华北电力大学控制装置与仪表课设报告
华北电力大学本科控制理论课程设计文档
课程设计报告( 2012-- 2013 年度第 1 学期)名称：《自动控制理论》课程设计题目：基于自动控制理论的性能分析与校正院系：自动化班级：自动化1004学号：201002020416学生姓名：王桐指导教师：孙海蓉设计周数：1周成绩：日期：2012 年12 月31 日一、课程设计的目的与要求1．正文为宋体，五号字行间距为211．1------------1．2------------（请按任务书写，把任务书考过来，从第三行开始考）二、设计正文1．正文为宋体，五号字行间距为211．1------------1．2------------（包括题目，解题过程即程序，结果即打印曲线）三、课程设计总结或结论1．正文为宋体，五号字行间距为211．1------------1．2------------四、参考文献[1] 作者1, 作者2 书名. 出版单位, 版本. 出版日期《自动控制理论》课程设计一、设计题目基于自动控制理论的性能分析与校正二、目的与要求本课程为《自动控制理论A》的课程设计，是课堂的深化。
设置《自动控制理论A》课程设计的目的是使MATLAB成为学生的基本技能，熟悉MATLAB这一解决具体工程问题的标准软件，能熟练地应用MATLAB软件解决控制理论中的复杂和工程实际问题，并给以后的模糊控制理论、最优控制理论和多变量控制理论等奠定基础。
作为自动化专业的学生很有必要学会应用这一强大的工具，并掌握利用MATLAB对控制理论内容进行分析和研究的技能，以达到加深对课堂上所讲内容理解的目的。
通过使用这一软件工具把学生从繁琐枯燥的计算负担中解脱出来，而把更多的精力用到思考本质问题和研究解决实际生产问题上去。
通过此次计算机辅助设计，学生应达到以下的基本要求：1.能用MATLAB软件分析复杂和实际的控制系统。
2.能用MATLAB软件设计控制系统以满足具体的性能指标要求。
3.能灵活应用MATLAB的CONTROL SYSTEM 工具箱和SIMULINK仿真软件，分析系统的性能。
华北电力大学控制装置与仪表实验报告
实验报告院系：控制与计算机工程学院实验名称：基于单片机控制的半导体温控实验系统指导教师：陆会明学生姓名：洪怡婷学号：1111190207班级：创新自1101班日期：2015年1月19日实验一一、实验目的及要求实验一：变频器基本操作的实验目的：1.认识变频器操作面板及各功能键的功能、操作方法；2.认识调速系统信号流向。
二、实验仪器ABB三相交流电动机一台，ABB_ACS150变频器一台，PID控制器，记录仪，万用表，电工工具，导线若干。
三、实验原理1)控制器工作原理及使用及配置方法；1）输入可自由选择热电偶、热电阻、电压及电流。
内含非线性校正表格，无需外部校正，测量精确稳定。
采用先进的AI人工智能PID调节算法，无超调，具有自整定（AT）工能。
具有手自动无扰切换功能及电软启动功能。
采用X3高精度电流输出模块，精度可达0.2%，提高调节器的输出精度。
仪表使用前应该根据其输入、输出规格及功能要求来设置正确的参数。
配置好参数才可以投入使用。
控制器输入类型有热电偶，热电阻，线性电压，线性电流（需外接精密电阻分流），A/D转换器每秒采样8次，控制周期0.5-120s可调。
2)变频器工作原理及使用及配置方法；ABB ACS150是一种控制交流电机的变频器，可以安装在墙上或者柜体中。
它具有固定式控制盘和固定式电位器，面板操作简单，速度可直观设定。
同时，其内部集成EMC滤波器，无需外接滤波器。
3）无纸记录仪工作原理及使用及配置方法；多通道输入，支持多种输入类型，图形化界面，画面直观，可同时记录4个通道数据，具有上限下限报警功能。
控制器输入类型有热电偶，热电阻，线性电压，线性电流（需外接精密电阻分流），线性输入量程最大为-20000到20000。
四、试验方法和步骤1.手动变频调速系统接线①利用万用表检查硬接线是否完好，有无短路断路情况；②变频器电源输入端接线，电源线火线（L）接变频器接线端子L，电源线零线（N）接变频器接线端子N；③变频器接线端子U2、V2、W2分别接三相电动机的U、V、W端；④检查所有接线是否正确。
控制装置课设报告(华北电力大学)
课程设计报告( 2013-- 2014年度第二学期)名称：控制装置及仪表课程设计题目：除氧器水位单回路控制系统设计院系：自动化系班级：1104班学号：************学生姓名：***指导教师：***设计周数：一周成绩：日期：2014年6月27日除氧器水位单回路控制系统设计一、课程设计(综合实验)的目的与要求●认知控制系统的设计和控制仪表的应用过程。
●了解过程控制方案的原理图表示方法（SAMA图）。
●掌握数字调节器KMM的组态方法，熟悉KMM的面板操作、数据设定器和KMM数据写入器的使用方法。
●初步了解控制系统参数整定、系统调试的过程。
二、实验设备KMM数字调节器、KMM程序写入器、PROM擦除器、控制系统模拟试验台三、主要内容1．按选题的控制要求，进行控制策略的原理设计、仪表选型并将控制方案以SAMA图表示出来。
2．组态设计2．1 KMM组态设计以KMM单回路调节器为实现仪表并画出KMM仪表的组态图，由组态图填写KMM的各组态数据表。
2．2组态实现在程序写入器输入数据，将输入程序写入EPROM芯片中。
3.控制对象模拟及过程信号的采集根据控制对象特性，以线性集成运算放大器为主构成反馈运算回路，模拟控制对象的特性。
将定值和过程变量送入工业信号转换装置中，以便进行观察和记录。
4. 系统调试设计要求进行动态调试。
动态调试是指系统与生产现场相连时的调试。
由于生产过程已经处于运行或试运行阶段，此时应以观察为主，当涉及到必需的系统修改时，应做好充分的准备及安全措施，以免影响正常生产，更不允许造成系统或设备故障。
动态调试一般包括以下内容：1)观察过程参数显示是否正常、执行机构操作是否正常；2)检查控制系统逻辑是否正确，并在适当时候投入自动运行；3）对控制回路进行在线整定；四、设计（实验）正文1. 由控制要求画出控制流程图。
图1 除氧器水位单回路控制系统除氧器水位单回路控制系统如图1所示。
除氧器水箱的汽侧和水侧都有平衡管相连，其中的水平衡管保持除氧器的水位稳定。
华北电力大学过程控制课程设计
课程设计报告( 2008 -- 2009 年度第二学期)名称：过程控制课程设计题目：华润登封电厂300MW机组蒸汽温度控制系统分析院系：自动化系班级：测控0603班学号：200602030308学生姓名：指导教师：金秀章设计周数：一周成绩：日期：2009 年7 月2 日《过程控制》课程设计（分析类）任务书一、目的与要求1．目的：通过本课程设计，使学生巩固《过程控制》所学内容，培养学生的分析、设计能力。
2．要求：能够对指定现场应用控制系统进行正确分析。
二、主要内容1．题目：华润登封电厂300MW机组过热蒸汽温度控制系统分析2．内容：1）查阅2-3篇相关资料；2）对指定现场应用控制系统SAMA图进行分析：分析控制系统构成，掌握工作原理，判断调节器正反作用，分析自动跟踪与无扰切换，分析主要逻辑；3）撰写分析说明。
三、进度计划四、设计成果要求1．对指定控制系统SAMA图进行分析，力求分析正确。
2．撰写分析报告。
五、考核方式设计报告+答辩学生姓名：指导教师：金秀章2009年7月2日一、课程设计的目的与要求1. 目的：通过本课程设计，使学生巩固《过程控制》所学内容，培养学生的分析、设计能力。
2. 要求：能够对指定现场应用控制系统进行正确分析。
二、设计正文 控制系统的构成：华润登封电厂300MW 机组过热蒸汽温度控制系统：汽包所产生的饱和蒸汽先流经低温对流过热器进行低温过热，然后依次流经前屏过热器、后屏过热器和高温对流过热器后送入汽轮机。
（一）、一级减温调节系统 1 . SAMA 图纸:SAMA-B-402 .一过入口、出口蒸汽温度，均采用二选均标准逻辑。
3 .一级减温水流量，需进行温度补偿。
补偿公式如下：()t f kkqm****1∆P =∆P =ρ其中：())()(t f normal t t ρρ=，tnormal 为减温水正常运行温度（或标定温度）。
缺省温度：tnormal ＝165℃（暂定）说明：目前暂无减温水温度侧点，需设定正常运行温度；4. 工作原理：一级减温调节系统包括一个喷水调节阀，两个过热器入口蒸汽温度，A 、B 侧过热器出口蒸汽温度（各一个）。
华北电力大学过程控制课设报告
课程设计(综合实验)报告( ２0１4 －- 2０１5 年度第2学期)名称：过程控制技术与系统课程设计题目：汽包锅炉三冲量给水控制系统设计院系: 控制与计算机工程学院班级: 自动化学号:学生姓名：指导教师:设计周数：一周成绩:日期:年月日一、控制系统的基本任务和要求汽包水位是工业蒸汽锅炉安全、稳定运行的重要指标,水位过高会导致蒸汽带水进入过热器,并在过热管内结垢,影响传热效率，严重的将引起过热器爆管;水位过低又将破坏部分水冷壁的水循环引起水冷壁局部过热而爆管。
高性能的锅炉产生的蒸汽流量很大,而汽包的体积相对来说较小，水位的时间常数很小。
大容量锅炉若给水不及时,数秒之内就可能达到危险水位,所以锅炉汽包水位的控制显得非常重要。
因此,必须采取有效、精确的自动调节,严格控制汽包水位在规定范围内。
影响汽包水位变化的因素很多，如燃煤量、给水量和蒸汽流量。
燃煤量对水位变化的影响是比较缓慢的,容易克服。
因此,主要考虑给水量和蒸汽流量对水位的影响。
本设计的主要任务即是保证给水流量W和主蒸汽流量D保持平衡，维持汽包水位Ｈ在较小范围内波动。
二、被控对象动态特性分析做各种主要影响因素的阶跃扰动,记录并分析汽包水位的响应曲线1)给水扰动Simulink中系统连接图如下:运行结果如下：由被控对象在给水量扰动下的水位阶跃响应曲线,可以看出该被控对象无自平衡能力,且有较大的迟延,可近似的看作积分环节和迟延环节的串联，因此应采用串级控制,将给水流量的扰动消除在采用带比例作用的副调节回路中，以保证系统的稳定性。
2)蒸汽流量扰动Ｓｉmulｉnk中系统连接图如下:运行结果如下：由仿真结果看出对象在蒸发量D扰动下,水位阶跃反应曲线有一段上升的过程,表现有“虚假水位”现象，(出现虚假水位现象的原因：当负荷突然增加,蒸汽流量增加,汽包的压强变小，导致水气化,导致水位升高,同样的,当负荷突然减小，蒸汽流量减小，汽包的压强变大，导致水中气泡液化，水位降低，这两种情况都会出现虚假水位现象。
华北电力大学分散控制系统课程设计报告
当今国内火电厂对单元机组的控制多采用分散控制系统（Distribute Control System，以下简称DCS），常见的DCS系统均含有事件顺序记录（Sequence of Event，以下简称SOE）系统。
SOE系统是DCS中用于异常记录的子系统。
随着火电机组日趋规模化和复杂化．生产过程信息瞬间千变万化。
当机组发生故障时，需要查找出真实原因，并采取相应措施．这时就需要对事件进行追忆打印。
而一般的历史数据记录只能做到秒级的分辨率，当事件发生后．往往同一秒内出现的信息很多，且不能分出先后顺序．这就给事故分析造成了很大的困扰。
而事件顺序记录系统(SOE)以毫秒级的分辨率获取事件信息．为热工和电气设备事故分析提供有力的证据。
可以说SOE是电厂重要的运行状态监测、记录、事故分析用设备。
1 SOE 量的采集原理和作用1.1 采集原理SOE 模块产生的信号叫SOE 量，即事件顺序记录（Sequence of event），目前主要应用于要求准确记录开关量输入时间的监控对象，以便区分多个受控对象动作的先后顺序。
SOE 采集模块通常要求能够以毫秒级的时间间隔评估输入信号状态，能对模块的输入进行预处理并以二进制值、计数器值或事件的形式将这些输入传输给PLC。
由于时标的存在，使得SOE 模块与常规的输入模块很不一样。
该类模块通常使用软件时钟创建毫秒级间隔时间。
该软件时钟通常借助外部时间信号（标准时间接受器）以1 min 的时间间隔进行同步。
外部时间信号可采用DCF77 信号或者GPS 时钟对时。
因此，从某种意义上说，SOE 信号相当于一个带时标的开入量，但它的分辨率更高。
1.2 SOE 量的主要作用在电厂监控系统中，国家设计规范要求对机组的运行工况（停机、发电、调相、抽水等）、6 kV 及以上电压断路器、反映厂用电源情况的断路器和自动开关、反映系统运行状况的隔离开关的位置信号、主要设备的事故及故障信号、以及主要设备的总事故及总故障信号进行采集。
华北电力大学智能仪表设计
科技学院课程设计报告(2012-- 2013年度第二学期)名称: 智能仪表设计题目：信号发生器设计院系：动力工程系班级：测控09K2学号：学生姓名：指导教师：李冰成绩：日期：2013年1月7日一、目的与要求本课程设计目的在于检验学生对《智能仪表设计》课程所学理论知识的掌握程度，培养学生理论联系实际、独立分析、设计智能仪器仪表的能力。
课程设计的主要要求为：针对给定的开发任务，完成智能仪表设计中几种典型功能的软硬件设计，并进行联机调试。
二、设计题目信号发生器设计（要求输出：正弦波、三角波、方波）1、设计目的：掌握软件实现信号发生器的方法；掌握单片机D/A通道接口设计的方法；掌握单片机应用系统的设计开发步骤。
2、设计内容：熟悉8位D/A转换器DAC0832的硬件性能；熟悉试验系统中D/A转换器与8031的接口方法，画出电路图；设计实现正弦波、三角波、方波的有关算法；编程实现上述算法，并在键盘上设置可输入控制相应的输出信号。
3、实验设备及器件：单片机开发系统一套，实验装置一台，直流稳压电源一台，示波器一台。
三、设计思路及过程1、硬件线图2、方波发生器 设计思路：如果方波的高电平宽度为DELAY ，相应于高电平的输出数码为0FFH ，相应于低电平的输出数码为00H ，针对下图，下面程序可以得到方波的输出。
方波发生流程图：O程序如下：ORG 0000HSTART: MOV A,#0FFHMOV DPTR,#8000HMOVX @DPTR,ALOOP1: MOV A,#00HMOVX @DPTR,AACALL DELAYMOV A,#0FFHMOVX @DPTR,AACALL DELAYJMP LOOP1DELAY: MOV R7,#20D1: MOV R6,#50D2: MOV R5,#100DJNZ R5,$DJNZ R6,D2DJNZ R7,D1RETEND START3、三角波发生器：设计思路：三角波的实现是设置一个初值，当加到某个值的时候，执行减一操作，减到初值时，再加一。
控制仪表与装置课程设计
控制仪表与装置课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生掌握控制仪表与装置的基本原理，理解各类仪表的工作方式和特点。
2. 使学生了解控制系统的基本构成，掌握控制系统的分析方法。
3. 引导学生掌握控制仪表与装置的选型、安装、调试及维护方法。
技能目标：1. 培养学生运用控制仪表与装置进行简单系统设计的能力。
2. 培养学生分析控制系统故障并进行排除的能力。
3. 提高学生动手实践能力，能够独立完成控制仪表与装置的安装、调试及维护工作。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对控制仪表与装置的学科兴趣，激发学习热情。
2. 培养学生严谨的科学态度，养成良好的实验操作习惯。
3. 增强学生的团队合作意识，提高沟通协调能力。
课程性质：本课程为理论与实践相结合的课程，旨在让学生在掌握基础知识的同时，提高实际操作能力。
学生特点：学生处于高年级阶段，具备一定的专业基础知识，思维活跃，动手能力强。
教学要求：结合学生特点，注重理论与实践相结合，强调实际操作能力的培养，提高学生的综合素质。
通过本课程的学习，使学生能够将所学知识应用于实际工作中，达到学以致用的目的。
课程目标分解为具体学习成果，以便于后续教学设计和评估。
二、教学内容1. 控制仪表与装置原理：介绍控制仪表与装置的基本概念、工作原理和分类，结合教材相关章节，深入解析各类仪表的内部结构和功能特点。
教学内容安排：第一章至第二章，共计4学时。
2. 控制系统分析：讲解控制系统的基本构成、数学模型、性能指标和稳定性分析，结合实例分析不同类型控制系统的特点和应用。
教学内容安排：第三章至第四章，共计6学时。
3. 控制仪表与装置的选型与应用：阐述控制仪表与装置的选型原则，分析各类仪表在实际控制系统中的应用，结合实际案例进行讲解。
教学内容安排：第五章，共计4学时。
4. 控制仪表与装置的安装、调试及维护：详细介绍控制仪表与装置的安装要求、调试方法及维护保养措施，结合实践操作进行讲解。
教学内容安排：第六章至第七章，共计6学时。
华北电力大学控制装置与仪表实验报告
实验报告院系：控制与计算机工程学院实验名称：基于单片机控制的半导体温控实验系统指导教师：陆会明学生姓名：洪怡婷学号：1111190207班级：创新自1101班日期：2015年1月19日实验一一、实验目的及要求实验一：变频器基本操作的实验目的：1.认识变频器操作面板及各功能键的功能、操作方法；2.认识调速系统信号流向。
二、实验仪器ABB三相交流电动机一台，ABB_ACS150变频器一台，PID控制器，记录仪，万用表，电工工具，导线若干。
三、实验原理1)控制器工作原理及使用及配置方法；1）输入可自由选择热电偶、热电阻、电压及电流。
内含非线性校正表格，无需外部校正，测量精确稳定。
采用先进的AI人工智能PID调节算法，无超调，具有自整定（AT）工能。
具有手自动无扰切换功能及电软启动功能。
采用X3高精度电流输出模块，精度可达0.2%，提高调节器的输出精度。
仪表使用前应该根据其输入、输出规格及功能要求来设置正确的参数。
配置好参数才可以投入使用。
控制器输入类型有热电偶，热电阻，线性电压，线性电流（需外接精密电阻分流），A/D转换器每秒采样8次，控制周期0.5-120s可调。
2)变频器工作原理及使用及配置方法；ABB ACS150是一种控制交流电机的变频器，可以安装在墙上或者柜体中。
它具有固定式控制盘和固定式电位器，面板操作简单，速度可直观设定。
同时，其内部集成EMC滤波器，无需外接滤波器。
3）无纸记录仪工作原理及使用及配置方法；多通道输入，支持多种输入类型，图形化界面，画面直观，可同时记录4个通道数据，具有上限下限报警功能。
控制器输入类型有热电偶，热电阻，线性电压，线性电流（需外接精密电阻分流），线性输入量程最大为-20000到20000。
四、试验方法和步骤1.手动变频调速系统接线①利用万用表检查硬接线是否完好，有无短路断路情况；②变频器电源输入端接线，电源线火线（L）接变频器接线端子L，电源线零线（N）接变频器接线端子N；③变频器接线端子U2、V2、W2分别接三相电动机的U、V、W端；④检查所有接线是否正确。
电气控制与仪表课程设计
电气控制与仪表课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解电气控制系统的基本原理，掌握常用电气元件的功能和符号；2. 学会分析电气控制线路图，并能正确绘制简单的控制线路图；3. 了解各类仪表的原理和用途，掌握其使用方法。
技能目标：1. 能够运用所学知识，设计简单的电气控制系统，并进行调试；2. 能够正确使用各类仪表进行测量，并对测量结果进行分析；3. 培养学生的动手实践能力和团队合作能力。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对电气控制与仪表的兴趣，激发他们探索科学技术的热情；2. 增强学生的环保意识，让他们明白电气设备在节能降耗方面的重要性；3. 培养学生严谨、认真、负责的学习态度，提高他们的自主学习能力。
分析课程性质、学生特点和教学要求，本课程旨在帮助学生在掌握电气控制与仪表基本知识的基础上，提高实践操作能力。
课程目标具体、可衡量，便于教师进行教学设计和评估。
通过本课程的学习，使学生能够将理论知识与实际应用相结合，为将来的职业发展打下坚实基础。
二、教学内容本章节教学内容主要包括以下三个方面：1. 电气控制基本原理与元件- 探讨电气控制系统的基本原理，如电路的串并联、自锁等；- 介绍常用电气元件的功能、符号和选用原则，如开关、接触器、继电器等；- 分析典型电气控制线路图，引导学生学会识别和绘制。
2. 电气控制系统设计与调试- 讲解电气控制系统设计的基本方法和步骤；- 结合实际案例，指导学生设计简单的电气控制线路，并进行调试；- 强调安全操作规范，提高学生的安全意识。
3. 仪表原理与应用- 介绍各类仪表（如电压表、电流表、万用表等）的工作原理和用途；- 指导学生正确使用仪表进行测量，并对测量结果进行分析；- 分析仪表在工业生产中的应用，提高学生的实际操作能力。
教学内容根据课程目标和教学要求进行科学组织和系统安排，明确教材章节，确保教学进度与课程目标紧密结合。
通过本章节的学习，使学生掌握电气控制与仪表的基本知识和技能，为后续课程打下坚实基础。
控制仪表与装置实验报告
实验报告实验名称：电容式压力变送器校验实验院系：自动化系专业班级：学生姓名：学号：指导教师：实验日期：一．实验目的1.熟悉 1151 电容式差压变送器的结构原理和技术指标；2.掌握此型号变送器的调试、检验和操作方法。
二．实验设备1.XY1151DP3E电容式变送器（最小量程 0~1.3kpa,最大量程 0~7.5kpa, 输出信号 4-20mA ） 1台2.数字式压力计 CPC20001台3.手操压力泵（-25~25kpa）1台4.毫安表1块三．实验步骤1.实验接线按图 3-1 接线，数字压力计即可测压力，又能提供24V 直流电源。
电源 - 信号端子位于电气壳体内的接线侧，接线时，可将铭牌上标有“接线侧”那边盖子拧开，上部端子是电源信号端子，下部端子为测试端子，注意不要把电源 - 信号线接到测试端，否则会烧坏二极管。
24VDC是通过信号线送的变送器的。
2.零点及满量程调整：零点和满量程调整螺钉位于电气壳体内的铭牌后面，移开铭牌即可进行调校，顺时针转动调整螺钉使变送器的输出表大。
（ 1）零点调整：由手操压力泵向电容式变送器高压腔轻轻加压，低压腔通大气，注意所加压力不应超过变送器的最大量程（此型号变送器量程是0—7.5KPa），向变送器压力室输入零点所对应的差压1KPa，看变送器的输出是否是4mA，若不是，调整零点螺钉使输出为 4mA。
（2）满量程调整：由手操压力泵轻轻加压，向变送器压力室输入满量程所对应的差压5KPa，看变送器的输出，是否是20mA，若不是调整量程螺钉使输出为20mA。
注意，零点调整不影响量程，但量程调整会影响零点，调整量程影响零点的量，为量程调整量的 1/5 。
所以量程和零点须反复调整，直到符合要求为止。
3. 线性度校验：下限差压为 ，上限差压为，测量量程为将相当于量程的 0%，25%，50%，75%，100%的压力依次送入变送器，从输出电流表看变送器的输出电流，其误差应在精度范围之内（变送器的精度等级是 0.2 级）。
精品华电自控课程设计
精品 华电自控课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解自动化控制的基本原理，掌握自动控制系统的组成及功能；2. 学会分析自动控制系统的性能，了解系统稳定性、快速性、精确性等评价指标；3. 掌握典型自动控制算法，如PID控制、模糊控制等，并了解其在实际工程中的应用。
技能目标：1. 能够运用所学知识，设计简单的自动控制系统；2. 能够使用自动化软件进行系统仿真，分析系统性能；3. 培养团队协作和沟通能力，能够就自动控制问题进行讨论和分析。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对自动化技术的兴趣，激发创新意识，增强实践能力；2. 培养学生严谨的科学态度，提高自主学习、解决问题的能力；3. 增强学生的环保意识，了解自动化技术在节能减排方面的应用。
本课程针对华电自控课程，结合学生年级特点，注重理论与实践相结合，培养学生具备自动化控制方面的基本知识和技能。
课程目标明确，可衡量，便于教师进行教学设计和评估。
通过本课程的学习，学生将能够掌握自动控制系统的基本原理和设计方法，具备一定的自动化技术水平，为将来的职业发展打下坚实基础。
二、教学内容本章节教学内容主要包括以下几部分：1. 自动控制基本原理：介绍自动控制系统的基本概念、组成及分类，分析自动控制系统的数学模型，讲解控制系统的传递函数、方框图等表示方法。
2. 自动控制系统性能分析：学习稳定性、快速性、精确性等评价指标，探讨系统性能的影响因素，掌握性能改善方法。
3. 典型自动控制算法：详细讲解PID控制算法、模糊控制算法等，分析其在实际工程中的应用及优缺点。
4. 自动控制系统设计：学习自动控制系统设计流程，掌握控制器参数整定方法，培养学生具备实际工程问题解决能力。
5. 自动化软件应用：介绍自动化控制软件（如MATLAB/Simulink）的使用，让学生能够运用软件进行系统仿真、分析性能。
教学内容与教材章节关联如下：- 第一章 自动控制基本原理（教材第1-3章）- 第二章 自动控制系统性能分析（教材第4-5章）- 第三章 典型自动控制算法（教材第6-7章）- 第四章 自动控制系统设计（教材第8章）- 第五章 自动化软件应用（教材第9章）教学进度安排：共10个课时，每部分分配2个课时，最后一课时进行总结与答疑。
《控制仪表及装置》实验指导书11
实验一Ⅲ型调节器的使用一. 实验目的1．了解并熟悉ICE（5341-3502）指示调节器的结构与各部分的作用。
2．掌握Ⅲ型调节器的使用方法。
二.实验仪器及设备1．ICE（5341-3502）指示调节器 1台2．调节器模拟实验仪1台三．实验注意事项1．注意电源电压标称值2．仪表通电前应叫老师检查3．由于Ⅲ型调节器实验较复杂，因此实验前一定要认真阅读实验指导书以及课本中有关Ⅲ型调节器的内容四．实验线路与原理1．实验原理Ⅲ型调节器接受测量信号后，经PID运算后，输出4～20mA直流电流信号。
Ⅲ型调节器采用了高增益高阻抗线性集成电路组件，因此不仅提高了性能指标，而且扩大了使用功能，易于组成各种变型的特种调节器。
在实验时，用调节器模拟实验仪仿真一个液位控制系统，用Ⅲ型调节器来控制这个液位系统，从调节器模拟实验仪上的指示器观察液位系统的控制效果。
2．实验接线图A.调节器模拟实验仪面板布置图B. 实验接线图调节器模拟实验仪背后接线图 输入 输出 外给定24V 图2 调节器使用实验接线图图1 调节器模拟实验仪面板布置图调节器背后接线图五．实验内容及步骤1．准备工作熟悉调节器整体结构、面板布置以及背后接线。
调节器面板上有指示测量值和给定值的指示表、测量（红色）及给定（黑色）指针、输出指示表、自动和手动切换开关、内给定轮、外给定指针、硬手操给定杆和手动操作开关等部件。
在实验前要搞清这些部件的位置。
另外，从表壳中小心抽出机芯，观察电路板、各开关、PID三参数给定盘和各可调电位器的具体位置。
2．实验内容A.按图2接线B.根据液位系统组成原理，确定调节器的正反作用开关的位置（实验中置于“反作用”位置），并通电5分钟。
C.根据液位系统的情况，选择调节器的调节规律（实验中选PI调节规律），从而观察系统控制情况：各开关置于：自动、外给定（REMOTE）、测量（MEAS），微分时间“关断”，积分时间比例度分别置于某一档。
干扰量的开关置于“关”，调节调节器模拟实验仪上的外给定电位器使它指示12 mA，观察调节阀开度和液位高度两个指示器的变化，让系统稳定。
电力仪表课程设计
电力仪表课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生掌握电力仪表的基本结构、工作原理及分类。
2. 使学生了解电力仪表在电力系统中的应用，如电压、电流、功率测量等。
3. 帮助学生掌握电力仪表的安装、使用和维护方法。
技能目标：1. 培养学生能够正确使用电力仪表进行电压、电流、功率等参数测量的能力。
2. 提高学生分析电力系统问题，运用电力仪表解决实际问题的能力。
3. 培养学生具备一定的电力仪表故障排除和维修技能。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对电力仪表的兴趣，激发他们学习电力系统的热情。
2. 培养学生严谨、务实的科学态度，提高他们的实验操作技能。
3. 增强学生的团队合作意识，培养他们在实际工作中与他人协作的能力。
课程性质：本课程为电力系统专业基础课程，旨在帮助学生掌握电力仪表的基本知识、应用技能和实际操作。
学生特点：学生为高中年级，具备一定的物理知识和实验操作能力，对电力系统有一定了解。
教学要求：结合学生特点，注重理论与实践相结合，充分调动学生的积极性，提高他们的实际操作能力。
通过课程学习，使学生能够独立完成电力仪表的安装、使用和维修，为后续专业课程打下坚实基础。
教学过程中，关注学生个体差异，因材施教，确保每位学生都能达到课程目标。
二、教学内容1. 电力仪表概述：介绍电力仪表的定义、作用、分类及发展历程，使学生了解电力仪表的基本概念。
教材章节：《电力仪表》第一章内容列举：仪表的定义、仪表的作用、仪表的分类、仪表的发展历程。
2. 电力仪表工作原理：讲解电磁式、电动式、电子式等常见电力仪表的工作原理，使学生掌握电力仪表的测量原理。
教材章节：《电力仪表》第二章内容列举：电磁式仪表工作原理、电动式仪表工作原理、电子式仪表工作原理。
3. 电力仪表的使用与安装：介绍电力仪表的安装位置、接线方式、使用方法及注意事项，培养学生正确使用电力仪表的能力。
教材章节：《电力仪表》第三章内容列举：仪表的安装位置、仪表的接线方式、仪表的使用方法、使用注意事项。
仪表自动控制实验报告
一、实验目的1、通过实验对自控仪表和控制元器件有一具体认识。
2、了解自控原理，锻炼动手能力。
学习并安装不同的温度自控电路。
3、通过对不同电路的调试和数据测量，初步掌握仪表自控技术。
4、要求按流程组装实验电路,并测量加热反应釜温度随加热时间的变化。
5、要求待反应釜加热腔温度稳定后测量加热釜轴向温度分布规律。
二、实验原理仪表自动控制在现代化工业生产中是极其重要的，它减少大量手工操作,使操作人员避免恶劣、危险环境，自动快速完成重复工作，提高测量精度,完成远程传输数据。
本实验就是仪表自动控制在化工生产和实验中非常重要的一个分支——温度的仪表自动控制。
图—1所示是本实验整套装置图。
按图由导线连接好装置,首先设置“人工智能控制仪”的最终温度,输出端输出直流电压用于控制“SSR”（固态继电器）,则当加热釜温度未达到最终温度时“SSR”是通的状态，电路导通，给加热釜持续加热；当加热釜温度达到最终温度后“SSR"是不通的状态,电路断开,加热釜加热停止.本实验研究的数据对象有两个:其一,测量仪表在加热釜开始加热后测量的升温过程，即温度随时间变化；其二，当温度达到最终温度并且稳定后，测量温度沿加热釜轴向的分布,即稳定温度随空间分布。
图—1 实验装置图1、控温仪表，2测温仪表，3和4、测温元件（热电偶）,5电加热釜式反应器，6、保险7、电流表，8固态调压器，9、滑动电阻,10、固态继电器（SSR）,11、中间继电器，12、开关实验装置中部分仪器的工作原理：1,控温仪表:输出端输出直流电压控制SSR，当加热釜温度未达到预设温度时SSR使电路导通，持续加热；当达到最终温度后SSR使电路断开，加热停止。
2，测温仪表:与测温的热电偶相连，实时反馈加热釜内温度的测量值.3、4，热电偶:分别测量加热腔和反应芯内的温度.工作原理：热电阻是利用金属的电阻值随温度变化而变化的特性来进行温度测量.它是由两种不同材料的导体焊接而成。
《控制装置与仪表》概要
《控制装置与仪表》实验指导书陆会明编华北电力大学（北京）二零零六年六月前言1．实验总体目标通过实验，巩固掌握课程的讲授内容，使学生对控制装置与仪表有一个感性认识和更好地理解，并增强学生动手能力。
⒉适用专业自动化、测控⒊先修课程热工控制系统⒋⒌数量要求）工业计算机，Smar公司PCI卡，LD302装置，TT302装置，FP302装置，SysCon 5.0软件。
⒍实验总体要求（1）．通过变送器相关配置及参数设置，掌握变送器零点迁移与量程调整的方法；（2）．通过变频器相关配置及参数设置，掌握变频调速的基本方法及工作原理。
目录实验一变送器零点迁移与量程调整实验 3 实验二变频调速实验7实验一变送器零点迁移与量程调整实验一、实验目的1)熟悉智能控制装置2)熟悉工程师站配置软件 Smar Syscon 5.0；3)掌握智能变送器装置的计量标定及量程迁移、调整的基本操作。
二、实验类型验证三、实验仪器工业PC机，Smar PCI接口卡，FF压力变送器LD302，FF温度变送器TT302，FF执行器FP302，SysCon 5.0工程师站软件。
四、实验原理通过工程师站配置系统Syscon 5.0，对智能变送器LD302及TT302进行零点迁移及量程调整，实现提高变送器测量精度的目的。
五、实验内容和要求1、模拟和智能压力变送器的计量标定方法模拟变送器计量标定方法如图1所示。
图1 模拟变送器的计量标定通常要求标准电流表和压力源误差等级要小于被标定变送器误差的1/3以上。
最基本的测试是线性度和零点及满量程两点的精确度。
全面测试还应包括回滞、温度影响、静压影响、电源影响、时间漂移等。
变送器综合误差应为各单项误差的均方根值。
模拟变送器误差等级通常在±(0.2～0.5)%水平上。
模拟变送器量程调整和计量标定方法基本一样较麻烦。
智能压力变送器使用微处理器数据处理技术使仪表性能有较大提高。
其构成如图2。
图2 智能压力变送器框图标准电流表和压力源依然需要，但手持式编程器替代了调整电位器。
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课程设计报告
课程名称：控制装置与仪表
院系：控制与计算机工程学院
指导教师：***
学生姓名：
学号：
班级：
一、“控制仪表实训”主要内容
1) 调节器 /操作器工原理及使用配置方法；
2) 变频器工作原理及使用配置方法；
3) 交流电机 PWM 调速工作原理及应用方法；
4) 数据记录仪工作原理及使用配置方法；。
二、基本要求
1) 掌握调节器 /操作器使用及配置方法；操作器使用及配置方法；
2) 掌握变频器使用及配置方法；
3) 掌握交流电机 PWM 调速应用方法；
4) 掌握数据记录仪使用及配置方法。
三、实验器材
ABB三相交流电动机一台，ABB_ACS150变频器一台，PID控制器，记录仪，霍尔转速传感器，转换数字显示仪，万用表，电工工具，导线若干。
四、装置功能或原理
1.调节器基本功能：AI-519 经济型人工智能调节器，0.3级精度，AI人工智能调节技术，有自整定功能，带手动/自动无扰动切换功能。
2.变频器基本功能：把工频电源变换成各种频率的交流电源，以实现电动机的变速运行。
3.PWM（脉宽调制）调速原理：利用逆变器具有的开关元件，在其控制端加上三角载波Uc和正弦调制波Ur,当正弦调制波Ur
的值在某点上大于三角载波Uc时，开关元件导通，输出矩形脉冲，反之，开关元件截止。
改变正弦调制波Ur的频率，可以改
变输出电压的频率，以此来实现电机调速。
4.霍尔效应测速原理：霍尔传感器固定安装，而在电机的旋
转部位安装一个导磁性好的磁钢。
当霍尔传感器靠近导磁物体时，霍尔传感器内部的磁场发生变化，由于霍尔效应，产生不同的霍尔电动势，以此可以判断是否有导磁物体接近。
旋转过程中，磁钢每接近霍尔传感器一次，霍尔传感器认为电机旋转了一圈，产生一个矩形脉冲输出，以此计算电机转速。
四、各装置的输入与输出信号。
1.调节器
输出：4~20mA的线性电流信号。
输入：4~20mA的线性电流信号经250Ω电阻变为1~5V电压信号输入。
2.记录仪
输入：4~20mA的线性电流信号经250Ω电阻变为1~5V电压信号输入。
3.变频器
输入：220V AC 模拟输入 4~20mA电流
输出：220V可变频 AC
4. 霍尔转速传感器
输出：矩形脉冲波
5. 转换数字显示仪
输入：H＞4V，L＜3V的矩形脉冲波
输出：4~20mA线性电流
五、控制器手/自动无扰切换方法和原理
切换方法
自动→手动：按下设置键，切换到百分比输出模式，按控制
面板A/M切换按钮，将控制器切换到手动模式，MAN指示灯亮。
手动→自动：按控制面板A/M切换按钮，将控制器切换到自
动模式，MAN指示灯灭。
原理：
在控制系统中，后备手动操作器一般是串联在自动控制器后（往往集成在一个PID模块之内），再与执行机构相连。
系统从计算机实现的自动状态（包括软手动）切换到硬手动状态时，由于后备手动操作器在自动状态时实际起一个跟随器的作用，这时手动操作器跟踪自动挡的输出，这样在切换的瞬间由于手动操作器内部硬件电路（主要是其中的电容）的保持作用，使得切换没有扰动产生。
也就是说，自动到手动的无扰切换主要是由手动操作器的硬件实现的。
相反地，手动状态到自动状态的无扰切换，计算机需要采样获得手动操作器或者执行机构输出的所谓阀位值。
但是仅仅这样是不够的，因为这只是使u(k-1)能够跟踪阀位。
所以还需要同时对控制算法的软件进行处理，由数字PID的向后差分形式的差分方程
算式：
u[k]-u[k-1]=Kp*((1+T/Ti+Td/T)*e[k]-(1+2*Td/T)*e[k-1]+Td
/T*e[k-2])
可知，要实现手动到自动的无扰切换就是要使
△u[k]=u[k]-u[k-1]=0,这样在手动状态下，就必须使算法中
e[k-1],e[k-2]等历史状态清零，同时使切换时偏差e[k]也为0。
为使e[k]=0，就要求手动状态时的设定值跟踪过程的反馈量（即SP跟踪PV）。
这样处理后，就可以保证△u[k]=0。
六、变频调速接线图及电路图
七、变频调速各装置参数设置
1.调节器参数设置
在Loc模式下输入‘808’，进入参数设置。
对如下参数进行下列设置：CtrL*(nPId),P(120),I(1),D(1),Inp*(33),Opt*(4-20)。
保存退出Loc设为0或1。
Act参数：RE反作用，DR正作用
2．记录仪参数设置
在密码输入界面输出密码000001，进入系统组态界面，在系统参数组态和通道参数组态中对第一通道的输入信号设置为1-5V，量程上限为50，下限为0，单位为Hz，设置记录间隔为1s。
3.变频器参数设置
在Par L模式下，选择11，再选择参数1105，设置最高频率为50Hz。
同样选择1104，设置最低频率为0Hz
4. 转换数字显示仪参数设置
设置满量程D=25
八、变频调速实验过程及结果
1．自动模式切换到手动模式
① 系统上电，按下设置键，切换到百分比输出模式，按控制面板A/M切换按钮，将控制器切换到手动模式，此时MAN指示灯亮。
② 确定控制器输出最小，启动变频器，观察变频器显示面板是否为最小频率。
③ 通过调节控制器控制面板上下按钮设定输出频率，调节控制
器的输出到50%。
④ 通过调节控制器控制面板上下按钮设定输出频率，调节控制
器的输出到100%。
结果：当输出位50%时，变频器上显示为23.6Hz,记录仪上显示为23.1Hz。
当输出位100%时，变频器上显示为48.9Hz,记录仪上显示为
47.4Hz.
2.手动动模式切换到自动模式
① 在手动模式下，按下控制面板A/M切换按钮，将控制器切换到自动模式，此时MAN指示灯灭，此时再次按下设置键，可返回工
程量输出模式（这里为频率Hz）。
② 通过调节控制器控制面板上下按钮修改闭环系统的设定值
（单位Hz），使设定值为40.4Hz，如图所示得控制器所测实际值和记录仪显示输出曲线。
转换数字显示仪的结果为设定值的一半。
转换数字显示仪和控制器显示结果:
记录仪显示结果：
心得体会：通过本次课设，我对变频调速系统有了更加深刻地认知。
通过对
使用手册和课本的查阅，了解了各个装置的功能及使用方法。
在实际操作过程中碰到不少的问题，例如控制器参数的设置，手/自动转换的操作以及变频器应用宏的恒速设定等。
但通过探究，这些问题都得以解决。
本次实验不仅让我对整个实验装置有了深刻的理解，同时也对各个部分的接线有了一些自己的认知。
通过对变频器端口Di3,Di4端口不同的接通状态，实现了电动机在各个恒速模式下的转动。
实验过程中，我通过改变控制器的PID设定值，得到在不同控制效果下的电机转速输出曲线，深刻地认识了PID控制器各部分所实现的控制作用。
同时，在实验的最后，我也仍然存在一个问题没有解决：转换数字显示仪其显示结果与实际转速的对应关系是如何实现的。
总而言之，这次实验填补了我不少的知识漏洞，让我认识到这门课在我们实际生活中的重要性。