运控实验指导书

《运动控制系统》实 验 指 导 书实验一转速单闭环可逆直流脉宽调速系统实验实验二双闭环可逆直流脉宽调速系统实验实验三异步电机变频调速的实验控制工程学院自动化教研室2010-5实验一转速单闭环可逆直流脉宽调速系统实验一、实验目的1.掌握转速单闭环可逆直流脉宽调速系统的组成及主要单元部件的工作原理。

2.熟悉直流PWM专用集成电路TL494的组成、功能与工作原理。

3.熟悉H型PWM变换器的各种控制方式的原理与特点。

4.掌握转速单闭环可逆直流脉宽调速系统的调试步骤、方法及参数的整定。

5.熟悉转速环在直流调速系统中的作用。

二、实验内容1.PWM控制器TL494性能测试。

2.控制单元调试3.系统开环调试4.系统闭环调试三、实验系统的组成和工作原理组成：将反映转速变化情况的测速发电机电压信号经速度变换器后接至速度调节器的输入端，与给定电压比较，速度调节器的输出用来控制PWM调制器，从而构成速度系统。

转速单闭环可逆直流脉宽调速系统实验线路图如图1-1所示。

图 1-1 转速单闭环可逆直流脉宽调速系统实验线路图工作原理：图中可逆PWM变换器主电路是采用MOSFET所构成的H型结构形式。

脉宽调制发生器采用TL494集成芯片。

给定值U g与转速反馈U fn叠加后经速度调节器ASR 的PI调节作为PWM的控制电平U ct，PWM调制器产生一频率不变的矩形脉冲波，其脉冲宽度即占空比将随U ct值的变化而变化，其占空比-1≤ρ≤1。

此PWM经逻辑延时、功放、隔离等处理后，送到开关器件IGBT的栅极，外加三相调压电源经H桥逆变电路输出一与占空比ρ相对应的调制电压，经直流电动机RTDJ32，发电机RTDJ45则作为电动机的负载，由同轴上的测速发电机RTDJ47取得速度反馈信号。

本实验可设定不同的给定量，速度反馈量，以完成开环、速度单闭环的调速实验。

四、实验设备及仪器1.电力电子实验台；2.RTDL04电容箱3.RTDL05A直流调速控制箱；4.RTDL15直流脉宽调速系统；5.RTDJ10三相可调电阻；6.RTDJ32直流并励电动机；7.RTDJ45校正直流电机；8.RTDJ47电机导轨及测速发电机；9.万用表（自备）；10.示波器（自备）。

一、运动控制系统实验项目一览表实验室名称：电机拖动实验室课程名称：运动控制系统适用专业：电气工程及自动化、自动化实验总学时：16设课方式：课程实验（“课程实验”或“独立设课”二选一）是否为网络实验：否（“是”或“否”二选一）实验一晶闸管直流调速系统主要单元调试一．实验目的1．熟悉直流调速系统主要单元部件的工作原理及调速系统对其提出的要求。

2．掌握直流调速系统主要单元部件的调试步骤和方法。

二．实验内容2．电平检测器的调试3．反号器的调试4．逻辑控制器的调试三．实验设备及仪器1．教学实验台主控制屏。

2．NMCL—31A组件3．NMCL—18组件4．双踪示波器5．万用表四．实验方法1．速度调节器（ASR）的调试按图1-5接线，DZS(零速封锁器)的扭子开关扳向“解除”。

注意：正常使用时应“封锁”，以防停机时突然启动。

（1）调整输出正、负限幅值“5”、“6”端接可调电容，使ASR调节器为PI调节器，加入一定的输入电压（由NMCL—31的给定提供，以下同），调整正、负限幅电位器RP1、RP2，使输出正负值等于 5V。

（2）测定输入输出特性将反馈网络中的电容短接（“5”、“6”端短接），使ASR调节器为P调节器，向调节器输入端逐渐加入正负电压，测出相应的输出电压，直至输出限幅值，并画出曲线。

（3）观察PI特性拆除“5”、“6”端短接线接入5~7uf电容，（必须按下选择开关，绝不能开路），突加给定电压，用慢扫描示波器观察输出电压的变化规律，改变调节器的放大倍数及反馈电容，观察输出电压的变化。

反馈电容由外接电容箱改变数值。

2．电流调节器（ACR）的调试按图1-5接线。

（1）调整输出正,负限幅值“9”、“10”端接可调电容，使调节器为PI调节器，加入一定的输入电压，调整正，负限幅电位器，使输出正负最大值大于 6V。

（2）测定输入输出特性将反馈网络中的电容短接（“9”、“10”端短接），使调节器为P调节器，向调节器输入端逐渐加入正负电压，测出相应的输出电压，直至输出限幅值，并画出曲线。

自动控制原理实验目录实验一二阶系统阶跃响应（验证性实验） (1)实验三控制系统的稳定性分析（验证性实验） (9)实验三系统稳态误差分析（综合性实验） (15)预备实验典型环节及其阶跃响应一、实验目的1.学习构成典型环节的模拟电路，了解电路参数对环节特性的影响。

2.学习典型环节阶跃响应测量方法，并学会由阶跃响应曲线计算典型环节传递函数。

二、实验内容搭建下述典型环节的模拟电路，并测量其阶跃响应。

1.比例(P)环节的模拟电路及其传递函数示于图1-1。

2.惯性(T)环节的模拟电路及其传递函数示于图1-2。

3.积分(I)环节的模拟电路及其传递函数示于图1-3。

4. 比例积分(PI)环节的模拟电路及其传递函数示于图1-4。

5.比例微分(PD)环节的模拟电路及其传递函数示于图1-5。

6.比例积分微分(PID)环节的模拟电路及其传递函数示于图1-6。

三、实验报告1.画出惯性环节、积分环节、比例积分环节、比例微分环节、比例积分微分环节的模拟电路图，用坐标纸画出所记录的各环节的阶跃响应曲线。

2.由阶跃响应曲线计算出惯性环节、积分环节的传递函数，并与由模拟电路计算的结果相比较。

附1：预备实验典型环节及其阶跃响应效果参考图比例环节阶跃响应惯性环节阶跃响应积分环节阶跃响应比例积分环节阶跃响应比例微分环节阶跃响应比例积分微分环节阶跃响应附2：由模拟电路推导传递函数的参考方法1． 惯性环节令输入信号为U 1(s) 输出信号为U 2(s) 根据模电中虚短和虚断的概念列出公式：整理得进一步简化可以得到如果令R 2/R 1=K ，R 2C=T ，则系统的传递函数可写成下面的形式：()1KG s TS =-+当输入r(t)为单位脉冲函数时 则有输入U 1(s)=1输出U 2(s)=G(s)U 1(s)= 1KTS-+由拉氏反变换可得到单位脉冲响应如下：/(),0t TK k t e t T-=-≥ 当输入r(t)为单位阶跃函数时 则有输入U 1(s)=1/s输出U 2(s)=G(s)U 1(s)= 11K TS s-+由拉氏反变换可得到单位阶跃响应如下：/()(1),0t T h t K e t -=--≥当输入r(t)为单位斜坡函数时 则有输入U 1(s)=21s输出U 2(s)=G(s)U 1(s)=2323R R C T R R =+2Cs12Cs-(s)U R10-(s)U 21R R +-=12212)Cs (Cs 1(s)U (s)U )(G R R R s +-==12212)Cs 1((s)U (s)U )(G R R R s +-==由拉氏反变换可得到单位斜坡响应如下：/()(1),0t T c t Kt KT e t -=--≥2． 比例微分环节令输入信号为U 1(s) 输出信号为U 2(s) 根据模电中虚短和虚断的概念列出公式：(s)(s)(s)(s)(s)U100-U U 0U 2=1R1R23(4)CSU R R '''---=++由前一个等式得到 ()1()2/1U s U s R R '=- 带入方程组中消去()U s '可得1()1()2/11()2/12()1134U s U s R R U s R R U s R R R CS+=--+由于14R C〈〈，则可将R4忽略，则可将两边化简得到传递函数如下： 2()23232323()(1)1()11123U s R R R R R R R R G s CS CS U s R R R R R ++==--=-++如果令K=231R R R +， T=2323R R C R R +，则系统的传递函数可写成下面的形式：()(1)G s K TS =-+当输入r(t)为单位脉冲函数时，单位脉冲响应不稳定，讨论起来无意义 当输入r(t)为单位阶跃函数时 则有输入U 1(s)=1/s输出U 2(s)=G(s)U 1(s)=(1)K TS S-+由拉氏反变换可得到单位阶跃响应如下：()(),0h t KT t K t δ=+≥当输入r(t)为单位斜坡函数时 则有输入U 1(s)=21s输出U 2(s)=G(s)U 1(s)=2(1)K TS S -+由拉氏反变换可得到单位斜坡响应如下：(),0c t Kt KT t =+≥实验一 二阶系统阶跃响应（验证性实验）一、实验目的研究二阶系统的两个重要参数阻尼比ξ和无阻尼自然频率n ω对系统动态性能的影响。

运动控制系统实验指导书实验一不可逆单闭环直流调速系统静特性的研究一．实验目的1．研究晶闸管直流电动机调速系统在反馈控制下的工作。

2．研究直流调速系统中速度调节器ASR的工作及其对系统静特性的影响。

3．学习反馈控制系统的调试技术。

二．实验系统组成及工作原理采用闭环调速系统，可以提高系统的动静态性能指标。

转速单闭环直流调速系统是常用的一种形式。

实验图1一1所示是转速单闭环直流调速系统的实验线路图。

实验图1一1转速单闭环直流调速系统图中电动机的电枢回路由晶闸管组成的三相桥式全控整流电路V供电，通过与电动机同轴刚性连接的测速发电机TG检测电动机的转速，并经转速反馈环节FBS分压后取出合适的转速反馈信号U n，此电压与转速给定信号U*经速度调节器ASR综合调节，ASR的输出作为移相触发器GT的控制电n压U ct，由此组成转速单闭环直流调速系统。

图中DZS为零速封锁器，当转速给定电压U*和转速反馈电压U n均为零时，DZS的输出信号使转速调节n器ASR锁零，以防止调节器零漂而使电动机产生爬行。

三、实验设备及仪器1．教学实验台。

2．直流电动机。

3．双踪示波器。

四．实验内容1．求取调速系统在无转速负反馈时的开环工作机械特性。

调节给定电压U g，使直流电机空载转速n o=1500转／分，调节直流发电机负载电阻，在空载至额定负载的范围内测取5-6点，读取整流装置输出调整转速变换器RP电位器，使被测电动机空载转速n0=1500转／分，调节ASR的调节电容以及反馈电位器，使电机稳定运行。

调节直流发电机负载电阻，在空载至额定负载范围内测取5－6点，读3．测取调速系统在带转速负反馈时的无静差闭环工作的静特性a．接积分电容器，可预置7uF,使ASR成为PI（比例一积分）调节器。

b．调节给定电压U g，使电机空载转速n o=1500转／分。

在额定至空载五．注意事项1．直流电动机工作前，必须先加上直流激磁。

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）。

运动控制实验指导书李忠明叶平北京邮电大学机电工程实验教学中心2014实验系统介绍GXY系列工作台集成有4轴运动控制器、电机及其驱动、电控箱、运动平台等部件。

各部件全部设计成相对独立的模块，便于面向不同实验进行重组。

机械部分是一个采用滚珠丝杠传动的模块化十字工作台，用于实现目标轨迹和动作。

为了纪录运动轨迹和动作效果，专门配备了笔架和绘图装置，笔架可抬起或下降，其升降运动由电磁铁通、断电实现，电磁铁的通断电信号由控制卡通过IO口给出。

执行装置根据驱动和控制精度的要求可以分别选用交流伺服电机，直流伺服电机和步进电机。

直流伺服电机具有起动转矩大、体积小、重量轻、转矩和转速容易控制、效率高的优点。

但维护困难，使用寿命短，速度受到限制。

交流伺服电机具有高速，高加速度，无电刷维护，环境要求低等优点，但驱动电路复杂，价格高。

一般伺服电机和驱动器组成一个速度闭环控制系统，用户则根据需要可通过运动控制器构造一个位置（半）闭环控制系统。

步进电机不需要传感器，不需要反馈，用于实现开环控制；步进电机可以直接用数字信号进行控制，与计算机的接口比较容易；没有电刷，维护方便、寿命长；启动、停止、正转、反转容易控制。

步进电机的缺点是能量转换效率低，易失步（输入脉冲而电机不转动）等。

当采用交流伺服电机作为执行装置时，安装在电机轴上的增量码盘充当位置传感器，用于间接测量机械部分的移动距离，如果要直接测量机械部分移动位移，则必须额外安装光栅尺等直线位移测量装置。

控制装置由PC机、GT-400-SV（或GT-400-SG）运动控制卡和相应驱动器等组成。

运动控制卡接受PC机发出的位置和轨迹指令，进行规划处理，转化成伺服驱动器可以接受的指令格式，发给伺服驱动器，由伺服驱动器进行处理和放大，输出给执行装置。

控制装置和电机（执行装置）之间的连接示意如下图1-6所示：图1-6 GT运动控制器典型应用实验一运动控制器的调整－PID控制1.1 实验目的了解数字滤波器的基本控制作用，掌握调整数字滤波器的一般步骤和方法，调节运动控制器的滤波器参数，使电机运动达到要求的性能。

自动控制原理实验指导书内蒙古工业大学电力学院自动化系2012年10月目录实验一典型环节模拟及二阶系统的时域瞬态响应分析 (1)实验二频率特性的测试 (8)实验三控制系统的动态校正 (12)实验四非线性系统的相平面分析 (14)实验五状态反馈 (20)TKKL—1型控制理论电子模拟实验箱使用说明书 (23)实验一 典型环节模拟及二阶系统的时域瞬态响应分析一、实验目的1．通过搭建典型环节模拟电路，熟悉并掌握控制理论电子模拟实验箱的使用方法。

2．了解并掌握各典型环节的传递函数及其特性，掌握用运放搭建电子模拟线路实现典型环节的方法。

3．掌握二阶系统单位阶跃响应的特点，理解二阶系统参数变化对输出响应的影响。

二、实验仪器1．控制理论电子模拟实验箱一台；2．超低频扫描示波器一台；3．万用表一只。

三、实验原理1．典型环节的传递函数及其模拟电路图（1）比例环节图1-1 比例环节的方框图比例环节的方框图如图1-1所示，其传递函数为()()C s K R s （1-1）比例环节的模拟电路图如图1-2所示，其传递函数为21()()R C s R s R = （1-2） 比较式（1-1）和式（1-2），得：21R K R =图1-2 比例环节的模拟电路图当输入为单位阶跃信号，即()1()r t t =时，由式（1-1）得输出() (0)c t K t =≥，其输出波形如图1-3所示。

图1-3 比例环节的单位阶跃响应（2）积分环节图1-4 积分环节的方框图积分环节的方框图如图1-4所示，其传递函数为()1()C s R s Ts= （1-3）图1-5 积分环节的模拟电路图积分环节的模拟电路图如图1-5所示，其传递函数为()1()C s R s RCs= （1-4） 比较式（1-3）和式（1-4），得：T RC =当输入为单位阶跃信号，即()1()r t t =时，由式（1-3）得输出1()c t t T= 其输出波形如图1-6所示。

编著 李蔓华 陈昌虎 李晓高自动控制理论实验指导书目录实验装置简介·························································（3-4·）实验一控制系统典型环节的模拟·················（5-6）实验二一阶系统的时域响应及参数测定·····（6-7）实验三二阶系统的瞬态响应分析·················（8-9）实验四频率特性的测试·······························（9-13）实验五PID控制器的动态特性······················（13-15）实验六典型非线性环节·································（15-18）实验七控制系统的动态校正（设计性实验）··（19）备注：本实验指导书适用于自动化、电子、机设专业，各专业可以根据实验大纲选做实验。

单片机实验指导书第一章实验概述本实验指导书旨在帮助学生掌握单片机基本原理和应用技巧。

通过实验的学习，学生将了解单片机的内部结构，学习单片机的编程方法，并能够用单片机实现简单的控制功能。

第二章实验准备2.1 实验器材准备本实验需要准备以下器材：- 单片机开发板- USB线- 电脑2.2 软件安装在开始实验之前，需要安装以下软件：- Keil C51开发环境- STC单片机系列驱动程序第三章实验步骤3.1 硬件连接将单片机开发板通过USB线连接到电脑上，并确保连接正常。

3.2 软件设置打开Keil C51开发环境，点击菜单栏中的“文件”选项，选择“新建”创建新的工程。

设置工程的名称和保存位置，确定后点击“保存”。

3.3 编写程序在Keil C51开发环境中，编写单片机程序。

首先需要包含相应的头文件，然后编写具体的程序逻辑，实现所需的功能。

3.4 编译和烧录程序在编写完程序后，点击菜单栏中的“编译”选项进行编译。

编译成功后，点击菜单栏中的“下载”选项将程序烧录到单片机开发板中。

3.5 实验验证将程序烧录完毕后，将开发板与外部模块连接，观察实验现象是否符合预期。

第四章实验注意事项4.1 安全注意事项在实验过程中，要注意使用安全电压和电流，避免短路和电击风险。

4.2 实验环境实验需要在安静、整洁的环境中进行，以避免干扰和误操作。

4.3 调试和故障排除如果遇到实验效果不理想或者出现故障的情况，可以参考开发板的说明书进行故障排查和调试。

第五章实验总结通过本次实验，我深入了解了单片机的基本原理和应用技巧。

通过编写程序并实际观察实验现象，我成功掌握了单片机编程的方法和技巧，并能够用单片机实现简单的控制功能。

本次实验还让我意识到了实验中的安全注意事项和环境要求的重要性。

在实验过程中，我严格遵守了安全规定，并在安静整洁的环境中进行操作，确保实验顺利进行。

通过反复实践和调试，我不断提高了自己的实验技巧和问题排查能力。

在遇到故障时，我能够通过检查并参考说明书，准确地找到并解决问题。

《物流中心仿真经营模拟》实验指导书南京工业大学管理科学与工程学院2008年9月实验注意事项（1）实验之前请认真复习和当次实验内容有关的知识，做好实验前的理论准备工作；（2）按照实验室规定时间准时进入实验场地，不许大声喧哗，严禁携带与实验无关的物品，如食品、私人电脑等；（3）实验开始之前，请认真听从实验室管理人员的指令，按顺序从存放实验仪器的位置提取当次实验所需的设备和其他必要的实验工具；（4）严格按照实验指导教师的指令进行实验，并认真记录实验数据，严禁在实验过程中，私自拆卸、安装实验器具，以保证实验过程绝对安全，防止触电或损坏实验器具；（5）实验结束后，在指导教师和实验室管理人员的指令下，整理实验器具并按照要求，将实验器具放置到原来存放实验器具的位置；（6）整个实验过程，请保持实验室的安全、卫生，严格遵守实验室的秩序，爱惜实验器具，轻取轻放；（7）实验完成后，按指导教师要求认真完成实验指导书和报告书，由于实验指导书和报告书每人限一册，请妥善保管，并在规定的时间内上缴实验报告书；（8）实验过程中，如有违纪违规，不能按照以上条例及实验室所规定的其他条例行事者，实验室管理人员和指导教师有权终止其实验活动，情节严重者将取消其后续所有的实验活动；（9）请广大学生认真阅读以上条文和实验室其他规定，并按认真执行。

实验物流中心经营模拟一．实验目的物流中心经营模拟软件是对一个物流中心的可视化仿真。

通过使用该软件，熟练掌握并灵活运用商务运作、市场营销、企业管理及员工监管等方面的相关知识，培养对物流中心的管理及市场运营能力。

二．基本步骤打开物流中心经营模拟2.0软件后，会出现一个对话框，我们要做的是按照对话框上的选项依次完成以下内容：1.课程：软件自带的课程学习，可以按照软件的课程要点并参考课后作业要求进行自学，每个课程只能控制一个方面的决策。

在每个课程中，所有学生都将经营完全相同的物流中心。

在学习的过程中熟悉软件的使用并逐渐学习物流中心的运营。

河南机电高等专科学校《自动控制原理》实验指导书专业：电气自动化技术、计算机控制技术生产过程自动化技术等吴君晓编2008年9月目录实验一 (2)实验二 (4)实验三 (6)实验四 (8)实验五 (10)实验六 (12)实验七 (14)实验八 (15)实验九 (17)实验一建立MATLAB环境下控制系统数学模型一. 实验目的1.熟悉MATLAB实验环境，掌握MATLAB命令窗口的基本操作。

2.掌握MATLAB建立控制系统数学模型的命令及模型相互转换的方法。

3.掌握使用MATLAB命令化简模型基本连接的方法。

二、实验设备和仪器1．计算机2. MATLAB软件三、实验原理控制系统常用的数学模型有四种：传递函数模型（tf对象）、零极点增益模型（zpk对象）、结构框图模型和状态空间模型（ss对象）。

经典控制理论中数学模型一般使用前三种模型，状态空间模型属于现代控制理论范畴。

1.传递函数模型（也称为多项式模型）连续系统的传递函数模型为：在MATLAB中用分子、分母多项式系数按s的降幂次序构成两个向量：num = [ b0 , b1 ,…, bm ] ，den = [ a0 , a1 ,…, an]。

用函数tf ( )来建立控制系统的传递函数模型，其命令调用格式为：G = tf ( num , den )注意：对于已知的多项式模型传递函数，其分子、分母多项式系数两个向量可分别用G.num{1}与G.den{1}命令求出。

2.零极点增益模型零极点模型是是分别对原传递函数的分子、分母进行因式分解，以获得系统的零点和极点的表示形式。

式中，K为系统增益，z1，z2，…，z m为系统零点，p1，p2，…，p n为系统极点。

在MATLAB 中，用向量z，p，k构成矢量组[ z, p, k ]表示系统。

即z = [ z1, z2 ,…,z m ]，p = [ p1, p2,…, p n ]，k = [ k ],用函数命令zpk ( )来建立系统的零极点增益模型，其函数调用格式为：G = zpk ( z, p, k )3.控制系统模型间的相互转换零极点模型转换为多项式模型: G＝zpk(G)多项式模型转化为零极点模型: G＝tf(G)4.系统反馈连接之后的等效传递函数两个环节反馈连接后，其等效传递函数可用feedback ( )函数求得。

247PLC 控制组态软件综合仿真实验对实验的几点说明1） 下面给出的7个PLC 控制组态软件综合仿真实验中，采用力控监控组态软件ForceControl V7.0虚拟仿真PLC 的控制对象，采用FPWIN-GR2.91软件对PLC 控制程序进行编辑和调试，且这7个仿真实验系统均分别利用FP1-C24型PLC 和FP0R-C32型PLC 调试通过。

2） 本书配套光盘中的实验课件中， PLC 装置与微机通讯时默认的通讯口为COM1端口。

若读者在实验时，把PLC 装置与微机的其他端口相连，则需分别在组态软件的开发系统中和FPWIN-GR 软件中重新设置相同的通讯端口。

即组态软件的端口设置与FPWIN-GR 软件的端口设置要一致。

3） 对于FP1型PLC 当使用RS-232接口通讯时，由于用户通讯方式设置不对可能出现PLC 装置锁死现象。

一旦锁死后，需用FP 手持编程器Ⅱ将PLC 系统寄存器NO.412改写成K1，并注意改写后把PLC 装置断一下电后再上电，方可正常使用。

改写的操作步骤为：4） FP1型PLC 与计算机通信还可以通过厂家提供的专用编程电缆线连接到计算机的USB 端口，连接时应首先知道所用编程电缆线是第几代的以安装相应的驱动程序。

注意连接计算机不同的USB 端口，会显示不同的COM 口编号，这可在计算机的“设备管理器”选项的“端口”中查看。

如果没有USB 编程电缆线也可以利用本教材5.3.3节介绍的通信方法。

5）若使用的是FP0R 型PLC ，FP0R 可以通过USB 、RS232两种方式与计算机通信。

如果使用RS232直接连接即可；若使用USB 通信则需要安装驱动程序，FPWIN －GR 2.91软件中自带驱动程序，首次连接时只要在计算机的“设备管理器”选项中点击更新驱动程序，然后在FPWIN －GR 2.91的安装路径下选择FP0R USB 即可。

6）因为力控组态软件ForceControl 和PLC 编程软件FPWIN-GR 都要与PLC 装置通讯，故两者不能同时运行。

实验一信号配时方案设计操作指导（上）一、实验目的：通过本次实验，使得操作者能了解交通信号控制实验箱（以下简称为信号控制机）的各种控制参数与各项基本功能，熟悉交通信号控制机的操作使用方法，掌握交通信号控制的几种主要控制方式，熟练掌握控制面板各功能选项的使用。

从而使得操作者能对交通信号控制机有一个整体性的认识，对其基本概念和工作原理有一个较为全面的了解。

二、实验要求：●了解交通信号控制机的基本运行文件相位文件：时段文件：特殊日期：● 了解交通信号控制机的工作状态步伐时长；剩余-倒计时；运行时段方案；运行相位方案；相位总步伐；当前相位步伐；相位子步伐(绿灯放行/行人绿闪/机动绿闪/黄灯/全红清除等)；●掌握交通信号控制机的几种主要控制方式及其应用场合默认相位：关灯相位：黄闪相位：三、实验内容：l ● 仔细观察交通信号控制机出厂时所配置的默认相位文件，并请描述出相位文件的功能作用与设置依据。

l ● 当东西方向交通流基本对称、左转车流较大、需要为左转车辆提供专用相位，南北方向交通流基本对称、左转车流较小、无需为左转车辆提供专用相位时，试给出交通信号控制机相应的相位文件。

l 请给出时段文件以及特殊日期之间的关系，并说说当需要对某特殊日进行特殊日期设定时，操作者应根据其交通流特性对交通信号控制机中的哪些参数进行修改。

实验二信号配时方案设计操作指导（下）一、实验目的：通过本次实验，使得操作者能掌握信号控制机的相位文件、时段文件与特殊日期的设置过程，学会通过控制面板的功能菜单实现对交通信号控制机各项参数的修改，并进行模拟验证。

从而使得操作者能对交通信号控制机的工作模式和设置过程有一个更为全面深入的了解，能根据路口不同日期不同时段的实际配时需求，对信号控制机的控制参数进行合理正确的设置。

二、实验要求：●掌握如何将设定好的相位文件存贮在交通信号控制机中●掌握如何将设定好的时段相位存贮在交通信号控制机中●掌握如何将设定好的特殊日趋存贮在交通信号控制机中●熟悉特殊日期中优先级别的含义与作用●了解如何根据实际路口特性适当修改信号控制机的相关参数，以适应实际路口信号控制的需要三、实验内容：●想一想如何通过修改交通信号控制机的控制参数，实现三相位或两相位的信号控制；如果交叉口较小，信号控制机的哪些控制参数需要修改。

控制工程基础实验指导书自控原理实验室编印（内部教材）实验项目名称：（所属课程：）院 系： 专业班级： 姓 名： 学 号：实验日期： 实验地点： 合作者： 指导教师：本实验项目成绩： 教师签字： 日期：（以下为实验报告正文）一、实验目的简述本实验要达到的目的。

目的要明确，要注明属哪一类实验（验证型、设计型、综合型、创新型）。

二、实验仪器设备列出本实验要用到的主要仪器、仪表、实验材料等。

三、实验内容简述要本实验主要内容，包括实验的方案、依据的原理、采用的方法等。

四、实验步骤简述实验操作的步骤以及操作中特别注意事项。

五、实验结果给出实验过程中得到的原始实验数据或结果，并根据需要对原始实验数据或结果进行必要的分析、整理或计算，从而得出本实验最后的结论。

六、讨论分析实验中出现误差、偏差、异常现象甚至实验失败的原因，实验中自己发现了什么问题，产生了哪些疑问或想法，有什么心得或建议等等。

七、参考文献列举自己在本次准备实验、进行实验和撰写实验报告过程中用到的参考文献资料。

格式如下作者，书名（篇名），出版社（期刊名），出版日期（刊期），页码实验一 控制系统典型环节的模拟一、实验目的、掌握比例、积分、实际微分及惯性环节的模拟方法； 、通过实验熟悉各种典型环节的传递函数和动态特性； 、了解典型环节中参数的变化对输出动态特性的影响。

二、实验仪器、控制理论电子模拟实验箱一台；、超低频慢扫描数字存储示波器一台；、数字万用表一只；、各种长度联接导线。

三、实验原理以运算放大器为核心元件，由其不同的 输入网络和反馈网络组成的各种典型环节，如图 所示。

图中 和 为复数阻抗，它们都是 、 构成。

图 运放反馈连接基于图中 点为电位虚地，略去流入运放的电流，则由图 得：21()o i u ZG s u Z ==-（ ） 由上式可以求得下列模拟电路组成的典型环节的传递函数及其单位阶跃响应。

、比例环节实验模拟电路见图 所示图 比例环节传递函数：21()R G s K R =-=- 阶跃输入信号： 实验参数：（ ） 1 2 （ ） 1 2 、 惯性环节实验模拟电路见图 所示图 惯性环节传递函数：2212211211()11R CS R Z R K CS G s Z R R R CS TS +=-=-=-=-++阶跃输入： 实验参数：（ ）12（ ）2、积分环节实验模拟电路见图 所示图 积分环节传递函数：21111()Z CSG sZ R RCS TS=-=-=-=阶跃输入信号：实验参数：（ ）（ ）、比例微分环节实验模拟电路见图 所示图 比例微分环节传递函数：22211111()(1)(1)1D Z R R G S R CS K T S R Z R CS R CS =-=-=-+=-++ 其中 D 112R R 阶跃输入信号： 实验参数：（ ） 1 2 （ ） 1 2 四、实验内容与步骤、分别画出比例、惯性、积分、比例微分环节的电子电路； 、熟悉实验设备并在实验设备上分别联接各种典型环节；、按照给定的实验参数，利用实验设备完成各种典型环节的阶跃特性测试，观察并记录其单位阶跃响应波形。

控制工程基础实验指导书自控原理实验室编印（内部教材）实验项目名称：（所属课程：）院系：专业班级：姓名：学号：实验日期：实验地点：合作者：指导教师：本实验项目成绩：教师签字：日期：（以下为实验报告正文）一、实验目的简述本实验要达到的目的。

目的要明确，要注明属哪一类实验（验证型、设计型、综合型、创新型）。

二、实验仪器设备列出本实验要用到的主要仪器、仪表、实验材料等。

三、实验内容简述要本实验主要内容，包括实验的方案、依据的原理、采用的方法等。

四、实验步骤简述实验操作的步骤以及操作中特别注意事项。

五、实验结果给出实验过程中得到的原始实验数据或结果，并根据需要对原始实验数据或结果进行必要的分析、整理或计算，从而得出本实验最后的结论。

六、讨论分析实验中出现误差、偏差、异常现象甚至实验失败的原因，实验中自己发现了什么问题，产生了哪些疑问或想法，有什么心得或建议等等。

七、参考文献列举自己在本次准备实验、进行实验和撰写实验报告过程中用到的参考文献资料。

格式如下:作者，书名（篇名），出版社（期刊名），出版日期（刊期），页码实验一 控制系统典型环节的模拟一、实验目的1、掌握比例、积分、实际微分及惯性环节的模拟方法；2、通过实验熟悉各种典型环节的传递函数和动态特性；3、了解典型环节中参数的变化对输出动态特性的影响。

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、实验原理以运算放大器为核心元件，由其不同的R-C 输入网络和反馈网络组成的各种典型环节，如图1-1所示。

图中Z1和Z2为复数阻抗，它们都是R 、C 构成。

图1-1 运放反馈连接基于图中A 点为电位虚地，略去流入运放的电流，则由图1-1得：21()o i u ZG s u Z ==-（1-1） 由上式可以求得下列模拟电路组成的典型环节的传递函数及其单位阶跃响应。

1、比例环节实验模拟电路见图1-2所示图1-2 比例环节传递函数：21()R G s K R =-=- 阶跃输入信号：-2V 实验参数：（1） R 1=100K R 2=100K （2） R 1=100K R 2=200K 2、 惯性环节实验模拟电路见图1-3所示图1-3 惯性环节传递函数：2212211211()11R CS R Z R K CS G s Z R R R CS TS +=-=-=-=-++阶跃输入：-2V实验参数：（1） R 1=100K R 2=100K C=1µf（2） R=100K R 2=100K C=2µf 3、积分环节实验模拟电路见图1-4所示图1-4 积分环节传递函数：21111()Z CS G s Z R RCS TS=-=-=-= 阶跃输入信号：-2V 实验参数：（1） R=100K C=1µf （2） R=100K C=2µf 4、比例微分环节实验模拟电路见图1-5所示图1-5 比例微分环节传递函数：22211111()(1)(1)1D Z R R G S R CS K T S R Z R CS R CS =-=-=-+=-++ 其中 T D =R 1C K=12R R 阶跃输入信号：-2V实验参数：（1）R1=100K R2=100K C=1µf（2）R1=100K R2=200K C=1µf四、实验内容与步骤1、分别画出比例、惯性、积分、比例微分环节的电子电路；2、熟悉实验设备并在实验设备上分别联接各种典型环节；3、按照给定的实验参数，利用实验设备完成各种典型环节的阶跃特性测试，观察并记录其单位阶跃响应波形。

实验一异步电机矢量变换控制原理实验一、实验目的：1.了解异步电机转子磁场定向控制的原理结构框图及硬件构成2.了解异步电机转子磁场位置检测电流模型法3.了解异步电动机转子磁场定向控制原理中实现矢量变换的方法及意义二、实验设备三、实验线路及原理1.运动控制系统的硬件配置图1－1 运动控制系统硬件构成图1－1为本系统的硬件配置框图。

THKDSP－1为运动控制实验箱，箱内装有DSP主控板（B1），功率驱动板（B2）及控制电源和功率模块板（B3）。

图1－2为DSP主控板的组成框图。

它包括DSP芯片；RAM芯片IC1、IC2；E2PROM存储器芯片IC3；用于RS232串行通信的接口芯片IC4以及MC－BUS I/O连接器J1、J2。

图1－2 DSP主控板组成框图图1－3为功率驱动板框图。

它包括电动机两相电流I a，I b（Iu、Iv）检测；直流母线电压V dc检测电路；保护电路；PWM信号驱动电路。

图1－3 功率驱动板电路结构框图电源功率模块板包括﹢5V，±15V, +15V三组电源和由六个IGBT构成的逆变电路。

2.异步电动机转子磁场定向控制的原理图1－4 转子磁场定向控制原理框图电机的相电流i a，i b检测之后，经过3/2变换（Park变换）和旋转变换后得到旋转变换坐标上的二个分量i sd，i sq,这两个分量分别与磁通参考值i sdref和转矩参考值i sqref比较之后送入电流和磁通调节器PI。

电流调节器的输出即为在旋转坐标上的电压分量参考值U dref和U qref；此二分量经旋转逆变换和3/2变换（Park变换）之后得到定子三相电压的参考值U aref，U bref，U cref。

根据U aref，U bref，U cref产生三相逆变器的PWM驱动信号。

转子磁通的位置角θ则由电机的模型和电机速度反馈信号计算而得。

四、实验内容1．熟悉运动控制的系统硬件构成2．异步电机转子磁场定向控制（FOC）得输入信号测量，i a、i b和转子磁场位置角计算3．电流信号的3/2变换（Park变换）及旋转变换4．i sd，i sq波形观察，并与i sdref，i sqref作比较五、预习要求1．仔细阅读FOC控制原理的有关章节2．3/2变换（Park变换）与旋转变换的计算公式3．画出异步电机的电流模型框图及有关θ计算公式4．画出电压、电流和转子磁通的空间向量及旋转坐标的d-q轴，静止坐标a-b-c、和α-β。

实验一晶闸管直流调速系统参数和环节特性的测定一．实验目的1．了解电力电子及电气传动教学实验台的结构及布线情况。

2．熟悉晶闸管直流调速系统的组成及其基本结构。

3．掌握晶闸管直流调速系统参数及反馈环节测定方法。

二．实验内容1．测定晶闸管直流调速系统主电路电阻R2．测定晶闸管直流调速系统主电路电感L3．测定直流电动机—直流发电机—测速发电机组（或光电编码器）的飞轮惯量GD24．测定晶闸管直流调速系统主电路电磁时间常数T d5．测定直流电动机电势常数C e和转矩常数C M6．测定晶闸管直流调速系统机电时间常数T M7．测定晶闸管触发及整流装置特性U d=f (U ct)8．测定测速发电机特性U TG=f (n)三．实验系统组成和工作原理晶闸管直流调速系统由三相调压器，晶闸管整流调速装置，平波电抗器，电动机——发电机组等组成。

本实验中，整流装置的主电路为三相桥式电路，控制回路可直接由给定电压U g作为触发器的移相控制电压，改变U g的大小即可改变控制角，从而获得可调的直流电压和转速，以满足实验要求。

四．实验设备及仪器1．教学实验台主控制屏。

2．NMCL—33组件3．NMEL—03组件4．电机导轨及测速发电机（或光电编码器）5．直流电动机M036．双踪示波器7．万用表- 1 -五．注意事项1．由于实验时装置处于开环状态，电流和电压可能有波动，可取平均读数。

2．为防止电枢过大电流冲击，每次增加U g 须缓慢，且每次起动电动机前给定电位器应调回零位，以防过流。

3．电机堵转时，大电流测量的时间要短，以防电机过热。

六．实验方法1．电枢回路电阻R 的测定电枢回路的总电阻R 包括电机的电枢电阻R a ，平波电抗器的直流电阻R L 和整流装置的内阻R n ，即R=R a +R L +R n为测出晶闸管整流装置的电源内阻，可采用伏安比较法来测定电阻，其实验线路如图1-1所示。

将变阻器R D （可采用两只900Ω电阻并联）接入被测系统的主电路，并调节电阻负载至最大。

实验一 寄存器实验【实验要求】利用CP226 实验系统上的K16..K23 开关做为DBUS 的数据，其它开关做为控制信号，将数据写入累加器A ，寄存器W 。

【实验目的】了解模型机中各种寄存器结构、工作原理及其控制方法。

【实验涉及的电路及原理】寄存器的作用是用于保存数据的，因为我们的模型机是8位的，因此在本模型机中大部寄存器是8 位的，标志位寄存器(Cy, Z)是二位的。

用74HC574（八D 边沿触发触发器(三态)）来构成寄存器。

74HC574 的功能如下：1. 在CLK 的上升沿将输入端的数据打入到8个触发器中2. 当OC = 1 时触发器的输出被关闭，当OC=0 时触发器的输出数据OC CLK Q7..Q0 注释1 X 高阻态 OC 为1时触发器的输出被关闭 0 0 Q7..Q0 当OC=0时触发器的数据输出 0 1 Q7..Q0 当时钟为高时，触发器保持数据不变X↑D7..D0在CLK 的上升沿将输入端的数据打入到触发器中【实验内容】1：A ，W 寄存器实验寄存器A 原理图或或或寄存器W 原理图连接线表：连接信号孔接入孔作用状态说明1 J1座J3座将K23-K16接入DBUS[7:0] 实验模式：手动2 AEN K3 选通A 低电平有效3 WEN K4 选通W 低电平有效4 CK 已连ALU工作脉冲上升沿打入系统清零和手动状态设定：K23-K16开关置零，按[RST]钮，按[TV/ME]键三次，进入"Hand......"手动状态。

（在后面实验中实验模式为手动的操作方法不再详述．）将8AH写入A寄存器二进制开关K23-K16用于DBUS[7:0]的数据输入，置数据8A HK23 K22 K21 K20 K19 K18 K17 K16置控制信号为：K4(WEN) K3(AEN)1 0按住STEP脉冲键，CK由高变低，这时寄存器A的黄色选择指示灯亮，表明选择A寄存器。

放开STEP键，CK由低变高，产生一个上升沿，数据8AH被写入A寄存器。