自控实验报告华中科技大学 电气学院
电气学科大类
2011 级
《信号与控制综合实验》课程
实验报告
(基本实验:自动控制理论基本实验)
姓名学号 u201111998 专业班号电气1108 同组者学号电气1108 指导教师日期
实验成绩评阅人
实验评分表
实验十一二阶系统的模拟与动态性能研究
一、实验原理
二阶系统可用图1所示的模拟电路图来模拟：
二阶系统模拟电路图系统框图为
简化得：
由此得传递函数表达式
c(s)?2rc==
2s2+2s+
rc?2
rc2 +r2) ωn== ζ= 若ζ=0，r+r2=0kω
若ζ=1，r+r2=1.414r=14.14kω
若要使ζ<1，需要将r短路，将r2调整至6.3kω由：ζ=ωn= t，ζωn=2tk1 k、t越大超调量越大；k越大，t越小，无阻尼自然震荡频率越大。但是，响应速度只与t有关
二、实验目的
1、掌握典型二阶系统动态性能指标的测试方法。
2、通过实验和理论分析计算的比较，研究二阶系统的参数对其动态性能的影响。
三、实验设备电子模拟装置1套。数字示波器1台。函数发生器1台。
四、实验步骤
1、根据二阶系统模拟电路图在实验装置上搭建二阶系统的模拟电路
2、分别设置ζ＝0；0＜ζ＜1；ζ＞1，观察并记录r(t)为正负方波信号时的输出波形c(t),分析此时相对应的各σp、ts，并加以定性的讨论。
3、改变运放a1的电容c，再重复以上实验内容
4、设计一个一阶线性定常闭环系统，并根据系统的阶跃输入响应确定该系统的时间常数。
五、实验结果分析
1.c=0.68μf，ζ＝0（r=0，r2=0）
2.c=0.68μf，0＜ζ＜1（r=0，r2=6.3kω）
3. c=0.68μf，ζ＞1（r=10kω，r2=6.3kω）
4. c=0.68μf，ζ＞1（r=10kω，r2=36k ω）
1. c=0.082μf，ζ＝0（r=0，r2=0）
2. c=0.082μf，0＜ζ＜1（r=0，r2=6.3k ω）
3. c=0.082μf，ζ＞1（r=10kω，r2=36kω）
结果分析：
阻尼比ζ与超调量和稳定性的关系明显，当ζ＝0时，振荡很剧烈，理论上是振幅振荡，在实验中由于干扰因素的存在，振幅会略有衰减；当0＜ζ＜1时，系统欠阻尼，响应快且存在超调量；ζ＞1时，系统过阻尼，响应慢且无超调。无阻尼自然震荡频率与响应速度关系明显，阻尼比相同的情况下，无阻尼自然震荡频率越大，系统响应越快。 4.1设计一个一阶线性定常闭环系统：
如图，设计一个单位闭环一阶系统,系统的传递函数为：
g（s）=1+rcs r=10kω c=0.68μf
τ=rc=6.8ms（理论值）响应曲线如下图：
1
测得τ=6.6ms，在误差允许范围内。本实验采用测量幅值上升至最大幅值的0.63时的时间即对应的一个τ来算出时间常数τ，在测量中需采用示波器中的cursor键位。
六、实验思考题
1.根据实验模拟电路图绘出对应的方框图。消除内环将系统变为一个单位负反馈的典型结构图。此时能知道系统中的阻尼比ζ体现在哪一部分吗？如何改变ζ的数值？
答：方框图如图：
阻尼比ζ体现在内环反馈通道的增益：
+r2)ζ=
调节内环反馈运放的反馈电阻即可调节阻尼比ζ。
2.当线路中的a4运放的反馈电阻分别为8.2k, 20k, 28k, 40k,50k，102k，120k，180k，220kω时，计算系统的阻尼比ζ。
?(s)?
当c1=c2=0.68μf时得闭环传递函数为：
43252
s2?29.41r2s?43252
二个积分环节和一个比例系数为1的放大器串联而成，主反馈仍为1，此时的ζ＝？
答：将实验中的内环打开时，系统框图为：
闭环传递函数的特征方程s的一次项将不存在，所以此时ζ＝0 4.如果阶跃输入信号的幅值过大，会在实验中产生什么后果？
答：由于运放的供电电压为?15v，若阶跃输入信号幅值过大，会使运放进入饱和区而非线性放大区，造成失真现象。 5.在电路模拟系统中，如何实现单位负反馈？
答：若此时信号与输入信号反向，将输出通过一个与输入相同的电阻引入到输入端即可。若此时信号与输入信号同相，则需要一个增益为1的反向放大器实现单位负反馈。6.惯性环
节中的时间常数t改变意味着典型二阶系统的什么值发生了改变？σp、ts、tr、tp各值将如何改变？
答：t=ξωn，如果t增大，ξωn减小，σp将变小，ts变大，tr变大，tp变大。
7.典型二阶系统在什么情况下不稳定？用本实验装置能实现吗？为什么？
答：二阶系统在ζ＜0时不稳定；将a4所在支路短接接可以实现（相当于出现了正反馈），此时，系统就有极点在右半平面。
8.采用反向输入的运算放大器构成系统时，如何保证闭环系统是负反馈性质？你能提供一简单的判别方法吗？
答：采用瞬时极性法。具体做法如下：先假设输入信号r在某一瞬间变化的极性为正，然后根据各级运放电路的输出与输入之间的相位关系，以确定从输出回路到输入回路的反馈信号的瞬时极性，最后判断反馈信号是削弱还是增强了净输入信号，如果削弱，则为负反馈，反之为正反馈。
简单判别方法：若反馈环路中总的运算放大器为奇数个，则很有可能是负反馈；若反馈环路中的放大器为偶数个，则很有可能是正反馈。实验小结：
本次试验比较简单，按照步骤进行，清晰明了。我们了解了无阻尼、欠阻尼、过阻尼波形的动态性能，了解了实验电路的连接，为后面的实验做好了准备。
1
实验十二二阶系统的稳态性能研究
一、实验原理
为系统建模时，需要考虑各个环节的时间常数，应远小于输入正负方波的周期，只有在响应已经非常近稳定的时候才能将此时的值认为是稳态值。
系统模拟电路
n(s)
系统方框图
整体考虑扰动g和f还有输入r
，得到系统的传递函数：
e=r-c=
0.0001s2+0.02s+10.0001s+0.02s+k
r?
k(0.01s+1)0.0001s+0.02s+k
g?
0.01s+1
0.0001s+0.02s+k+1
f分解开来即：
当r(t)=1(t)、n(t)=0时，单位阶跃响应的误差为： ess
1
=lim(s??s→01+
1
10 0.01s+1 10 0.01s+1 210
=lim =s→0随开环增益的增大，稳态误差渐渐变小。
1=lim(s??s→01+
1
1
当r(t)=0、n(t)=1(t)时，单位阶跃响应的误差为：
ess
1
)== 1+
随开环增益的增大，稳态误差渐渐变小。
当r(t)=0、n(t)=1(t)时，扰动位于开环增益之前的时候，单位阶跃响应的误差为： ess
1
=lim(s??s→010+r
10(0.01s+1)
)1+ =
10+r1+=
10+r
随开环增益的增大，稳态误差渐渐增大。
1
当r(t)=u(t)、n(t)=0，a3(s)为积分环节时，单位阶跃响应的误差为：
1
ess=lim(s??
s→01+
10 0.01s+1 ×0.01s
10 0.01s+1 ×0.01s
)=lim =0
s→0二、实验目的
1、进一步通过实验了解稳态误差与系统结构、参数及输入信号的关系：（1）了解不同典型输入信号对于同一个系统所产生的稳态误差；（2）了解一个典型输入信号对不同类型系统所产生的稳态误差；（3）研究系统的开环增益k对稳态误差的影响。
2、了解扰动信号对系统类型和稳态误差的影响。
3、研究减小直至消除稳态误差的措施。
三、实验设备
面包板、运算放大器、电阻电容等、函数信号发生器一台、数字示波器一台、万用表一支
四、实验步骤
1、阶跃响应的稳态误差：
（1）当r(t)=1(t)、n(t)=0时，a1(s)，a3(s)为惯性环节，a2(s)为比例环节，观察系统的输出c(t)和稳态误差ess，并记录开环放大系数ｋ的变化对二阶系统输出和稳态误差的影响。
（2）将a3(s)改为积分环节，观察并记录二阶系统的稳态误差和变化。（3）当r(t)=0、n(t)=1(t)时，扰动作用点在f点，a1(s)，a3(s)为惯性环节，a2(s)为比例环节，观察系统的输出c(t)和稳态误差ess，并记录开环放大系数ｋ的变化对二阶系统输出和稳态误差的影响。
（4）当r(t)=0、n(t)=1(t)时，将扰动点从f点移动到g点，a1(s)，a3(s)为惯性环节，a2(s)为比例环节，观察系统的输出c(t)和稳态误差ess，并记录开环放大系数ｋ的变化对二
阶系统输出和稳态误差的影响。
（5）当r(t)=0、n(t)=1(t)时，扰动作用点在f点时，观察并记录当a1(s)，a3(s)分别为积分环节时系统的稳态误差ess的变化。
（6）当r(t)=1(t)、n(t)=1(t)时，扰动作用点在f点时，分别观察并记录以下情况时系统的稳态误差ess
a. a1(s)，a3(s)为惯性环节；
b. a1(s)为积分环节，a3(s)为惯性环节；
c. a1(s)为惯性环节，a3(s)为积分环节。
五、实验结果分析
（1）r(t)=1(t)、n(t)=0，a1(s)，a3(s)为惯性环节，a2(s)为比例环节
r=6.3kωr=0kω
对上面两次实验结果比较可知，开环增益越大，系统对于阶跃输入的稳态误差越小同时，开环增益会影响到稳态响应中的响应速度和超调量（2） r(t)=1(t)、n(t)=0，将a3(s)改为积分环节
由以上实验结果，一型系统对阶跃输入没有稳态误差
（3）r(t)=0、n(t)=1(t)，扰动作用点在f点，a1(s)，a3(s)为惯性环节，a2(s)为比例环节
r=6.3kω r=0kω
由以上实验结果，当开环增益在扰动之前的时候，随开环增益的增大，系统对扰动的响应减小。
（4）r(t)=0、n(t)=1(t)，扰动作用点在g点，a1(s)，a3(s)为惯性环节，a2(s)为比例环节
r=0kω r=6.3kω
由以上实验结果，当开环增益在扰动之后的时候，随开环增益的增大，系统对扰动的响应增大。
（5）r(t)=0、n(t)=1(t)，扰动作用点在f点时
a1(s)为积分环节 a3(s)为积分环节由以上实验结果，反馈通道的积分会使系统阶跃响应稳态值为零。反馈通道含惯性环节的系统，前向通道的积分无法完全消除系统的稳态误差。
（6）r(t)=1(t)、n(t)=1(t)，扰动作用点在f点时
a1(s)，a3(s)为惯性环节 a1(s)为积分环节，a3(s)为惯性环节 a1(s)为惯性环节，a3(s)为积分环节
由以上实验结果，加在输入之后，扰动之前的积分环节可以使系统有较好的稳态特性。
六、实验思考题
1、系统开环放大系数ｋ的变化对其动态性能(σp、ts、tp)的影响是什么？对其稳态性能（ess）的影响是什么？从中可得到什么结论？答：由开环增益在传递函数表达式中的位置，k的增大会使得σp增大、ts不变、tp减小，稳态性能ess减小，所以要改变稳态性能可以增大开环放大系数k，但同时得考虑k对动态性能的影响。
2、对于单位负反馈系统，当ess=limt→∞ r t ?c t 时，?如何使用双线示波器观察系统的稳态误差？对于图12-3所示的实验线路，如果将系统的输入r(t)送入示波器的y1通道，输出c(t)送入示波器的y2通道，且y1和y2增益档放在相同的位置，、则在示波器的屏幕上可观察到如图12-4所示的波形，这时你如何确认系统的稳态误差？
使用双通道示波器中的math menu功能可以对两个通道的信号做差，此时即为稳态误差
如图所示的波形中，y2通道的波形尚未稳定，无法准确判断其稳态值，只能粗略估计，调出示波器的光标，使它们都为幅度，将一光标与y1重合，另一光标与y2幅值的末端重合，读出光标之差就是稳态误差。
3、当r(t)＝0时，实验线路中扰动引起的误差ess应如何观察？答：当输入为零时，输出的稳态值即为稳态误差。
当r(t)＝1 (t)、f(t)＝1 (t)时，试计算以下三种情况下的稳态误差ess
ess
11
=lim(s??s→01+
1)+lim(s??s→01+
1
=
2
ess
1
=lim(s??s→01+
1
1+lim(s??s→01+
1
=0
ess
1
=lim(s??s→01+
1
1
)+lim(s??
s→01+
1
1=5、试求下列二种情况下输出c(t)与比例环节k的关系。当k增加时c(t)应如何变
(a)
(b)
(a)
1c(t)ss=lim(s??
s→01+当k增加时c(t)减小
(b)
1
c(t)ss=lim(s??
s→0k
ts+1
1+ ts+1 1
=
ts+1 1 =
k 当k增加时c(t)增大
6、为什么0型系统不能跟踪斜坡输入信号？
答：零型系统没有积分环节，闭环传递函数中，分母上没有s，对于斜坡响应，分母上有一个s无法被约掉，随着时间的增长，误差越来越大，无法跟踪斜坡输入。
7、为什么0型系统在阶跃信号输入时一定有误差存在？
答：对于0型系统，其节约响应的稳态误差表达式为ess=1+k，受实际器件的影响，开环增益k的值不可能无限大，因此误差毕然存在。
8、为使系统的稳态误差减小，系统的开环增益应取大些还是小些？
答：因为开环增益的表达式出现在稳态误差表达式的分母上，当开环增益增大的时候，稳态误差减小。
9、本实验与实验一结果比较可知，系统的动态性能和稳态精度对开环增益k的要求是相矛盾的。矛盾的关键在哪里？在控制工程中如何解决这对矛盾？
答：开环增益出现在特征方程的常数项中，对无阻尼自然震荡频率和阻尼比都有影响。
矛盾的关键在于要减小系统的稳态误差就必须增大开环增益，而增大开环增益就会使得系统振荡，超调量加大；控制工程中常常做折中处理，即在允许超调量的前提下，尽量增大开环增益或者在不引起系统振荡的情况下增加系统的型别。
结果分析：
1.由实验结果波形对比可知，对于阶跃响应的参考输入引起的稳态误差：（1）0型系统有误差，而且k值越大，误差越小（2）1型系统没有误差（实验结果1、2可得，）
2.由实验结果的波形可知，对于阶跃响应的干扰输入引起的稳态误差：
（1）对于同一个系统，扰动信号在不同输入点时，稳态误差不一样，如输入在g点出的稳态误差比f点小，k值变化对稳态误差的影响规律也不一致，在f点k值越大稳态误差越小，在f点k值越大稳态误差越大。（实验结果3与4可得）（2）扰动信号在相同输入点时，对于不同的系统的稳态误差不一样，k值对稳
1态误差的影响也不一样，稳态误差有的随着k值的增大而增大，有的随着k值的增大而减小，有的一直为零。（实验结果3、4、5可得）
（3）参考输入与扰动输入同时作用时，不同的系统的稳态误差不一样，k值的影响也不同，总体上k越大稳态误差越小。（实验结果6可知） 3.相同的系统，不同的信号输入所产
生的稳态误差不同
实验十四线性控制系统的设计与校正
一、实验目的
二阶系统方框图如图所示:
二、实验原理
由系统框图，得
400
gh s =c s 400
g s ==? ωn2=400 ωn=20
4
ζωn=4 ζ==0.2
op%=52.7% ts=
4.04
=1s kv=50
计算地校正前系统的增益穿越频率为19.22rad/s。相位裕度约为20度。要求的相位超前角：
ф=（45-20）*（1+0.1）=30 a+1=sin30=0.5 a=3 新的增益穿越频率计算得：ωm=25.7rad/s t=模拟电路图为：
a?1
=0.022404
系统方框图为：
rt）
系统阶跃响应不存在稳态误差。串联校正环节模拟电路图为：
r1r2t=c
r1+r2
α==3
令r1=20k,r2=10k，则c=3.36μf 引入串联校正后的系统方框图为：引入串联校正后的系统模拟电路图为：
【matlab仿真结果】校正前（蓝）与校正后（绿）的阶跃响应对比
校正前（绿）与校正后（红）的系统bode图对比
图中可以看出，原系统的相位裕度为22.6，超调为52.6%。校正后的系统的相位裕度为47.3，超调为23.8。很好地满足要求。系统设计符合要求。
三、实验设备
试验箱、面包板、运算放大器、电阻电容等、函数信号发生器一台、数字示波器一台、万用表一支
四、实验步骤
1、按照系统模拟电路图搭建原系统的模型
1、运放电压为±15v，输入正负方波的幅值为0.5v，频率为1hz，测量输入和输出波形，
观察输出对输入的跟踪情况，以及系统的阶跃响应。
2、按照系统模拟电路图搭建控制器的模型，串联到原系统中。
3、
同样的输入下测量输出波形，并与校正前的系统比较，看是否满足题目要求，是否与仿真结果相同。
4、如果与仿真结果有差异，分析差异产生的原因，并作出调整。
五、注意事项
1、该实验为线性系统的校正，因此一定要让系统各个部分工作在线性状态，根据之前基本实验的经验，如果输出波形与仿真结果不同，可能是因为输入的幅值较大，导致系统中某一部分的幅值因接近运放正负电源电压而引起非线性失真，此时可以降低输入的幅值。
2、试验中某些值的电阻在e96阻值序列中没有，或在实验室提供的试验箱中没有，与32k ω相近的为33kω，与16kω相近的为15.7kω（10kω、4.7kω与1kω串联），12kω为10k ω与2kω串联。同时应注意，阻值的改变是否影响了系统的特性。本实验中，经仿真测试，阻值的微小变化并未显著影响系统响应。
3、串联的校正环节作为控制器应该加在被控对象之前。设计系统校正时不但要考虑系统整体的传递函数，还要考虑每一部分的含义。
六、实验结果
原系统的阶跃响应：
峰值时间tp=170ms △v=1.68v
校正后系统的阶跃响应：
峰值时间tp=410ms△v=440mv 结果分析：
由实验测得的校正前的峰值时间tp=170ms，超调量po约为50，均与理论值（tp=160ms，po=52.0）相差不大，在误差允许范围内。矫正后的峰值时间与超调量误差相对较大，可能是计算参数时带来的一些误差造成的，比如无源校正电路的电容c应用3.36uf，而实验板上只能提供3.3uf。诸如此类的参数误差等。
校正前的超调为52.7，校正后为23.6。校正前相位裕度约为20，校正后为47.3，很好的满足所需条件。
七、实验思考题
1、加入超前校正装置后，为什么系统的瞬态响应会变快？
答：因为加入超前校正装置后，系统的高频段响应幅值变大，截止频率增大，从而系统的带宽也增大，所以系统的响应速度加快。
2、什么是超前校正装置和滞后校正装置，它们各利用校正装置的什么特性对系统进行校正？
答：利用控制器的相角超前特性，将校正装置串联在系统的前向通道以改变系统的相频特性的校正装置即为超前校正装置；利用控制器的低通滤波特性，使已校正的系统频率下降，进而使系统获得足够的相角裕度，这样的装置叫滞后校正装置。
3、实验时所获得的性能指标为何与设计时确定的性能指标有偏差？
答：主要原因可能有：1)实验时，在实际搭建的电路中存在一定的高频干扰；
2)实验电路所用的元件实际参数与标称值存在误差，导致实际电路与设计电路存在差异；
3)运放并不能看作理想的“虚短虚断”，对实验有一定影响。实验小结：
这是自己设计的第一个实验，由于实验箱的电阻参数有限，所以设计实验参数时可供选择的余地不多，经过反复试验后设计出了一套参数，虽说电容略有偏差，但也很好的反映了实验结果。由于预习工作做得充分，所以实验比较顺利。很顺利地观察到了相角裕度pm增大即ζ增大带来的po降低、ts减小等影响，实验效果较理想。
实验十六控制系统极点的任意配置
一、实验目的
二阶系统方框图如图所示:
开环传递函数： gh(s)=s(s+10) =1+gh(s)=s+10s+100 r(s)
ωn=10rad/s ξ=0.5ts(0.02)=ξωn=0.8s 该系统为欠阻尼由系统框图，得状态方程如下:
x1x010 1 = x + r
x2?100?1021004100c(s)g(s)100x1c= 10 x 2
检查能控性:
0100rank bab =rank =2 100?1000
所以系统完全能控，即具备极点任意配置的条件。
模拟电路图为：
现要求其ξ=1ts(0.02)=ξωn 则ωn=20rad/s
此时希望的闭环特性方程为：
s2+40s+400
引入状态反馈后系统的特征方程式为
si?(a?bg) = si?a? =s2+40s+400
a?为极点配置后希望的状态矩阵。
011 a? = 0 =a?bg = ?100?100g1?10?100g2?400?40
对比得：
g1=3，g2=0.3
引入状态反馈后的方框图为： 4
系统框图可简化为：
11001c t |t→∞=lim(s??= s→0系统存在稳态误差，需要在通过一个增益进行补偿，可以通过反馈环路外的反相放大器来实现，这样就不会改系统的性能。
模拟电路图为：
【仿真结果】
原系统的阶跃响应：
校正后系统的阶跃响应校正后增益放大四倍系统的阶跃响应
图中可以看出校正后的系统没有超调量，为临界阻尼。系统设计符合要求。由仿真结果得到：原系统理论上超调量为16.3%，峰值时间为1.16s，调节时间为0.808s，无稳态误差；引入状态反馈后理论上无超调量，峰值时间为0.4s，调节时间为0.292s，稳态误差为0.25。由极点配置前后的反应波形可见，引入状态反馈达到了我们前述的改善要求。
二、实验设备
面包板、运算放大器、电阻电容等、ee1643c函数信号发生器一台、tds1002b数字示波器一台、万用表一支
三、实验步骤
1、按照系统模拟电路图搭建原系统的模型
2、运放电压为±15v，输入正负方波的幅值为0.5v，频率为1hz，测量输入和输出波形，观察输出对输入的跟踪情况，以及系统的阶跃响应。
3、按照系统模拟电路图搭建控制器的模型，加入到原系统中。
4、同样的输入下测量输出波形，并与校正前的系统比较，看是否满足题目要求，是否与仿真结果相同。
5、如果与仿真结果有差异，分析差异产生的原因，并作出调整。
四、注意事项
1、根据之前基本实验的经验，如果输出波形与仿真结果不同，可能是因为输入的幅值较大，导致系统中某一部分的幅值因接近运放正负电源电压而引起非线性失真，此时可以降低输入的幅值。
2、如果实验发现输出结果在0.5s内并没有稳定，则需要检查系统是否出现失真或其他原因引起的失真，如果系统工作正常，则需降低输入正负方波的频率。
【实验结果】
原系统的阶跃响应波形极点配置后系统的阶跃响应波形
1 因为有4的衰减，人为的放大了4倍。实际测试波形与理论值符合，并满足题目要求。
五、实验思考题
1、系统极点能任意配置的充要条件为什么是状态可控？
答：系统状态可控，即输入可以影响系统状态，只有输入可以影响系统状态，反馈到输入的状态反馈才能影响系统的状态。
2、为什么引入状态反馈后的系统，其性能一定会优于输出反馈的系统？因为状态反馈引入的是全反馈，是所有状态的反馈；而输出反馈只把输出反馈至输入，对系统内部某些与输出无关的状态没有合理的控制。
3、附录中图16-3所示的系统引入状态反馈后，能不能使输出的稳态值高于给定值
由系统的稳态值
c t |t→∞=1 k1
当k1<1时，系统的输出稳态值高于给定值。
实验小结：
本次实验的设计开始略有一些复杂，设计好参数之后画方框图时漏了放大系数，向老师咨询并解决之后，实验顺利进行。因为有4所以最后给放大来了4倍。得到的结果与预期符合。 1实验总结
参考文献
[1] 熊蕊.信号与控制综合实验教程[m].武汉：华中科技大学出版社，2010
[2] morris driels.linear control systems engineering [m].北京：清华大学出版社，2008
[3] 胡寿松.自动控制原理[m].北京：科学出版社，
2007
电气工程及其自动化综合实训
目录 第一部分电气线路安装调试技能训练 (2) 题目一: 三相异步电动机的可逆控制 (2) 一.课题分析 (2) 二.设计电气原理图 (3) 三.设计电气安装接线图 (4) 四.设备清单 (5) 五.故障现象及故障分析 (5) 题目二: 三相异步电动机Y-△降压启动控制 (6) 一.课题分析 (6) 二.设计电气原理图 (7) 三.设计电气安装接线图 (9) 四.设备清单 (10) 五.故障现象及故障分析 (10) 电气线路安装调试技能训练小结 (11) 一电气原理图的绘制要求 (11) 二电气接线图的绘制要求: (12) 三电器安装、接线的工艺要求: (12) 四实训线路发生的故障及排除办法 (13) 第二部分PLC电气控制系统设计 (14) 题目三电镀生产线的PLC控制 (14) 一.课题分析 (14) 二、设计主电路 (16) 三、设计PLC的I/O分配表 (17) 四、设计PLC的I/O接线图 (18) 五、设计功能图 (19) 六、设计梯形图 (20) 七、小结 (26) 第三部分基础知识培训 (27) 一电工基础知识 (27) 二、钳工基础知识 (27) 三、电气安全技术与文明生声及环境保护知识 (27) 四、质量管理知识及相关法律与法规知识 (27) 参考文献 (28)
第一部分电气线路安装调试技能训练题目一: 三相异步电动机的可逆控制 一.课题分析 1课题要求 设计三相异步电机可逆双重联锁控制电气原理图、电气安装接线图；按设计图纸工艺接线，即按横平竖直原则走线，每元件出线需做直角（出线距离6~8厘米），不得背线、跳线、反圈及露铜过多，接线不得松动，保持排线美观；能排查自己或老师设置的故障，并列写故障分析。 2课题分析 接触器控制的三相异步电动机可逆双重连锁控制电路的实质上是两个方向相反的单向运行电路的组合。反转电路只需要将电动机三相当中的任意两相接线方法对调，其他保持不变，就可实现电动机的反转。为了避免正反向同时工作引起电源相间短路，必须在这两个运行电路中加设互锁装置，保证同时只能有一个电路工作。按照电动机正反转操作顺序的不同，分“正—停——反”和“正—反—停”两种控制电路。 而实际运用中则要求直接实现从正转到反转转换的控制(即“正—反—停”控制电路)，因为此控制方法电路简单，易于实现，成本较低廉。通常来说，使用此种控制方式要求电机功率相对比较小，且负荷较低，能够迅速实现电动机的反转，否则电动机可能会因为过热而损坏。 在本课题设计的控制电路中，采用复合按钮来控制电动机的正、反转。正转启动按钮SB2的常开触点串接于正转接触器KM1的线圈回路，用于接通KM1的线圈，而SB2的常闭触点则串接于反转接触器KM2线圈回路中，工作时首先断开KM2的线圈，以保证KM2不得电，同时KM1得电。反转启动按钮SB3的接法与SB2类似，常开触点串接于KM2的线圈回路，常闭触点串接于KM1的线圈回路中，从而保证按下SB3使KM1不得电，KM2能可靠得电，实现电动机的反转。 根据设计的要求以及电气的一些基本常识，为防止两个接触器同时得电而导致电源短路，需采用双重互锁来保证其不短路，即利用两个接触器的常闭触点KM1、KM2分别串接在对方的工作线圈电路中，构成相互制约的关系，称为联锁，实现联锁作用的常闭辅助触点称为联锁触点。由复合按钮SB2、SB3常闭触点实现的互锁称为机械互锁。
自动控制原理实验报告
《自动控制原理》 实验报告 姓名： 学号： 专业： 班级： 时段： 成绩： 工学院自动化系
实验一 典型环节的MATLAB 仿真 一、实验目的 1．熟悉MATLAB 桌面和命令窗口，初步了解SIMULINK 功能模块的使用方法。 2．通过观察典型环节在单位阶跃信号作用下的动态特性，加深对各典型环节响应曲线的理解。 3．定性了解各参数变化对典型环节动态特性的影响。 二、实验原理 1．比例环节的传递函数为 K R K R R R Z Z s G 200,1002)(211 212==-=-=- = 其对应的模拟电路及SIMULINK 图形如图1-3所示。 三、实验内容 按下列各典型环节的传递函数，建立相应的SIMULINK 仿真模型，观察并记录其单位阶跃响应波形。 ① 比例环节1)(1=s G 和2)(1=s G ； ② 惯性环节11)(1+= s s G 和1 5.01 )(2+=s s G ③ 积分环节s s G 1)(1= ④ 微分环节s s G =)(1 ⑤ 比例+微分环节（PD ）2)(1+=s s G 和1)(2+=s s G ⑥ 比例+积分环节（PI ）s s G 11)(1+=和s s G 211)(2+= 四、实验结果及分析 图1-3 比例环节的模拟电路及SIMULINK 图形
① 仿真模型及波形图1)(1=s G 和2)(1=s G ② 仿真模型及波形图11)(1+= s s G 和1 5.01)(2+=s s G 11)(1+= s s G 1 5.01 )(2+=s s G ③ 积分环节s s G 1)(1= ④ 微分环节
自控实验报告 控制系统串联校正
自动控制原理实验报告（III）
一、实验名称：控制系统串联校正 二、实验目的 1. 了解和掌握串联校正的分析和设计方法。 2. 研究串联校正环节对系统稳定性及过渡过程的影响。 三、实验内容 1. 设计串联超前校正，并验证。 2. 设计串联滞后校正，并验证。 四、实验原理 1. 系统结构如图3-1 图3-1 其中G c(s)为校正环节，可放置在系统模型中来实现，也可使用模拟电路的方式由模拟机来实现。 2. 系统模拟电路如图3-2 图3-2 各电阻电容取值 R3=2MΩ R4=510KΩ R5=2MΩ C1=0.47μF C2=0.47μF 3. 未加校正时G c s=1 (a >1) 4. 加串联超前校正时G c s=aTs+1 Ts+1 给定 a = 2.44 , T = 0.26 , 则G c s=0.63s+1 0.26s+1 （0 （1）未加校正 （2）超前校正 （3）滞后校正 3. 系统波特图 （1）未加校正环节系统开环传递函数G s= 4 s2+s （2）串联超前校正系统开环传递函数G s= 2.52s+4 0.26s3+1.26s2+s （3）串联滞后校正系统开环传递函数G s= 40s+4 83.33s3 + 84.33s2+s 六、数据分析 1、无论是串入何种校正环节，或者是否串入校正环节，系统最终都会进入稳态，即三个系统都是稳定系统。 2、超前校正：系统比未加校正时调节时间短，即系统快速性变好了，而且超调量也减小了。从频率角度来看，戒指频率减小，相位稳定域度增大，系统稳定性变好。 成绩： xxda学 自动化学院综合实验报告 题目：直流电机闭环调速系统学生姓名：xx 学号：xx 同组人员：xx 指导教师：xx 完成时间：2012.12. 直流电机闭环调速系统实验报告 一、实验名称：直流电机闭环调速 基本情况： 1. 学生姓名：xx 2. 学号：x 3. 班级：0830902班 4. 实验项目组长：xx 5. 同组其他成员： 序号姓名班级学号分工系数 1 x 0830x oo4 0.34 2 xx 0x oo1 0.22 3 xxx 083x oo8 0.22 4 xxxx 083x oo89 0.22 6.具体分工： 任务负责人尹辉王玉棣伍沁楠颜鸿运 分析设计给出设计方案√ 硬件电路设计√√ 软件程序设计√√ 综合实验报告√√√√ 7.本人在项目组的作用描述： 本次综合实验的目的是在于实现直流电机的闭环调速，我在本次实验的主要负责的是软件程序设计，也就是应用C语言进行编程，PID控制主要是要通过比例项、积分项、微分项三项的控制来实现调速功能。编写了计时器T0产生PWM波、通过改变占空比实现；用T1记录脉冲来确定转速；在键盘输入上改变转速的额定值，观察实际转速，显示最终的实际数值。最终确定了调解中的各项系数：Kp = 0.4,Ki = 0.02, Kd = 0.02。 二、实验内容(实验原理介绍)： 2.1 实验内容 1） 基于51单片机PWM 输出控制直流电机转速； 2) 可以实时显示电机转速，同时显示设定值以及给定值 3) 可以通过按键设定直流电机转速，即实现加减速（转/秒，r/s ）； 4) 可以调节P 、I 、D 参数，通过PID 调速使电机转速逐渐稳定； 2.2 实验原理 2.2.1系统框图 2.2.2实验原理 该系统是基于51单片机最小系统的控制系统，由51单片机产生PWM ，由驱 动芯片L298N 驱动电机转动，再由红外对射传感器产生脉冲输入单片机，单片机 经过PID 算法调节占空比实现对电机速度的控制和调节。 PWM 控制的基本原理: 在采样控制理论中有一个重要的结论：冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具 有惯性的环节上时，其效果基本相同。冲量指窄脉冲的面积。这里所说的效果基 本相同，是指环节的输出响应波形基本相同。低频段非常接近，仅在高频段略有 差异。 由于PWM 调速系统的开关频率较高，仅靠电枢电感的滤波作用就可获得平稳 的直流电流，低速特性好、稳速精度高、调速范围宽。同样，由于开关频率高, 快速响应特性好,动态抗干扰能力强，可以获得很宽的频带；开关器件只工作在单片机 转速测量 PWM 驱动 转速显示 按键接口 供 电 电 源 直流电机 图一 转速控制器原理框图 关于计算机实验报告的参考范文 篇一 一、实验题目 文件和文件夹的管理 二、实验目的 1.熟悉Windows XP的文件系统。 2.掌握资源管理器的使用方法。 3.熟练掌握在Windows XP资源管理器下，对文件（夹）的选择、新建、移动、复制、删除、重命名的操作方法。 三、实验内容 1.启动资源管理器并利用资源管理器浏览文件。 2.在D盘创建文件夹 3.在所创建文件夹中创建Word文件。 4.对所创建文件或文件夹执行复制、移动、重命名、删除、恢复、创建快捷方式及设置共享等操作。 四、实验步骤 （一）文件与文件夹管理 1.展开与折叠文件夹。右击开始，打开资源管理器，在左窗格中点击“+”展开，点击“—”折叠 2.改变文件显示方式。打开资源管理器/查看，选择缩略、列表，排列图标等 3.建立树状目录。在D盘空白处右击，选择新建/文件夹，输入经济贸易学院，依次在新建文件夹中建立经济类1103 4..创建Word并保存。打开开始/程序/word，输入内容。选择文件/另存为，查找D盘/经济贸易学院/1103班/王帅，单击保存 5.复制、移动文件夹 6.重命名、删除、恢复。右击文件夹，选择重命名，输入新名字；选择删除，删除文件 7.创建文件的快捷方式。右击王帅文件夹，选择发送到/桌面快捷方式 8.设置共享文件。右击王帅，选择属性/共享/在网络上共享这个文件/确定 9.显示扩展名。打开资源管理器/工具/文件夹选项/查看/高级设置，撤销隐藏已知文件的扩展名 （二）控制面板的设置。 1.设置显示属性。右击打开显示属性/桌面、屏幕保护程序 2.设置鼠标。打开控制面板/鼠标/按钮（调整滑块，感受速度）、指针 3.设置键盘。打开控制面板/键盘/速度（调整滑块，感受速度）、硬件 4.设置日期和时间打开控制面板/日期和时间 实验报告 课程名称：自动控制原理 实验项目：典型环节的时域相应 实验地点：自动控制实验室 实验日期：2017 年 3 月22 日 指导教师：乔学工 实验一典型环节的时域特性 一、实验目的 1.熟悉并掌握TDN-ACC+设备的使用方法及各典型环节模拟电路的构成方法。 2.熟悉各种典型环节的理想阶跃相应曲线和实际阶跃响应曲线。对比差异，分析原因。 3.了解参数变化对典型环节动态特性的影响。 二、实验设备 PC 机一台，TD-ACC+(或TD-ACS)实验系统一套。 三、实验原理及内容 下面列出各典型环节的方框图、传递函数、模拟电路图、阶跃响应，实验前应熟悉了解。 1．比例环节 (P) (1)方框图 (2)传递函数： K S Ui S Uo =) () ( (3)阶跃响应：) 0()(≥=t K t U O 其中 01/R R K = (4)模拟电路图： (5) 理想与实际阶跃响应对照曲线： ① 取R0 = 200K ；R1 = 100K 。 ② 取R0 = 200K ；R1 = 200K 。 2．积分环节 (I) (1)方框图 (2)传递函数： TS S Ui S Uo 1 )()(= (3)阶跃响应： ) 0(1)(≥= t t T t Uo 其中 C R T 0= (4)模拟电路图 (5) 理想与实际阶跃响应曲线对照： ① 取R0 = 200K ；C = 1uF 。 ② 取R0 = 200K ；C = 2uF 。 1 Uo 0t Ui(t) Uo(t) 理想阶跃响应曲线 0.4s 1 Uo 0t Ui(t) Uo(t) 实测阶跃响应曲线 0.4s 10V 无穷 3．比例积分环节 (PI) (1)方框图： (2)传递函数： (3)阶跃响应： (4)模拟电路图： (5)理想与实际阶跃响应曲线对照： ①取 R0 = R1 = 200K；C = 1uF。 理想阶跃响应曲线实测阶跃响应曲线 ②取 R0=R1=200K；C=2uF。 K 1 + U i(S)+ U o(S) + Uo 10V U o(t) 2 U i(t ) 0 0 .2s t Uo 无穷 U o(t) 2 U i(t ) 0 0 .2s t 实验二：同步发电机综合实验 三相同步发电机并网运行 一、 实验目的 1、学习三相同步发电机投入并网运行的法。 2、测试三相同步发电机并网运行条件不满足时的冲击电流。 3、研究三相同步发电机并网运行时的静态稳定性。 4、测试三相同步发电机突然短路时的短路电流。 二、 实验原理 1. 同步发电机的并网运行 发电机与电网是否符合下列条件： a 、双应有相同的相序； b 、双应有相同的电压； c 、双应有相同或接近相同的频率； d 、双应有相同的电压初相位。 在实际并网中，这些条件并不要求完全达到，只要在一定的 误差围之就可以进行并网，比如转速（频率）相差约 （2%～5%）。 总之，在并车的时候必须避免产生巨大的冲击电流，以防止同步电机损坏，避免电力系统受到重的干扰。 2. 同步发电机的静态稳定性 发电机输出的电磁功率与功角的关系为： δδsin sin max 0P X U E P s e == 静态稳定的条件用数学表达为0>??δM P ,我们称δ ??M P 为比整步功率, 又称为整补功率系数, 其大小可以说明发电机维护同步运行的能力，既说明静态稳定的程度，用 P ss 表示。 δδcos 0s m SS x U E d dP P == δ角越小， P ss 数值越大，发电机越稳定。由 δd dP E 和P E 可知，当δ小于90°时，δ d dP E 为正值，在这个围发电机的运行是稳定的，但当δ愈接近 90°，其值愈小，稳定的程度越低。当δ等于 90°时，是稳定和不稳定的分界点，称为静态稳定极限。在所讨论的简单系统情况下，静态稳定极限所对应的功角正好与最大功率或称功率极限的功角一致。对应的o 90=δ时达到静态稳定功率极限。为了安全可靠，极限功率应该比额定功率大一定的倍数，即发电机的额定运行点都远低 自动控制系统实验报告 学号： 班级： 姓名: 老师： 一．运动控制系统实验 实验一.硬件电路的熟悉和控制原理复习巩固 实验目的：综合了解运动控制实验仪器机械结构、各部分硬件电路以及控制原理，复习巩固以前课堂知识，为下阶段实习打好基础。 实验内容：了解运动控制实验仪的几个基本电路： 单片机控制电路（键盘显示电路最小应用系统、步进电机控制电路、光槽位置检测电路） ISA运动接口卡原理（搞清楚译码电路原理和ISA总线原理） 步进电机驱动检测电路原理（高低压恒流斩波驱动电路原理、光槽位置检测电路）两轴运动十字工作台结构 步进电机驱动技术（掌握步进电机三相六拍、三相三拍驱动方法。） 微机接口技术、单片机原理及接口技术，数控轮廓插补原理，计算机高级语言硬件编程等知识。 实验结果： 步进电机驱动技术： 控制信号接口： （1）PUL：单脉冲控制方式时为脉冲控制信号，每当脉冲由低变高是电机走一步；双 脉冲控制方式时为正转脉冲信号。 （2）DIR：单脉冲控制方式时为方向控制信号，用于改变电机转向；双脉冲控制方式 时为反转脉冲信号。 （3）OPTO ：为PUL 、DIR 、ENA 的共阳极端口。 （4）ENA ：使能/禁止信号，高电平使能，低电平时驱动器不能工作，电机处于自由状 态。 电流设定： （1）工作电流设定： （2）静止电流设定： 静态电流可用SW4 拨码开关设定，off 表示静态电流设为动态电流的一半，on 表示静态电流与动态电流相同。一般用途中应将SW4 设成off ，使得电机和驱动器的发热减少，可靠性提高。脉冲串停止后约0.4 秒左右电流自动减至一半左右（实际值的60％），发热量理论上减至36％。 （3）细分设定： （4）步进电机的转速与脉冲频率的关系 电机转速v = 脉冲频率P * 电机固有步进角e / (360 * 细分数m) 逐点比较法的直线插补和圆弧插补： 一．直线插补原理： 如图所示的平面斜线AB ，以斜线起点A 的坐标为x0，y0，斜线AB 的终点坐标为(xe ，ye)，则此直线方程为： 00 00Y Ye X Xe Y Y X X --= -- 取判别函数F ＝(Y —Y0)(Xe —Xo)—(X-X0)(Ye —Y0) 电气控制技术 综合实验任务书（B） 题目装配生产线电气控制系统设计与调试 学院(部) 电控学院 专业电气工程及其自动化 班级 学生姓名 学号 12 月22 日至 1 月 2 日共 2 周 指导教师(签字) 系主任(签字) 2014年 1 月 2 日 目录 一、设计目的 (1) 二、设计要求 (1) 三、系统设计 (2) 四、工作原理 (3) 五、元器件的选择 (3) 六、操作使用说明 (5) 七、主要参考资料 (6) 附录1 指令语句表 (7) 附录2 I/O分配表 (8) 附录3 元件明细表 (9) 附录4 电气原理图 (10) 附录5 安装接线图 (11) 附录6 元件布置图 (12) 附录7 梯形图 (13) 一、设计目的 通过对电气控制系统的设计，掌握电气控制系统设计的一般方法，能够设计出满足控制要求的电气原理图，安装布置图、接线图和控制箱的设计，并进行模拟调试。具有电气控制系统工程设计的初步能力。 二、设计要求 根据系统的控制要求，采用PLC为中心控制单元，设计出满足控制要求的控制系统并进行联机调试。 设计原始资料： 1、装配生产线有5个工位，分别由5台电动机控制。M1、M2 功率为3KW，M3、M4、M5功率为5.5KW。 2、自动状态：系统起动后，每隔10秒电动机按先后顺序起停。 即按下起动按钮，10s后M1起动；20s后M1停机，M2起动； 30s后M2停机，M3起动，依次类推，完成一个循环。 3、半自动状态：按起动按钮，M1起动；再按同一按钮，M1 停机，M2起动，依此类推，完成一个循环。 4、手动状态：各台电机没有联锁，分别用按钮对电动机实现 起停控制。 5、任何一台电动机出现故障，全部停止运行。 6、各种指示及报警。 实验名称：粉体真密度的测定 粉体真密度是粉体质量与其真体积之比值，其真体积不包括存在于粉体颗粒内部的封闭空洞。所以，测定粉体的真密度必须采用无孔材料。根据测定介质的不同，粉体真密度的主要测定方法可分为气体容积法和浸液法。 气体容积法是以气体取代液体测定试样所排出的体积。此法排除了浸液法对试样溶解的可能性，具有不损坏试样的优点。但测定时易受温度的影响，还需注意漏气问题。气体容积法又分为定容积法与不定容积法。 浸液法是将粉末浸入在易润湿颗粒表面的浸液中，测定其所排除液体的体积。此法必须真空脱气以完全排除气泡。真空脱气操作可采用加热(煮沸)法和减压法，或两法同时并用。浸液法主要有比重瓶法和悬吊法。其中，比重瓶法具有仪器简单、操作方便、结果可靠等优点，已成为目前应用较多的测定真密度的方法之一。因此，本实验采用比重瓶法。 一．实验目的 1. 了解粉体真密度的概念及其在科研与生产中的作用； 2. 掌握浸液法—比重瓶法测定粉末真密度的原理及方法； 3．通过实验方案设计，提高分析问题和解决问题的能力。 二．实验原理 比重瓶法测定粉体真密度基于“阿基米德原理”。将待测粉末浸入对其润湿而不溶解的浸液中，抽真空除气泡，求出粉末试样从已知容量的容器中排出已知密度的液体，就可计算所测粉末的真密度。真密度ρ计算式为： 式中：m 0—— 比重瓶的质重，g ； m s —— (比重瓶+粉体)的质重，g ； m sl —— (比重瓶+液体)的质重，g ； ρl —— 测定温度下浸液密度；g/cm 3； ρ—— 粉体的真密度，g/cm 3； 三．实验器材： l s sl l s m m m m m m ρρ) ()(00----= 实验一 MATLAB 及仿真实验（控制系统的时域分析） 一、实验目的 学习利用MATLAB 进行控制系统时域分析，包括典型响应、判断系统稳定性和分析系统的动态特性； 二、预习要点 1、 系统的典型响应有哪些？ 2、 如何判断系统稳定性？ 3、 系统的动态性能指标有哪些？ 三、实验方法 （一） 四种典型响应 1、 阶跃响应： 阶跃响应常用格式： 1、)(sys step ；其中sys 可以为连续系统，也可为离散系统。 2、),(Tn sys step ；表示时间范围0---Tn 。 3、),(T sys step ；表示时间范围向量T 指定。 4、),(T sys step Y =；可详细了解某段时间的输入、输出情况。 2、 脉冲响应： 脉冲函数在数学上的精确定义：0 ,0)(1)(0 ?==?∞ t x f dx x f 其拉氏变换为：) ()()()(1)(s G s f s G s Y s f === 所以脉冲响应即为传函的反拉氏变换。 脉冲响应函数常用格式： ① )(sys impulse ； ② ); ,();,(T sys impulse Tn sys impulse ③ ),(T sys impulse Y = （二） 分析系统稳定性 有以下三种方法： 1、 利用pzmap 绘制连续系统的零极点图； 2、 利用tf2zp 求出系统零极点； 3、 利用roots 求分母多项式的根来确定系统的极点 （三） 系统的动态特性分析 Matlab 提供了求取连续系统的单位阶跃响应函数step 、单位脉冲响应函数impulse 、零输入响应函数initial 以及任意输入下的仿真函数lsim. 福州大学阳光学院 硬件类实验报告 课程名称：电气工程实践 系别：计算机工程系 专业：计算机类 年级：2013级 学号： 姓名： 指导教师： 2015年 01 月 04 日 目录 1 万能板实用焊接训练 4 1.1 锡焊的机理以及辅助工具的使用 4 1.1.1锡焊的机理 4 1.1.2 焊接辅助工具 5 1.2 实验过程 5 1.2.1 焊接五步法 5 1.2.2 对焊点的检查 5 1.2.3安插元器件及引线折角时应注意 6 1.3 实验成果展示 7 1.4 实验心得 8 2直流稳压电源制作10 2.1 稳压电源工作原理图及LM317工作原理10 2.1.1 LM317T原理10 2.2 实验过程11 2.2.1 实验设备11 2.2.2 装配电路11 2.3 成品展示及实验的试调12 2.3.1 成品展示12 2.3.2 实验的试调13 2.4 实验心得13 3 “叮咚”电子门铃的制作14 3.1门铃电路工作原理及原理图14 3.1.1 555定时器15 3.1.2 电路的工作原理16 3.2 实验过程17 3.2.1 实验设备17 3.2.2 操作步骤18 3.2.3 注意事项18 3.3 实验成果展示及实验试调18 3.3.1 实验成果展示18 3.3.2 实验的试调结果19 3.4 实验心得20 1 万能板实用焊接训练 1.1 锡焊的机理以及辅助工具的使用 1.1.1锡焊的机理 采用锡铅焊料进行焊接的称为锡铅焊，简称锡焊。其机理是焊料母材（焊件与铜箔）在焊接热的作用下，焊件不熔化、焊料熔化并浸润焊面，依靠二者的相互扩散形成焊件的连接，在铜箔与焊件之间形成合金结合层（见图1-1），上述过程为物理-化学作用的过程。 图 1-1 焊接机理 1.1.1.1 电烙铁的三种握法及电烙铁使用前的处理及使用注意事项 电烙铁拿法有三种，如图1-2所示。 图 1-2 电烙铁的拿法 电烙铁使用前的处理： 在使用前先通电给烙铁头“上锡”。首先用挫刀把烙铁头按需要挫成一定的形状，然后接上电源，当烙铁头温度升到能熔锡时，将烙铁头在松香上沾涂一下，等松香冒烟后再沾涂一层焊锡，如此反复进行二至三次，使烙铁头的刃面全部挂上一层锡便可使用了。 电烙铁使用注意事项： 电烙铁不宜长时间通电而不使用，这样容易使烙铁芯加速氧化而烧断，缩短 化学实验报告格式模板 （以草酸中h2c2o4含量的测定为例） 实验题目：草酸中h2c2o4含量的测定 实验目的： 学习naoh标准溶液的配制、标定及有关仪器的使用； 学习碱式滴定管的使用，练习滴定操作。 实验原理： h2c2o4为有机弱酸，其ka1=5.9×10-2，ka2=6.4×10-5。常量组分分析时cka1＞10-8，cka2＞10-8，ka1/ka2＜105，可在水溶液中一次性滴定其两步离解的h+： h2c2o4+2naoh===na2c2o4+2h2o 计量点ph值8.4左右，可用酚酞为指示剂。 naoh标准溶液采用间接配制法获得，以邻苯二甲酸氢钾标定： -cook -cooh +naoh=== -cook -coona +h2o 此反应计量点ph值9.1左右，同样可用酚酞为指示剂。 实验方法： 一、naoh标准溶液的配制与标定 用台式天平称取naoh1g于100ml烧杯中，加50ml蒸馏水，搅拌使其溶解。移入500ml试剂瓶中，再加200ml蒸馏水，摇匀。 准确称取0.4~0.5g邻苯二甲酸氢钾三份，分别置于250ml 锥形瓶中，加20~30ml蒸馏水溶解，再加1~2滴0.2%酚酞指示剂，用naoh标准溶液滴定至溶液呈微红色，半分钟不褪色即为终点。 二、h2c2o4含量测定 准确称取0.5g左右草酸试样，置于小烧杯中，加20ml蒸馏水溶解，然后定量地转入100ml容量瓶中，用蒸馏水稀释至刻度，摇匀。 用20ml移液管移取试样溶液于锥形瓶中，加酚酞指示剂1~2滴，用naoh标准溶液滴定至溶液呈微红色，半分钟不褪色即为终点。平行做三次。 实验数据记录与处理： 一、naoh标准溶液的标定 成绩 北京航空航天大学 自动控制原理实验报告 学院自动化科学与电气工程学院 专业方向电气工程及其自动化 班级120311 学号12031019 学生姓名毕森森 指导教师 自动控制与测试教学实验中心 实验一一、二阶系统的电子模拟及时域响应的动态测试 实验时间2014.10.28 实验编号29 同组同学无 一、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。 二、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时的跃响应曲线,并测定其过渡过程时间TS。 2. 建立二阶系统的电子模型,观测并记录在不同阻尼比ζ时的跃响应曲线,并测定其超调量σ%及过渡过程时间TS。 三、实验原理 1．一阶系统：系统传递函数为： 模拟运算电路如图1- 1所示： 图 1- 1 由图 1-1得 在实验当中始终取R 2= R 1 ，则K=1，T= R 2 C，取时间常数T分别为： 0.25、 0.5、1。 2．二阶系统: 其传递函数为： 令=1弧度/秒，则系统结构如图1-2所示： 图1-2 根据结构图，建立的二阶系统模拟线路如图1-3所示： 图1-3 取R 2C 1=1 ，R 3C 2 =1，则及ζ取不同的值ζ=0.25 , ζ=0.5 , ζ=1 四、实验设备 HHMN-1电子模拟机一台、PC 机一台、数字式万用表一块 五、实验步骤 1. 确定已断开电子模拟机的电源，按照实验说明书的条件和要求，根据计算的电阻电容值，搭接模拟线路； 2. 将系统输入端 与D/A1相连，将系统输出端 与A/D1相； 3. 检查线路正确后，模拟机可通电； 4. 双击桌面的“自控原理实验”图标后进入实验软件系统。 5. 在系统菜单中选择“项目”——“典型环节实验”；在弹出的对话框中阶跃信号幅值选1伏，单击按钮“硬件参数设置”，弹出“典型环节参数设置”对话框，采用默认值即可。 6. 单击“确定”，进行实验。完成后检查实验结果，填表记录实验数据，抓图记录实验曲线。 六、实验结果 1、一阶系统。 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。 -! （职业能力综合实训 ） 实习报告 系（部）： 实习单位：校内实习 班级： 学生姓名：学号 指导教师： 时间：年月日到年月日 山东交通学院 目录 一、实习内容 (1) 1三相异步电机的点动控制 (1) 1.1三相异步电机的点动控制电路的要求 (1) 1.2三相异步电机的点动控制电路的工作原理 (1) 1.3三相异步电机的点动控制电路的原理图及实物图 (1) 2三相异步电机的连续控制 (2) 2.1三相异步电机的连续控制电路的要求 (2) 2.2三相异步电机的连续控制电路的工作原理 (2) 2.3三相异步电机的连续控制电路的原理图及实物图 (2) 3三相异步电机的正反转控制 (3) 3.1三相异步电机的正反转控制电路的要求 (3) 3.2三相异步电机的正反转控制电路的工作原理 (3) 3.3三相异步电机的正反转控制电路的原理图及实物图 (3) 4三相异步电机的星三角启动 (4) 4.1三相异步电机的星三角启动电路的要求 (4) 4.2三相异步电机的星三角启动电路的工作原理 (4) 4.3三相异步电机的星三角启动电路的原理图及实物图 (4) 5三相异步电机的拆装及绕组嵌线 (5) 5.1三相异步电机的拆装 (5) 5.2三相异步电机的绕组嵌线 (7) 6三速起货机控制 (9) 二、实习总结 (12) 一、实习内容 1三相异步电机的点动控制 1.1三相异步电机的点动控制电路的要求 当按下按钮时，电机启动运转；当松开按钮时，电机停止运转。 1.2三相异步电机的点动控制电路的工作原理 当按下按钮 SF时， SF常开闭合， QA交流接触器线圈得电，电机启动运转； 当松开按钮 SF时， SF按钮打开， QA交流接触器线圈失电，电机停止运转； 1.3三相异步电机的点动控制电路的原理图及实物图 实验报告格式模板 实验报告的书写是一项重要的基本技能训练。它不仅是对每次实验的总结，更重要的是它可以初步地培养和训练学生的逻辑归纳能力、综合分析能力和文字 表达能力，是科学论文写作的基础。因此，参加实验的每位学生，均应及时认真地书写实验报告。要求内容实事求是，分析全面具体，文字简练通顺，誊写清楚整洁。 实验报告内容与格式 （一）实验名称 要用最简练的语言反映实验的内容。如验证某程序、定律、算法，可写成“验证XXX” ；分析XXX。 （二）所属课程名称 （三）学生姓名、学号、及合作者 （四）实验日期和地点（年、月、日） （五）实验目的 目的要明确，在理论上验证定理、公式、算法，并使实验者获得深刻和系统的理解，在实践上，掌握使用实验设备的技能技巧和程序的调试方法。一般需说明是验证型实验还是设计型实验，是创新型实验还是综合型实验。 （六）实验内容 这是实验报告极其重要的内容。要抓住重点，可以从理论和实践两个方面考虑。这部分要写明依据何种原理、定律算法、或操作方法进行实验。详细理论计算过程? （七）实验环境 实验用的软硬件环境（配置）。 （八）实验步骤 只写主要操作步骤，不要照抄实习指导，要简明扼要。还应该画出实验流程图（实验装置的结构示意图），再配以相应的文字说明，这样既可以节省许多文字说明，又能使实验报告简明扼要，清楚明白。 （九）实验结果 实验现象的描述，实验数据的处理等。原始资料应附在本次实验主要操作者的实验报告上，同组的合作者要复制原始资料。 对于实验结果的表述，一般有三种方法： 1.文字叙述：根据实验目的将原始资料系统化、条理化，用准确的专业术语客观地描述实验现象和结果，要有时间顺序以及各项指标在时间上的关系。 2.图表：用表格或坐标图的方式使实验结果突出、清晰，便于相互比较， 尤其适合于分组较多，且各组观察指标一致的实验，使组间异同一目了然。每一图表应有表目和计量单位，应说明一定的中心问题。 3.曲线图应用记录仪器描记出的曲线图，这些指标的变化趋势形象生动、直观明了。 在实验报告中，可任选其中一种或几种方法并用，以获得最佳效果。 （十）讨论 根据相关的理论知识对所得到的实验结果进行解释和分析。如果所得到的实验结果和预期的结果一致，那么它可以验证什么理论？实验结果有什么意义？说明了什么问题？这些是实验报告应该讨论的。但是，不能用已知的理论或生活经验硬套在实验结果上；更不能由于所得到的实验结果与预期的结果或理论不符而随意取舍甚至修改实验结果，这时应该分析其异常的可能原因。如果本次实验失败了，应找出失败的原因及以后实验应注意的事项。不要简单地复述课本上的 理论而缺乏自己主动思考的内容。 另外，也可以写一些本次实验的心得以及提出一些问题或建议等。 （十-）结论 结论不是具体实验结果的再次罗列，也不是对今后研究的展望，而是针对这一实验所能验证的概念、原则或理论的简明总结，是从实验结果中归纳出的一般性、概括性的判断，要简练、准确、严谨、客观。 （十二）鸣谢（可略） 在实验中受到他人的帮助，在报告中以简单语言感谢. （十三）参考资料 详细列举在实验中所用到的参考资料. 格式： 作者年代书名及页数出版社 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 -150-100 -50 50 实验一 典型环节的模拟研究及阶跃响应分析 1、比例环节 可知比例环节的传递函数为一个常数： 当Kp 分别为0.5，1，2时，输入幅值为1.84的正向阶跃信号，理论上依次输出幅值为0.92，1.84，3.68的反向阶跃信号。实验中，输出信号依次为幅值为0.94，1.88，3.70的反向阶跃信号， 相对误差分别为1.8%,2.2%,0.2%. 在误差允许范围内可认为实际输出满足理论值。 2、 积分环节 积分环节传递函数为： （1）T=0.1(0.033)时，C=1μf (0.33μf )，利用MATLAB ，模拟阶跃信号输入下的输出信号如图： T=0.1 T=0.033 与实验测得波形比较可知，实际与理论值较为吻合，理论上T=0.033时的波形斜率近似为T=0.1时的三倍，实际上为8/2.6=3.08，在误差允许范围内可认为满足理论条件。 3、 惯性环节 i f i o R R U U -=TS 1 CS R 1Z Z U U i i f i 0-=-=-=15 20 惯性环节传递函数为： K = R f /R 1,T = R f C, （1） 保持K = R f /R 1 = 1不变，观测T = 0.1秒，0.01秒（既R 1 = 100K,C = 1μf ， 0.1μf ）时的输出波形。利用matlab 仿真得到理论波形如下： T=0.1时 t s （5%）理论值为300ms,实际测得t s =400ms 相对误差为：（400-300）/300=33.3%,读数误差较大。 K 理论值为1，实验值2.12/2.28， 相对误差为（2.28-2.12）/2.28=7%与理论值 较为接近。 T=0.01时 t s （5%）理论值为30ms,实际测得t s =40ms 相对误差为：（40-30）/30=33.3% 由于ts 较小，所以读数时误差较大。 K 理论值为1，实验值2.12/2.28， 相对误差为（2.28-2.12）/2.28=7%与理论值较为接近 （2） 保持T = R f C = 0.1s 不变，分别观测K = 1，2时的输出波形。 K=1时波形即为（1）中T0.1时波形 K=2时，利用matlab 仿真得到如下结果： t s （5%）理论值为300ms,实际测得t s =400ms 相对误差为：（400-300）/300=33.3% 读数误差较大 K 理论值为2，实验值4.30/2.28， 1 TS K )s (R )s (C +-= 自动控制与机械工程学院 ２０１4年12月 第一部分电气线路安装调试技能训练技能训练题目一: 三相异步电动机的可逆控制实验 一.课题分析 接触器控制的电动机正反向运行电路实质上是两个方向相反的单向运行电路的组合。为了避免正反向同时工作引起电源相间短路，必须在这两个运行电路中加设互锁装置，保证同时只能有一个电路工作。按照电动机正反转操作的顺序不同，分“正-停-反”和“正-反-停”两种控制电路。 二.实训电气原理图 三.设计电气安装接线图 四.设备清单 三相鼠笼式异步电动机 W9A-4 0.4KW 一台三相刀开关 HK2-3 15A 一只交流接触器 CJ10-10 380V 二只三联按钮 LA4-3H 一只熔断器 RL1-15 5A 二只热继电器 JR0-20/3 2.4A 一只端子排 10A、20节一个木板（控制板） 650×500×50毫米一块电工工具及导线若干 五.故障现象及故障分析 接通电源之后接触器并没有吸和，检查排除之后才发现是开关按钮中SB2和SB3的常闭节点连接错误，修改之后完成了三相异步电动机的正反转实验； 技能训练题目二: 三相异步电动机Y-△自动降压起动控制 一.课题分析 Y-△联结减压起动是常用的方法之一。凡是正常运行时三相定子绕组为三角形联结的三相笼型异步电动机，都可以采用Y-△联结减压起动。起动时，先将定子绕组按星形联结，接入三相交流电源。此时，由于电动机每相绕组电压只为正常工作电压的1/√3，因此能减少起动电流，待电动机转速接近额定转速时，再将电动机定子绕组改成三角形联结，各相绕组承受额定工作电压，电动机进入正常运转。这种起动方法简便、经济，不仅适用于轻载起动，也适用于较重负载下的起动。 二、实训电气原理图 三、设计电气安装接线图电气工程综合实验
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