湖南省技工学校
实习教学教案
教师姓名：
湖南省劳动厅编制
2013-2014学年上学期第周第课时
益阳高级技工学校
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水温控制系统（B题） 摘要 在能源日益紧张的今天，电热水器，饮水机和电饭煲之类的家用电器在保温时，由于其简单的温控系统，利用温敏电阻来实现温控，因而会造成很大的能源浪费。但是利用AT89C51 单片机为核心，配合温度传感器，信号处理电路，显示电路，输出控制电路，故障报警电路等组成的控制系统却能解决这个问题。单片机可将温度传感器检测到的水温模拟量转换成数字量，并显示于1602显示器上。该系统具有灵活性强，易于操作，可靠性高等优点，将会有更广阔的开发前景。 水温控制系统概述 能源问题已经是当前最为热门的话题，离开能源的日子，世界将失去一切颜色，人们将寸步难行，我们知道虽然电能是可再生能源，但是在今天还是有很多的电能是依靠火力，核电等一系列不可再生的自然资源所产生，一旦这些自然资源耗尽，我们将面临电能资源的巨大的缺口，因而本设计从开源节流的角度出发，节省电能，保护环境。 一、设计任务 设计并制作一个水温自动控制系统，控制对象为 1 升净水，容器为搪瓷器皿。水温可以在一定范围内由人工设定，并能在环境温度降低时实现自动控制，以保持设定的温度基本不变。 二、要求 1、基本要求 （1）温度设定范围为：40～90℃，最小区分度为1℃，标定温度≤1℃。 （2）环境温度降低时温度控制的静态误差≤1℃。 （3）能显示水的实际温度。 第2页，共11页
2、发挥部分 （1）采用适当的控制方法，当设定温度突变（由40℃提高到60℃）时，减小系统的调节时间和超调量。 （2）温度控制的静态误差≤0.2℃。 （3）在设定温度发生突变时，自动打印水温随时间变化的曲线。 （4）其他。 一系统方案选择 1.1 温度传感器的选取 目前市场上温度传感器较多，主要有以下几种方案： 方案一：选用铂电阻温度传感器。此类温度传感器线性度、稳定性等方面性能都很好,但其成本较高。 方案二：采用热敏电阻。选用此类元器件有价格便宜的优点，但由于热敏电阻的非线性特性会影响系统的精度。 方案三：采用DS18B20温度传感器。DS18B20是DALLAS公司生产的一线式数字温度传感器，具有3引脚TO－92小体积封装形式；温度测量范围为－55℃～＋125℃,可编程为9位～12位A/D转换精度，测温分辨率可达0.0625℃，被测温度用符号扩展的16位数字量方式串行输出远端引入。此器件具有体积小、质量轻、线形度好、性能稳定等优点其各方面特性都满足此系统的设计要求。 比较以上三种方案，方案三具有明显的优点，因此选用方案三。 1.2温度显示模块 方案一：采用8个LED八段数码管分别显示温度的十位、个位和小数位。数码管具有低能耗，低损耗、寿命长、耐老化、对外界环境要求低。但LED八度数码管引脚排列不规则，动态显示时要加驱动电路，硬件电路复杂。 方案二：采用带有字库的12864液晶显示屏。12864液晶显示屏具有低功耗，轻薄短小无辐射危险，平面显示及影像稳定、不闪烁、可视面积大、画面
实验四位置控制和自动往返控制线路 一、组织教学: 1、提前10分钟进入课室绘制电路图，准备好演示所用的安装板、 导线、仪表、电工工具等。 2、〔课前安全纪律教育〕（5分钟） （1）清点学生出勤情况填写考勤记录，巡查学生工作服、鞋等是否符合安全要求。 （2）强调课堂纪律，安装时佩带好电工工具。 （3）不允许用电工工具开玩笑。 （4）通电时电工工具要放好，手不允许乱指。 （5）通电完毕后，检查所有开关断开后方可离开。 3、宣布今天的实习内容：位置控制和自动往返控制线路 4、工时：安装接线4小时，检修1小时。 5、需选用工具：“一”字起选规格150、50ｍｍ，“十”字选6～8ｍｍ。万用表选500型，使用时注意选择档次。 二、教学回顾（5分钟） 上课题学过的按钮、接触器双重联锁正反转控制的内容，对实习操作的具体情况进行总结，表扬或鼓励做得较好的，讲出好在什么地方，并指出上课题问题, 应如何改进。检查学生实习进度，是否按文明生产要求清扫现场地。 三、入门指导 [导入新课题]（10分钟）
1、结合上课题讲解新课题位置控制和自动往返控制。 2、在生产过程中，常遇到一些生产机械运动部件的行程要受到 限制，如行车升降机等就经常有这样的控制要求。那么实现这种控制要求所依靠的主要电器就是位置开关。这种控制线路就是位置控制线路。 3、用行程开关进行自动往返控制有些生产机械，如万能铣床等 要求工作台在一定距离内能自动往返，以便对工件连续加工四、目的要求： 使学生了解、掌握位置控制和自动往返控制控制线路的工作原理、安装步骤及接线方法。 五、重点难点： 1、掌握识图、绘图、安装接线工艺 2、位置控制和自动往返控制过程和原理 3、检修 第一部分位置控制 一、用提问法：（10分钟） 1、什么是位置开关？它的结构由几部分组成？它的用途是什么？ 2、车间里的行车，每当走到轨道尽头时，都象长了眼睛一样能自 动停下来，而不会朝墙撞上去。这是为什么？ 二、电路特点：（10分钟） 位置控制电路图如下(图一)，工厂车间里的行车升降机常采用这种线路，右下角是行车运动示意图，行车的两头终点处各安装了一
三相异步电动机的工作原理及控制电路 三相异步电动机和其他电动机想比较，具有结构简单，制造方便、运行可靠、价格低廉等一系列优点，因此应用广泛。 三相异步电动机的原理和结构 一、三相异步电动机的工作原理 （一）、三相交流电机的旋转磁场 1、旋转磁场的产生：三相交流电通给三相定子绕组（三个线圈彼此互隔1200分布在 定子铁心内圆的圆周上） 经过画图分析不同时间产生的磁场的位置，发现旋转磁场，并找出其特点 2、旋转磁场的特点：大小不变，以一个转速向某一个方向旋转，这个转速把它命名 为旋转磁场的同步转速n1 n1=60 f / p （f为电源频率；p为磁极对数） 3、思考：如何改变旋转磁场的方向 方法：任意调换三相电源中的任意两根相线（交换两根相线即改变了三相电源的相序，从而可以改变旋转磁场的方向） （二）、三相异步电动机的工作原理 1、分析工作原理：三相电通给定子绕组，产生旋转磁场，静止的转子相对于旋转磁场有一个相对的切割磁力线的运动，产生感应电动势，产生感应电流，转子绕组上有了电流，在磁场中会受到电磁力的作用，形成电磁转矩T，驱动转子旋转起来，实现了电能转换成机械能的目的。 2、体会“三相异步电动机”名称的由来： “三相”：三相电通入三相定子绕组 “异步”：不同步，肉眼看不见的旋转磁场转速n1 和看到的转子转速n2大小不同（方向相同），且n1 >n2
“电动机”：最终实现了电能转换成机械能 3、简化模型： 在三相异步电动机的工作原理中：给定子绕组通电，然后转子绕组通过电磁感应产生电，这一点与变压器相似（一次侧通电，二次侧感应出电），所以经常为了分析的方便将三相异步电动机的结构比作变压器，如右图： 4、思考：如何改变转子旋转的方向 方法：通过任意调换两相电流的相序，改变旋转磁场的方向，就改变了转子的旋转方向 5、转差率 S=（n 1-n ）/n 1 转子从静止开始运行，转差率S 是从1趋向于0（但不能等于0，0自动控制原理实验报告 线性系统串联校正
武汉工程大学实验报告 专业自动化班号 组别指导教师陈艳菲姓名同组者
三、实验结果分析 1．开环传递函数为) 1(4 )(+= s s s G 的系统的分析及其串联超前校正： （1）取K=20，绘制原系统的Bode 图： 源程序代码及Bode 图： num0=20; den0=[1,1,0]; w=0.1:1000; [gm1,pm1,wcg1,wcp1]=margin(num0,den0); [mag1,phase1]=bode(num0,den0,w); [gm1,pm1,wcg1,wcp1] margin(num0,den0) grid; 运行结果： ans = Inf 12.7580 Inf 4.4165 分析： 由结果可知，原系统相角裕度r=12.75800，c ω=4.4165rad/s ，不满足指标要求， 系统的Bode 图如上图所示。考虑采用串联超前校正装置，以增加系统的相角裕度。 确定串联装置所需要增加的超前相位角及求得的校正装置参数。 ),5,,45(0000c m c Φ=Φ=+-=Φ令取为原系统的相角裕度εγγεγγ m m ??αsin 1sin 1-+= 将校正装置的最大超前角处的频率 作为校正后系统的剪切频率 。则有： α ωωω1)(0)()(lg 2000=?=c c c c j G j G j G 即原系统幅频特性幅值等于 时的频率，选为c ω。 根据m ω=c ω ，求出校正装置的参数T 。即α ωc T 1 = 。 （2）系统的串联超前校正：
源程序代码及Bode图： num0=20; den0=[1,1,0]; w=0.1:1000; [gm1,pm1,wcg1,wcp1]=margin(num0,den0); [mag1,phase1]=bode(num0,den0,w); [gm1,pm1,wcg1,wcp1] margin(num0,den0) grid; e=5; r=50; r0=pm1; phic=(r-r0+e)*pi/180; alpha=(1+sin(phic))/(1-sin(phic)); [il,ii]=min(abs(mag1-1/sqrt(alpha))); wc=w( ii); T=1/(wc*sqrt(alpha)); numc=[alpha*T,1]; denc=[T,1]; [num,den]=series(num0,den0,numc,denc); [gm,pm,wcg,wcp]=margin(num,den); printsys(numc,denc) disp('校正之后的系统开环传递函数为:'); printsys(num,den) [mag2,phase2]=bode(numc,denc,w); [mag,phase]=bode(num,den,w); subplot(2,1,1);semilogx(w,20*log10(mag),w,20*log10(mag1),'--',w,20*log10(mag2),'-.'); grid; ylabel('幅值(db)'); title('--Go,-Gc,GoGc'); title(['校正前：幅值裕量=',num2str(20*log10(gm1)),'db','相位裕量=',num2str(pm1),'0']); subplot(2,1,2); semilogx(w,phase,w,phase1,'--',w,phase2,'-',w,(w-180-w),':'); grid; ylabel('相位(0)'); xlabel('频率(rad/sec)'); title(['校正后：幅值裕量=',num2str(20*log10(gm)),'db','相位裕量=',num2str(pm),'0']); 运行结果： ans = Inf 12.7580 Inf 4.4165 num/den = 0.31815 s + 1
自动控制原理 实验报告 姓名学号 时间地点实验楼B 院系专业 实验一系统的数学模 实验二控制系统的时域分析 实验三控制系统的频域分析
实验一系统的数学模 一、实验目的和任务 1、学会使用MATLAB的命令； 2、掌握MATLAB有关传递函数求取及其零、极点计算的函数。 3、掌握用MATLAB 求取系统的数学模型 二、实验仪器、设备及材料 1、计算机 2、MATLAB软件 三、实验原理 1、MATLAB软件的使用 2、使用MATLAB软件在计算机上求取系统的传递函数 四、实验内容 1、特征多项式的建立与特征根的求取 在命令窗口依次运行下面命令，并记录各命令运行后结果 >>p=[1,3,0,4]; p = 1 3 0 4 >>r=roots(p) r = -3.3553 + 0.0000i 0.1777 + 1.0773i 0.1777 - 1.0773i >>p=poly(r) p = 1.0000 3.0000 -0.0000 4.0000 2、求单位反馈系统的传递函数： 在命令窗口依次运行下面命令，并记录各命令运行后结果 >>numg=[1];deng=[500,0,0]; >>numc=[1,1];denc=[1,2]; >>[num1,den1]=series(numg,deng,numc,denc); >>[num,den]=cloop(num1,den1,-1) num = 0 0 1 1
den = 500 1000 1 1 >>printsys(num,den) num/den = s + 1 --------------------------- 500 s^3 + 1000 s^2 + s + 1 3、传递函数零、极点的求取 在命令窗口依次运行下面命令，并记录各命令运行后结果>>num1=[6,0,1];den1=[1,3,3,1]; >>z=roots(num1) ; >>p=roots(den1) ; >>n1=[1,1];n2=[1,2];d1=[1,2*i];d2=[1,-2*i];d3=[1,3]; >>num2=conv(n1,n2) num2 = 1 3 2 >>den2=conv(d1,conv(d2,d3)) den2 = 1 3 4 12 >>printsys(num2,den2) s^2 + 3 s + 2 ---------------------- s^3 + 3 s^2 + 4 s + 12 >>num=conv(num1,den2);den=conv(den1,num2); >>printsys(num,den) 6 s^5 + 18 s^4 + 25 s^3 + 75 s^2 + 4 s + 12 ------------------------------------------- s^5 + 6 s^4 + 14 s^3 + 16 s^2 + 9 s + 2 >>pzmap(num,den),title(‘极点－零点图’)
WORD格式 教案 2015 ~2016 学年度上学期 课程名称：《电力拖动控制线路》 授课教师：xxx 课程所属系（部）：机电工程系
《位置控制与自动往返控制线路》课程教案 教学内容位置控制与自动往返控制线路 授课班级电气 2 班授课教师xxx 上课时间2016 年 1 月9 日第 17 周第 1 节上课地点xxx 课型新授课 全国技工学校电工类通用教材《电力拖动控制线路》（第二版）中国劳使用教材 动出版社 知识目标能力目标情感(素质)目标 1、能够掌握位置控制线1、能画出位置控制 增强学生的好奇心和 路和自动往返行程控制线路和自动往返行 求知欲; 通过自主完成 线路的工作原理。程控制线路的线路电路的绘图，增强学生 教学目标 2、掌握限位保护和终端的自信心和成就感; 图 超程保护的功能小组合作，培养学生互 2、能根据原理图分 析线路的工作原理助合作的团队精神。 教学重点自动往返行程控制线路的工作原理 教学难点自动往返行程控制线路的工作原理 本节课采用了讲授法、讨论法，在教学过程中，通过讲授和启发式的提 问，给学生自己思考并小组讨论解决问题，总体教学构想突出三点，一 教学方法 是突出知识结构，二是识图，三是动手操作。将以往的读图展成为“识 图、说图、绘图”的教学模式。 教学用具 1、分组名单 2 、教案 3 、挂图 4 、教材 (设备准备)
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教学内容与教学过程 阶段与时间 安排 教学内容教师活动学生活动一、组织教 学：（ 3 min ） 一、 整顿课堂纪律，分小组坐好，准备进入教学。 整顿课 堂纪律， 检查考 勤, 准备 进入教 学。 如图 1 所示行车运行示意图，如何用电动机拖动行 车向前和向后运行？ 出挂图学生观 提问问察行车 题的运动 状态 思考并 尝试回答问题利用接触器联锁正反转控制线路来拖动行车的向前 二、复习旧 知,引入新 和向后运动，电路图如下图 2 所示: 知： （5min ） 出挂图温故而 复习旧知新， 知为新课 提出问的讲授 题做好铺 垫。 提出问题：如果操作者失误，在行车运行到两端的 极限位置时未能及时按下停止按钮，会出现什么结 果？如何避免出现这一现象？ 第 2 页共 7 页
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)
2.3.1位置控制线路 学科工厂电气维修授课时期第九/十周课题 2.3.1位置控制线路授课时数6学时教学方法讲授法、任务驱动法 教学目标【知识目标】 1.掌握位置控制线路构成和工作原理； 2.理解限位保护的功能； 【能力目标】 1、看懂电路图以及简单分析电路图。 2、能够正确接线。 【德育目标】 1、形成求知，积极向上的科学态度。 2、增强发现问题、认识问题、解决问题的能力 教学重点位置控制线路构成和工作原理性及符号 教学难点位置控制线路的构成 教学环节教学内容、方法和过程 组织教学课程回顾 新课学习一、组织教学 1、点名，检查学生出勤情况 2、检查学生课前准备情况 二、复习提问 接触器联锁的正反转控制线路工作原理？ 三、导入新课 车间的行车，每当走到轨道尽头时，都象长了眼睛一样能自动停下来，而不会朝着墙撞上去，这是为什么？
难度提升理解原理课堂总结 四、新课讲授：说明行车要向前和向后两个相反方向的运动。提问：如何用电机拖动行车向前向后运行呢？ 结论：接触器联锁的正反转控制工作原理就是行车向前、向后 的控制原理 五、巩固求新知：位置控制线路。 1、行程开关：又叫位置开关或限位开关，它的作用是将机械位移转变为电信号，使电动机运行状态发生改变，即按照一定行程自动停车、反转、变速或循环，从而控制机械运动或实现安全保护。 2、行程开关的分类及符号 3、行程开关的动作原理 4、位置控制：利用生产机械运动部件上的挡铁与行程开关SQ 碰撞，使其触头动作，来接通或断开电路，以实现对生产机械运动部件的位置或行程的自动控制。 启发：如何在接触器连锁正反转控制线路的基础上进行改进，利用行程开关对生产机械的运动部件实现位置控制呢？（引入位置控制线路） 告诉学生：利用位置开关可以使行车在到达两端极限位置时自动停下来，行车示意图上加上SQ1和SQ2，再引导学生去思考如何利用行程开关的触点，正反转线路上加SQ 的常闭触头。给出控制线路图： 六、位置控制线路
； 电力拖动自动控制系统实验报告 实验一双闭环可逆直流脉宽调速系统 一，实验目的： 1.掌握双闭环可逆直流脉宽调速系统的组成、原理及各主要单元部件的工作原理。 2.熟悉直流PWM专用集成电路SG3525的组成、功能与工作原理。 3.掌握双闭环可逆直流脉宽调速系统的调试步骤、方法及参数整定。 二，实验内容： 1.PWM控制器SG3525的性能测试。 2.控制单元调试。 3.测定开环和闭环机械特性n=f(Id)。
4.闭环控制特性n=f(Ug)的测定。 三．实验系统的组成和工作原理 GM *U*. 'U00ASR GD PWM ACR DLD UPW ＋＋UU i - ； 图6—10 双闭环脉宽调速系统的原理图 在中小容量的直流传动系统中，采用自关断器件的脉宽调速系统比相控系统具有更多的优越性，因而日益得到广泛应用。 双闭环脉宽调速系统的原理框图如图6—10所示。图中可逆PWM变换器主电路系采用MOSFET 所构成的H型结构形式，UPW为脉宽调制器，DLD为逻辑延时环节，GD为MOS管的栅极驱动电路，FA为瞬时动作的过流保护。 脉宽调制器UPW采用美国硅通用公司（Silicon General）的第二代产品SG3525，这是一种性能优良，功能全、通用性强的单片集成PWM控制器。由于它简单、可靠及使用方便灵活，大大简化了脉宽调制器的设计及调试，故获得广泛使用。 四．实验设备及仪器 1．MCL系列教学实验台主控制屏。 2．MCL—18组件（适合MCL—Ⅱ)或MCL—31组件（适合MCL—Ⅲ）。 3．MCL—10组件或MCL—10A组件。
4．MEL-11挂箱 5．MEL—03三相可调电阻（或自配滑线变阻器）。 6．电机导轨及测速发电机、直流发电机M01（或电机导轨及测功机、MEL—13组件。 7．直流电动机M03。 8．双踪示波器。 五．注意事项 1．直流电动机工作前，必须先加上直流激磁。 2．接入ASR构成转速负反馈时，为了防止振荡，可预先把ASR的RP3电位器逆时针旋到底，使调节器放大倍数最小，同时，ASR的“5”、“6”端接入可调电容（预置7μF）。 3．测取静特性时，须注意主电路电流不许超过电机的额定值（1A）。 4．系统开环连接时，不允许突加给定信号U起动电机。g5．起动电机时，需把MEL-13的测功机加载旋钮逆时针旋到底，以免带负载起动。 6．改变接线时，必须先按下主控制屏总电源开关的“断开”红色按钮，同时使系统的给定为零。7．双踪示波器的两个探头地线通过示波器外壳短接，故在使用时，必须使两探头的地线同电位（只用一根地线即可），以免造成短路事故。 8．实验时需要特别注意起动限流电路的继电器有否吸合，如该继电器未吸合，进行过流保护电路调试或进行加负载试验时，就会烧坏起动限流电阻。 六．实验方法 采用MCL—10组件 1．SG3525性能测试 分别连接“3”和“5”、“4”和“6”、“7”和“27”、“31”和“22”、“32”和“23”，然后. '． ； 打开面板右下角的电源开关。 （1）用示波器观察“25”端的电压波形，记录波形的周期，幅度（需记录S1开关拨向“通”和“断”两种情况） （2）S5开关打向“OV”, 用示波器观察“30”端电压波形，调节RP2电位器，使方波的占空比为50％。 S5开关打向“给定”分别调节RP3、RP4，记录“30”端输出波形的最大占空比和最小占空比。（分别记录S2打向“通”和“断”两种情况） 2．控制电路的测试 （1）逻辑延时时间的测试 S5开关打向“0V”，用示波器观察“33”和“34”端的输出波形。并记录延时时间。 t= d（2）同一桥臂上下管子驱动信号死区时间测试 分别连接“7”和“8”、“10”和“11”，“12”和“13”、“14”和“15”、“16”和“17”、“18”和“19”，用双踪示波器分别测量V和V以及V和V的死区时间。GSVT2VT4VT3GSVT1GSGS。。。。t= d.VT1.VT2 t= d.VT3.VT4注意，测试完毕后，需拆掉“7”和“8”以及“10”和“11”的连线。 3．开环系统调试 （1）速度反馈系数的调试 断开主电源，并逆时针调节调压器旋钮到底，断开“9”、“10”所接的电阻，接入直流电动机 M03，电机加上励磁。
计算机控制原理实验报告 姓名：房甜甜 学号：130104010072 班级：计算机三班 指导教师：胡玉琦 完成时间：2015年10月11日
实验一 二阶系统闭环参数n ω和ξ对时域响应的影响 一、实验目的 1.研究二阶系统闭环参数 n ω和ξ对时域响应的影响 2.研究二阶系统不同阻尼比下的响应曲线及系统的稳定性。 二、实验要求 1. 从help 菜单或其它方式，理解程序的每个语句和函数的含义； 2.分析ξ对时域响应的影响，观察典型二阶系统阻尼系数ξ在一般工程系统中的选择范围； 三、实验内容 1、如图1所示的典型二阶系统，其开环传递函数为) 2s(s G(S)2n n ξωω+=，其中，无阻尼自 然震荡角频率n ω=1，ξ为阻尼比，试绘制ξ分别为0, 0.2, 0.4, 0.6, 0.9, 1.2, 1.5时，其单位负反馈系统的单位阶跃响应曲线（绘制在同一张图上）。 图1 典型二阶系统方框图 2、程序代码 wn=1; sigma=[0,0.2,0.4,0.6,0.9,1.2,1.5];(1) num=wn*wn; t=linspace(0,20,200)';(2) for j=1:7(3) den=conv([1,0],[1,2*wn*sigma(j)]);(4) s1=tf(num,den);(5) sys=feedback(s1,1)(6); y(:,j)=step(sys,t);(7) end plot(t,y(:,1:7));(8) grid;(9) gtext('sigma=0');(10) gtext('sigma=0.2'); gtext('sigma=0.4'); ) 2s(s 2 n n ξωω+ R(s) C(s)
教案 2015 ?2016 学年度上学期 课程名称：_________ 《电力拖动控制线路》 授课教师：_______________ xxx ____________________ 课程所属系（部）：机电工程系
《位置控制与自动往返控制线路》课程教案
教学容与教学过程 如图1所示行车运行示意图，如何用电动机拖动行 车向前和向后运行？ 提出问题：如果操作者失误，在行车运行到两端的极限位置 时未能及时按下停止按钮，会出现什么结果？如何避免出现 这一现象？ 阶段与时间 安排 」、组织教 学 : （3 min ） 教学容教师活动学生活动整顿课堂纪律，分小组坐好，准备进入教学 整顿课 堂纪律， 检查考 勤,准备 进入教 学。 二、复习旧 知,引入新 知 (5min ) 利用接触器联锁正反转控制线路来拖动行车的向前和向 后运动，电路图如下图2所示： 1112 口 匚駄 V 7 1 W-L1 出挂图 提问问 题 出挂图复 习旧知 提出问题 学生观 察行车 的运动 状态思 考并尝 试回答 问题 温故而 知新， 为新课 的讲授 做好铺 垫。
【讲授新课】 位置开关： 定义：将机械信号转换为电气信号以控制运动部件 位置或行程的控制电器。 位置控制就是利用生产机械运动部件上的挡铁与行 程位置开 关碰撞，使其触头动作来接通或断开电路, 以实现对生产机械运动部件的位置或行程的一种方 在行车的两端终点处各安装一个行程开关 SQ1和 SQ2行车前后各装有挡铁1和挡铁2指出利用行程 开关，可以使行车在到达两端极限位置时自动停下 来。 4向南|行丰|向 后? 档铁/ W2 想一想：请同学们在接触器联锁正反转控制线路基 三、讲授新 知 识 (30mi n ) 法称为位置控制，又称为行程控制或限位控制 图位置开关
. . 湖南省技工学校 理论教学教案 教师姓名：
2013-2014 学年 上学期 第 周 第 课时 益阳高级技工学校 [复习导入] 在装有多台电动机的生产机械上各电动机所起的作用是不同的有时需按一定的顺序启动或停才能保证操作过程的合理和工作的安全可靠。要求几台电动机的启动或停止必须按一定的先后顺序来完成的控制方式叫做电动机的顺序控制。 [讲授新课] 课题四：顺序控制与多地控制线路 一、顺序控制线路 1、概念：顺序控制---像这种要求几台电动机的启动或停止必须按一定的先 后顺序来完成的控制方式。 2、主电路实现的顺序控制 （1）电路图： （2）线路的工作原理：先合上电源开关QS 按下SB1—KM1线圈得电 KM1主触头闭合 KM1自锁触头闭合自锁 ——电动机M1启动连续运转 KM2主触头闭合 按下SB2——KM2线圈得电 KM2自锁触头闭合自锁
2013-2014学年 上学期 第 周 第 课时 益阳高级技工学校 电动机M2启动连续运转。 M1、M2同时停转： 按下SB3—控制电路失电—KM1、KM2主触头分断—电动机M1、M2同时停转。 1、 电路实现顺序控制： （1）电路图： （2）控制线路特点： 电动机M2的控制电路先与接触器KMl 的线圈接后再与KMl 的自锁触头串接，这样就保证了M1启动后，M2才能启动的顺序控制要求。线路的工作原理与图2--18b 线路的工作原理相同。 如图2--19b 所示控制线路的特点是：在电动机M2的控制电路中串接了接触器KMl 的常开辅助触头。显然，只要M1不启动，即使按下SB21，由于KMl 的常开辅助触头未闭合，KM2线圈也不
综合实验报告 实验名称自动控制系统综合实验 题目 指导教师 设计起止日期2013年1月7日～1月18日 系别自动化学院控制工程系 专业自动化 学生姓名 班级 学号 成绩
前言 自动控制系统综合实验是在完成了自控理论，检测技术与仪表，过程控制系统等课程后的一次综合训练。要求同学在给定的时间内利用前期学过的知识和技术在过程控制实验室的现有设备上，基于mcgs组态软件或step7、wincc组态软件设计一个监控系统，完成相应参数的控制。在设计工作中，学会查阅资料、设计、调试、分析、撰写报告等，达到综合能力培养的目的。
目录 前言 (2) 第一章、设计题目 (4) 第二章、系统概述 (5) 第一节、实验装置的组成 (5) 第二节、MCGS组态软件 (11) 第三章、系统软件设计 (14) 实时数据库 (14) 设备窗口 (16) 运行策略 (19) 用户窗口 (21) 主控窗口 (30) 第四章、系统在线仿真调试 (32) 第五章、课程设计总结 (38) 第六章、附录 (39) 附录一、宇光智能仪表通讯规则 (39)
第一章、设计题目 题目1 单容水箱液位定值控制系统 选择上小水箱、上大水箱或下水箱作为被测对象，实现对其液位的定值控制。 实验所需设备：THPCA T-2型现场总线控制系统实验装置（常规仪表侧），水箱装置，AT-1挂件，智能仪表，485通信线缆一根（或者如果用数据采集卡做，AT-4 挂件，AT-1挂件、PCL通讯线一根）。 实验所需软件：MCGS组态软件 要求： 1.用MCGS软件设计开发，包括用户界面组态、设备组态、数据库组态、策略组态等，连接电路， 实现单容水箱的液位定值控制； 2.施加扰动后，经过一段调节时间，液位应仍稳定在原设定值； 3.改变设定值，经过一段调节时间，液位应稳定在新的设定值。
教案 2015 ~ 2016 学年度上学期 课程名称：《电力拖动控制线路》 授课教师： xxx 课程所属系（部）：机电工程系
《位置控制与自动往返控制线路》课程教案
教学用具 (设备准 备) 1、分组名单 2、教案 3、挂图 4、教材 教学内容与教学过程 阶段与时间 安排 教学内容教师活动学生活动 一、组织教学：（ 3 min ） 一、整顿课堂纪律，分小组坐好，准备进入教学。 整顿课 堂纪律， 检查考 勤,准备 进入教 学。 二、复习旧知,引入新知：（5min ）如图1所示行车运行示意图，如何用电动机拖动行 车向前和向后运行 利用接触器联锁正反转控制线路来拖动行车的向前 和向后运动，电路图如下图2所示: 出挂图 提问问 题 出挂图 复习旧 知 学生观 察行车 的运动 状态 思考并 尝试回 答问题 温故而
提出问题知新，为新课的讲授做好铺垫。 提出问题：如果操作者失误，在行车运行到两端的极限位置时未能及时按下停止按钮，会出现什么结果如何避免出现这一现象 【讲授新课】 位置开关： 定义：将机械信号转换为电气信号以控制运动部件位置或行程的控制电器。 位置控制就是利用生产机械运动部件上的挡铁与行程位置开关碰撞，使其触头动作来接通或断开电路，以实现对生产机械运动部件的位置或行程的一种方法称为位置控制，又称为行程控制或限位控制 提出问题， 总结评小组讨论 代表汇 三、讲授新知识
图位置开关 在行车的两端终点处各安装一个行程开关SQ1和 SQ2，行车前后各装有挡铁1和挡铁2指出利用行程 开关，可以使行车在到达两端极限位置时自动停下 来。 想一想：请同学们在接触器联锁正反转控制线路基 础之上动手绘制可以对生产机械的运动部件实现位 置控制的电路图。 提示：行程开关SQ1和SQ2的常闭触头应分别接入 到接触器联锁正反转控制线路的哪部分 图位置控制线路 线路的工作原理：先合上电源开关QS. 1.行车向前运动： 出挂图 讲解原 理 小组讨 论，学 生思考 分析，
课程电力拖动控制线路授课教师审批签字 课题三相笼型异步电动机点动正转控制线路 课时分配理论2节实操4节授课日期 授课班级 教学目标认知目标：让学生熟悉绘制、识读电路图、布置图和接线图的原则，为以后学习做准备。 能力目标：学会安装和检修三相异步电动机点动正转控制线路。 情感目标：养成在日常生活观察事物的习惯，为今后的专业学习打下坚实基础。 课前准备工具：电工工具1套、万用表 材料：交流接触器1个、按钮1个、熔断器5个、组合开关1个、端子排1个。设备：电力拖动控制板、操作台。 重点难点重点：按要求正确安装及检修三相异步电动机点动正转控制线路。难点：如何引导学生解读原理图。 教学方法1.直观演示法：利用多媒体教学手段进行直观演示，激发学生的学习兴趣，活 跃课堂气氛，促进学生对知识的掌握。 2.活动探究法：引导学生通过创设情景等活动形式获取知识，以学生为主体， 使学生的独立探索性得到了充分的发挥，培养学生的自觉能力、思维能力、活动组织能力。 3.集体讨论法：针对学生提出的问题，组织学生进行集体和分组讨论，促使学 生在学习中解决问题，培养学生的团结协作的能力。 课后反思
教学内容、方法和过程本次课的时间安排： 安全教育5分钟 复习提问10 分钟 新课导入 5 分钟 手动正转控制线路15分钟 点动正转控制线路20分钟 布置元器件并画出接线图20分钟 实际训练160分钟 课堂小结3分钟 作业布置2分钟 【安全教育】 1、一律身穿成套工作服进入实训中心。 2、在进行实习操作时禁止进入与该模块无关的场所。 3、实习时要集中精神，不准说嘻笑、打闹 4、严禁任何学生私自启动或分断电源。 5、实习场所、工作台、教室、通道应始终保持整洁，做到文明实习。【复习提问】 1、常用低压电器的符号、用途？ 2、熔断器和热继电器在电路中所起的作用？ 【新课导入】 在生产实践中，由于各种生产机械的工作性质和加工工艺的不同，使得他们对电动机的控制要求不同，需要的电器类型和数量不同，构成的控制线路也就不同，有的比较简单，有的则相当复杂。但任何复杂的控制线路也是由一些基本控制线路有机地组合起来的。今天我们所要学的是最简单的控制线路----三相异步电动机点动正转控制线路授课时间安排 安全教育（5分钟） 采用师生问答的方式进行复习提问（5分钟） 新课导入（5分钟）
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.
PLC实习报告 一、PLC控制技术介绍 1 概述 可编程控制器（PLC）是以微处理器为基础，综合了计算机技术、自动控制技术和通信技术发展起来的一种通用的工业自动控制装置。它具有体积小、功能强、灵活通用与维护方便等一系列的优点。特别是它的高可靠性和较强的适应恶劣环境的能力，受到用户的青睐。因此在冶金、化工、交通、电力等领域获得了广泛的应用，成为了现代工业控制的三大支柱之一。 可编程控制器是一种存储器控制器，支持控制系统工作的程序存放在存储器中利用程序来实现控制逻辑，完成控制任务。在可编程控制器构成的控制系统中，要实现一个控制任务，首先要针对具体的被控对象，分析它对控制系统的要求，然后编制出相应的控制程序，利用编程器将控制程序写入可编程控制器的程序存储器中。系统运行时，可编程控制器依次读取程序存储器中的程序语句，对它们的内容加以解释并执行。现代PLC已经成为真正的工业控制设备。 可编程序控制器的分类： PLC的种类很多，其实现的功能、内存容量、控制规模、外型等方面均存在较大的差异。因此，PLC的分类没有一个严格的统一标准，而是按照结构形式、控制规模、实现的功能进行大致的分类。
1.2 PLC的结构及特点 PLC实质是一种专用于工业控制的计算机，其硬件结构基本上与微型计算机相同1、中央处理单元(CPU) 中央处理单元(CPU)是PLC的控制中枢。它按照PLC系统程序赋予的功能接收并存储从编程器键入的用户程序和数据；检查电源、存储器、I/O以及警戒定时器的状态，并能诊断用户程序中的语法错误。当PLC投入运行时，首先它以扫描的方式接收现场各输入装置的状态和数据，并分别存入I/O映象区，然后从用户程序存储器中逐条读取用户程序，经过命令解释后按指令的规定执行逻辑或算数运算的结果送入I/O映象区或数据寄存器内。等所有的用户程序执行完毕之后，最后将I/O映象区的各输出状态或输出寄存器内的数据传送到相应的输出装置，如此循环运行，直到停止运行。 为了进一步提高PLC的可靠性，近年来对大型PLC还采用双CPU构成冗余系统，或采用三CPU的表决式系统。这样，即使某个CPU出现故障，整个系统仍能正常运行。 2、输出寄存器 输入寄存器可按位进行寻址，每一位对应一个开关量，其值反映了开关量的状态，其值的改变由输入开关量驱动，并保持一个扫描周期。CPU可以读其值，但不可以写或进行修改。 3、输出寄存器 输出寄存器的每一位都表明了PLC在下一个时间段的输出值,而程序循环执行开始时的输出寄存器的值,表明的是上一时间段的真实输出值。在程序执行过程中,CPU可以读其值,并作为条件参加控制,还可以修改其值,而中间的变换仅仅影响寄存器的值。只有程序执行到一个循环的尾部时的值才影响下一时间段的输出，即只有最后的修改才对输出接点的真实值产生影响。 4、存储器 存放系统软件的存储器称为系统程序存储器。 存放应用软件的存储器称为用户程序存储器。 5、电源 PLC的电源在整个系统中起着十分重要的作用。如果没有一个良好的、可靠的电源系统是无法正常工作的，因此PLC的制造商对电源的设计和制造也十分重视。一般交流电压波动在+10%(+15%)范围内，可以不采取其它措施而将PLC直接连接到交流电网上去。 PLC的结构决定了它有如下特点：
技工学校 一 体 化 教 案 科目：电力拖动控制线路与技能训练任课教师：
审阅签名：年月日教学内容：
电动机基本控制线路图的绘制及线路安装步骤 一、绘制、识读电气控制线路图的原则 生产机械电器控制线路常用电路图、接线图和布置图来表示。 （一）、电路图：电路图是根据生产机械运动形式对电器控制系统的要求，采用国家统一规定的电器图形符号和文字符号，按照电器设备和电器的工作顺序，详细表示电路、设备或成套装置的全部基本组成和连接关系，而不考虑其实际位置的一种简图。 电路图能充分表达电器设备和电器的用途、作用和工作原理，是电器线路安装、调试和维修的理论依据。 1、绘制、识读电路图的原则： 电路图一般分电源电路、主电路和辅助电路三部分绘制。 （1）、电源电路画成水平线，三相交流电源相序L1、L2、L3自上而下依次画出，中线N和保护接地PE依次画在相线之下。 直流电源的“+”端画在上边，“－”端在下边画出。 电源开关要水平画出。 （2）、主电路是由主熔断器、接触器的触头、热继电器的热元件以及电动机等组成。 主电路通过的电流是电动机的工作电流，其电流较大。 主电路要画在电路图的左侧并垂直电源电路。 （3）、辅助电路是由主令电器的触头、接触器线圈及辅助触头、继电器线圈及触头、指示灯和照明灯等组成。 辅助电路通过的电流较小，一般不超过5A。 画辅助电路时要跨接在两相电源线之间，一般按照控制电路、指示电路和照明电路的顺序依次垂直画在主电路图的右侧，且电路中与下边电源线相连的耗能元件（如接触器和继电器的线圈、指示灯和照明灯等）要画在电路图的下方，而电器的触头要画在耗能元件与上边电源线之间。 为了读图方便，一般按照自左至右、自上而下的排列来表示操作顺序。 2、电路图中，各电器的触头位置都按电路未通电或电器未受外力作用时的常态位置画出。 分析原理时，应从触头的常态位置出发。