机械电气自动控制实验指导书(机制)

⾃动控制原理实验指导书⽬录第⼀章⾃动控制原理实验 (1)实验⼀典型环节模拟⽅法及动态特性 (1)实验⼆典型⼆阶系统的动态特性 (4)实验三典型调节规律的模拟电路设计及动态特性测试 (6)实验四调节系统的稳态误差分析 (8)实验五三阶系统模拟电路设计及动态特性和稳定性分析 (11)实验六单回路系统中的PI调节器参数改变对系统稳定性影响 (13)实验七典型⾮线性环节的模拟⽅法 (15)实验⼋线性系统的相平⾯分析 (17)第⼆章控制理论实验箱及DS3042M（40M）⽰波器简介 (19)第⼀节⾃动控制理论实验箱的简介 (19)第⼆节数字存储⽰波器简介 (20)第⼀章⾃动控制原理实验实验⼀典型环节模拟⽅法及动态特性⼀、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。

⼆、实验设备及器材配置1、⾃动控制理论实验系统。

2、数字存储⽰波器。

3、数字万⽤表。

4、各种长度联接导线。

三、实验内容分别模拟⽐例环节、积分环节、实际微分环节、惯性环节，输⼊阶跃信号，观察变化情况。

1、⽐例环节实验模拟电路见图1-1所⽰传递函数：K R R V V I -=-=120阶跃输⼊信号：2V实验参数：（1） R 1=100K R 2=100K（2） R 1=100K R 2=200K2、积分环节实验模拟电路见图1-2所⽰传递函数：ST V V I I O 1-= ，其中T I阶跃输⼊信号：2V 实验参数：（1） R=100K C=1µf（2） R=100K C=2µf 3、实际微分环节实验模拟电路见图1-3所⽰传递函数：K ST S T V V D D I O +-=1 其中 T D =R 1C K=12R 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 C=1µf4、惯性环节实验模拟电路见图1-4所⽰传递函数：1+-=TS K V V I O 其中 T=R 2C K=12R R 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=2µfR四、实验步骤1、熟悉实验设备并在实验设备上分别联接各种典型环节。

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。

自动控制原理实验指导书施金鸿编孙炳达审核广东技术师范学院自动化系前言本书是根据高等学校电气工程及其自动化、测控技术等专业“自动控制原理”教学大纲要求，并结合我院具体情况而编写的。

自动控制原理实验是自动控制原理课程的重要组成部分，是该门课程的辅助教材。

由于理论教材中各电路原理已阐述详尽，故在实验教材中主要侧重介绍实验方法，通过实验使学生能运用所学理论知识来分析研究实验中所出现的问题，得出相应的结论，从而培养学生具备分析问题和解决问题的能力。

通过实验这个重要的实践环节来验证所学理论，使学生掌握实验的基本技能和方法，培养学生严肃认真和实事求是的科学作风。

本书由广东技术师范学院自动化系施金鸿编孙炳达审核。

限于编者的水平和经验，疏漏及错误之处在所难免，欢迎读者批评指正。

编者2006年6月目录前言实验一控制系统典型环节的模拟实验 (3)实验二线性定常系统的瞬态响应和稳定性分析 (10)实验三自动控制系统的校正 (17)实验四控制系统的频率特性 (21)实验五典型非线性环节静特性的测试 (25)实验六非线性系统的描述函数分析法 (30)实验七采样控制系统的分析 (34)实验八采样控制系统的动态校正 (39)实验九控制系统极点的任意配置 (42)附录：TKKL-4型控制理论/计算机控制技术实验箱使用说明 (46)实验一控制系统典型环节的模拟实验一、实验目的1、掌握控制系统中各典型环节的电路模拟及其参数的测定方法。

2、测量典型环节的阶跃响应曲线，了解参数变化对环节输出性能的影响。

二、实验原理1、对表1-1所示各典型环节的传递函数设计相应的模拟电路(参见表1-2)表1-1：典型环节的方块图及传递函数表1-2：典型环节的模拟电路图2、测试各典型环节在单位阶跃信号作用下的输出响应。

3、改变各典型环节的相关参数，观测对输出响应的影响。

三、实验设备1、TKKL-4型控制理论实验箱 1台2、双踪示波器 1台3、数字万用表 1块四、实验内容及步骤1、观测比例、积分、比例积分、比例微分和惯性环节的阶跃响应曲线。

自动控制原理实验指导书南通大学电气工程学院二○一九年二月目录一、自动控制实验指导概述 (2)实验一典型环节的电路模拟 (7)实验二控制系统的时间响应分析………………………………………………错误!未定义书签。

实验三控制系统根轨迹实验 (23)实验四典型环节（或系统）的频率特性测量 (23)实验五控制系统的校正 (30)实验六离散控制系统的分析 (36)实验七非线性系统相平面法 (41)二、自动控制理论软件说明第一章概述 (48)第二章安装指南及系统要求 (52)第三章功能使用说明 (54)第四章使用实例 (64)第五章 MATLAB软件使用说明 (64)概述一．实验系统功能特点1．系统可以按教学需要组合，满足“自动控制原理”课程初级与高级实验的需要。

只配备ACCT-I实验箱，则实验时另需配备示波器，且只能完成部分基本实验。

要完成与软件仿真、混合仿真有关的实验必须配备上位机（包含相应软件）及USB2.0通讯线。

2．ACCT-I实验箱内含有实验必要的电源、信号发生器以及非线性与高阶电模拟单元，可根据教学实验需要进行灵活组合，构成各种典型环节与系统。

此外，ACCT-I实验箱内还可含有数据处理单元，用于数据采集、输出以及和上位机的通讯。

3．配备PC微机作操作台时，将高效率支持“自动控制原理”的教学实验。

系统提供界面友好、功能丰富的上位机软件。

PC微机在实验中，除了满足软件仿真需要外，又可成为测试所需的虚拟仪器、测试信号发生器以及具有很强柔性的数字控制器。

4．系统的硬件、软件设计，充分考虑了开放型、研究型实验的需要。

除了指导书所提供的10个实验外，还可自行设计实验。

二．系统构成实验系统由上位PC微机（含实验系统上位机软件）、ACCT-I实验箱、USB2.0通讯线等组成。

ACCT-I实验箱内装有以C8051F060芯片（含数据处理系统软件）为核心构成的数据处理卡，通过USB口与PC微机连接。

1．实验箱ACCT-I简介ACCT-I控制理论实验箱主要由电源部分U1单元、与PC机进行通讯的数据处理U3单元、元器件单元U2、非线性单元U5～U7以及模拟电路单元U9～U16等共14个单元组成，详见附图。

电气自动化控制作业指导书1. 背景介绍电气自动化控制是现代工业中不可或缺的重要技术，其在生产过程中起着至关重要的作用。

为了帮助学生更好地理解和掌握电气自动化控制的基本原理与方法，本指导书将为您提供一系列的作业指导，并逐步引导您掌握相关的实践技能。

2. 作业一：电气自动化概论2.1 实验目的通过本次作业，学生将了解电气自动化控制的基本概念、分类，以及其在现代工业中的应用领域。

2.2 实验要求请学生自行查阅相关资料，了解电气自动化控制的定义、基本原理以及当前的发展趋势，同时结合实际案例，观察和思考电气自动化在工业生产中的应用。

2.3 实验步骤1) 查阅资料，了解电气自动化控制的定义和基本原理；2) 通过工业案例分析，了解电气自动化在实际生产中的应用；3) 撰写实验报告，总结所学内容。

3. 作业二：传感器与执行器选型3.1 实验目的通过本次作业，学生将学习不同传感器与执行器的特性、工作原理以及选型方法，从而能够根据具体应用场景选择合适的传感器与执行器。

3.2 实验要求请学生根据给定的工业场景，并结合相关资料，分析场景中所需的传感器与执行器类型，并给出具体的选型方案及理由。

3.3 实验步骤1) 确定给定的工业场景，并了解场景中所需的传感器与执行器类型；2) 研究不同传感器与执行器的特性和工作原理；3) 根据特性和工作原理，选择合适的传感器与执行器，并给出选型方案及理由；4) 撰写实验报告，详细记录选型过程和结果。

4. 作业三：PLC编程实践4.1 实验目的通过本次作业，学生将学习PLC（可编程逻辑控制器）的编程方法与实践技巧，培养对PLC编程的基本理解和能力。

4.2 实验要求请学生根据给定的工业控制任务，利用PLC编程软件进行程序设计，实现对工业场景的自动化控制。

4.3 实验步骤1) 了解工业控制任务的具体要求和场景背景；2) 学习PLC编程软件的使用方法和基本编程语言；3) 设计并实现PLC程序，完成对工业场景的自动化控制；4) 撰写实验报告，包括程序设计思路、实现过程、以及控制效果的评价。

《工程机械电气设备》实验指导书实验一蓄电池的使用和维护一、实验目的与要求：1.掌握蓄电池的工作原理、充电方法。

2.了解蓄电池电解液的检查方法。

3.了解蓄电池端电压及放电程度的检测方法。

二、实验教学重点、难点：1.蓄电池的结构原理、充电种类及方法。

2.蓄电池端电压及放电程度的检测方法。

三、实验课时：2 学时四、实验设备及器材：1.蓄电池三个，充电机一台。

2.常用工具一套，万用表三个，密度计三只，高率放电计一个。

3.蓄电池线若干。

五、实验内容及步骤：单元一蓄电池的充电无论是启用新的蓄电池和修复的蓄电池，还是装在车上使用的蓄电池以及存放的蓄电池都须对其进行充电，这对蓄电池的寿命有很大影响。

1、充电方法蓄电池的常规充电方法有定电流充电和定电压充电两种，非常规充电有脉冲快速充电。

（1）定电流充电：蓄电池在充电过程中，使其充电电流保持恒定不变，随着蓄电池电动势的逐渐提高，逐步增加充电电压的方法叫定电流充电。

当充到蓄电池单格电压上升至2.4V（电解液开始冒气泡）时，再将充电电流减小一半后保持恒定，直到蓄电池完全充足。

一般使用充电机，在充电工作间对蓄电池进行充电，常采用这种定电流充电法。

因为它有较大适用性，可任意选择和调整电流，适应各种不同条件（新蓄电池的初充电，使用中的电池补充充电以及去硫充电等）下的蓄电池充电，其主要特点是充电时间长。

（2）定电压充电：在充电过程中，加在蓄电池两端的充电电压保持恒定不变的充电方法，称为定电压充电。

汽车上的发电机对蓄电池的充电即为定电压充电。

其特点是充电开始，充电电流很大，随着蓄电池电动势的不断增高，充电电流逐渐减小。

充电终了，充电电流将自动减小至零，因而不需要人照管。

同时由于定电压法充电速度快，4～5h 内蓄电池就可获得本身容量的90％～95％，比定电流充电时间的大大缩短。

所以特别适合对具有不同容量的蓄电池进行充电。

在定电压充电过程中，充电电压对充电的效果影响很大，如果充电电压合适，蓄电池充足电后，充电电流可自动减小到0。

%100%max ⨯-=∞∞Y Y Y σ实验一 典型环节及其阶跃响应一、实验目的1. 掌握控制模拟实验的基本原理和一般方法。

2. 掌握控制系统时域性能指标的测量方法。

二、实验仪器1． EL-AT-III 型自动控制系统实验箱一台 2． 计算机一台 三、实验原理1．模拟实验的基本原理：控制系统模拟实验采用复合网络法来模拟各种典型环节，即利用运算放大器不同的输入网络和反馈网络模拟各种典型环节，然后按照给定系统的结构图将这些模拟环节连接起来，便得到了相应的模拟系统。

再将输入信号加到模拟系统的输入端，并利用计算机等测量仪器，测量系统的输出，便可得到系统的动态响应曲线及性能指标。

若改变系统的参数，还可进一步分析研究参数对系统性能的影响。

2． 时域性能指标超调量%σ的测量方法（1）启动计算机，在桌面双击图标 [自动控制实验系统] 运行软件。

（2）检查USB 线是否连接好，在实验项目下拉框中选中任实验，点击按钮出现参数设置对话框设置好参数按确定按钮，此时如无警告对话框出现表示通信 正常，如出现警告表示通信不正常，找出原因使通信正常后才可以继续进行实验。

（3）连接被测量典型环节的模拟电路。

电路的输入U1接A/D 、D/A 卡的DA1 输出，电路的输出U2接A/D 、D/A 卡的AD1输入。

检查无误后接通电源。

（4）在实验项目的下拉列表中选择实验一[典型环节及其阶跃响应] 。

（5）鼠标单击按钮，弹出实验课题参数设置对话框。

在参数设置对话框中设置相应的实验参数后鼠标单击确认等待屏幕的显示区显示实验结果。

（6）用软件上的游标测量响应曲线上的最大值和稳态值，代入下式算出超调量：利用软件的游标测量水平方向上从零到达最大值与从零到达95%稳态值所需的时间值，便可得到s p T T ,。

四、实验内容构成下述典型一阶系统的模拟电路，并测量其阶跃响应： 1. 比例环节的模拟电路及其传递函数如图附录－1。

2. 惯性环节的模拟电路及其传递函数如图附录－2。

机械系统控制基础实验指导书1. 实验目的本实验旨在帮助学生理解机械系统控制的基本原理，并通过实际操作加深对相关知识的理解和掌握。

2. 实验器材- 电脑- 控制器- 电动机- 传感器- 连接线等3. 实验步骤步骤一：系统控制概述1. 介绍机械系统控制的基本概念和目的。

2. 讲解控制系统的组成和相关术语。

步骤二：控制器的配置1. 演示如何配置控制器，包括连接电源和输入输出设备。

2. 介绍控制器的相关设置和参数调整。

步骤三：传感器的应用1. 分析不同类型的传感器及其在机械系统控制中的应用。

2. 演示如何连接和使用传感器，获取实时数据。

步骤四：控制算法的设计1. 介绍几种常见的控制算法，如比例控制、积分控制和微分控制。

2. 演示如何设计和实现控制算法，包括参数设置和代码编写。

步骤五：系统调试和优化1. 指导学生进行系统调试，包括输入输出信号的监测和调整。

2. 引导学生思考如何通过优化控制策略提高系统性能。

4. 实验注意事项- 在进行实验操作时，务必注意安全，避免发生意外事故。

- 确保所有器材和设备的正常运作，避免出现故障。

- 严格按照指导书的步骤进行实验，不得随意更改。

- 如遇到问题或困惑，请及时向实验指导人员寻求帮助。

5. 实验成果整理1. 学生需撰写实验报告，详细记录实验过程、结果和分析。

2. 实验报告包括实验目的、所用器材、实验步骤、实验结果、实验分析等部分。

3. 实验报告撰写完毕后，需按时提交给实验指导人员。

以上为《机械系统控制基础实验指导书完整版》的内容概要。

实验指导书的具体内容和步骤可能因实验设置和教学需求而有所调整。

自动控制原理综合实训指导书(电气0451班使用)工业电气化技术教研室杨洪升二00六年十二月实验守则1.实训前应充分做好预习，包括熟悉实验内容和方法，完成有关的理论计算，以及了解实验仪器设备的使用方法等2.连接实验线路或在实验过程中改变接线时，应先关掉学习机的电源，接好线路后，应认真检查，经指导教师检查无误后，才能将电源接通，严禁在通电的情况下改变接线3.在该变接线时，应拔导线的插头部分，严禁拔导线的中间部分4.严格按仪器设备使用规范操作，培养严禁求实的作风5.自觉遵守纪律，保持室内整洁，严禁大声喧哗6.实验结果交指导教师审阅后，方可关断电源和拆线，清点导线的根数，，整理好实验现场才可离开7.认真写实验报告，做好数据处理、理论计算、实验结果分析和理论计算等。

必须独立完成，严禁抄袭自控控制原理学习机使用注意事项1.接通模拟学习机的开关电源后，首先检查±15V电源是否正常，若不正常，应立即关闭学习机电源2.将运算放大器接成反号器，并将输入端接地，检查运放输出是否为直流零电压3.连接模拟电路时，应关闭学习机电源，线路连好，应经检查后再通电，严防各运放的输出端直接接地，或将输入信号直接插在运放虚地点的插孔里4.不用的运算放大器均接成比例器，以防运算放大器损坏5.面板螺钉如有松动，应及时拧紧，以免电路接触不良实训一典型环节的模拟研究一、目的1.学习和掌握典型环节的模拟方法2.通过各典型环节在阶跃信号作用下的动特性，熟悉各环节的输出响应曲线3.了解各参数变化对典型环节动特性的响应4.了解自控原理模拟学习机和示波器的使用方法二、设备1.JM-1型自控原理模拟学习机2.示波器 三、内容 1. 比例环节()()()K S U S U S G i o ==图中电阻R f 为可变参数。

输入阶跃信号，观察和记录比例系数R=100Ω和R=500Ω时的阶跃响应曲线，并将阶跃信号的幅值设定为1V ，由阶跃响应曲线求出上述两种情况下的比例环节的放大倍数2.积分环节()()()TS S U S U S G i o 1==式中：T=R i C图中电容C 为可变参数。

自动控制原理实验指导书电力学院自动控制原理实验室二○○八年三月目录实验一典型环节的电路模拟与软件仿真 (2)实验二线性定常系统的瞬态响应 (6)实验三线性系统稳态误差的研究 (8)实验四系统频率特性的测量 (11)实验五线性定常系统的串联校正 (13)附： THBDC-1控制理论.计算机控制技术实验平台简介 (16)实验一典型环节的电路模拟与软件仿真一、实验目的1．熟悉并掌握THBDC-1型控制理论·计算机控制技术实验平台及上位机软件的使用方法。

2．熟悉各典型环节的电路传递函数及其特性，掌握典型环节的电路模拟与软件仿真研究。

3．测量各典型环节的阶跃响应曲线，并了解参数变化对其动态特性的影响。

二、实验设备1．THBDC-1型控制理论·计算机控制技术实验平台2．PC机1台(含上位机软件) USB数据采集卡37针通信线1根16芯数据排线USB接口线3．双踪慢扫描示波器1台(可选)4．万用表1只三、实验内容1．设计并组建各典型环节的模拟电路；2．测量各典型环节的阶跃响应，并研究参数变化对其输出响应的影响；3．在上位机界面上，填入各典型环节数学模型的实际参数，据此完成它们对阶跃响应的软件仿真，并与模拟电路测试的结果相比较。

四、实验原理自控系统是由比例、积分、微分、惯性等典型环节按一定的关系连接而成。

熟悉这些环节对阶跃输入的响应，对分析线性系统将是十分有益的。

在附录中介绍了典型环节的传递函数、理论的阶跃响应曲线和环节的模拟电路图。

五、实验步骤1．熟悉实验台，利用实验台上的各电路单元，构建所设计比例环节(可参考本实验附录)的模拟电路并连接好实验电路；待检查电路接线无误后，接通实验台的电源总开关，并开启±5V，±15V直流稳压电源。

2．把采集卡接口单元的输出端DA1、输入端AD2与电路的输入端U i相连，电路的输出端U o则与采集卡接口单元中的输入端AD1相连。

连接好采集卡接口单元与PC上位机的通信线。

《自动控制原理》实验指导书山西农业大学工程技术学院目录自动控制理论电子模拟实验指导书实验一、控制系统典型环节的模拟实验二、一阶系统的时域响应及参数测定实验三、二阶系统的瞬态响应分析实验四、PID控制器的动态特性实验五、典型环节频率特性的测试附录：扫频电源操作使用说明实验一 控制系统典型环节的模拟一、 实验目的1）、熟悉超低频扫描示波器的使用方法2）、掌握用运放组成控制系统典型环节的电子电路 3）、测量典型环节的阶跃响应曲线4）、通过实验了解典型环节中参数的变化对输出动态性能的影响二、 实验仪器1）、控制理论电子模拟实验箱一台 2）、超低频慢扫描示波器一台 3）、万用表一只三、 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Z 1和Z 2为复数阻抗，它们都是由R 、C 构成。

基于图中A 点的电位为虚地，略去流入运放的电流，则由图1-1得：由上式可求得由下列模拟电 路组成的典型环节的传递函数及 其单位阶跃响应。

1)、比例环节比例环节的模拟电路如图1-2所示： 图1-1、运放的反馈连接(1) )(12Z Z u u S G i o =-=2=410820==12KKZ Z )S (G）（2 1+=1+1•=R 1+==21212212TS KCS R R R CS /R CS/R Z Z )S (G图1-2 比例环节2）、惯性环节取参考值R 1=100K ，R 2=100K ，C=1uF图1-3、惯性环节3）、积分环节取参考值R =200K ，C =1uF图1-4、积分环节）（3 11/1)(12TSRCS R CSZ Z S G ==== RC =T 积分时间常数式中4）、比例微分环节（PD ），其接线图如图及阶跃响应如图1-5所示。

参考值R 1=200K ，R 2=410K ，C =0.1uF图1-5 比例微分环节5）、比例积分环节，其接线图单位阶跃响应如图1-6所示。

实验的目的和任务实验课是整个教学过程的一个重要环节，实验是培养学生独立工作能力，使用所学理论解决实际问题、巩固基本理论并获得实践技能的重要手段。

一、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力。

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。

二、实验任务1) 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。

2) 掌握继电接触控制线路的基本环节。

3) 掌握典型电气线路安装、调试、分析与排除故障等基本技能。

4) 初步掌握简单电气控制系统的设计与调试方法。

5) 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。

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、分析及写出实验报告。

一、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，在实验前要能掌握实验内容和实验步骤。

进入实验室后，不要急于连接线路，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。

二、连接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。

每个接点联接线不得多于两根。

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，不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。

目录第一部分使用说明书 (1)第一章系统概述 (1)第二章硬件的组成及使用 (2)第二部分实验指导书 (5)第一章控制理论实验 (5)实验一典型环节的电路模拟 (5)实验二二阶系统的瞬态响应 (11)实验三高阶系统的瞬态响应和稳定性分析 (14)实验五典型环节和系统频率特性的测量 (16)实验七典型非线性环节的静态特性 (21)实验十三采样控制系统的分析 (26)附录上位机软件使用流程 (29)第一部分使用说明书第一章系统概述“THKKL-6”型控制理论及计算机控制技术实验箱是我公司结合教学和实践的需要而进行精心设计的实验系统。

适用于高校的控制原理、计算机控制技术等课程的实验教学。

该实验箱具有实验功能全、资源丰富、使用灵活、接线可靠、操作快捷、维护简单等优点。

实验箱的硬件部分主要由直流稳压电源、低频信号发生器、阶跃信号发生器、交/直流数字电压表、电阻测量单元、示波器接口、CPU（51单片机）模块、单片机接口、步进电机单元、直流电机单元、温度控制单元、通用单元电路、电位器组等单元组成。

数据采集部分采用USB2.0接口，它可直接插在IBM-PC/AT 或与之兼容的计算机USB通讯口上，有4路单端A/D模拟量输入，转换精度为12位；2路D/A模拟量输出，转换精度为12位；上位机软件则集中了虚拟示波器、信号发生器、Bode图等多种功能于一体。

在实验设计上，控制理论既有模拟部分的实验，又有离散部分实验；既有经典控制理论实验，又有现代控制理论实验；计算机控制系统除了常规的实验外，还增加了当前工业上应用广泛、效果卓著的模糊控制、神经元控制、二次型最优控制等实验；第二章硬件的组成及使用一、直流稳压电源直流稳压电源主要用于给实验箱提供电源。

有+5V/0.5A、±15V/0.5A及+24V/2.0A四路，每路均有短路保护自恢复功能。

它们的开关分别由相关的钮子开关控制，并由相应发光二极管指示。

其中+24V主要用于温度控制单元。

《自动控制理论》实验指导书测试技术与仪器系广东工业大学信息工程学院二００六年十月印刷前言自动控制原理是自动化、自动控制、电子电气技术等专业教学中的一门重要专业基础课程。

它可以处理时变、非线性以及多输入、多输出等复杂的控制系统等问题。

我们在该课程的教学实验中使用的EL-AT-II型自动控制实验系统克服了以前做自动控制理论实验时，连线复杂，连接不稳定的缺点，通过对单元电路的灵活组合，可构造出各种型式和阶次的模拟环节和控制系统。

可以使学生把主要精力集中在系统电路和系统特性的研究上。

该系统采用DA/AD卡通过USB口和计算机连接实现信号源信号的输出和系统响应信号的采集，采集后的信号通过计算机显示屏显示，省去了外接信号源和示波器测量相应信号的麻烦。

EL-AT-II型自动控制实验系统支持自动控制理论课的所有实验，通过这套仪器可使学生进一步了解和掌握自动控制理论的基本概念、控制系统的分析方法和设计方法，学习和掌握系统模拟电路的构成和测试技术，提高应用计算机的能力和水平。

指导书分为三章介绍该装置，第一章为EL-AT-II型实验箱硬件资源，主要介绍实验箱的硬件组成和系统单元电路。

第二章为系统集成操作软件，主要介绍系统软件的安装，操作以及计算机和实验箱的通讯设置。

第三章为实验系统部分，主要介绍各个实验的电路组成，实验原理和实验步骤。

目录第一章硬件资源 (3)第二章软件安装及使用 (5)第三章实验系统部分.................................................................................. (8)实验一典型环节及其阶跃响应分析 (8)实验二二阶系统阶跃响应分析 (13)实验三控制系统的稳定性分析 (17)实验四基于simulink 下的典型环节的时间响应分析 (20)实验五基于Matlab 下的控制系统的时、频域分析 (24)第一章 硬件资源EL-AT-II 型实验系统主要由计算机、AD/DA 采集卡、自动控制原理实验箱、打印机（可选）组成如图1，其中计算机根据不同的实验分别起信号产生、测量、显示、系统控制和数据处理的作用，打印机主要记录各种实验数据和结果，实验箱主要构造被控模拟对象。

电气控制实验实训指导书孙式运编亳州职业技术学院电子与电器工程系前言........................................................................................................................... - 1 - 实训一三相异步电动机点动控制..................................................................................... - 3 - 实训二三相异步电动机自锁起停控制............................................................................. - 6 - 实训三三相异步电动机两地控制..................................................................................... - 8 - 实训四接触器互锁控制三相异步电动机正反转........................................................... - 10 - 实训五电气和机械双重联锁控制三相异步电动机正反转........................................... - 12 - 实训六时间继电器控制三相异步电动机延时正反转................................................... - 14 - 实训七双电机手动顺序启停控制................................................................................... - 17 - 实训八双电机自动顺序启动控制................................................................................... - 19 - 实训九三相异步电动机延时启停控制........................................................................... - 21 - 实训十三相异步电动机Y/△启动手动控制.................................................................. - 23 - 实训十一三相异步电动机Y/△启动自动控制.............................................................. - 25 - 实训十二三相异步电动机能耗制动控制....................................................................... - 27 - 实训十三三相异步电动机可逆运行双向能耗制动控制............................................... - 29 - 实训十四三相异步电动机反接制动控制....................................................................... - 31 - 实训十五三相异步电动机自往返控制........................................................................... - 33 - 实训十六三相异步电动机带点动正反转控制............................................................... - 35 - 实训十七三相异步电动机串电阻降压启动控制........................................................... - 37 - 实训十八电动机串电阻降压启动反接制动控制........................................................... - 39 - 实训十九万能转换开关控制电机正反转电路............................................................... - 41 -前言《电气控制技术》课程是机电一体化、电气工程及其自动化专业、电气化自动化专业及相近专业的一门重要专业课程。

《机械装备电气控制技术》实验指导书李秋明编写适用专业：机械工程东北大学秦皇岛分校2017年05 月前言本课程实验的基本内容主要包括常用低压电器控制原理的验证以及可编程控制器PLC的编程方法的学习。

通过学习，学生需要掌握的低压电器常用控制原理如电机星三角启动以及电机正反转控制、PLC基本编程指令的认识，基本编程方法。

为了使学生更好地理解和深刻地把握这些知识，并在此基础上，训练和培养哪些方面的技能，设置的具体实验项目包括：1）三相异步电机Y－△换接起动控制掌握星三角启动原理，训练硬件接线以及出现问题时解决问题能力。

2）三相异步电机联锁正反转控制掌握电机正反转原理，训练硬件接线以及出现问题时解决问题能力。

3）PLC系统设计流程及S7-200基本指令认识熟悉S7-200编程环境，熟练基本指令的使用。

4）基于PLC的三相异步电机Y/△换接起动控制掌握设计PLC系统的方法，硬件和软件的设计以及如何调试5）十字路口交通灯控制的模拟掌握PLC编程的方法，尝试不同方法编程实现同一问题。

本指导书所涉及的实验是完全根据相应的课程所开设，每个实验的时间点与相应课程的进度相对应。

实验难度循序渐进，学生容易接受。

本实验指导书实验项目适用机械工程专业。

实验一三相异步电机Y－△换接起动控制实验学时：2学时实验类型：（验证）一、实验目的1.掌握三相异步电机星三角启动的原理，学会如何适用低压电气实现星三角启动方法。

2.训练硬件接线，培养解决实际问题的能力。

二、实验内容1.实验教师讲解三相异步电机的星三角启动的原理，低压电气如何实现电机星三角的启动过程，包括主回路以及控制回路的讲解。

2.学生按照图2-1接线，包括主回路以及控制回路的接线。

3.老师验收，观察实验现象，如果出现问题，让学生找出问题，并自行解决问题直到结果正确。

三、实验原理1.按时间原则控制电路的特点是各个动作之间有一定的时间间隔，使用的元件主要是时间继电器。

时间继电器是一种延时动作的继电器，它从接受信号（如线圈带电）到执行动作（如触点动作）具有一定的时间间隔。

《机械电气控制及自动化》实验报告实验一：低压电器的认识（一）实验目的1. 了解实验室环境及实验室实验设备。

2. 认识常用低压电器，了解低压电器的结构、型号等，熟悉电器型号的意义。

（二）实验设备实验室实验设备及各种低压电器元件。

（三）实验步骤与内容1. 熟悉实验室环境和实验室电源与设备的布置，听实验指导教师讲解实验的安全注意事项。

2. 教师讲解电气控制实验部分所用的各种低压电器的结构、型号、工作原理、使用及调整方法，学生记录各种低压电器的型号。

（四）实验报告1．实验记录：记录整理实验中的各种低压电器的型号、规格和铭牌数据，查阅资料说明它们的具体含义。

2. 回答问题：（1）请画出你所学过的各种低压电器的图形符号及文字符号，并说明它们各自的用途。

（2）熔断器与热继电器用于保护交流三相笼型异步电动机时，能不能互相取代？为什么？（3）谈谈本次实验你的收获。

实验二 C650普通车床模拟操作实验（一）实验目的1. 识别C650普通车床实验设备中的电器元件。

2. 掌握普通车床的运动形式及电气控制线路。

3. 学会排除电气控制线路中的故障。

（二）实验设备C650普通车床实验台装置，万用表等。

（三）实验步骤与内容1. 分析C650卧式车床的电气原理图，包括起动线路、正反转线路、制动线路、照明线路等。

2. 在教师指导下进行通电试车操作，观察电机和指示灯的工作情况。

3. 教师设置故障点，指导学生如何从故障现象着手进行分析，逐步引导学生采用正确的检查步骤和检修方法。

4. 教师设置人为故障点，由学生检修并记录。

（四）实验报告1．实验记录：记录本次实验过程中的故障现象，故障点及排除方法。

2. 回答问题（要求将电气原理图打印出来附在实验报告后）：（1）分析C650车床电气原理图中采用的联锁与保护环节。

（2）分析主电机点动、正转起动和制动控制过程。

（3）分析在电气原理图中，电流互感器和时间继电器各自有何作用？实验三 X62W万能铣床模拟操作实验（一）实验目的1. 识别X62W万能铣床实验设备中的电器元件。