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旋转运动系统实验指示书201009_325406455

旋转运动系统实验指示书201009_325406455
旋转运动系统实验指示书201009_325406455

信号与线性系统实验二

实验二、信号与系统时域分析的MATLAB 实现 一、实验目的 掌握利用Matlab 求解LTI 系统的冲激响应、阶跃响应和零状态响应,理解卷积概念。 二、实验内容 1、 卷积运算的MA TLAB 实现: (1) 计算连续信号卷积用MATLAB 中的函数conv ,可编写连续时间信号卷积通用函 数sconv , function [f,n]=sconv(f1,f2,n1,n2,p) f=conv(f1,f2);f=f*p; n3=n1(1)+n2(1); n4=n1(end)+n2(end); n=n3:p:n4; 例2.1 )()()(21t f t f t f *= p=0.01; n1=-1:p:1; f1=ones(1,length(n1)); n2=0:p:1; f2=2*n2; [f,n]=sconv(f1,f2,n1,n2,p); subplot(3,1,1),plot(n1,f1), axis([-1.5,1.5,0,2]),grid on subplot(3,1,2),plot(n2,f2), axis([-0.1,1.2,0,3]),grid on subplot(3,1,3),plot(n,f),axis([-1.5,5,0,2]),grid on 利用此例验证两个相同的门函数相卷积其结果为一个等腰三角形,两个不同的门函数相卷积

其结果为一个等腰梯形: <1>相同: p=0.01; n1=-1:p:1; f1=ones(1,length(n1)); n2=-1:p:1; f2=ones(1,length(n2)); [f,n]=sconv(f1,f2,n1,n2,p); subplot(3,1,1),plot(n1,f1), axis([-1.5,1.5,0,2]),grid on subplot(3,1,2),plot(n2,f2), axis([-0.1,1.2,0,3]),grid on subplot(3,1,3),plot(n,f),axis([-5,5,0,2]),grid on <2>、不同: p=0.01; n1=-1:p:1; f1=ones(1,length(n1)); n2=-3:p:1; f2=ones(1,length(n2)); [f,n]=sconv(f1,f2,n1,n2,p); subplot(3,1,1),plot(n1,f1), axis([-1.5,1.5,0,2]),grid on subplot(3,1,2),plot(n2,f2), axis([-4,1.2,0,3]),grid on subplot(3,1,3),plot(n,f),axis([-5,5,0,5]),grid on

运动控制平台—实验指导书

实验1 了解运动控制实验系统 1.1 实验目的 1、了解运动控制系统中的步进电机,伺服电机,变频电机,及其他们的驱动,并掌握步进电机与伺服电机的区别。 2、掌握运动控制系统的基本控制原理,与方框图,知道运动控制卡是运动控制系统的核心。 3、了解电机的面板控制,在有些工业控制过程中,能在程序控制无响应的状态下用面板进行紧急停止运动。 1.2 实验设备 1、运动控制系统实验平台一台。 2、微型计算机一台。 1.3 概述 此多轴运动控制实验平台是基于“PC+运动控制卡”模式的综合性实验平台,对各类控制电机实施单轴和多轴混合运动控制。 该实验平台是学生了解和掌握现代机电控制的基本原理,熟悉现代机电一体化产品控制系统的入门工具。通过该平台的实物教学和实际编程操作,学生可以掌握现代各类控制电机基本控制原理、运动控制的基本概念、运动控制系统的集成方法,从而提高学生综合解决问题的能力。 1.4 运动控制系统组成 PC机(上位机)、运动控制器(下位机)、接口板、24V直流电源、交流伺服电机驱动器、交流伺服电机、步进电机驱动器、步进电机、变频调速电机驱动器、变频调速电机、导线及电缆。 运动控制实验台结构图如下: 图1.1系统硬件方框图

*上图中直流电源为24V,直流稳压电源,为接口卡与步进电机驱动器提供电压。 伺服电机(及其驱动器): 伺服电动机又称执行电动机,在自动控制系统中,用作执行元件,把所收到的电信号转换成电动机轴上的角位移或角速度输出。分为直流和交流伺服电动机两大类,其主要特点是,当信号电压为零时无自转现象,转速随着转矩的增加而匀速下降。 交流伺服电机的工作原理:伺服电机内部的转子是永磁铁,驱动器控制的U/V/W三相电形成电磁场,转子在此磁场的作用下转动,同时电机自带的编码器反馈信号给驱动器,驱动器根据反馈值与目标值进行比较,调整转子转动的角度。伺服电机的精度决定于编码器的精度(线数)。 步进电机(及其驱动器): 步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件。在非超载的情况下,电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数,而不受负载变化的影响,即给电机加一个脉冲信号,电机则转过一个步距角。这一线性关系的存在,加上步进电机只有周期性的误差而无累积误差等特点。使得在速度、位置等控制领域用步进电机来控制变的非常的简单。 变频电机(及其变频器): 变频电机与普通交流电机并无大异。主要靠变频器来调节输入给变频电机交流信号的频率来改变电机转速。如数控机床上的主轴电机。 运动控制器(卡): 运动控制器就是通过读取PC机把编程语言并把他们转化为控制电机的输入信号,以达到用户的控制要求的一个装置。 本系统所用控制器型号:GE-300-SV-PCI-R 1.5 系统接线: 伺服接线:伺服驱动器端L1,L2与220V交流电连接; 伺服电机端电源引线红线连U,蓝色连V,黄色连W,黄绿色连FG; 伺服电机端编码器引线与伺服驱动器端CN3端口相连; 伺服驱动器端CN2端口与运动控制器端子板CN5(CN6)连接起来。 步进接线:步进驱动器端V+/V-与直流24V电源相连; 步进电机与步进驱动器接线参考电机上的接线简图即可顺利完成; 步进驱动器端pu+端口与运动控制器端子板CN7(23口)相连,pu-端口与CN7(11口) 相连、DR+端口与CN7(9口)相连,DR-端口与CN7(22口)相连。 主轴接线:变频器R/L1,S/L2,T/L3任意两个端口与220V交流电电源连接; 交流电机三条引线与变频器U/T1,V/T2,W/T3相连(没有顺序,随意连接);

《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

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)(

信号与线性系统分析实验报告~~

信号与线性系统分析 实验报告 学院:xxxxxxxxxxxxxxx 班级: xxxxxxxxxxxxxx 学号: xxxxxxxxxxxx 姓名: xxxxxxxx 2011-12-13

实验一1. 产生-100); 调用阶跃函数代码:

f=heaviside(t); plot(t,f) axis([-1,3,-0.2,1.2]) 阶跃波形图: 3.画出f=exp(-2*t) .*heaviside(t). 代码: f=exp(-2*t) .*heaviside(t); plot(t,f) axis([-1,5,-0.1,0.4]) 波形图:

3. 正弦函数程序函数单数代码:t=-pi:pi/40:pi; f=sin(2*pi*50*t); plot(t,f) axis([-3,3,-1.5,1.5]) 波形图:

实验二 连续信号的时域描述与运算 一.信号的平移和反转 1.将函数u(t)=heaviside(t); 代码: function f=u(t); f=heaviside(t); 2.画出f(t)=t*[u(t)-u(t-1)] 代码: f=t.*[u(t)-u(t-1)]; plot(t,f) axis([-3,3,-0.1,1.2])

波形图: 定义initialsignal(t)= t*[u(t)-u(t-1)]; 代码: function f=initialsignal(t); f=t.*[u(t)-u(t-1)]; 波形的平移和反转过程: 代码: t=-2:0.01:2; f=initialsignal(t); subplot(231) plot(t,f) f1=initialsignal(t+1);

数控插补多轴运动控制实验指导书(学生)

数控插补多轴运动控制系统解剖实验 实验学时:8 实验类型:独立授课实验 实验要求:必修 一、实验目的 1、通过本实验使学生掌握数控插补多轴控制装置的基本工作原理; 2、根据常用低压电器原理分析各运动控制电气元件的应用原理,分析数控插补运动实现的控制原理; 3、根据机电一体化产品的设计要求和设计流程进行运动控制系统的功能分析、机械结构分析、控制系统分析以及相关传感器选型等方面的设计内容。 本实验以数控插补多轴运动控制系统为具体对象,使学生掌握机电一体化产品设计和开发的技术流程和主要内容,通过运动控制系统的实现过程掌握常用电气元件识别和原理、数控插补原理、位置伺服控制系统等的设计和实现方式。 二、实验内容 1、通过数控插补多轴控制装置及其相关系统的测试和观察,分析数控插补的工作原理; 2、分析系统的功能、机械结构分析、运动关系以及相关传感器等,分析其相关的机械结构、电机及其驱动模块和传感反馈环节等; 3、根据常用低压电器原理,分析系统各运动控制电气元件的应用原理,分析数控插补运动过程实现的控制原理,并绘制相关的控制原理图和系统连接图。 三、实验设备 1、多轴运动控制系统一套(含电控箱) 2、PC机一台 3、GT-400-SG-PCI 卡一块(插在PC机内部)

四、实验原理 该数控插补多轴运动控制系统是依据开放式数控系统原理构建的,其以通用计算机(PC)的硬件和软件为基础,采用模块化、层次化的体系结构,能通过各种形式向外提供统一应用程序接口的系统。开放式数控系统可分为 3类:(1)CNC 在 PC中;(2)PC作为前端,CNC作为后端;(3)单 PC,双 CPU平台。 本实验采用第一类,把顾高公司的 GT-400-SG-PCI 多轴运动控制卡插入PC 机的插槽中,实现电机的运动控制,完成多轴运动控制系统的控制。其优点如下:(1)成本低,采用标准 PC机;(2)开放性好,用户可自定义软件;(3)界面比传统的 CNC 友好。 图1为该系统的硬件构成图,运动平台机械本体采用模块化拼装,主要由普通PC机、电控箱、运动控制卡、伺服(步进)电机及相关软件组成。其主体由两个直线运动单元(GX系列)组成。每个GX系列直线运动单元主要包括:工作台面、滚珠丝杆、导轨、轴承座、基座等部分,其结构见图2。伺服型电控箱内装有交流伺服驱动器,开关电源,断路器,接触器,运动控制器端子板,按钮开关等。步进型电控箱则装有步进电机驱动器,开关电源,运动控制器端子板,船形开关等。 图1 数控插补多轴控制系统硬件构成

PLC控制系统实验指导书(三菱)(精)

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

大气污染控制工程实验指导书

大气污染控制工程 流体力学泵与风机 实验指导书

实验一雷诺实验 一、实验目的 1、观察液体在不同流动状态时的流体质点的运动规律。 2、观察液体由层流变紊流及由紊流变层流的过渡过程。 3、测定液体在园管中流动时的上临界雷诺数Rec1和下临界雷诺数Rec2。 二、实验要求 1、实验前认真阅读实验教材,掌握与实验相关的基本理论知识。 2、熟练掌握实验内容、方法和步骤,按规定进行实验操作。 3、仔细观察实验现象,记录实验数据。 4、分析计算实验数据,提交实验报告。 三、实验仪器 1、雷诺实验装置(套), 2、蓝、红墨水各一瓶, 3、秒表、温度计各一只, 4、 卷尺。

四、实验原理 流体在管道中流动,有两种不同的流动状态,其阻力性质也不同。在实验过程中,保持水箱中的水位恒定,即水头H 不变。如果管路中出口阀门开启较小,在管路中就有稳定的平均流速u ,这时候如果微启带色水阀门,带色水就会和无色水在管路中沿轴线同步向前流动,带色水成一条带色直线,其流动质点没有垂直于主流方向的横向运动,带色水线没有与周围的液体混杂,层次分明的在管道中流动。此时,在速度较小而粘性较大和惯性力较小的情况下运动,为层流运动。如果将出口阀门逐渐开大,管路中的带色直线出现脉动,流体质点还没有出现相互交换的现象,流体的运动成临界状态。如果将出口阀门继续开大,出现流体质点的横向脉动,使色线完全扩散与无色水混合,此时流体的流动状态为紊流运动。 雷诺数:γ d u ?= Re 连续性方程:A ?u=Q u=Q/A 流量Q 用体积法测出,即在时间t 内流入计量水箱中流体的体积ΔV 。 t V Q ?= 42d A ?=π 式中:A-管路的横截面积 u-流速 d-管路直径 γ-水的粘度 五、实验步骤 1、连接水管,将下水箱注满水。 2、连接电源,启动潜水泵向上水箱注水至水位恒定。 3、将蓝墨水注入带色水箱,微启水阀,观察带色水的流动从直线状态至脉动临界状态。 4、通过计量水箱,记录30秒内流体的体积,测试记录水温。 5、调整水阀至带色水直线消失,再微调水阀至带色水直线重新出现,重复步骤4。 6、层流到紊流;紊流到层流各重复实验三次。

信号与系统实验报告1

学生实验报告 (理工类) 课程名称:信号与线性系统专业班级:M11通信工程 学生学号:1121413017 学生姓名:王金龙 所属院部:龙蟠学院指导教师:杨娟

20 11 ——20 12 学年第 1 学期 金陵科技学院教务处制 实验报告书写要求 实验报告原则上要求学生手写,要求书写工整。若因课程特点需打印的,要遵照以下字体、字号、间距等的具体要求。纸张一律采用A4的纸张。 实验报告书写说明 实验报告中一至四项内容为必填项,包括实验目的和要求;实验仪器和设备;实验内容与过程;实验结果与分析。各院部可根据学科特点和实验具体要求增加项目。 填写注意事项 (1)细致观察,及时、准确、如实记录。 (2)准确说明,层次清晰。 (3)尽量采用专用术语来说明事物。 (4)外文、符号、公式要准确,应使用统一规定的名词和符号。 (5)应独立完成实验报告的书写,严禁抄袭、复印,一经发现,以零分论处。 实验报告批改说明 实验报告的批改要及时、认真、仔细,一律用红色笔批改。实验报告的批改成绩采用百分制,具体评分标准由各院部自行制定。 实验报告装订要求

实验批改完毕后,任课老师将每门课程的每个实验项目的实验报告以自然班为单位、按学号升序排列,装订成册,并附上一份该门课程的实验大纲。

实验项目名称:常用连续信号的表示 实验学时: 2学时 同组学生姓名: 无 实验地点: A207 实验日期: 11.12.6 实验成绩: 批改教师: 杨娟 批改时间: 一、实验目的和要求 熟悉MATLAB 软件;利用MATLAB 软件,绘制出常用的连续时间信号。 二、实验仪器和设备 586以上计算机,装有MATLAB7.0软件 三、实验过程 1. 绘制正弦信号)t Asin t (f 0?ω+=(),其中A=1,πω2=,6/π?=; 2. 绘制指数信号at Ae t (f =),其中A=1,0.4a -=; 3. 绘制矩形脉冲信号,脉冲宽度为2; 4. 绘制三角波脉冲信号,脉冲宽度为4;斜度为0.5; 5. 对上题三角波脉冲信号进行尺度变换,分别得出)2t (f ,)2t 2(f -; 6. 绘制抽样函数Sa (t ),t 取值在-3π到+3π之间; 7. 绘制周期矩形脉冲信号,参数自定; 8. 绘制周期三角脉冲信号,参数自定。 四、实验结果与分析 1.制正弦信号)t Asin t (f 0?ω+=(),其中A=1,πω2=,6/π?= 实验代码: A=1;

《电力拖动自动控制系统--运动控制系统》实验指导书(自编)

电力拖动自动控制系统---- 运动控制系统 实验指导书 昆明理工大学信自学院自动化系 2012年9月 目录 实验须知 实验一双闭环不可逆直流调速系统调试 实验二双闭环不可逆直流调速系统的静特性研究 实验三双闭环不可逆直流调速系统的动特性研究 实验四逻辑无环流可逆直流调速系统实验 实验五矢量坐标变换仿真 实验六转差频率控制的交流异步电动机矢量控制系统仿真 实验七无速度传感器的矢量控制系统仿真 附录1双闭环不可逆直流调速系统原理图及所需挂件 附录2逻辑无环流直流可逆调速系统原理图及所需挂件 实验须知 实验课是教学中的重要环节之一,通过实验,是理论联系实际,加深理解和巩固所学的有关理论知识,培养、锻炼和提高对实际系统的调试和分析、解决问题的能力,同时通过实验也培养严谨的科学态度和良好的作风,以达到工程技术人员应有的本领,因此要求每个学生必须认真对待实验课,要求做到:

一、实验前预习,要求: 1、了解所有实验系统的工作原理 2、明确实验目的,各项实验内容、步骤和做法 3、拟定实验操作步骤,画出实验记录表格等。 二、实验中认真、要求: 1、熟知所有设备,认真按实验要求,有步骤地进行各项内容的实验。 2、测试前,必须熟悉仪器、仪表的使用,注意量程。 3、认真记录测试数据和波形。 4、不许带电操作,每次更换线路时,必须断点进行操作,通电前,必 须经指导老师检查,方可合闸。 5、同组同学,必须相互配合,共同完成实验任务。 三、实验后认真写实验报告 1、整理各项实验数据,列成表格,按要求绘制有关曲线,进行分析比 较。 2、记录和分析实验中的各种现象。 四、实验装置 自动控制系统实验全部在DJDK-Ⅱ型装置上进行。详见“DJDK-Ⅱ实验装置简介”。 实验一双闭环不可逆直流调速系统调试 一、实验目的 1、掌握调速系统各单元电路的调整方法,弄清他们的工作原理及其在系统中 的应用。 2、掌握双闭环不可逆直流调速系统的调试方法和步骤。 二、系统组成及所需挂件 详见附录一。 三、实验内容 (一)双闭环调速系统调试原则 ①先单元、后系统,即先将单元的参数调好,然后才能组成系统。

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

机械控制工程基础实验指导书分析解析

实验一MATLAB运算基础 一、实验目的 1. 熟悉MA TLAB的工作环境和各窗口功能; 2. 熟悉基本的MATLAB环境命令操作。 二、实验基本知识 1. 熟悉MA TLAB环境: MATLAB桌面和命令窗口、命令历史窗口、帮助信息浏览器、工作空间浏览器文件和搜索路径浏览器。 2. 掌握MA TLAB常用命令 clc:清除命令窗口中内容 clear:清除工作空间中变量 help:对所选函数的功能、调用格式及相关函数给出说明 3. MA TLAB变量与运算符 变量命名规则如下: (1)变量名可以由英语字母、数字和下划线组成; (2)变量名应以英文字母开头; (3)长度不大于31个; (4)区分大小写。 MATLAB中设置了一些特殊的变量与常量,列于下表。 表1 MATLAB的特殊变量与常量 MATLAB运算符,通过下面几个表来说明MA TLAB的各种常用运算符。 表2 MATLAB算术运算符

表3 MATLAB关系运算符 表4 MATLAB逻辑运算符 表5 MATLAB特殊运算 4. 多项式运算 poly: 产生特征多项式系数向量 例如poly([1 2]) 表示特征根为1和2的特征多项式的系数向量,结果为ans = 1 -3 2 roots: 求多项式的根 例如roots([1 3 0 4]) 求特征方程s^3+3s^2+4=0的根,结果为 ans = -3.3553 0.1777 + 1.0773i 0.1777 - 1.0773i p=poly2str(c,…x?)(以习惯方式显示多项式) 例如p=poly2str([1 3],'x') 以x为变量表示多项式,结果为p=x+3 conv,convs: 多项式乘运算 deconv: 多项式除运算 tf: 构造一个传递函数 三、实验内容 1. 学习使用help命令,例如在命令窗口输入help conv,然后根据帮助说明,学习使用指令conv(其它不会用的指令,依照此方法类推)

信号与线性系统课程设计报告分析

信号与线性系统课程设计 报告 课题五基于FIR滤波的语音信号处理系统设计 班级: 姓名: 学号: 组号及同组人: 成绩: 指导教师: 日期:

课题五基于FIR滤波的语音信号处理系统设计 摘要:MATLAB是由美国mathworks公司发布的主要面对科学计算、可视化及交互式程序设计的高科技计算环境。它将数值分析、矩阵计算、科学数据可视化以及非线性动态系统的建模和仿真等诸多强大功能集成在一个易于使用的视窗环境中,为科学研究、工程设计以及必须进行有效数值计算的众多科学领域提供了一种全面的解决方案,并在很大程度上摆脱了传统非交互式程序设计语言(如C、Fortran)的编辑模式,代表了当今国际科学计算软件的先进水平。MATLAB 可以进行矩阵运算、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,主要应用于工程计算、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。 MATLAB特点:1) 高效的数值计算及符号计算功能,能使用户从繁杂的数学运算分析中解脱出来;2) 具有完备的图形处理功能,实现计算结果和编程的可视化;3)友好的用户界面及接近数学表达式的自然化语言,使学者易于学习和掌握;4)功能丰富的应用工具箱,为用户提供了大量方便实用的处理工具。 关键词:GUI界面,信号采集,内插恢复,重采样,滤波器 一、课程设计目的及意义 本设计课题主要研究数字语音信号的初步分析方法、FIR数字滤波器的设计及应用。通过完成本课题的设计,拟主要达到以下几个目的: (1)熟悉Matlab软件的特点和使用方法。 (2)熟悉LabVIEW虚拟仪器的特点以及采用LabVIEW进行仿真的方法。 (3)掌握信号和系统时域、频域特性分析方法。 (4)掌握FIR数字滤波器的设计方法(窗函数设计法、频率采样设计法)及应用。 (5)了解语音信号的特性及分析方法。 (6)通过本课题的设计,培养学生运用所学知识分析和解决实际问题的能力。 二、课题任务 (一)简单数字语音信号处理系统的Matlab设计。 使用GUI进行系统的图形用户界面设计,在该界面中包括对语音信号的读取,对信号的时域,频域分析,添加噪声,设计FIR数字滤波器(利用窗函数设计法、频率采样设计法任选)实现噪声滤除。具体任务如下: (1)对语音信号进行采集(读取),对数字语音信号加入干扰噪声,画出原始信号及带噪信号的时域波形,利用FFT进行频域分析,画出相应波形,并对语音进行播放。 (3)根据对语音信号及噪声的实际情况分析,选择适当的FIR数字滤波器进行设计,并对噪声进行滤除。

伺服运动控制---实验2+实验4指导书

实验二 步进电机控制实验 [实验目的] 1.掌握使用步进电机驱动器控制步进电机的系统设计方法; 2.熟悉步进电机驱动器的用法; 3.掌握基于步进驱动器的步进电机单轴控制方法。 [实验设备] 1.计算机; 2.台达EH 系列可编程序控制器; 3.步进电机驱动器WD3-007; 4.三相步进电机VRDM 3910/50 LWA 。 [实验原理及线路] 1.德国百格拉步进电机驱动器WD3—007如图1所示,驱动器面板说明如下: 信号接口:PULSE+ 电机输入控制脉冲信号; DIR+ 电机转动方向控制信号; RESET+ 复位信号,用于封锁输入信号; READY+ 报警信号; PULSE-、DIR-、RESET-和READY-短接公共地; 状态指示:RDY 灯亮表示驱动器正常工作; TEMP 灯亮表示驱动器超温; FLT 灯亮表示驱动器故障; 功能选择:MOT.CURR 设置电机相电流; STEP1、STEP2 设置电机每转的步数; CURR.RED 设定半流功能 PULSE.SYS 可设置成“脉冲和方向”控制方式; 也可以设置成“正转和反转”控制方式; 功率接口:DC+和DC-接制动电容; U 、V 、W 接电机动力线,PE 是地; L 、N 、PE 接驱动器电源,电源电压是220VAC 输入时,最大电流是3A 。电源线横截面≥1.5平方毫米,尽量短。驱动器的L 端和N 端接供电电源,同时要串接一个6.3A 保险丝;PE 为接地。 信号说明: (1)PULSE :脉冲信号输入端,每一个脉冲的上升沿使电机转动一步。 (2)DIR :方向信号输入端,如“DIR ”为低电平,电机按顺时针方向旋转;“DIR ”为高电平电机按逆时针方向旋转。 (3)CW :正转信号,每个脉冲使电机正向转动一步。 (4)CCW :反转信号,每个脉冲使电机反向转动一步。 (5)RESET :复位信号,如复位信号为低电平时,输入脉冲信号起作用,如果复位信号为高电平时就禁止任何有效的脉冲,输入信号无效,电机无保持扭矩。 (6)READY :输入报警信号:READY 是继电器开关,当驱动器正常工作时继电器闭合,当驱动器工作异常时继电器断开。继电器允许最高输入电压和电流是:35VDC ,10mA ≤I ≤200mA ,电阻性负载。如用该继电器,要把他串联到CNC 的某输入端。当驱动器正常工作时继 STEP1ON 1 2 3 4PULES.SYS CURR.RED STEP2 PACER W WD3-007PE N L PE U V DC-DC+READY-READY+ RESET-RESET+ DIR-/CCW-DIR+/CCW+ PULSE-/CW-PULSE+/CW+ MOT.CURR FLT TEMP RDY C 40 F E D 2 138A 9B 7 65 图1 步进电机驱动器

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

信号与线性系统实验指导书syzds

信号与线性系统实验指导书 《信号与线性系统》课程组 2006年9月修订

《信号与系统》实验箱简介 信号与系统实验箱有TKSS-A型、TKSS-B型和TKSS-C型三种。其中B型和C型实验箱除实验项目外,还带有与实验配套的仪器仪表。 TKSS-A型实验箱提供的实验模块有:用同时分析方法观测方波信号的频谱、方波的分解、各类无源和有源滤波器(包括LPF、HPF、BPF、BEF)、二阶网络状态轨迹的显示、抽样定理和二阶网络函数的模拟等。 TKSS-B型实验箱提供的实验模块与“TKSS-A型”基本一样,增加了函数信号发生器(可选择正弦波、方波、三角波输出,输出频率范围为20Hz~100KHz)、频率计(测频范围0~500KHz)、数字式交流电压表(测量范围10mV~20mV,10Hz~200KHz)等仪器。 TKSS-C型实验箱的实验功能和配备与“TKSS-B型”基本一样,增加了扫频电源(采用可编程逻辑器件ispLSI1032E和单片机AT89C51设计而成),它可在15Hz~50KHz的全程范围内进行扫频输出,亦可选定在某一频段(分9段)范围内的扫频输出,提供11档扫速,亦可选用手动点频输出,此外还有频标指示,亦可作频率计使用。 实验一无源和有源滤波器 一、实验目的 1、了解RC无源和有源滤波器的种类、基本结构及其特性。 2、对比研究无源和有源滤波器的滤波特性。 3、学会列写无源和有源滤波器网络函数的方法。 二、原理说明 1、滤波器是对输入信号的频率具有选择性的一个二端口网络,它允许某 些频率(通常是某个频带范围)的信号通过,而其他频率的信号受到 衰减或抑制,这些网络可以是由RLC元件或RC元件构成的无源滤 波器,也可以是由RC元件和有源器件构成的有源滤波器。 2、根据幅频特性所表示的通过或阻止信号频率范围的不同,滤波器可分 为低通滤波器(LPF)、高通滤波器(HPF)、带通滤波器(BPF)和 带阻滤波器(BEF)四种。我们把能够通过的信号频率范围定义为通 带,把阻止通过或衰减的信号频率范围定义为阻带。而通带与阻带的 分界点的频率f c称为截止频率或称转折频率。图1-1中的A up为通 带的电压放大倍数,f0为中心频率,f cL和f cH分别为低端和高端截止 频率。

数控运动控制技术实验 实验指导书

机械工程学科应用型研究生综合实验Ⅱ 实验指导书 (数控运动控制技术分册) 富宏亚主编 机电工程学院 2014年3月

目录 实验一数控系统硬件连接与电机测试实验 (1) 实验1.1 数控系统硬件连接实验 (1) 实验1.2 数控系统电机测试实验 (5) 实验二数控系统控制软件设计实验 (7) 实验2.1 单轴运动控制软件设计实验 (7) 实验2.2 直线插补运动控制软件设计实验 (13)

实验一数控系统硬件连接与电机测试实验 实验1.1 数控系统硬件连接实验 一、实验目的 1、了解数控综合实验台的组成和电路连接。 2、掌握数控系统的构成原理。 二、实验所用单元 计算机、雷泰DMC5480运动控制卡、实验台控制面板、小型3轴立式铣床。 三、实验原理 1、如图1-1所示,数控综合实验台由计算机、雷泰DMC5480运动控制卡、实验台控制面板、小型3轴立式铣床组成。运动控制卡安装在计算机的PCI插槽中;实验台控制面板上安装了电机驱动器、电源、继电器、空气开关、急停和接线板等元器件,小型3轴立铣床包括3个运动轴X、Y、Z和1个主轴。 图1-1硬件系统总体实物图 2、以X轴运动控制电路为例,X轴伺服电机驱动器1与运动控制卡的电路如图1-2所示,各连线引脚定义如表1-1和表1-2所示。Y轴伺服电机驱动器2、Z 轴伺服电机驱动器3与运动控制卡之间的电路可参考X轴运动控制电路进行接线。

图1-2 X轴电机驱动器与运动控制卡连接电路图 3、DMC5480运动控制卡为每个轴配有两个限位信号、1个原点信号。每路信号都加有滤波器可以过滤高频噪声,保证动作可靠。各传感器与运动控制卡接线电路图如图1-3所示: 图1-3 运动控制卡X1引脚与传感器的连接电路图

单回路控制系统实验过程控制实验指导书

单回路控制系统实验 单回路控制系统概述 实验三单容水箱液位定值控制实验 实验四双容水箱液位定值控制实验 实验五锅炉内胆静(动)态水温定值控制实验 实验三 实验项目名称:单容液位定值控制系统 实验项目性质:综合型实验 所属课程名称:过程控制系统 实验计划学时:2学时 一、实验目的 1.了解单容液位定值控制系统的结构与组成。 2.掌握单容液位定值控制系统调节器参数的整定和投运方法。 3.研究调节器相关参数的变化对系统静、动态性能的影响。 4.了解P、PI、PD和PID四种调节器分别对液位控制的作用。 5.掌握同一控制系统采用不同控制方案的实现过程。 二、实验内容和(原理)要求 本实验系统结构图和方框图如图3-4所示。被控量为中水箱(也可采用上水箱或下水箱)的液位高度,实验要求中水箱的液位稳定在给定值。将压力传感器LT2检测到的中水箱液位信号作为反馈信号,在与给定量比较后的差值通过调节器控制电动调节阀的开度,以达到控制中水箱液位的目的。为了实现系统在阶跃

给定和阶跃扰动作用下的无静差控制,系统的调节器应为PI或PID控制。 三、实验主要仪器设备和材料 1.实验对象及控制屏、SA-11挂件一个、计算机一台、万用表一个; 2.SA-12挂件一个、RS485/232转换器一个、通讯线一根; 3.SA-44挂件一个、CP5611专用网卡及网线、PC/PPI通讯电缆一根。 四、实验方法、步骤及结果测试 本实验选择中水箱作为被控对象。实验之前先将储水箱中贮足水量,然后将阀门F1-1、F1-2、F1-7、F1-11全开,将中水箱出水阀门F1-10开至适当开度,其余阀门均关闭。 具体实验内容与步骤按二种方案分别叙述。 (一)、智能仪表控制 1.按照图3-5连接实验系统。将“LT2中水箱液位”钮子开关拨到“ON”的位置。 图3-4 中水箱单容液位定值控制系统

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