(

幻灯片9

1.4 设有单位反馈系统，具有如下的开环传递函数：

试确定校正环节，使控制性能满足：

开环放大系数K=10 S-1 ，

相角裕度，

幅值裕度 20lgKg=+10分贝；

5.0

)(

(

)

(

≥γ

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2. 小功率直流随动系统设计

● 2.1 仪器设备

● 小功率直流随动系统 ● 示波器、万用表 ●

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2.2 原理框图：

幻灯片12

2.3 性能指标

设计小功率直流随动系统，随动系统原理结构图如上图所示。要求在大惯性轮为负载时，其性能指标为：闭环系统的单位阶跃响应 σ% ≤20 %、ｔs ≤ 60ｍｓ

幻灯片13

3 小功率直流调速系统设计

3.1 仪器设备：直流电动机

直流发电机（测量转速）直流稳压电源示波器、万用表

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3.2 原理框图：

给定电位器

运放A1

运放A2

功放

执行电机

反馈电位器

幻灯片15 3.3 设计要求

控制性能：控制范围0~最大转速、Ts 在开环的基础上减少70%、δ<5%

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4.温度控制系统设计

4.1 仪器设备：电烤箱、

温度传感器（热敏电阻、铂电阻Pt1000）、直流稳压电源、

可控硅单相交流调压模块 (参见https://www.360docs.net/doc/eb16719562.html, ）示波器、万用表

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4.2原理框图：

幻灯片18

4.3 设计要求：

测温电路：测量范围0~150℃，对应电压0~5V

控制性能：控制范围40~100℃、Ts 在开环的基础上减少50%、δ<10%

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给定电位器

校正环节

功率放大器

执行电机

测速发电机给定电位器

校正环节

单向调压模块

电烤箱

温度检测

三、设计的内容与步骤

1. 系统特性测试

1．1 目的：

（1）了解自动控制元部件参数的测试方法，建立系统的数学模型；

（2）记录未校正控制系统的阶跃响应曲线，确定原系统的动态性能指标；

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2. 自动控制系统校正网络设计

2.１目的：

（1）用自控原理知识设计系统校正网络；

（2）掌握自动控制系统校正装置参数的调整方法；

幻灯片21

2.2 校正网络电路板原理图设计

（1）根据设计好的校正网络，采用有源网络设计校正网络电路板(可用LM324,LM358运放) （2）确定校正网络电模拟参数；

（3）用PROTEL软件设计校正网络电路板的PCB图；

2.3 校正网络电路板制作;

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3 校正环节的调试及参数测试：

幻灯片23

4.系统联调

4.1．加入校正环节；

4.2．测试系统性能。

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四课程设计报告格式：

1．要求：

独立完成课程设计报告，不得雷同；

2．格式：

使用课程设计专用封面和纸张撰写；

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3．课程设计报告内容：

（１）设计题目、设计指标要求；

（２）设计原理及设计步骤：未校正系统各环节传递函数的测试方法，未校正系统的框图及性能指标的测试方法和有关数据、测试框图；整理并列表实验数据、曲线，校正网络的

设计原理及计算机仿真（附有关仿真图）、电模拟图；校正后系统计算机仿真结果（附有关仿真图）；校正后系统的阶跃响应曲线及动态指标，静态误差。

（３）课程设计主要仪器设备（注明、编号、型号、名称）；

（4）课程设计过程中的遇到的问题及解决的方法；

（5）课程设计心得体会

全面总结课程设计中自己所做的工作、心得体会，提出改进意见。

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七．参考文献

[1] 胡寿松自动控制原理北京：国防工业出版社

[2]章燕申控制系统的设计与实践北京：清华大学出版社

[3] 魏克新 MATALAB语言与自动控制系统设计北京：机械工业出版社

[4] 黄忠霖控制系统MATLAB设计与仿真北京：国防工业出版社

[5]谢自美电子线路设计．实验．测试武汉：华中科技大学出版社

课程设计说明书写作规范

课程设计说明书写作规范（参考）一、编写要求课程设计说明书必须用A4（210mm*297mm）白纸打印。打印时，要求纸的四周留足空白边缘，以便装订、复印。每一页上方留25mm，左侧留25mm，下方和右侧分别留20mm。课程设计说明书一律左侧装订。二、课程设计说明书的内容构成：封面课程设计任务书前置部分摘要关键词目次页插图和附表清单（必要时）引言 1章 2章 2.1(条) 2.1.1(款) 2.1.1.1(项) 2.1.2 正文 2.2 主体部分 2.2.1 2.3 2.3.1 2.3.2 3章 3.1 结论致谢参考文献附录A 附录部分附录B 附录C （一）前置部分 1.封面：封面包括设计题目、学院名称、专业班级、姓名学号、指导教师姓名等几项内容。 2.目录: 目录是课程设计的篇章名目，要按顺序写清楚设计构成部分和章、节的名称。要求列至二级目录。 3.摘要：摘要是说明书的内容不加注释和评论的简短陈述。摘要应具有独立性和自含

性，即不阅读论文的全文，就能获得必要的信息。摘要中有数据、有结论，是一篇完整的短文，可以独立使用。摘要应说明研究工作目的、实验方法、结果和最终结论等，重点是结果和结论。中文摘要一般不少于300字；外文摘要不少于200个实词。如遇特殊需要，字数可略多。摘要中一般不用图、表、化学结构式，非公知公用的符号和术语。 4.关键词：关键词是为了文献标引工作从论文中选取出来的以表示全文主题内容信息款目的单词或术语。每篇论文选取3-8个词作为关键词，以显著的字符另起一行，排在摘要的左下方。尽量用《汉语主题词表》等词表提供的规范词。关键词之间空二格。（二）主体部分 1．引言：简要说明研究工作的目的、范围、相关领域的前人工作和知识空白、理论基础和分析、研究设想、研究方法和实验设计、预期结果和意义等。 2．正文：正文是作者对研究工作的详细表述。其内容包括：问题的提出，基本观点，解决问题的基本方法，必要的数据和图表，以及通过研究得出的结果与对结果的讨论等。（1）文中所用的符号、缩略词、制图规范和计量单位，必须遵照国家规定的标准或本学科通用标准。作者自己拟订的符号、记号缩略词，均应在第一次出现时加以说明。（2）图：课程设计中的图包括曲线图、构造图、示意图、图解、框图、流程图、记录图、布置图、地图、照片、图版等。所有的图应编排序号，序号一律用阿拉伯数字分别依序连续编排。如图1、图2……,每一图应有简短确切的题名，连同图号置于图下。（3）表：所有的表应编排序号，序号一律用阿拉伯数字分别依序连续编排。如表1、表2……。每一表应有简短确切的题名，连同表号置于表上。必要时，应将表中的符号、标记、代码以及需要说明事项，以最简练的文字，横排于表题下，作为表注，也可以附注于表下。表内同一栏的数字必须上下对齐。表内不能用“同上”、“同左”“；”和类似词，一律填入具体的数字或文字。（4）数学、物理和化学式课程设计说明书中的公式、算式或方程式等一律用阿拉伯数字分别依序连续编排，序号标注于该式所在行（当有续行时，应标注于最后一行）的最右边。（5）计量单位：课程设计说明书中的量和单位以国际单位制（SI）为基础，必须符合中华人民共和国的国家标准GB3100～GB3102-93。非物理量的单位，如件、台、人、元等，可用汉字与符

《自动控制原理》实验指导书

自动控制原理实验指导书池州学院机械与电子工程系

目录实验一、典型线性环节的模拟 (1) 实验二、二阶系统的阶跃响应 (5) 实验三、根轨迹实验 (7) 实验四、频率特性实验 (10) 实验五、控制系统设计与校正实验 ......................................... 错误！未定义书签。实验六、控制系统设计与校正计算机仿真实验...................... 错误！未定义书签。实验七、采样控制系统实验 ..................................................... 错误！未定义书签。实验八、典型非线性环节模拟 ................................................. 错误！未定义书签。实验九、非线性控制系统分析 ................................................. 错误！未定义书签。实验十、非线性系统的相平面法 ............................................. 错误！未定义书签。

实验一、典型线性环节的模拟一、实验目的： 1、学习典型线性环节的模拟方法。 2、研究电阻、电容参数对典型线性环节阶跃响应的影响。二、实验设备： 1、XMN-2型实验箱； 2、LZ2系列函数记录仪； 3、万用表。三、实验内容： 1、比例环节： r(t) 方块图模拟电路图中： i f P R R K= 分别求取R i=1M，R f=510K，（K P=0.5）； R i=1M，R f=1M，（K P=1）； R i=510K，R f=1M，（K P=2）；时的阶跃响应曲线。 2、积分环节： r(t) 方块图模拟电路图中：T i=R i C f 分别求取R i=1M，C f=1μ，（T i=1s）； R i=1M，C f=4.7μ，（T i=4.7s）；）；

自动控制原理实验

自动控制原理实验实验报告实验三闭环电压控制系统研究学号姓名时间2014年10月21日评定成绩审阅教师

实验三闭环电压控制系统研究一、实验目的：（1）通过实例展示，认识自动控制系统的组成、功能及自动控制原理课程所要解决的问题。（2）会正确实现闭环负反馈。（3）通过开、闭环实验数据说明闭环控制效果。二、预习与回答：（1）在实际控制系统调试时，如何正确实现负反馈闭环？答：负反馈闭环，不是单纯的加减问题，它是通过增量法实现的，具体如下： 1.系统开环； 2.输入一个增或减的变化量； 3.相应的，反馈变化量会有增减； 4.若增大，也增大，则需用减法器； 5.若增大，减小，则需用加法器，即。（2）你认为表格中加1KΩ载后，开环的电压值与闭环的电压值，哪个更接近2V？答：闭环更接近。因为在开环系统下出现扰动时，系统前部分不会产生变化。故而系统不具有调节能力，对扰动的反应很大，也就会与2V相去甚远。但在闭环系统下出现扰动时，由于有反馈的存在，扰动产生的影响会被反馈到输入端，系统就从输入部分产生了调整，经过调整后的电压值会与2V相差更小些。因此，闭环的电压值更接近2V。（3）学自动控制原理课程，在控制系统设计中主要设计哪一部份？答：应当是系统的整体框架及误差调节部分。对于一个系统，功能部分是“被控对象”部分，这部分可由对应专业设计，反馈部分大多是传感器，因此可由传感器的专业设计，而自控原理关注的是系统整体的稳定性，因此，控制系统设计中心就要集中在整个系统的协调和误差调节环节。二、实验原理：（1）利用各种实际物理装置（如电子装置、机械装置、化工装置等）在数学上的“相似性”，将各种实际物理装置从感兴趣的角度经过简化、并抽象成相同的数学形式。我们在设计控制系统时，不必研究每一种实际装置，而用几种“等价”的数学形式来表达、研究和设计。又由于人本身的自然属性，人对数学而言，不能直接感受它的自然物理属性，这给我们分析和设计带来了困难。所以，我们又用替代、模拟、仿真的形式把数学形式再变成“模拟实物”来研究。这样，就可以“秀才不出门，遍知天下事”。实际上，在后面的课程里，不同专业的学生将面对不同的实际物理对象，而“模拟实物”的实验方式可以做到举一反三，我们就是用下列“模拟实物”——电路系统，替代各种实际物理对象。

课程设计说明书范本模板

辽宁工业大学工艺课程设计( 论文) 题目: Al-12.5 Si-3 Cu-2-2Ni-0.5Mg铸造合金热处理工艺设计院(系): 光伏学院专业班级: 材料工程技术102 学号: 学生姓名: 杨向天指导教师: 李青春教师职称: 副教授起止时间: -7-5~ -7-16

前言合金工具钢的淬硬性、淬透性、耐磨性和韧性均比碳素工具钢高, 按用途大致可分为刃具、模具和检验尺寸使用的量具用钢三类。合金工具钢广泛用作刃具、冷、热变形模具和量具, 也可用于制作柴油机燃料泵的活塞、阀门、阀座以及燃料阀喷嘴等。此设计是经过在课堂学习热处理理论知识后的探索和尝试, 其内容讨论如何设计圆板牙钢的热处理工艺, 重点是制定合理的热处理规程, 并按此完成Al-12.5Si-3Cu圆板牙钢的热处理工艺设计。

目录( 小二号黑体, 段前段后1行, 1.25倍行距, 居中排列) 1 低合金刃具钢热处理工艺概述........................................ 错误!未定义书签。 2 圆板牙钢的热处理工艺设计............................................ 错误!未定义书签。 2.1 圆板牙钢的服役条件、失效形式......................... 错误!未定义书签。 2.2 圆板牙技术要求及示意图 ...................................... 错误!未定义书签。 2.3 圆板牙钢的材料选择 .............................................. 错误!未定义书签。 2.4 圆板牙9SiCr钢的C曲线...................................... 错误!未定义书签。 2.5 圆板牙9SiCr钢加工工艺流程图........................... 错误!未定义书签。 2.6 9SiCr圆板牙(M12)钢退火-淬火-回火热处理工艺错误!未定义书签。 2.7 9SiCr圆板牙钢退火、淬火、回火热处理工艺理论错误!未定义书签。 2.8 选择设备、仪表和工夹具..................................... 错误!未定义书签。 2.9 圆板牙热处理质量检验项目、内容及要求 ........ 错误!未定义书签。 2.10 圆板牙热处理常见缺陷的预防及补救方法........ 错误!未定义书签。 3 参考文献 ............................................................................ 错误!未定义书签。

课程设计说明书

目录摘要 (1) 1前言 (2) 2塑件的工艺分析 (3) 2.1塑件原材料分析 (3) 2.2塑件结构、尺寸精度及表面质量分析 (4) 2.3塑件的体积与重量 (5) 2.4塑件注塑工艺参数的确定 (4) 3拟定成型方案 (6) 3.1分型面的选择 (6) 3.2确定型腔布置 (7) 3.3浇注系统的设计 (8) 3.3.1主流道的设计 (8) 3.3.2浇口设计 (8) 4.模具成型零件的设计与计算 (9) 4.1凸模、凹模、型芯设计与计算 (9) 4.2型腔侧壁厚度和底板的计算 (10) 5.脱模机构的设计与计算 (12) 5.1脱模机构的设计原则 (12) 5.2脱模力的计算 (12) 6.合模导向机构设计 (13) 7.注塑机的选定与相关参数的校核 (14) 7.1注塑机初步的选定 (14) 7.2注塑机相关参数的校核 (14) 8.设计小结 (15) 参考文献 (15)

塑料饭盒注塑模设计学生：指导老师：摘要：本课题主要是针对塑料饭盒的注塑模具设计,该塑料饭盒材料为无毒PP材料，是日常生活中常见的一种塑件产品。通过对塑件进行工艺的分析和比较,最终设计出一副注塑模。该课题从产品结构工艺性，具体模具结构出发，对模具的浇注系统、模具成型部分的结构、顶出系统、冷却系统、注塑机的选择及有关参数的校核、都有详细的设计，同时并简单的编制了模具的加工工艺。通过整个设计过程表明该模具能够达到此塑件所要求的加工工艺。根据题目设计的主要任务是饭盒注塑模具的设计，也就是设计一副注塑模具来生产塑件产品，以实现自动化提高产量。针对塑件的具体结构，该模具是点浇口的双分型面注射模具。关键词:注塑模，塑料饭盒 Potted molded plastic lunch box's mold design Student: Tutor: Abstract: This topic mainly aims at potted molded plastic lunch box's mold design, this plastic lunch box material for the non-toxic PP material, is in the daily life the common one kind models a product. Through to models to carry on the craft the analysis and the comparison, designs a note mold finally. This topic from the product mix technology capability, the concrete mold structure embarks, to mold's gating system, the mold formation part's structure, goes against the system, the cooling system, injection molding machine's choice and the related parameter examination, has the detailed design, simultaneously and simple establishment mold's processing craft. Through the entire design process indicated that this mold can achieve this to model the processing craft which an institute requests. According to the topic design's primary mission is the lunch box injection mold's design, is also designs an injection mold to produce models a product, realizes the automation to raise the output. In view of models a concrete structure, this mold is the runner duplex profile injection mold.. Key word: note mold , plastic lunch box

《车站信号自动控制》实验指导书

前言计算机联锁系统采用了最新计算机技术、总线技术、网络技术，实现了一套性能可靠、具有故障安全性、功能完善、操作简单、维护方便的车站联锁系统。本课程的目的是通过本课程的教学使学生计算机联锁的基本知识、基本原理和基本技能，熟悉计算机联锁的使用和维护，使计算机联锁更加安全可靠地运行，充分发挥其效能。目录前言实验一（联锁设计实验1）进路选择实验.......................................... 4 实验二（联锁设计实验1）进路解锁实验.......................................... 7 实验三（系统认识实验）进路模拟行车实验 (9) 实验四（接口电路实验）进路故障模拟及处理实验.............................. 11 实验五车站联锁维修实验............................................................... 13 参考文献 (15)

前言车站信号自动控制（联锁）系统是保证行车安全的信号基础设备，必须保证工作可靠，并符合“故障-安全”原则。实现车站联锁的基本功能，完成列车进路建立、锁闭、解锁、道岔控制、信号机控制，完成轨道电路和信号设备状态的监督。通过车站联锁实验的教学使学生掌握联锁系统的基本知识、基本原理和基本技能，熟悉车站联锁系统的使用和维修，使联锁系统更加安全可靠地运行，充分发挥其效能。

实验1 进路选择实验一、实验目的 1.了解车站联锁车务仿真培训系统，熟悉系统的操作。 2.通过办理进路过程过程，验证各种进路的选路处理过程。二、实验设备及工作原理 1.实验设备： ⑴PC机E8000 1台 ⑵瘦客户机T5740W 20台 ⑶服务器E8100 2台 ⑷交换机ProCurve 1台 ⑸集群软件Pink E8000 1套 ⑹车站联锁车务仿真培训系统1套 2. 车站联锁车务仿真培训系统的体系结构，如下图1-1所示。教师机调度集中机学员机1 学员机2 学员机m 学员机n ··········· 扩展功能以太网图1-1 车站联锁车务仿真培训系统体系结构图三、工作原理本系统把联锁上位机操作平台，底层联锁逻辑和模拟现场设备的状态及变化过程集合到一台计算机上构成学员机，在一台计算机上实现了联锁系统的所有功能。同时结合教学及培训的特点，设置了一台教师机来完成学员操作过程的记录、回放并设置设备故障及行车命令以供考核学员的处理作业的能力。四、车站站场图实验用车站站场图，如下图所示。

课程设计说明书模板

机械制造学课程设计说明书题目名称专业班级学生姓名学号指导教师机械与电子工程系二○一四年月日

目录一、任务书--------------- -------3 二、指导教师评阅表----------------------4 三、序言-------------------------------------------------------------------------------------------3 四、零件的分析-----------------------------------------------------------------------------------3 五、工艺规程的设计------------------------------------------------------------------------------4 （1）. 确定毛坯的制造形式---------------------------------------------------------------4 （2）. 基面的选择---------------------------------------------------------------------------4 （3）. 制订工艺路线------------------------------------------------------------------------4 （4）. 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确------------------------------------5 （5）. 确定切削用量及基本工时---------------------------------------------------------6 六、设计心得与小结-----------------------------------------------------------------------------11 七参考文献-------------------------------------------------------------------------------------1 1

北航自动控制原理实验报告(完整版)

自动控制原理实验报告一、实验名称：一、二阶系统的电子模拟及时域响应的动态测试二、实验目的 1、了解一、二阶系统阶跃响应及其性能指标与系统参数之间的关系 2、学习在电子模拟机上建立典型环节系统模型的方法 3、学习阶跃响应的测试方法三、实验内容 1、建立一阶系统的电子模型，观测并记录在不同时间常数T时的响应曲线，测定过渡过程时间T s 2、建立二阶系统电子模型，观测并记录不同阻尼比的响应曲线，并测定超调量及过渡过程时间T s 四、实验原理及实验数据一阶系统系统传递函数：由电路图可得，取则K=1，T分别取：0.25, 0.5, 1 T 0.25 0.50 1.00 R2 0.25MΩ0.5M Ω1MΩ C 1μ1μ1μ T S 实测0.7930 1.5160 3.1050 T S 理论0.7473 1.4962 2.9927 阶跃响应曲线图1.1 图1.2 图1.3 误差计算与分析（1）当T=0.25时，误差==6.12%；（2）当T=0.5时，误差==1.32%；（3）当T=1时，误差==3.58% 误差分析：由于T决定响应参数，而,在实验中R、C的取值上可能存在一定误差，另外，导线的连接上也存在一些误差以及干扰，使实验结果与理论值之间存在一定误差。但是本实验误差在较小范围内，响应曲线也反映了预期要求，所以本实验基本得到了预期结果。实验结果说明由本实验结果可看出，一阶系统阶跃响应是单调上升的指数曲线，特征有T确定，T越小，过度过程进行得越快，系统的快速性越好。二阶系统图1.1 图1.2 图1.3

系统传递函数：令二阶系统模拟线路 0.25 0.50 1.00 R4 210.5 C2 111 实测45.8% 16.9% 0.6% 理论44.5% 16.3% 0% T S实测13.9860 5.4895 4.8480 T S理论14.0065 5.3066 4.8243 阶跃响应曲线图2.1 图2.2 图2.3 注：T s理论根据matlab命令[os,ts,tr]=stepspecs(time,output,output(end),5)得出，否则误差较大。误差计算及分析 1）当ξ=0.25时，超调量的相对误差= 调节时间的相对误差= 2）当ξ=0.5时，超调量的相对误差==3.7% 调节时间的相对误差==3.4% 4）当ξ=1时，超调量的绝对误差= 调节时间的相对误差==3.46% 误差分析：由于本试验中，用的参量比较多，有R1,R2,R3,R4;C1,C2;在它们的取值的实际调节中不免出现一些误差，误差再累加，导致最终结果出现了比较大的误差，另外，此实验用的导线要多一点，干扰和导线的传到误差也给实验结果造成了一定误差。但是在观察响应曲线方面，这些误差并不影响，这些曲线仍旧体现了它们本身应具有的特点，通过比较它们完全能够了解阶跃响应及其性能指标与系统参数之间的关系，不影响预期的效果。实验结果说明由本实验可以看出，当ωn一定时，超调量随着ξ的增加而减小，直到ξ达到某个值时没有了超调；而调节时间随ξ的增大，先减小，直到ξ达到某个值后又增大了。经理论计算可知，当ξ=0.707时，调节时间最短，而此时的超调量也小于5%，此时的ξ为最佳阻尼比。此实验的ξ分布在0.707两侧，体现了超调量和调节时间随ξ的变化而变化的过程，达到了预期的效果。图2.2 图2.1 图2.3

机械设计课程设计说明书模板.

燕山大学机械设计课程设计说明书题目：带式输送机传动装置学院（系）：机械工程学院年级专业： 09级机械设计及理论学号： 0901******** 学生姓名：乔旋指导教师：许立忠教师职称：教授

目录一、设计任务书.................................................................. 二、传动方案分析................................... .......................... 三、电动机的选择和参数计算........................................ 四、传动零件的设计计算................................................. 五、轴的设计...................................................................... 六、键的选择校核............................................................ 七、轴承的校核................................................................... 八、联轴器的选择及校核................................................ 九、密封与润滑的选择.................................................... 十、减速器附件及说明................................................... 十一、装配三维图........................................................ 十二、设计小结............................................................. 参考资料...................................................................

自动控制原理实验指导书(2017-2018-1)

自动控制原理实验指导书王娜编写电气工程与自动化学院自动化系 2017年11月实验一控制系统的时域分析

[实验目的] 1、熟悉并掌握Matlab 操作环境和基本方法，如数据表示、绘图等命令； 2、掌握控制信号的拉氏变换与反变换laplace 和ilaplace ，控制系统生成模型的常用函数命令sys=tf(num,den)，会绘制单位阶跃、脉冲响应曲线； 3、会构造控制系统的传递函数、会利用matlab 函数求取系统闭环特征根； 4、会分析控制系统中n ζω，对系统阶跃、脉冲响应的影响。 [实验内容及步骤] 1、矩阵运算 a) 构建矩阵：A=[1 2;3 4]; B=[5 5;7 8]; 解： >> A=[1 2;3 4] A = 1 2 3 4 >>B=[5 5;7 8] B = 5 5 7 8 b) 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 的特征值、特征多项式和特征向量. 解：>> A=[1.2 3 5 0.9;5 1.7 5 6;3 9 0 1;1 2 3 4]; >> [V ,D]=eig(A) V = 0.4181 -0.4579 - 0.3096i -0.4579 + 0.3096i -0.6044 0.6211 -0.1757 + 0.2740i -0.1757 - 0.2740i 0.0504 0.5524 0.7474 0.7474 -0.2826 0.3665 -0.1592 - 0.0675i -0.1592 + 0.0675i 0.7432 D = 13.0527 0 0 0 0 -4.1671 + 1.9663i 0 0 0 0 -4.1671 - 1.9663i 0 0 0 0 2.1815 >> p=poly(A) p = -6.9000 -77.2600 -86.1300 604.5500 2. 基本绘图命令 a) 绘制余弦曲线y=cos(x)，x ∈[0，2π] 解：>> x=linspace(0,2*pi); >> y=cos(x); >> plot(x,y)

机械设计课程设计说明书格式

机械设计课程设计说明书格式论文统一用Ａ４打印纸书写(不允许用铅笔书写文字) 封面格式：教务处统一印制格式扉页：装订设计任务书目录页：书写目录说明书装订顺序：封面+设计任务书+目录+正文+成绩评定表资料袋上的相关部分都要填写，资料袋底部写学号。目录 1. 设计任务------------------------------------------------------1 2. 传动方案分析-----------------------------------------------页码 3. 电动机的选择计算-------------------------------------------页码 4. 传动装置的运动和动力参数的选择和计算-----------------------页码 5. 传动零件的设计计算-----------------------------------------页码5.1 高速级齿轮传动设计计算-------------------------------------页码 5.2 低速级齿轮传动设计计算-------------------------------------页码 6. 轴的设计计算-----------------------------------------------页码 7. 键连接的选择及计算-----------------------------------------页码 8. 滚动轴承的选择及计算---------------------------------------页码 9. 联轴器的选择-----------------------------------------------页码 10. 润滑与密封-------------------------------------------------页码 11. 箱体及附件的结构设计和选择---------------------------------页码 12. 设计小结---------------------------------------------------页码 13. 参考资料---------------------------------------------------页码

课程设计说明书

前言一、课程设计目的课程设计是机械设计基础课程重要的实践性教学环节。课程设计的基本目的是： 1：综合运用机械设计基础和其他选修课程的知识。分析和解决机械设计问题，进一步巩固、加深和扩展所学的知识。 2：通过设计实践，逐步树立真确的设计思想，增强创新意识和竞争意见，熟悉掌握机械设计的一般规律，培养分析问题和解决问题的能力。 3：通过设计计算、绘图以及运用技术标准、范围、设计手册等有关设计资料，进行全面的机械设计基础技能的训练。二、课程设计内容课程设计的内容主要包括：分析传动装置的总体方案；选择电动机；传动系统计算；传动零件、轴、轴承、联轴器等的设计计算和选择；装配图和零件图设计；编写设计计算说明书。课程设计中要求完成以下工作： 1.减速器装配图1张（A1图纸）； 2.减速器零件图2张（A3图纸）； 3.设计计算说明书1份。三、设计题目：带式运输机传动装置四、传动方案：

五、设置参数：原始数据 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 运输带拉力F （N）250 230 220 210 210 200 220 260 245 240 运输带速度V （m/s） 1.8 2.2 2.4 2.5 2.6 2.7 2.5 2.1 2.3 2.4 滚筒直径D （mm） 300 330 340 350 360 380 380 300 360 320 六、设计者具体计算条件

1、运输带拉力2200N。 2、运输带速度2.4m/s。 3、滚筒直径340mm。 4、滚筒效率0.96。 5、工作情况：两班制（8 小时/班），连续单向运行，载荷较平稳； 6. 使用期限：10 年，每年按300 天计算； 7. 工作环境：室内，最高温度35℃，灰尘较大； 8. 电力来源：三相交流，电压380/220V； 9. 维修间隔期：四年一次大修，两年一次中修，半年一次小修； 10. 制造条件及生产批量：一般机械厂制造，小批量生产。七、课程设计工作量 1. 减速器装配图1 张（A0 或A1）； 2. 零件图2 张（高速级小齿轮，低速级（齿轮）轴）； 3. 设计计算说明书1 份（约5000~7000 字）。设计时间：2011年5月25 设计过程一、电动机的选择计算说明和计算过程计算结果

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

课程设计说明书书写格式

课程设计说明书书写格式《模拟电子技术》课程设计说明书书写格式模拟电子技术》为了保证课程设计文档的质量,做到说明书格式的规范化,特作如下规定: 一,内容要求及格式课程设计说明书应用汉语撰写,内容应层次分明,数据可靠, 文字简练, 说明透彻,推理严谨. 说明书内容一般应由九个主要部分组成, 依次为:1. 封面,2. 课程设计任务书, 3. 目录, 4. 说明书正文,5. 结束语,6. 参考文献, 7. 附录. 各部分的具体要求如下：1.封面格式:XXXXXXXX学校课程设计说明书课题名称一———————专业名称————————学生班级————————学生姓名————————学生学号————————指导教师———————— 2. 课程设计任务书 3. 目录列出说明书的大标题, 一级和二级节标题,逐项标明页码, 标题应该简明扼要,点出各部分主要内容. " 目录"两字居中, 下空两行为章,节, 小节及其开始页码. 章,节, 小节分别以如下方式: 第 1 章,1.1,1.1.1 依次标出,章, 节,小节与页码之间用"..." 连接.每一... 级标题标题依次往后退一个汉字. 4. 说明书正文正文是主体,一般可包括设计要求与指标, 理论分析, 计算方法, 具体设计内容,测试方法和实验结果,数据分析和讨论,结论等. 标题:每章标题以三号黑体居中打印; " 章"下空两行为"节"以四号黑体左起打印; " 节"下为"小节" , 以小四号黑体左起打印. 换行后空二个汉字打印论文正文. 正文采用小四号宋体, 正文行间距为固定值24磅.例：第1章XXXX 1. 1 XXXX 1.1.1 XXXX 图, 表,公式:文中的图,表公式一律采用阿拉伯数字分章编号,如:图2-5, 表3-2, 公式等.图序及图名居中置于图的下方,图中的术语,符号,单位等应与正文表述所用一致表序及表名置于表的上方,表中参数应标明量和单位的符号;图序及图名,表序及表名采用五号楷体字.公式的编号用括号括起写在右边行末,其间不加虚线. 图,表, 公式等与正文之间要有一定的行间距. 5. 结束语设计总结,主要成果或结论,存在的问题等 6. 参考文献只列作者直接阅读过, 在正文中被引用过的文献资料. 参考文献一律列在正文的末尾,不得放在各章之后.在引用别人的结论时,应在引用处加以说明,严禁抄袭现象的发生.作者姓名写到第三位，余者写",等"或",et al.."" 参考文献"四字居中用三号黑体字,空一行左起按顺序依次列出参考文献,将序号置于方括号内,用小四号宋体字. 几种主要参考文献的格式为: 连续出版物:序号作者. 文题.刊名[J],年，卷号：起~止页码专或编著：序号作者.书名[M].出版地：出版社,出版年.起~止页码技术标准：序号发布单位.技术标准代号. 技术标准名称.出版地：出版者,出版日期举例如下： [1] 周绥平,陈宗基. DR 算法的更新时间间隔研究. 系统仿真学报[J],1999,7 ：13~18 [2] 竺可桢.物理学[M].北京：科学出版社，1973.56~60 [3] 中华人民共和国国家技术监督局. GB3100~3102. 中华人民共和国国家标准—量与单位. 北京: 中国标准出版社,1994-11-01 7. 附录主要列入设计过程所做的实物图,公式推导,与正文分开. 8.

自控理论实验指导书

自动控制理论实验指导书信息工程学院 2005年10月

第一部分实验要求 1．实验前做好预习。 2．严格按照要求操作实验仪器，用毕恢复原状。 3．接线完成后，由指导教师检查后方可通电。 4．实验完成后，由指导教师检查实验记录、验收仪器后，方可离开。 5．实验报告应包括以下内容： 1）实验目的； 2）实验线路； 3）实验内容； 4）实验结果（测得的数据、波形等）； 5）实验结果的分析和讨论。第二部分实验实验一二阶系统的阶跃响应一、实验目的 1．学习二阶系统阶跃响应曲线的实验测试方法； 2．研究二阶系统的两个参数n ωξ,对暂态性能指标的影响。二、实验设备 1．XMN-2型模拟仪。 2．超低频示波器。 3．万用表。三、实验内容典型二阶系统的框图如图1所示：图1 二阶系统框图其闭环传递函数为： 2 222)() (n n n s s s X s Y ωξωω++= 用图2所示电路可模拟二阶系统。其中4个运算放大器分别构成如下环节：

)(t x 图2 用运算放大器构建的二阶系统 . , )(;1)(; ,1)()(6921i f op op op op R R K K s G s G RC T Ts s G s G =-=-==-== 上式中op1、op2、op6、op9分别和模拟仪的运放单元相对应。无阻尼自然振荡角频率、阻尼比与时间常数T 、比例系数K 满足下列关系： 2 );/(1 K s rad T n = = ξω 1．无阻尼自然振荡角频率n ω保持不变，改变阻尼比ξ，输入单位阶跃信号 V t t x )(1)(=，观察和记录响应曲线)(t y 和最大超调量p M 、调整时间s t 的变化。 1）取K R C M R f 40,0.1,1===μ，使s T K 1,4.0==，可得2.0,1==ξωn 。 2）令K R f 80=，其他参数不变，此时s T K 1,8.0==，4.0,1==ξωn 。 3）令K R f 200=，其他参数不变，此时s T K 1,2==，1,1==ξωn 。 2．阻尼比ξ保持不变，改变无阻尼自然振荡角频率n ω，输入单位阶跃信号 V t t x )(1)(=，观察和记录响应曲线)(t y 和最大超调量p M 、调整时间s t 的变化（与上述第一组参数下的结果比较）。取K R C M R f 40,47.0,1===μ，使s T K 47.0,4.0==，可得12.2=n ω， 2.0=ξ。 3．将以上四组测量结果列表给出，并和最大超调量p M 、调整时间s t 的理论值相比较。四、思考题 1．推导图2所示电路的闭环传递函数，并确定n ω、ξ和i f R R C R ,,,的关系。 2．该电路的输出的稳态值是否等于阶跃输入信号的幅值？为什么？

自动控制原理课程设计实验

上海电力学院自动控制原理实践报告课名：自动控制原理应用实践题目：水翼船渡轮的纵倾角控制船舶航向的自动操舵控制班级：姓名：学号：

水翼船渡轮的纵倾角控制一．系统背景简介水翼船(Hydrofoil)是一种高速船。船身底部有支架，装上水翼。当船的速度逐渐增加，水翼提供的浮力会把船身抬离水面(称为水翼飞航或水翼航行，Foilborne)，从而大为减少水的阻力和增加航行速度。水翼船的高速航行能力主要依靠一个自动稳定控制系统。通过主翼上的舵板和尾翼的调整完成稳定化操作。该稳定控制系统要保持水平飞行地穿过海浪。因此，设计上要求系统使浮力稳定不变，相当于使纵倾角最小。航向自动操舵仪工作时存在包括舵机（舵角）、船舶本身（航向角）在内的两个反馈回路：舵角反馈和航向反馈。当尾舵的角坐标偏转错误!未找到引用源。，会引起船只在参考方向上发生某一固定的偏转错误!未找到引用源。。传递函数中带有一个负号，这是因为尾舵的顺时针的转动会引起船只的逆时针转动。有此动力方程可以看出，船只的转动速率会逐渐趋向一个常数，因此如果船只以直线运动，而尾舵偏转一恒定值，那么船只就会以螺旋形的进入一圆形运动轨迹。二．实际控制过程某水翼船渡轮，自重670t，航速45节（海里/小时），可载900名乘客，可混装轿车、大客车和货卡，载重可达自重量。该渡轮可在浪高达8英尺的海中以航速40节航行的能力，全靠一个自动稳定控制系统。通过主翼上的舵板和尾翼的调整完成稳定化操作。该稳定控制系统要保持水平飞行地穿过海浪。因此，设计上要求该系统使浮力稳定不变，相当于使纵倾角最小。

上图：水翼船渡轮的纵倾角控制系统已知，水翼船渡轮的纵倾角控制过程模型，执行器模型为F（s）=1/s。三．控制设计要求试设计一个控制器Gc（s），使水翼船渡轮的纵倾角控制系统在海浪扰动D （s）存在下也能达到优良的性能指标。假设海浪扰动D（s）的主频率为w=6rad/s。本题要求了“优良的性能指标”，没有具体的量化指标，通过网络资料的查阅：响应超调量小于10%，调整时间小于4s。四．分析系统时域 1.原系统稳定性分析 num=[50]; den=[1 80 2500 50]; g1=tf(num,den); [z,p,k]=zpkdata(g1,'v'); p1=pole(g1); pzmap(g1) 分析：上图闭环极点分布图，有一极点位于原点，另两极点位于虚轴左边，故处于临界稳定状态。但还是一种不稳定的情况，所以系统无稳态误差。 2.Simulink搭建未加控制器的原系统（不考虑扰动）。