第四次实验东南大学控制专业技术与系统实验报告
控制技术基础实验报告
一、实验目的本次实验旨在通过一系列基础控制技术的实践操作，使学生掌握以下内容：1. 控制系统的基本组成与工作原理；2. 控制系统的基本分析方法；3. 控制系统的设计与调试方法；4. 掌握控制工程实验仪器的使用方法。
二、实验原理控制技术是研究如何使系统按照预期目标进行工作的科学。
控制系统的基本组成包括：被控对象、控制器、执行机构和反馈环节。
控制器根据反馈信号与设定值的偏差，对执行机构进行控制，使被控对象的输出值稳定在设定值附近。
控制系统的分析方法主要包括时域分析、频域分析和根轨迹分析。
时域分析主要研究系统的稳定性、动态性能和稳态性能；频域分析主要研究系统的频率响应特性；根轨迹分析主要研究系统参数变化对系统性能的影响。
控制系统设计的主要方法有：PID控制、模糊控制、神经网络控制等。
PID控制是最常用的控制方法，通过调节比例、积分和微分三个参数来控制系统的动态性能和稳态性能。
三、实验仪器与设备1. 控制工程实验仪；2. 计算机；3. 信号发生器；4. 数据采集卡；5. 实验指导书。
四、实验内容1. 控制系统时域分析实验目的：研究二阶系统特征参数对系统的动态性能和稳定性的影响。
实验步骤：（1）搭建实验电路，包括被控对象、控制器和反馈环节；（2）通过信号发生器输入阶跃信号，采集系统的输出信号；（3）利用计算机软件分析系统的动态性能和稳态性能。
2. 控制系统频域分析实验目的：研究系统的频率响应特性。
实验步骤：（1）搭建实验电路，包括被控对象、控制器和反馈环节；（2）利用信号发生器输入不同频率的正弦信号，采集系统的输出信号；（3）利用计算机软件分析系统的频率响应特性。
3. PID控制实验目的：掌握PID控制原理，并通过实验验证其性能。
实验步骤：（1）搭建实验电路，包括被控对象、控制器和反馈环节；（2）利用计算机软件设置PID参数，实现系统的控制；（3）观察系统输出信号，分析PID控制的效果。
4. 模糊控制实验目的：掌握模糊控制原理，并通过实验验证其性能。
东南大学检测技术第4次实验报告
东南大学自动化学院实验报告课程名称：检测技术第 4 次实验实验名称：实验十七、实验三十二、实验三十四、实验三十五院（系）：自动化专业：自动化姓名：学号：实验室：常州楼5楼实验组别：同组人员：实验时间：2016年12月30日评定成绩：审阅教师：目录实验十七霍尔转速传感器测电机转速实验一、实验目的 (3)二、基本原理 (3)三、实验器材 (3)四、实验步骤 (3)五、实验数据处理 (4)六、思考题 (4)实验三十二光纤传感器的位移特性实验一、实验目的 (5)二、基本原理 (5)三、实验器材 (5)四、实验步骤 (5)五、实验数据处理 (6)六、思考题 (6)实验三十四光电转速传感器的转速测量实验一、实验目的 (7)二、基本原理 (7)三、实验器材 (7)四、实验步骤一 (7)五、实验数据处理 (8)六、思考题 (9)实验三十五光电传感器控制电机转速实验一、实验目的 (9)二、基本原理 (9)三、实验器材 (10)四、调节仪简介 (10)五、实验步骤 (12)六、思考题 (14)实验十七霍尔转速传感器测电机转速实验一、实验目的了解霍尔转速传感器的应用。
二、基本原理利用霍尔效应表达式：U H ＝K H ·I B ，当被测圆盘上装上 N 只磁性体时，圆盘每转一周磁场就变化 N 次。
每转一周霍尔电势就同频率相应变化，输出电势通过放大、整形和计数电路计数就可以测量被测物体的转速。
三、实验器材主机箱、霍尔转速传感器、转动源。
四、实验步骤1、根据图 5-5 将霍尔转速传感器安装于霍尔架上，传感器的端面对准转盘上的磁钢并调节升降杆使传感器端面与磁钢之间的间隙大约为 2～3ｍｍ。
2、在接线以前，先合上主机箱电源开关，将主机箱中的转速调节电源 2～24v 旋钮调到最小（逆时针方向转到底），接入电压表（显示选择打到 20v 档），监测大约为１.25v；关闭主机箱电源，将霍尔转速传感器、转动电源按图 5-5 所示分别接到主机箱的相应电源和频率／转速表（转速档）的 Fin 上。
东南大学系统实验报告
实验八：抽样定理实验（PAM ）一．实验目的：1. 掌握抽样定理的概念2. 掌握模拟信号抽样与还原的原理和实现方法。
3. 了解模拟信号抽样过程的频谱 二．实验内容：1.采用不同频率的方波对同一模拟信号抽样并还原，观测并比较抽样信号及还原信号的波形和频谱。
2. 采用同一频率但不同占空比的方波对同一模拟信号抽样并还原，观测并比较抽样信号及还原信号的波形和频谱 三．实验步骤：1. 将信号源模块、模拟信号数字化模块小心地固定在主机箱中，确保电源接触良好。
2. 插上电源线，打开主机箱右侧的交流开关，在分别按下两个模块中的电源开关，对应的发光二极管灯亮，两个模块均开始工作。
3. 信号源模块调节“2K 调幅”旋转电位器，是“2K 正弦基波”输出幅度为3V 左右。
4. 实验连线5. 不同频率方波抽样6. 同频率但不同占空比方波抽样7. 模拟语音信号抽样与还原 四．实验现象及结果分析：1.固定占空比为50%的、不同频率的方波抽样的输出时域波形和频谱： (1) 抽样方波频率为4KHz 的“PAM 输出点”时域波形：抽样方波频率为4KHz 时的频谱：50K…………PAM 输出波形输入波形分析：理想抽样时，此处的抽样方波为抽样脉冲，则理想抽样下的抽样信号的频谱应该是无穷多个原信号频谱的叠加，周期为抽样频率；但是由于实际中难以实现理想抽样，即抽样方波存在占空比（其频谱是一个Sa()函数），对抽样频谱存在影响，所以实际中的抽样信号频谱随着频率的增大幅度上整体呈现减小的趋势，如上面实验频谱所示。
仔细观察上图可发现，某些高频分量大于低频分量，这是由于采样频率为4KHz ，正好等于奈奎斯特采样频率，频谱会在某些地方产生混叠。
(2) 抽样方波频率为8KHz 时的“PAM 输出点”时域波形：2KHz6K 10K 14K输入波形PAM 输出波形抽样方波为8KHz 时的频谱：分析：当采样频率为8KHz 时，频谱如上图所示，已抽样信号的频谱有无穷多个原始信号频谱叠加而成，周期为采样频率8KHz ，由于此时采样频率>>那奎斯特速率，故没有混叠。
东南大学过程控制实验报告四
东南大学自动化学院实验报告课程名称：过程控制第四次实验实验名称：液位单回路调节系统实验院（系）：自动化专业：自动化姓名：学号：同组人员：实验时间：2017 年 5 月13 日评定成绩：审阅教师：目录一．实验目的 (3)二．实验内容 (3)三．实验步骤 (3)四．实验现象 (5)五．思考题 (9)一、实验目的1、熟悉PID参数对控制系通过实验掌握单回路控制系统的构成，构成单回路单容液位控制系统；2、并应用临界比例度法、经验试凑法和衰减曲线法等整定方法来整定控制系统的PID 参数；3、了解扰动对过程品质指标的影响，用调节器仪表进行PID参数的整定和自动控制的投运；4、熟练掌握调节器的参数设置和手动、自动的操作方法。
二、实验内容1、单回路系统简介：单回路调节系统，一般是指用一个控制器来控制一个被控对象，即SISO（single input single output）系统。
其中，控制器只接收一个测量喜好，其输出也只控制一个执行机构。
单回路流量PID控制系统也是一种单回路调节系统，系统框图如上图所示。
在此控制回路中，被控对象的液位是被控量。
利用压力型液位感测器和调理电路对测量信号进行归一化处理，形成4~20mA的信号；PID控制器作为系统的核心，控制输出，使液位打到期望的设定值。
单回路系统示意图如图4.1所示。
图4.1 单回路系统示意图三、实验步骤1、接好实验导线，打开或关闭相应的阀门；2、接通总电源和各仪表电源；3、液位回路整定参数值的计算：选取工程中常用的整定方法（经验试凑法、临界比例度法、衰减曲线法等）的一种或两种，按照每种整定方法不同的整定步骤，计算和整定液位回路的P、I、D参数；4、将计算所得的PID参数值置于调节器中，系统投入闭环运行。
加入扰动信号观察液位的变化，直至过渡过程曲线符合要求为止。
注意每改变一次整定参数，系统必须处于稳定状态下再加阶跃信号；5、曲线的分析处理：对液位的过渡曲线进行分析和处理，描绘几组典型的整定曲线，分别标出得到每组曲线时所设定的PID参数值，计算每条整定曲线的超调量、峰值时间、调节时间等指标并分析比较哪组曲线整定效果相对最佳并给出合理的解释，总结P、I或D参数对过渡曲线性能指标的影响；6、记录曲线，运用力控组态软件中的历史趋势曲线，曲线下方操作按钮的作用参看附录二。
东南大学控制技术和系统实验报告可编程控制器
东南大学控制技术与系统可编程控制器实验姓名：组员：学号：指导教师：实验日期：第一章基本实验实验一基本操作与基本指令实验一、实验目的1.熟悉可编程控制器的外部结构2.熟悉可编程控制器试验箱的结构和使用方法3.掌握可编程控制器的使用4.了解基本指令的编程二、实验器材1.可编程控制器实验箱2.计算机3.编程电缆4.连接导线三、实验设备及编程软件介绍（略）四、实验内容及步骤1.两层楼道灯PLC控制实验注意：接线前请关闭电源，接完线检查正确后再打开电源；实验结束，拔线前请关闭电源。
按图1-19所示接线。
输入X2、X3分别接实验箱上的按钮0#、1#；输出Y1接线实验箱上的指示灯0#、1#。
输入、执行表1-1中的程序，操作按钮0#、1#，观察输出，并记录结果。
实验结果：当0#和1#按钮状态相同时，灯亮，输出1；当0#和1#按钮状态不相同时，灯灭，输出0。
2.基本指令实验根据下面的梯形图，将输入X0-X3分别连接到试验箱模拟开关0#--3#。
输入、执行程序，分别设定模拟开关为ON或OFF,观察PLC输出结果，并分别填入对应的操作结果表中。
3.组合电路的PLC编程实验有些厂家生产的PLC编程器可采用逻辑控制图编程，如图1-20所示。
Y0、Y1输出分别对应的梯形图及指令表如下：将X0~X5连接到实验箱模拟开关0#~5#。
输入、执行程序，验证下面关系。
①对于Y0输出：若X5为1，不论X0、X1、X2、X3、X4为何值，Y0均为1；若X5为0时，只有X3或X4为1，X0、X1均为1，X2为0 ，Y0才能输出1。
②对于Y1输出：X4为0 ，X0或X1为1，X2为0 或X3为1，Y1才能输出1。
实验结果：完全验证了上面的关系。
实验二、置位、复位及脉冲指令实验一、实验目的1、熟悉SET置位、RST复位、PLS上升脉冲和PLF下降脉冲指令编程和使用。
2、熟悉PLC编程方法。
3、掌握PLC负载电路的接线。
二、实验器材1、可编程试验控制箱。
东南大学现代检测技术第四次实验
检测技术实验报告院（系）：自动化专业：自动化姓名：学号：同组人员：评定成绩：评阅教师：实验一：发光二极管（光源）的照度标定一、实验目的：了解发光二极管的工作原理及工作电流与光照度的对应关系。
二、需用器件与单元：主机箱（恒流源、电流表、照度表）；照度计探头；发光二极管；遮光筒。
三、实验原理：发光二极管是由Ⅲ-Ⅳ族化合物，如GaAs（砷化镓）、GaP（磷化镓）、GaAsP（磷砷化镓）等半导体制成的，其核心是PN结。
因此它具有一般P-N结的I-N特性，即正向导通，在正向电压下，电子由N区注入P区，空穴由P区注入N区。
进入对方区域的少数载流子（少子）一部分与多数载流子（多子）复合而发光,假设发光是在P区中发生的，那么注入的电子与价带空穴直接复合而发光，或者先被发光中心捕获后，再与空穴复合发光。
除了这种发光复合外，还有些电子被非发光中心（这个中心介于导带、介带中间附近）捕获，而后再与空穴复合，每次释放的能量不大，不能形成可见光。
发光的复合量相对于非发光复合量的比例越大，光量子效率越高。
由于复合是在少子扩散区内发光的，所以光仅在靠近PN结面数μm以内产生。
原理图如下：发光二极管的工作原理四、步骤：1、按图1－2配置接线，接线注意＋、－极性。
2、检查接线无误后，合上主机箱电源开关。
3、调节主机箱中的恒流源电流大小即发光二管的工作电流大小就可改变光源的光照度值。
拔去发光二极管的其中一根连线头，则光照度为0（因恒流源的起始电流不为0，要得到0照度只能断开光源的一根线）。
按表1进行标定实验（调节恒流源），得到照度—电流对应值。
图1—2 工作电流与光照度的关系图1—3 工作电压与光照度的关系5合上主机箱电源，调节主机箱中的0~24V可调电压（电压表量程20V档），就可以改变光源（发光二极管）的光照度值。
按表7-1进行标定实验（调节电压源），得到照度~电压对应值。
6、根据表1画出发光二极管的电流~照度、电压~照度特性曲线。
东南大学微机原理微机系统与接口实验三四实验报告范文自动化学院
东南大学微机原理微机系统与接口实验三四实验报告范文自动化学院《微机实验及课程设计》实验报告学号08011东南大学《微机实验及课程设计》实验报告实验三TPC装置系统，I/O与存储器简单输入输出实验四（1）姓名：学号：08011专业：自动化实验室：计算机硬件技术实验时间：2022年04月9日报告时间：2022年04月21日评定成绩：审阅教师：《微机实验及课程设计》实验报告学号08011一.实验目的与内容实验三：(1)实验目的：1)2)3)4)了解掌握TPC实验系统的基本原理和组成结构，学会测试检查TPC-PCI总线转接卡地址；正确掌握I/O地址译码电路的工作原理，学会动态调试程序DEBUG/TD的直接I/O操作方法；学会利用I/O指令单步调试检查硬件接口功能，学会利用示波器检测I/O指令执行时总线情况；进一步熟悉8086/8088及PC机的分段存储特性，了解存储器扩展原理，完成编程及测试。
(2)实验内容：1)观察了解TPC-2003A实验系统的基本原理和组成结构，测试基本单元电路功能，熟悉各部分辅助电路的使用；2)通过Win/某P控制台硬件信息或测试程序检查TPC-PCI总线转接卡地址，并记录；3)按图3.3-5的I/O地址译码测试参考电路连线，分析电路原理，分别利用动态调试程序直接I/O操作功能和单步功能测试；4)编程利用片选负脉冲控制指示灯（如L7）闪烁发光（亮、灭、亮、灭、），时间间隔通过软件延时实现；5)修改延时参数，使亮(约1秒)与灭的时间间隔分别为1秒、5秒和8秒，记录延时程序对应参数B某,C某。
实验四：(1)实验目的6)进一步掌握TPC实验装置的基本原理和组成结构7)掌握利用I/O指令单步调试检查硬件接口功能，学会用示波器检测I/O指令执行时总线情况8)掌握简单并行输入输出接口的工作原理和使用方法，进一步熟悉掌握输入输出单元的功能和使用(2)实验内容9)连接简单并行输出接口电路，编程从键盘输入一个字符或数字，将其ASCII码通过这个输出接口电路输出，根据8个放光二极管发光情况验证正确性10)连接简单并行输入接口电路，用逻辑电平开关K0～K7预置一字母的ASCII码，编程输入这个ASCII码，并将其对应字母在屏幕上显示出来二.基本实验原理实验三：实验电路图见3.3-5，实验电路中D触发器CLK端输入脉冲时，上升沿使Q端锁存输出高电平L7发光，CD端为低电平时L7灭：《微机实验及课程设计》实验报告学号08011参考程序：程序名:decode.amioportequ0c800h-0280h;tpc卡中设备的IO地址outport1equioport+2a0h;CLK端译码输出端选为地址Y4outport2equioport+2a8h;CD端对应译码输出选为地址Y5tackegmenttackdb100dup()tackendcodeegmentaumec:code,:tackmainprocfartart:mova某,tackmov,a某movd某,outport1;Y4，置位，CLK端写outd某,alcalldelay;调延时子程序movd某,outport2;Y5，清空CD端写outd某,alcalldelay;调延时子程序movah,1int16hjetart;ZF=1，无键输入movah,4chint21h;返回DOS操作系统mainendpdelayprocnear;延时子程序movb某,2000ZZZ:movc某,0ZZ:loopZZdecb某2《微机实验及课程设计》实验报告学号08011jneZZZretdelayendpcodeendendtart实验四：(1)简单并行输入输出接口电路连线图输出接口电路输入接口电路(2)简单并行输入输出电路原理数据D0～D7先预存入273中，当输出端口2A8H和写信号同时低电平时，发生时钟触发，此时将数据运送到输出端Q1～Q8。
2020东南大学自动化控制基础大实验直流电机位置控制报告
东南大学自动化学院实验报告课程名称：自动控制基础实验名称：自动控制大型实验——直流电机位置控制院（系）：自动化学院专业：自动化姓名：学号：实验室：动力楼417 实验组别：同组人员：实验时间：2014 年 5 月31 日评定成绩：审阅教师：目录一、设计内容 (3)1. 任务要求 (3)2. 性能指标 (3)3. 验收基本要求 (3)二、熟悉实物功能 (3)1. 电机组 (3)2. PWM (4)3. 光码盘 (4)4. 采集卡 (6)三、实验理论基础 (7)1. 状态反馈 (7)2. 状态观测器 (7)四、实验仪器及设备 (8)五、建模过程 (8)1. 电机非线性特性测量 (8)2. 电机速度传递函数 (10)3. 电机位置传递函数 (12)5. DA卡的电平匹配 (13)六、仿真设计 (14)1. 建立状态空间模型 (14)2. 状态观测器设计 (15)3. 状态反馈设计及仿真效果 (16)4. 整体仿真 (18)七、完整接线及调试 (20)1. 系统实际Simulink (20)2. 实物图连接线路图 (21)3. 输出波形 (21)八、实验总结 (23)1. 实验过程中出现的问题和解决方案 (23)2.实验过程中的注意点 (24)3.实验小结 (24)一、设计内容1. 任务要求1．给小型直流电机机组和其他辅助装置，设计完整的位置控制系统。
采用现代控制理论极点配置的控制方法，应用Matlab/Simulink软件对控制系统进行辅助分析和设计，并运用Simulink实时控制功能设计控制器，使系统满足给定的性能指标。
2．小组讨论并设计实验步骤。
3．系统要尽量准确建模。
4．时间约20个学时，采用实验室开放形式。
5．实物当面验收和交大型实验报告。
2. 性能指标1．无位置误差（360º之内）2．定位响应时间< ０.３秒（360º之内）3．定位超调量< ２０％（360º之内）3. 验收基本要求1．要有原物理功能框图和照片，实物系统接线图，数学模型框图，Simulink仿真框图和结果，完整控制系统框图和接线图。
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当继电器M8028置1时，定时器T0-T31认为100ms时标，而T32-T55时标变为10ms。
定时器的指令格式如下图1-29
当X0合上，T0开始定时，当定时到T50时（5s），T0触发点输出为1，T0于Y0接通，Y0有输出。
第四次实验东南大学-控制技术与系统实验报告
———————————————————————————————— 作者：
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东南大学
控制技术与系统
可编程控制器实验
姓名：张子龙组员：焦越
学号：指导教师：朱利丰
实验日期：2016年11月30日
1、掌握定时器指令的格式、功能和编程方法。
2、掌握计数器指令的格式、功能和编程方法。
3、熟悉实验步骤原理，内容及步骤。
第二章应用试验
实验一、交通信号灯自动控制实验
一、实验目的Leabharlann 1、掌握实用PLC控制十字路口交通灯的程序设计方法
2、进一步熟悉PLC指令的使用
二、实验器材
1、可编程序控制器试验箱
2、交通信号灯演示装置
2）实验步骤二
输入执行上面程序
观察结果输出。
当X0合上，Y0每隔0.1s闪烁一次。当X0断开，Y0每隔1s闪烁一次。说明M8028控制T32-T55的定时时基脉冲。
2、计数器指令实验
1）如图1-31
2）实验步骤三
X0、X1接试验箱模拟开关0#、1#
输入执行上面程序
观察结果输出。
当X1为0时，X0合上10次，Y0有输出，再按下X1一次，Y0无输出，再X0合上10次，Y0有输出。
2、计数器指令
FXOS系列的PLC有计数器16个，其中普通型C0-C13共14个，带掉保护型的为C14、C15两个。
每个计数器为16位，所以计数器范围为1-32767。
该指令占3步。
四、实验内容及步骤
1、定时器指令实验
1）实验步骤一
X0接试验箱模拟开关0#
输入执行上面程序
观察结果输出。
当合上X0时，Y0每隔1s闪烁一次，说明T1、T0的定时器时基脉冲为100ms，计10次。
实验四、定时器、计数器指令实验
一、实验目的
1、掌握定时器、计数器指令的格式和编程方法。
2、掌握定时器、内部时序脉冲参数的设置。
3、掌握计数器、定时器的功能及定时技巧。
二、实验器材
1、可编程序控制器试验箱
2、计算机
3、编程电缆
4、连接导线
三、实验原理和电路
1、定时器指令
FXOS系列的PLC有定时器56个，编号T0-T55。
3、掌握利用移位寄存器作为时序电路进行程序设计的方法和技巧。
六、实验结果
东西和南北方向的绿、黄、红灯亮灯的时间是相等的，结果与时序工作波形图匹配。
3、定时器\计数器综合试验
1）程序如下图所示
X0为启动信号，Y0为1s脉冲发生器，X1为C0的复位信号。
2）实验步骤四
X0、X1接试验箱模拟开关0#、1#
输入执行上面程序
观察结果输出。
X0为ON时，Y0每隔一秒闪烁一次；C0对Y0计数，当计数到10次，C0=ON，Y1输出1，X1=ON，Y1为0。
五、预习要求
3、计算机
4、编程电缆
5、连接导线
三、实验原理和电路
十字路口交通信号灯在我们日常生活中经常遇到，其控制指令常采用数字电路控制或者单片机控制达到目的。这里我们用可编程控制器对其进行控制。
图2.1是十字路口两个方向交通灯自动控制的时许工作波形图
下表是I/O地址
移位寄存器和输出真值表如表2.2
下图是实验程序（梯形图有错误注意）
四、实验内容和步骤
1、接线，xo为启动信号，x1为停止信号，分别接"交通信号灯"的演示装置的start，stop。Y0,Y1,Y3,Y3,Y4,Y5分别接对应的指示灯。
2、写入执行程序，合上xo，观察结果。
五、预习要求
1、掌握移位寄存器指令的功能和编程原理。
2、阅读、熟悉本次试验的原理、电路、内容及步骤。