《过程控制系统》实验指导书电气工程与自动化专业
彩霞广义编
科学技术学院
2013年9月
前言
过程控制是工业自动化的重要分支。近年来，工业过程控制取得了快速的发展，无论是在大规模的结构复杂的工业生产过程中，还是在传统工业过程改造中，过程控制技术对于提高产品质量以及节省能源等均起着十分重要的作用。
《过程控制系统》是自动化专业的主要专业课程之一。作为《过程控制系统》实验部分，起到了加强学生对课程理论体系理解，提高理论结合实际的能力。本实验指导书包括六个部分的容，从被控过程建立数学模型出发，分别设有单回路控制系统的建模与仿真、串级控制系统的建模与仿真、前馈控制系统、大滞后过程预估计补偿控制系统，根据过程控制系统的本质与特点，系统地讨论了各种控制系统的建模方法，力图使学生掌握过程控制系统分析、设计基本原理和技术。
目录
实验一单回路控制系统的建模与仿真 (1)
实验二串级控制系统的建模与仿真 (3)
实验三前馈控制系统 (5)
实验四大滞后过程预估计补偿控制系统 (7)
实验一单回路控制系统的建模与仿真
一、教材P164习题12要求：1. 建立数学模型；2.整定调节器参数值；3.仿真调试
二、对给定被控过程，设计调节器
三、对给定被控过程，设计调节器
“计算机组成原理” 实验指导书 伟丰编写 2014年12月
实验一算术逻辑运算实验 一、实验目的 1、掌握简单运算器的组成以及数据传送通路。 2、验证运算功能发生器（74LS181）的组合功能。 二、实验容 运用算术逻辑运算器进行算术运算和逻辑运算。 三、实验仪器 1、ZY15Comp12BB计算机组成原理教学实验箱一台 2、排线若干 四、实验原理 实验中所用的运算器数据通路如图1-1所示。其中运算器由两片74LS181以并/串形式构成8位字长的ALU。运算器的两个数据输入端分别由两个锁存器（74LS273）锁存，锁存器的输入连至数据总线，数据输入开关（INPUT）用来给出参与运算的数据，并经过一三态门（74LS245）和数据总线相连。运算器的输出经过一个三态门（74LS245）和数据总线相连。数据显示灯已和数据总线（“DATA BUS”）相连，用来显示数据总线容。
图1-l 运算器数据通路图 图1-2中已将实验需要连接的控制信号用箭头标明（其他实验相同，不再说明）。其中除T4为脉冲信号，其它均为电平控制信号。实验电路中的控制时序信号均已部连至相应时序信号引出端，进行实验时，还需将S3、S2、S1、S0、Cn、M、LDDR1、LDDR2、ALU_G、SW_G 各电平控制信号与“SWITCH”单元中的二进制数据开关进行跳线连接,其中ALU_G、SW_G 为低电平有效，LDDR1、LDDR2为高电平有效。按动微动开关PULSE，即可获得实验所需的单脉冲。 五、实验步骤 l、按图1-2连接实验线路，仔细检查无误后，接通电源。（图中箭头表示需要接线的地方， 2、用INPUT UNIT的二进制数据开关向寄存器DR1和DR2置数，数据开关的容可以用与开关对应的指示灯来观察，灯亮表示开关量为“1”，灯灭表示开关量为“0”。以向DR1中置入11000001（C1H）和向DR2中置入01000011（43H）为例，具体操作步骤如下：首先使各个控制电平的初始状态为：CLR=1，LDDR1=0，LDDR2=0，ALU_G=1，SW_G=1，S3 S2 S1 S0 M CN=111111，并将CONTROL UNIT的开关SP05打在“NORM”状态，然后按下图所示步骤进行。
电子线路实验指导书
————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：
电子线路实验 指导书 苏州大学 电子信息学院
前言 电子线路实验是电子、电气类专业在电子技术方面一门实践性很强的技术基础课。实验教学能帮助学生运用所学的电子技术理论知识去处理遇到的实际问题，提高分析问题、解决问题的能力，获得工程技术人员必须的实验技能和科学研究方法的训练，培养学生实事求是、勇于探索的科学精神和科学道德。 本书从工程实用的角度出发，选编18个实验，覆盖了教学基本要求中的主要内容，某些部分作了适当加深加宽。并强调了理论和实际之间存在的差异。通过这些实验学生应逐步掌握下列内容： （1）常用电子电路元件的特性、选用和基本参数测量方法 （2）常用电子仪器设备的使用 （3）常用电子量的测量原理和测量方法 （4）常用电子电路的选型、设计、安装、调试及故障排除方法对同一实验，指导书设计了若干组不同的性能指标。学生应根据指导老师的安排，任选一组参数进行电路设计、安装和调试。
实验须知 为保证实验质量，必须在实验的各个环节上做到以下要求： 一、实验前 （1）电路选型：根据电路功能要求和性能指标，结合已经学过的理论知识，查阅有关电子电路资料，确定电路的形式，画出电路原理图，必要时画出实际连线图。 （2）电路设计：根据要求的性能指标，对电路进行理论设计和计算，确定所选用元件的规格、型号和实际数值，列写元件清单，并把他们标注在电路图上。（3）测试方案设计：根据电路的性能指标和测量原理，确定测试方法和步骤，选择合适的测量仪器和设备，并列出仪器设备清单。 二、实验过程 （1）电路安装 按照电路原理图，以有源器件为核心，合理布局，逐级安插元器件并连接走线。要特别注意电源线、地线、信号输入线和输出线的安排，仔细核对元件数值、极性和管脚位置。电路安装完成后，应对照电路原理图，认真检查电路板上的元件连接情况，避免漏接、错接。 （2）通电及直流工作状态检查： 将电源电压调调整到要求值，并按正确的极性接入电路板然后接通直流电源。通电后，首先检查电路板上直流电源电压是否正常。逐级检查有源器件的直流工作点，判断是否在正常范围。如有相应调节元件，应将直流工作点调到要求值。（3）动态调试和性能指标测量： 根据拟定的测试方案，调整信号源的输出波形，将其接入板。逐级检查电路的输出，并记录数据和波形计算电路的性能指标。如不能满足设计要求，应分析原因，重新调整电路或改进电路。实验过程中，发现电路异常，应立即断开电源，以免损坏元器件及仪器设备。 三、实验后 实验结束后，应及时对实验过程和结果进行分析总结，整理原始记录数据，撰写实验报告。
《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
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。
北方民族大学《通信电子线路》实验指导书 主编 校对 审核 北方民族大学电气信息工程学院 二○一三年九月
目录 实验一小信号谐振放大器的性能分析 (2) 实验二LC正弦波振荡器的综合分析 (8) 实验三振幅调制与解调电路研究与综合测试 (12) 实验四频率调制与解调电路研究与综合测试 (22) 实验五锁相环的工作过程及综合分析 (29)
实验一 小信号谐振放大器的性能分析 （综合性实验） 一、实验目的 1.掌握小信号谐振放大电路的组成和性能特点。 2.熟悉小信号谐振放大器的主要性能指标。 3.学会频响特性的测试。 二、实验仪器与器材 1. 高频电子技术实验箱中小信号谐振放大器实验模块电路(RK-050) 2. 示波器 3. 信号源 4. 扫频仪 三、小信号调谐放大器实验电路 图1-1为小信号调谐放大器实验电路(RK-050)。图中，201P 为信号输入铆孔，当做实验时，高频信号由此铆孔输入。201TP 为输入信号测试点。接收天线用于构成收发系统时接收发方发出的信号。变压器21T 和电容12C 、22C 组成输入选频回路，用来选出所需要的信号。晶体三极管21BG 用于放大信号，12R 、22R 和52R 为三极管21BG 的直流偏置电阻，用以保证晶体管工作于放大区域，且放大器工作于甲类状态。三极管21BG 集电极接有LC 调谐回路，用来谐振于某一工作频率上。本实验电路设计有单调谐与双调谐回路，由开关22K 控制。当22K 断开时，为电容耦合双调谐回路，12L 、22L 、42C 和52C 组成了初级回路，32L 、42L 和92C 组成了次级回路，两回路之间由电容62C 进行耦合，调整62C 可调整其耦合度。当开关22K 接通时，即电容62C 被短路，此时两个回路合并成单个回路，故该电路为单调谐回路。图中12D 、22D 为变容二极管，通过改变ADVIN 的直流电压，即可改变变容二极管的电容，达到对回路的调谐。三个二极管的并联，其目的是增大变容二极管的容量。图中开关21K 控制32R 是否接入集电极回路，21K 接通时（开关往下拨为接通），将电阻32R （2K ）并入回路，使集电极负载电阻减小，回路Q 值降低，放大器增益减小。图中62R 、72R 、82R 和三极管22BG 组成放大器，用来对所选信号进一步放大。 202TP 为输出信号测试点，202P 为信号输出铆孔。
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
过程控制系统Matlab/Simulink 仿真实验 实验一 过程控制系统建模 ............................................................................................................. 1 实验二 PID 控制 ............................................................................................................................. 2 实验三 串级控制 ............................................................................................................................. 6 实验四 比值控制 ........................................................................................................................... 13 实验五 解耦控制系统 . (19) 实验一 过程控制系统建模 指导内容：（略） 作业题目一： 常见的工业过程动态特性的类型有哪几种？通常的模型都有哪些？在Simulink 中建立相应模型，并求单位阶跃响应曲线。 作业题目二： 某二阶系统的模型为2 () 22 2n G s s s n n ?ζ??= ++，二阶系统的性能主要取决于ζ，n ?两个参数。试利用Simulink 仿真两个参数的变化对二阶系统输出响应的影响，加深对二阶 系统的理解，分别进行下列仿真： （1）2n ?=不变时，ζ分别为0.1, 0.8, 1.0, 2.0时的单位阶跃响应曲线； （2）0.8ζ=不变时，n ?分别为2, 5, 8, 10时的单位阶跃响应曲线。
计算机组成原理实验指导书 (虚拟实验系统)
实验1 1位全加器 ?实验目的 ?掌握全加器的原理及其设计方法。 ?熟悉组成原理虚拟教学平台的使用。 ?实验设备 与非门（3片）、异或门（2片）、开关若干、指示灯若干 ?实验原理 1位二进制加法器单元有三个输入量：两个二进制数Ai，Bi和低位传来的进位信号Ci，两个输出量：本位和输出Si以及向高位的进位输出C(i+1)，这种考虑了全部三个输入量的加法单元称为全加器。来实验要求利用基本门搭建一个全加器，并完成全加器真值表。 ?实验步骤 各门电路芯片引脚显示于组件信息栏。 1. 测从组件信息栏中添加所需组件到实验流程面板中，按照图1.1所示搭建实验。 图1.1 组合逻辑电路实验流程图
2. 打开电源开关，按表1设置开关的值，完成表1-1。 表1-1 实验2 算术逻辑运算实验 ?实验目的 ?了解运算器的组成结构 ?掌握运算器的工作原理 ?掌握简单运算器的组成以及数据传送通路 ?验证运算功能发生器（74LS181）的组合功能 ?实验设备 74LS181（2片）,74LS273(2片), 74LS245(2片),开关若干,灯泡若干,单脉冲一片 ?实验原理 实验中所用的运算器数据通路图如图2.1所示，实验中的运算器由两片74LS181以并/串形式构成8位字长的ALU。运算器的输出经过一个三态门（74LS245）和数据总线相连，运算器的两个数据输入端分别由两个锁存器（74LS373）锁存，锁存器的输入连至数据总线，数据开关用来给出参与运算的数据(A和B)，并经过一个三态门（74LS245）和数据显示灯相连，显示结果。 ?74LS181：完成加法运算 ?74LS273：输入端接数据开关，输出端181。在收到上升沿的时钟信号前181和其 输出数据线之间是隔断的。在收到上升沿信号后，其将输出端的数据将传到181， 同时，作为触发器，其也将输入的数据进行保存。因此，通过增加该芯片，可以通 过顺序输入时钟信号，将不同寄存器中的数据通过同一组输出数据线传输到181 芯片的不同引脚之中 ?74LS245：相当于181的输出和数据显示灯泡组件之间的一个开关，在开始实验后
非线性电子线路实验指导书 淮北煤炭师范学院 电子技术实验室
实验要求 1. 实验前必须充分预习，完成指定的预习任务。预习要求如下：（1）认真阅读实验指导书，分析、掌握实验电路的工作原理，并进行必要的估算， （2）完成各实验“预习要求”中指定的内容。 （3）熟悉实验任务。 （4）复习实验中所用各仪器的使用方法及注意事项。 2. 使用仪器和学习机前必须了解其性能、操作方法及注意事顶，在使用时应严格遵守。 3. 实验时接线要认真，相互仔细检查，确定无误才能接通电源，初学或没有把握应经指导教师审查同意后再接通电源。 4. 高频电路实验注意 （1）将实验板插入主机插座后，即已接通地线，但实验板所需的正负电源则要另外使用导线进行连接 （2）由于高频电路频率较高，分布参数及相互感应的影响较大。所以在接线时连接线要尽可能短。接地点必须接触良好。以减少干扰。（3）做放大器实验时如发现波形削顶失真甚至变成方波，应检查工作点设置是否正确，或输入信号是否过大。 5. 实验时应注意观察，若发现有破坏性异常现象（例如有元件冒烟、发烫或有异味）应立即关断电源，保持现场，报告组导教师。找出原因、排除故障，经指导教师同意再继续实验。
6. 实验过程需要改接线时，应关断电源后才能拆、接线。 7. 实验过程中应仔细观察实验现象，认真记录实验结果（数据、波形、现象）。所记录的实验结果经指导教师审阅签字后再拆除实验线路。 8. 实验结束后，必须关断电源、拔出电源插头，并将仪器、设备、工具、导线等按规定整理 9. 实验后每个同学必须按要求独立完成实脸报告。
实验目录 实验一单调谐回路谐振放大器 (1) 实验二石英晶体振荡器（实验版1） (4) 实验三振幅调制器（实验板2） (6) 实验四调幅波信号的解调（实验板2） (9) 实验五变容二极管调频振荡器（实验板3） (12) 实验六相位鉴频器（实验板3） (14) 实验七集成电路（压控振荡器）构成的频率调制器（实验板4）.17 实验八集成电路（锁相环）构成的频率解调器（实验板4） (20)
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
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经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。
高频电子线路实验箱简介 THCGP-1型 仪器介绍 ●信号源： 本实验箱提供的信号源由高频信号源和音频信号源两部分组成，两种信号源的参数如下： 1）高频信号源输出频率范围：0.4MHz~45MHz(连续可调)； 频率稳定度：10E–4；输出波形：正弦波； 输出幅度：1Vp-p 输出阻抗：75?。 2）低频信号源： 输出频率范围：0.2kHz~20 kHz（连续可调）； 频率稳定度：10E–4；输出波形：正弦波、方波、三角波； 输出幅度：5Vp-p；输出阻抗：100Ω。 信号源面板如图所示 使用时,首先按下“POWER”按钮，电源指示灯亮。 高频信号源的输出为RF1、RF2，频率调节步进有四个档位：1kHz、20kHz、500kHz、1MHz档。 按频率调节选择按钮可在各档位间切换，为1kHz、20kHz、500kHz档时相对应的LED
亮，当三灯齐亮时，即为1MHz档。旋转高频频率调节旋钮可以改变输出高频信号的频率。另外可通过调节高频信号幅度旋钮来改变高频信号的输出幅度。 音频信号源可以同时输出正弦波、三角波、方波三种波形，各波形的频率调节共用一个频率调节旋钮，共有2个档位：2kHz、20kHz档。按频率档位选择可在两个档位间切换，并且相应的指示灯亮。调节音频信号频率调节旋钮可以改变信号的频率。分别改变三种波形的幅度调节旋钮可以调节输出的幅度。 本信号源有内调制功能，“FM”按钮按下时，对应上方的指示灯亮，在RF1和RF2输出调频波，RF2可以外接频率计显示输出频率。调频波的音频信号为正弦波，载波为信号源内的高频信号。改变“FM频偏”旋钮调节输出的调频信号的调制指数。按下“AM”按钮时，RF1、RF2输出为调幅波，同样可以在RF2端接频率计观测输出频率。调节“AM调幅度”可以改变调幅波的幅度。面板下方为5个射频线插座。“RF1”和“RF2”插孔为400kHz ——45MHz的正弦波输出信号，在做实验时将RF1作为信号输出，RF2接配套的频率计观测频率。另外3个射频线插座为音频信号3种波形的输出：正弦波、三角波、方波，频率范围为0.2k至20kHz。 ●等精度频率计 （1）等精度频率计面板示意图： （2）等精度频率计参数如下： 频率测量范围：20Hz——100MHz 输入电平范围：100mV——5V 测量误差：5×10-5±1个字 输入阻抗：1MΩ//40pF （3）使用说明： 频率显示窗口由五位数码管组成，在整个频率测量范围内都显示5位有效位数。按下‘电源’开关，电源指示灯亮，此时频率显示窗口的五位数码管全显示8.，且三档频率指示灯同时亮，约两秒后五位数码全显示0，再进入测量状态。
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
计算机组成原理上机实验指导
一、实验准备和实验注意事项 1．本课程实验使用专门的TDN-CM++计算机组成原理教学实验设备，使用前后均应仔细检查主机板，防止导线、元件等物品落入装置内导致线路短路、元件损坏。 2．完成本实验的方法是先找到实验板上相应的丝印字及其对应的引出排针，将排针用电缆线连接起来，连接时要注意电缆线的方向，不能反向连接；如果实验装置中引出排针上已表明两针相连，表明两根引出线内部已经连接起来，此时可以只使用一根线连接。 3．为了弄清计算机各部件的工作原理，前面几个实验的控制信号由开关单元“SWITCH UNIT”模拟输入；只有在模型机实验中才真正由控制器对指令译码产生控制信号。在每个实验开始时需将所有的开关置为初始状态“1”。 4．本实验装置的发光二极管的指示灯亮时表示信号为“0”，灯灭时表示信号为“1”。 5．实验接线图中带有圆圈的连线为实验中要接的线。 6．电源关闭后，不能立即重新开启，关闭与重启之间至少应有30秒间隔。 7．电源线应放置在机内专用线盒中。 8．保证设备的整洁。
二、实验设备的数据通路结构 利用本实验装置构造的模型机的数据通路结构框图如下图。其中各单元内部已经连接好，单元之间可能已经连接好，其它一些单元之间的连线需要根据实验目的用排线连接。 图0-2 模型机数据通路结构框图
实验一运算器实验：算术逻辑运算实验 一．实验目的 1．了解运算器的组成结构； 2．掌握运算器的工作原理； 3．掌握简单运算器的数据传送通路。 4．验证运算功能发生器(74LSl81)的组合功能。 二．实验设备 TDN-CM++计算机组成原理教学实验系统一台，排线若干。 三．实验原理 实验中所用的运算器数据通路如图1-l所示。其中两片74LSl81以串行方式构成8位字长的ALU，ALU的输出经过一个三态门(74LS245)和数据总线相连。三态门由ALU-B控制，控制运算器运算的结果能否送往总线，低电平有效。 为实现双操作数的运算，ALU的两个数据输入端分别由二个锁存器DR1、DR2(由74LS273实现)锁存数据。要将数据总线上的数据锁存到DR1、DR2中，锁存器的控制端LDDR1和LDDR2必须为高电平，同时由T4脉冲到来。 数据开关(“INPUT DEVICE”)用来给出参与运算的数据，经过三态门(74LS245)后送入数据总线，三态门由SW-B控制，低电平有效。数据显示灯(“BUS UNIT”)已和数据总线相连，用来显示数据总线上的内容。 图中已将用户需要连接的控制信号用圆圈标明(其他实验相同，不再说明)，其中除T4为脉冲信号外，其它均为电平信号。由于实验电路中的时序信号均已连至“W／R UNIT”的相应时序信号引出端，因此，在进行实验时，只需将“W／R UNIT”的T4接至“STATE UNIT”的微动开关KK2的输出端，按动微动开关，即可获得实验所需的单脉冲。 ALU运算所需的电平控制信号S3、S2、S1、S0、Cn、M、LDDR1、LDDR2、ALU-B、SW-B均由“SWITCH UNIT”中的二进制数据开关来模拟，其中Cn、ALU-B、SW-B为低电平有效，LDDRl、LDDR2为高电平有效。 对单总线数据通路，需要分时共享总线，每一时刻只能由一组数据送往总线。
高频电子线路实验箱简介 HD-GP-Ⅲ型 一、产品组成 该产品由3种实验仪器、10个实验模块（其中1、6、9号模块属于选配模块）及实验箱体（含电源）组成。 1.实验仪器及主要指标如下： 1)频率计： 频率测量范围：50Hz～99MHz 输入电平范围：100mVrms～2Vrms 测量误差：≤±20ppm(频率低端≤±1Hz) 输入阻抗：1MΩ/10pF 2) 信号源： 输出频率范围：400KHz～45MHz（连续可调） 频率稳定度：10E-4 输出波形：正弦波，谐波≤－30dBc 输出幅度：1mVp-p～1Vp-p（连续可调） 输出阻抗：75Ω 3) 低频信号源： 输出频率范围：200Hz～16KHz（连续可调） 频率稳定度：10E-4 输出波形：正弦波、方波、三角波 输出幅度：10mVp-p～5Vp-p（连续可调） 输出阻抗：100Ω 2.实验模块及电路组成如下： 1)模块1：单元选频电路模块 该模块属于选件，非基本模块 包含LC并联谐振回路、LC串联谐振回路、集总参数LC低通滤波器、陶瓷滤波器、石英晶体滤波器等五种选频回路。 2)模块2：小信号选频放大模块 包含单调谐放大电路、电容耦合双调谐放大电路、集成选频放大电路、自动增益控制电路（AGC）等四种电路。 3)模块3：正弦波振荡及VCO模块
包含LC振荡电路、石英晶体振荡电路、压控LC振荡电路等三种电路。 4)模块4：AM调制及检波模块 包含模拟乘法器调幅（AM、DSB、SSB）电路、二极管峰值包络检波电路、三极管小信号包络检波电路、模拟乘法器同步检波电路等四种电路。 5)模块5：FM鉴频模块一 包含正交鉴频（乘积型相位鉴频）电路、锁相鉴频电路、基本锁相环路等三种电路。 6)模块6：FM鉴频模块二 该模块属于选件，非基本模块 包含双失谐回路斜率鉴频电路、脉冲计数式鉴频电路等两种电路。 7)模块7：混频及变频模块 包含二极管双平衡混频电路、模拟乘法器混频电路、三极管变频电路等三种电路。 8)模块8：高频功放模块 包含非线性丙类功放电路、线性宽带功放电路、集成线性宽带功放电路、集电极调幅电路等四种电路。 9)模块9：波形变换模块 该模块属于选件，非基本模块 包含限幅电路、直流电平移动电路、任意波变方波电路、方波变脉冲波电路、方波变三角波电路、脉冲波变锯齿波电路、三角波变正弦波电路等七种电路。 10)模块10：综合实验模块 包含话筒及音乐片放大电路、音频功放电路、天线及半双工电路、分频器电路等四种电路。 二、产品主要特点 1.采用模块化设计，使用者可以根据需要选择模块，既可节约经费又方便今后升级。 2.产品集成了多种高频电路设计及调试所必备的仪器，既可使学生在做实验时观察实验现象、调整电路时更加全面、更加有效，同时又可为学生在进行高频电路设计及调试时提供工具。 3.实验箱各模块有良好的系统性，除单元选频电路模块及波形变换模块外，其余八个模块可组合成四种典型系统： ⑴中波调幅发射机（535KHz～1605KHz）。 ⑵超外差中波调幅接收机（535KHz～1605KHz，中频465KHz）。 ⑶半双工调频无线对讲机（10MHz～15MHz，中频4.5MHz，信道间隔200KHz）。 ⑷锁相频率合成器（频率步进40KHz～4MHz可变）。 4.实验内容非常丰富，单元实验包含了高频电子线路课程的大部分知识点，并有丰富的、有一定复杂性的综合实验。 5.电路板采用贴片工艺制造，高频特性良好，性能稳定可靠。 三、实验内容 1. 小信号调谐（单、双调谐）放大器实验（模块2）
计算机组成原理 实验报告 学号： 姓名： 提交日期： 成绩： 计算机组成原理实验报告 Computer Organization Lab Reports ______________________________________________________________________________ 班级： ____ 姓名：____学号：_____ 实验日期：____
一．实验目的 1. 熟悉Dais-CMX16+达爱思教仪的各部分功能和使用方法。 2. 掌握十六位机字与字节运算的数据传输格式，验证运算功能发生器及进位控制的组合功能。了解运算器的工作原理。 3. 完成算术、逻辑、移位运算实验，熟悉ALU运算控制位的运用。 ______________________________________________________________________________二．实验环境 Dais-CMX16+达爱思教仪 ______________________________________________________________________________三．实验原理 实验中所用的运算器数据通路如图1-1所示。ALU运算器由CPLD描述。运算器的输出经过2片74LS245三态门与数据总线相连，2个运算寄存器AX、BX的数据输入端分别由4个74LS574锁存器锁存，锁存器的输入端与数据总线相连，准双向I/O输入输出端口用来给出参与运算的数据，经2片74LS245三态门与数据总线相连。 图1-1 运算器数据通路 图1-1中，AXW、BXW在“搭接态”由实验连接对应的二进制开关控制，“0”有效，通过【单拍】按钮产生的负脉冲把总线上的数据打入，实现AXW、BXW写入操作。 表1-1 ALU运算器编码表 算术运算逻辑运算 M M13 M12 M11 功能M M13 M12 M11 功能 M S2 S1 S0 M S2 S1 S0 0 0 0 0 A+B+C 1 0 0 0 读B 0 0 0 1 A—B —C 1 0 0 1 非A 0 0 1 0 RLC 1 0 1 0 A-1
计算机组成原理实验指导书 山东财经大学
第一节计算机组成原理常用部件实验 一、实验目的 1、掌握计算机组成原理常用部件的结构原理。 2、掌握常用部件的设计过程。 3、熟悉常用部件的功能与应用。 4、掌握常用部件的测试方法。 5、熟悉组成原理实验台和图形输入法软件的使用方法。 二、计算机组成原理中的常用部件 计算机组成原理中的常用部件通常指的是：加法器、数据选择器、译码器、寄存器和计数器等，这些常用部件均为运算器、总线、控制器、存储系统及数据通路的组成部分。熟练掌握常用部件对后续实验将有极大帮助。 三、实验系统置分调模式时，ispLSI1032E的输入、输出资源连接示意图 图1为本实验系统中ispLSI1032E的输入输出资源连接示意图。 ●输入开关：K15－8和K7－0共2组； ●发光管显示：LED15－8、LED7－0共2组； ●时钟脉冲：连续时钟和单脉冲2个； ●复位输入：RET2为ispLSI1032E的复位输入按键。 凡实验系统置分调模式时，以上输入、输出资源可任意编程使用。 图1 ispLSI1032E与输入、输出资源的连接示意图 四、常用部件实验 实验1 数据选择器 1、实验内容及说明 数据选择器是指从多路数据输入中选择一路作为输出，本实验要求设计一个三选一的数据选择器。图2所示为三路数据选择器的框图，图中：A= a3a2a1a0，B=b3b2b1b0，C=c3c2c1c0，E=e3e2e1e0。
2、实验步骤 （1）原理图输入：根据图3电路，采用图形输入法在计算机上完成实验电路的原理图输入。 （2）管脚定义：根据图1中的管脚连接示意图完成原理图中输入、输出管脚的定义。 其中a3a2a1a0定义在k15－k12(33－30)，b3b2b1b0定义在k11－k8(29－26)，c3c2c1c0定义在k7－k4(60－57)，e3e2e1e0定义在LED3－LED0（79－76）。 图3 数据选择器原理图 （3）原理图编译、适配和下载：将实验系统中的模式开关（K23）置于分调模式；在图形输入软件环境中选择ispLSI1032E器件，进行原理图的编译和适配，无误后完成下载。 （4）数据选择器的调试：使用输入开关在数据选择器输入端预置任意数值，然后使AE、BE、CE 分别有效（高电平有效，即开关向上），观察输出E的值是否和相应的输入值相同。 （5）生成元件符号，以备以后使用。 实验2 寄存器 1、实验内容及说明 本实验要求设计一个8位的寄存器，其中d7—d0、q7—q0分别为寄存器的输入和输出，cp为寄存器的时钟脉冲。 图4为8位寄存器的框图。 图5电路为8位寄存器的线路原理图。
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)