计控四个实验
计算机控制系统课程设计--- 最少拍控制系统设计
能源与动力工程学院课程设计报告题目：最少拍控制系统设计课程：计算机控制技术课程设计专业：电气工程及其自动化班级：电气0902 姓名：孙威学号： 091302224第一部分任务书《计算机控制技术》课程设计任务书一、课题名称最少拍控制系统设计二、课程设计目的课程设计是课程教学中的一项重要内容，是达到教学目标的重要环节，是综合性较强的实践教学环节，它对帮助学生全面牢固地掌握课堂教学内容、培养学生的实践和实际动手能力、提高学生全面素质具有很重要的意义。
《计算机控制技术》是一门理论性、实用性和实践性都很强的课程，课程设计环节应占有更加重要的地位。
计算机控制技术的课程设计是一个综合运用知识的过程，它需要控制理论、程序设计、硬件电路设计等方面的知识融合。
通过课程设计，加深对学生控制算法设计的认识，学会控制算法的实际应用，使学生从整体上了解计算机控制系统的实际组成，掌握计算机控制系统的整体设计方法和设计步骤，编程调试，为从事计算机控制系统的理论设计和系统的调试工作打下基础。
三、课程设计内容设计以89C51单片机和ADC 、DAC 等电路、由运放电路实现的被控对象构成的计算机单闭环反馈控制系统。
1. 硬件电路设计：89C51最小系统加上模入电路（用ADC0809等）和模出电路（用TLC7528和运放等）；由运放实现的被控对象。
2. 控制算法：最少拍控制。
3. 软件设计：主程序、中断程序、A/D 转换程序、滤波程序、最少拍控制程序、D/A 输出程序等。
四、课程设计要求1. 模入电路能接受双极性电压输入（-5V~+5V ），模出电路能输出双极性电压（-5V~+5V ）。
2. 模入电路用两个通道分别采集被控对象的输出和给定信号。
3. 每个同学选择不同的被控对象：510(),()(1)(0.81)(1)(0.41)G s G s s s s s ==++++ 45(),()(0.41)(0.81)G s G s s s s s ==++ 58(),()(1)(0.21)(0.81)(0.21)G s G s s s s s s s ==++++55(),()(0.81)(0.31)(0.81)(0.21)G s G s s s s s ==++++4. 设计无纹波最少拍控制器。
计控实验报告平滑与数字滤波
实验 平滑与数字滤波（一）观察有噪音时的微分1、按图3.1—2接线，S11置方波档，S12置下档，调W11使周期约2S ，调W12使幅值约1V ,TD 先取为0.02s ，采样周期也先取为0.02s 。
2、将2F00H 、2F03H 存入系数P1、P2，2F60H 存入Tk 。
3、启动微分程序(G=F000:123D ↘)，用示波器观察系统输出C 波形，观察U15单元的OUT 端微分输出波形。
如图3.1—4及图3.1—5所示。
图3.1—4图3.1－5原系统的输出波形可在去除微分正反馈，即去掉U15 DAC 单元的OUT 端，通过示波器观察C 端的输出，得到这时系统的过渡过程时间约为0.3s 。
不过，由于微分正反馈的作用，虽然使系统响应加快，但由于微分时间过大，会使系统的稳定性受到影响。
P=T T D，通过三者的关系，可适当调整P 、T 、TD 值，使系统输出达到要求。
4、选择不同的Tk 与P1、P2，重复(2)、(3)，观察微分噪音幅度，并以TD=T=0.01s 时系统噪音大至幅度为参考，记录参数与结果，填入表3.1—2中。
表3.1—21、按图3.1—2接线，S11置阶跃档，S12置下档，调W11使周期约2S ，调W12使幅值约1V ，TD 先取为0.02S ，采样周期也先取0.02S 。
图3.1—22、将2F06H 、2F09H 、2E0CH 、2F0FH 存入A1、A2、A3、A4，2F60H 存入Tk ，启动微分平滑程序(G=F000:12EB ↘)。
3、观察U15单元的OUT 端，观察系统输出波形，看有无平滑作用。
4、若无平滑作用，停机，改变系数和Tk ，再重复(2)、(3)。
将结果填入表3.1—2中。
5、由表3.1—2可看出，U15 单元的OUT 端输入的微分噪音幅值由原先的0.2V 减小至0.1V ，这说明有平滑作用，用示波器观察系统输出波形。
再用示波器观察系统的输出波形比未平滑时平滑些。
青岛大学计控-实验4 基于RS-485总线的分布式数据采集系统实验
Step2 一般情况下，无需更改弹出窗口的Starting address，直接点击Start即可。这项参数的含义是从哪 个RS-485地址开始搜索，一直搜索到Address 255为止。
图6 模块搜索
Step3 搜索到模块后，可以点击Cancel按钮取消搜索， 点击左侧菜单中的模块名称进入模块配置页面。
图7 模块配置
在上面的Utility画面中，可以配置RS-485 地址 (Address)、波特率(Baudrate)、通讯协议(Procotol) 等。修改完毕后，点击右上角的“Apply change”保 存设置到模块的芯片里。
2. 按 图 3 接 线 。 分 别 将 研 华 智 能 模 块 ADAM4117 、 ADAM4050、ADAM4080、ADAM4520的+Vs端和GND端与 电 源 24V 正 极 和 负 极 相 连 ， 将 ADAM4117 、 ADAM4050 、 ADAM4080 的 DATA+ 和 DATA- 与 ADAM4520 的 DATA+ 和 DATA-相连,将ADAM4080的IN0+接24V直流电源正极， IN0- 接 S7-224XP 接 口 板 DI0.1, 将 ADAM4050 的 DI0 接 S7-224XP接口板DI0.0,并将S7-224XP接口板输入公 共端接24V直流电负极。
Vin0+
Vin0-
DATA+ DATA- +Vs GND
ADAM-4050
DI0
DATA+ DATA- +Vs GND
ADAM-4080
IN0+
IN0-
0-10V Vout -
温度对象
DI0.0
自动控制理论实验指导书(学生用)
前言自动控制理论是“控制科学与工程”学科领域的重要技术基础课和骨干课，它起着将基础知识运用于专业问题的桥梁与示范作用，故理论性极强，又由于它涉及许多工程概念与方法的介绍，所以工程概念也非常重要。
自动控制理论课程无论在培养学生抽象思维能力和逻辑能力上,还是在培养学生处理工程问题的能力上都起着非常重要的作用。
自动控制理论课程培养学生系统掌握自动控制的理论基础，并具备对简单系统进行定性分析、定量估算和动态仿真（模拟仿真和数字仿真）的能力，为专业课的学习和参加控制工程实践打下必要的基础。
本实验指导书主要包括经典线性理论和非线性理论两大部分，使用的实验设备是上海航虹高科技有限公司的爱迪克labACT自控/计控原理教学实验系统。
该设备采用模块式结构，可构造出各种型式和阶次的模拟环节和控制系统。
本实验指导书可作为电气工程及其自动化专业《自动控制理论》课程实验指导书，也可作为机械设计制造及其自动化专业《控制工程基础》等课程的实验指导书。
I目录第一章LABACT自控/计控原理实验机构成及说明 (1)第二章虚拟示波器 (3)第三章自动控制原理实验 (5)3.1 线性系统的时域分析 (5)3.1.1典型环节及其阶跃响应 (5)3.1.2 二阶系统的阶跃响应和稳定性分析.......................................... ..9 3.2 线性控制系统频率特性测量 (10)3.2.1 一阶惯性环节的频率特性曲线 (10)3.2.2 二阶闭环系统的频率特性曲线 (11)3.2.3 二阶开环系统的频率特性曲线 (14)3.3 线性系统的校正 (16)3.3.1 频域法校正 (16)3.3.1.1连续系统串联校正 (16)3.4 非线性系统的相平面分析 (23)3.4.1典型非线性环节 (23)3.4.2 二阶非线性控制系统 (26)3.4.3 三阶非线性控制系统 (29)II第一章labACT自控/计控原理实验机构成及说明1.1 构成labACT自控/计控原理实验机由以下七个模块组成：1．自动控制原理实验模块2．计算机控制原理实验模块3．信号源模块4．控制对象模块5．虚拟示波器模块6．控制对象输入显示模块7．CPU控制模块各模块相互交联关系框图见图1-1-1所示：图1-1-1 各模块相互交联关系框图自动控制原理实验模块由六个模拟运算单元及元器件库组成，这些模拟运算单元的输入回路和反馈回路上配有多个各种参数的电阻、电容，因此可以完成各种自动控制模拟运算。
实验4-4.微控制器实验：程序计数器PC与地址寄存器AR实验[优质文档]
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实验4-4. 微控制器实验：程序计数器PC与地址寄存器AR实验一、实验目的：1．掌握地址单元的工作原理；2．掌握PC的两种工作方式，加1计数和重装计数器初值的实现方法；3．掌握地址寄存器AR从程序计数器PC获得数据和从内部总线BUS获得数据的实现方法。
二、实验原理：采用总线多路开关联接方式地址单元主要由三部分组成：程序计数器PC、地址寄存器AR和多路开关BUSMUX。
程序计数器PC用以指出下一条指令在主存中的存放地址，CPU正是根据PC的内容去存取指令的。
因程序中指令是顺序执行的，所以PC有自增功能。
程序计数器提供下一条程序指令的地址，如图4-64所示，在T4时钟脉冲的作用下具有自动加1的功能；在LDPC信号的作用下可以预置计数器的初值（如子程序调用或中断相应等）。
当LDPC为高电平时，计数器装入data[ ]端输入的数据。
aclr是计数器的清0端，高电平有效（高电平清零）；aclr为低电平时，允许计数器正常计数。
地址寄存器AR（DFF_8）锁存访问内存SRAM的地址。
地址寄存器AR的地址来自两个渠道，一是程序计数器PC的输出，通常是下一条指令的地址；二是来自于内部数据总线的数据，通常是被访问操作数的地址。
为了实现对两路输入数据的切换，在FPGA的内部通过总线多路开关BUSMUX进行选择。
LDAR与多路选择器的sel相连，当LDAR为低电平，选择程序计数器的输出；当LDAR为高电平时，选择内部数据总线的数据。
图4-64 程序计数器原理图三、实验任务：按照图4-64，程序计数器原理图编辑、输入电路，实验台选择0工作模式。
对输入原理图进行编译、引脚锁定、并下载到实验台。
1．首先下载pc_unit.sof，用模式键选模式“0”，再按一次右侧的复位键；键2和键1可输入8位总线数据B[7..0]（此值显示于发光管D1~D8和数码管2/1）；CLR（键5）按2次(0→1→0)，产生一正脉冲，高电平清零；LDAR（键6）=0时，BUSMUX输出程序计数器PC的值；LDAR=1时，BUSMUX输出B[7..0]总线数据。
电子科技大学 PLC实验指导书(答案)
PLC实验指导书目录实验一基本指令实验 (3)实验二常用功能指令实验 (8)实验三交通灯控制实验 (16)实验四刀库捷径选择控制实验 (18)实验五液体混合装置自动控制实验 (22)实验六四级传送带控制实验 (25)实验七步进电机控制实验 (27)实验八邮件分拣控制实验 (29)附录 (33)实验一基本指令实验一、实验目的1．熟悉PLC实验装置。
2．练习手持编程器的使用3．熟悉系统操作。
4．掌握与、或、非逻辑功能的编程方法。
5．掌握定时器指令的使用。
6．掌握计数器的使用。
7．掌握计数器/定时器内部时基脉冲的参数设置。
二、实验内容1．熟悉三菱GX-Developer 编程软件的使用方法，请详细阅读本书附录的全部内容。
2．编制梯形图并写出程序，通过程序判断Y1、Y2、Y3、Y4的输出状态，然后再输入并运行程序加以验证。
3．熟悉时间继电器典型电路的工作原理，在理论上分析运行结果，预先写出程序的调试步骤。
三、实验原理1．线圈驱动指令LD、LDI、OUTLD：取指令。
表示一个与输入母线相连的常开接点指令，即常开接点逻辑运算起始。
LDI：取反指令。
表示一个与输入母线相连的常闭接点指令，即常闭接点逻辑运算起始。
OUT：线圈驱动指令，也叫输出指令。
LD、LDI两条指令的目标元件是X、Y、M、S、T、C，用于将接点接到母线上。
也可以与ANB指令、ORB指令配合使用，在分支起点也可使用。
OUT是驱动线圈的输出指令，它的目标元件是Y、M、S、T、C。
对输入继电器X不能使用。
OUT指令可以连续使用多次。
LD、LDI是一个程序步指令，这里的一个程序步即是一个字。
OUT是多程序步指令，要视目标元件而定。
OUT指令的目标元件是定时器T和计数器C时，必须设置常数K。
2．接点串联指令AND、ANIAND，与指令。
用于单个常开接点的串联。
ANI，与非指令。
用于单个常闭接点的串联。
AND与ANI都是一个程序步指令，它们串联接点的个数没有限制，也就是说这两条指令可以多次重复使用。
自动控制原理实验报告1
自动控制原理报告学院: 核技术与自动化学院专业: 电气工程及其自动化班级: 2011060505班学号: 3201106050504姓名: ``````````````指导老师: 阳小燕完成时间: 2014年5月20日自动控制原理实验报告第一章LabACT自控/计控原理实验机构成及说明1.1 构成主实验板外形尺寸为35厘米×47厘米，主实验板的布置简图见图1-1-1所示。
图1-1-1 主实验板的布置简图实验区组成一．A实验区1．模拟运算单元（A1～A6）模拟运算单元 A1～A6布置图见图1-1-1，图中S1-S13均为跨接座，当用户选中模拟运算单元的某一参数的电阻、电容作输入回路和反馈回路构成一个模拟电路时，在该元件的左边相对应的跨接座上插上白色短路套即可，直观方便。
六个模拟运算单元实现原理基本相同，只是运放各输入回路及各反馈回路引入的电阻、电容的参数和连接方式各不相同。
六个模拟运算单元的各参数已经合理设计，组合使用可以满足本实验指导书中提供的全部实验目的，而无需外接电阻或电容，有效的简化了实验操作。
各信号接入点及输出点均引出标准插孔供接线用。
H1、H2为模拟运算单元的输入插孔，IN为运算放大器负端输入(反馈与输入相加点)插孔， OUT为模拟运算单元的输出插孔。
2．模拟运算扩充库（A7～A11）模拟运算扩充库 A7～A11布置图见图1-1-1。
模拟运算扩充库包括校正网络库（A7）、整形模块（A8），可调零放大器（A9），放大器（A10）和2个0～999.9KΩ的直读式可变电阻、2个电位器及多个电容（A11），可以灵活搭建多种不同参数的系统。
校正网络库（A7）在不同的跨接座上插上白色短路套即可构成比例环节、惯性环节、积分环节、比例积分环节、比例微分环节、比例微分积分环节，用户可按不同的需求构成各种校正环节。
C1、C2、C3插孔为了扩充电容用。
在第3.3节线性系统的校正中将详细说明。
整形模块中有二组整形器，其中CIN1/2为输入插孔，COUT1/2为输出插孔。
温度的控制实验报告
温度的控制实验报告温度的控制实验报告一、引言温度是我们日常生活中非常重要的一个因素，它不仅影响着我们的舒适度，还对各种化学、物理和生物过程起着重要作用。
为了更好地理解和控制温度，我们进行了一系列实验。
二、实验目的本次实验的目的是探究不同因素对温度的影响，并寻找最佳的温度控制方法。
三、实验材料与方法1. 实验材料：- 温度计- 恒温箱- 热水槽- 冷却器- 实验容器2. 实验方法：- 将温度计插入实验容器中，以测量温度。
- 将实验容器放置在恒温箱中，并设定不同的温度。
- 将实验容器放置在热水槽或冷却器中，以改变温度。
- 记录不同条件下的温度变化。
四、实验结果与分析1. 温度与环境因素的关系：我们首先探究了温度与环境因素的关系。
在恒温箱中，我们设定了不同的温度，分别是25°C、30°C、35°C和40°C。
通过观察温度计的读数，我们发现温度随着设定值的增加而上升，这表明环境温度对实验容器内的温度有直接影响。
2. 温度与时间的关系：我们进一步研究了温度与时间的关系。
在恒温箱中设定了一个温度，并记录了实验容器内的温度随时间的变化。
实验结果显示，温度在设定值附近波动，并逐渐趋于稳定。
这表明温度需要一定的时间来达到平衡状态。
3. 温度与介质的关系：我们还研究了温度与介质的关系。
通过将实验容器放置在热水槽或冷却器中，我们改变了介质的温度。
实验结果表明，实验容器内的温度随着介质温度的变化而变化。
这说明介质的温度对实验容器内的温度有直接影响。
五、实验结论通过本次实验，我们得出了以下结论：1. 温度受环境因素的影响，不同的环境温度会导致实验容器内的温度变化。
2. 温度需要一定的时间来达到平衡状态。
3. 介质的温度对实验容器内的温度有直接影响。
六、实验改进与展望在本次实验中，我们仅探究了温度与环境因素、时间和介质的关系。
未来的实验可以进一步研究其他因素对温度的影响，如湿度、压力等。
机电系统计算机控制技术_实验指导书2017
机电系统计算机控制课程实验指导书电子科技大学机械电子工程学院目录实验一、采样控制实验 (3)实验二二阶PID控制 (10)实验三最少拍控制系统 (17)1.自控/计控原理实验机介绍信号源模块如图1所示，斜坡、阶跃、正弦和矩形波由插孔OUT1输出，非线性、微分脉冲和正弦波由插孔OUT2输出，该模块可同时发生两种不同类型信号，信号源参数（如幅度、频率、宽度、斜率、扰动等）在电脑上模拟示波器软件界面上由用户设置（每个实验范例都有其默认值），如图6中红框所示。
图1 信号源模块图2 基准电源模块和数据采集模块图2中是实验箱的基准电源模块和数据采集模块。
数据采集模块为虚拟示波器采集信号，虚拟示波器有四个信号输入通道，可将需要观察的波形接入任意一个输入口，就可通过软件观察到波形。
需要特别注意的地方是：虚拟示波器会限幅，只能显示+5V～-5V之间的波形，超出该范围的信号则对应输出为+5V或-5V。
图3 频率特性测试模块图4 控制器模块图5 运算放大器模块图3中式频率特性测试模块，插孔ADIN为测试信号输入，将系统的输出信号接入该插孔。
图4中是控制器模块，插孔AOUT1和AOUT2为信号输出孔，输出的是采样控制或PID控制信号。
图5是运算放大器模块，该模块有多个电阻可选。
插孔H1、H2和IN为运放的输入端。
插孔IN直接接入运放反相输入端，未接任何电阻；插孔H2通过固定电阻后接入运放反相输入端；插孔H1有多个电阻可选，白色的连线相当于电路线，两个连在一起的黑色排针是断开的；确定使用哪一个阻值的电阻后，用短解套连接该电阻左边的排针即可。
通过短解套可选用不同阻值的电阻，不同电容值的电容，就可控制增益和时间常数。
双击桌面图标打开软件，出现实验机实验项目选择界面如图6所示，点击蓝色框中串口右边的下拉按钮，如右图所示，若出现其他串口，则选择其中的任一串口（如果没有其他串口，则不用修改），则会出现通讯成功的界面，如图7所示。
图6实验机实验项目选择界面图7通讯成功界面②打开系统颜色设置按钮，如图6中红色框中的按钮，将坐标轴、背景色、测量文字和测量线改成下图中的颜色，如图8所示，然后点击确定键。
北航计控实验--飞思卡尔小车实验报告
成绩《计算机测控系统》实验报告院（系）名称自动化科学与电气工程学院专业名称自动化学生学号学生姓名指导教师董韶鹏2018年06月同组同学实验编号03组一、实验目的1．了解计算机控制系统的基本构成和具体实现方法。
2．学会使用IAR软件的基本功能，掌握K60单片机的开发和应用过程。
3．学会智能小车实验系统上各个模块的使用，掌握其工作原理。
二、实验内容1、了解各模块工作原理，通过在IAR环境编程，实现和演示各个模块的功能。
2、编写程序组合各个模块的功能，让小车能够沿着赛道自行行使。
三、实验原理小车的主板如下图所示：主板上包括Freescale MK60DN512ZVLQ10核心板，J-Link下载调试接口，编码器接口，电机驱动接口，舵机接口，CCD结构等主要功能模块接口，无线模块接口，蓝牙模块接口，OLED接口等主要功能模块和相应的辅助按键和电路。
在本次实验中我们主要使用的接口为编码器接口，CCD接口，舵机接口，电机驱动接口，OLED接口来控制小车运行，采用7.2V电池为系统供电。
我们采用512线mini 编码器来构成速度闭环控制，采用OV7725来进行赛道扫描，将得到的图像二值化，提取赛道信息，并以此控制舵机来进行转向。
四、实验步骤4.1车架及各模块安装4.1.1小车整体车架结构车模的整体结构如上图所示，包含地盘，电机等，为单电机驱动四轮车。
车模为但电机驱动，电机安装位置如下：4.1.2摄像头的固定和安装摄像头作为最重要的传感器，它的固定和安装对小车的影响是十分巨大的，摄像头的布局和安装取决于系统方案，反过来又会影响系统的稳定性与可靠性以及软件的编写。
我们的车模为四轮车，所以摄像头架在车子的中间部分，介于电池和舵机之间，这样节省空间而且也不会让重心偏移太大，而摄像头的角度也很有讲究，角度低的时候能看到很远的赛道信息，但是图像较为模糊，不适合图像处理的编写，角度较高是，能看到的图像信息较少，但是分辨率明显更好，在程序的编写中，我们发现摄像头视野的宽广往往直接影响赛道信息提取的精准度。
计算机组成原理TEC-4实验手册(含实验步骤)完整6个实验-三个程序设计
地址寄存器AR1（U37）和AR2（U27、U28）提供双端口存储器的地址。AR1是1片GAL22V10，具有加1功能，提供双端口存储器左端口的地址。AR1从数据总线DBUS接收数据。AR1的控制信号是LDAR1和AR1_INC。当AR1_INC = 1时,在T4的上升沿，AR1的值加1；当LDAR1 = 1时,在T4的上升沿，将数据总线DBUS的数据打入地址寄存器AR1。AR2由2片74HC298组成，有两个数据输入端，一个来自程序计数器PC，另一个来自数据总线DBUS。AR2的控制信号是LDAR2和M3。M3选择数据来源，当M3 = 1时，选中数据总线DBUS；当M3 = 0时，选中程序计数器PC。LDAR2控制何时接收地址，当LDAR2 = 1时，在T2的下降沿将选中的数据源上的数据打入AR2。
一、TEC—4计算机组成原理实验系统特点
1．计算机模型简单、实用，运算器数据通路、控制器、控制台各部分划分清晰。
2．计算机模型采用了数据总线和指令总线双总线体制，能够实现流水控制。
3．控制器有微程序控制器或者硬布线控制器两种类型，每种类型又有流水和非流水两种方案。
4．寄存器堆由1片ispLSI1016组成，运算器由1片ispLSI1024组成，设计新颖。
1．运算器ALU
运算器ALU由一片ispLSI1024（U47）组成，在选择端S2、S1、S0控制下，对数据A和B进行加、减、与、直通、乘五种运算,功能如下：
表1运算器功能表
选择
操作
S2
S1
S0
0
0
0
A & B
0
0
1
A & A（直通）
0
1
0
A + B
计控课程设计华工
计控课程设计华工一、教学目标本课程的教学目标是使学生掌握计控课程的基本知识和技能，能够运用所学知识分析和解决实际问题。
具体目标如下：1.知识目标：学生能够理解并掌握计控课程的基本概念、原理和方法，包括XXX、XXX和XXX等内容。
2.技能目标：学生能够运用所学知识进行XXX、XXX和XXX等操作，提高实际操作能力。
3.情感态度价值观目标：培养学生对计控课程的兴趣和热情，培养学生的创新精神和团队合作意识。
二、教学内容根据课程目标，本课程的教学内容主要包括以下几个部分：1.XXX：介绍XXX的基本概念、原理和方法，通过实例分析让学生理解并掌握XXX的应用。
2.XXX：讲解XXX的相关知识，包括XXX、XXX和XXX等内容，通过案例分析让学生学会运用所学知识解决实际问题。
3.XXX：介绍XXX的基本原理和方法，通过实验操作让学生掌握XXX的技巧和要点。
三、教学方法为了达到课程目标，本课程将采用多种教学方法，包括：1.讲授法：通过教师的讲解，让学生掌握基本概念和原理。
2.讨论法：通过小组讨论，让学生深入理解和探讨课程内容。
3.案例分析法：通过分析实际案例，让学生学会运用所学知识解决实际问题。
4.实验法：通过实验操作，让学生掌握实际操作技巧和要点。
四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施，我们将选择和准备以下教学资源：1.教材：选用权威、实用的教材，为学生提供系统的学习材料。
2.参考书：推荐学生阅读相关参考书，丰富学生的知识储备。
3.多媒体资料：制作多媒体课件，生动展示课程内容，提高学生的学习兴趣。
4.实验设备：准备充足的实验设备，保证学生能够进行实验操作，提高实际操作能力。
五、教学评估为了全面、客观地评估学生的学习成果，本课程将采用以下评估方式：1.平时表现：通过课堂参与、提问和小组讨论等，评估学生的学习态度和积极性。
2.作业：布置适量的作业，评估学生的理解和运用所学知识的能力。
3.考试：定期进行考试，评估学生对课程知识的掌握程度和应用能力。
A3000过程控制实验指导 第四章
第四章串级控制系统实验第一节串级控制系统的连接实践一、串接控制系统的组成图4-1是串级控制系统的方框图。
该系统有主、副两个控制回路，主、副调节器相串联工作，其中主调节器有自己独立的设定值R，它的输出m1作为副调节器的给定值，副调节器的输出m2控制执行器，以改变主参数C1。
图4-1 串级控制系统的方框图R-主参数的给定值 C1-被控的主参数 C2-副参数f1(t)-作用在主对象上的扰动 f2(t)-作用在副对象上的扰动二、串级控制系统的特点1.改善了过程的动态特性由负反馈原理可知，副回路不仅能改变副对象的结构，而且还能使副对象的放大系数减小，频带变宽，从而使系统的响应速度变快，动态性能得到改善。
2.能与时克服进入副回路的各种二次扰动，提高了系统抗扰动能力串级控制系统由于比单回路控制系统多了一个副回路，当二次扰动进入副回路，由于主对象的时间常数大于副对象的时间常数，因而当扰动还没有影响到主控参数时，副调节器就开始动作，与时减小或消除扰动对主参数的影响。
基于这个特点，在设计串级控制系统时尽可能把可能产生的扰动都纳入到副回路中，以确保主参数的控制质量。
至于作用在主对象上的一次扰动对主参数的影响，一般通过主回路的控制来消除。
3.提高了系统的鲁棒性由于副回路的存在，它对副对象（包括执行机构）特性变化的灵敏度降低，即系统的鲁棒性得到了提高。
具有一定的自适应能力串级控制系统的主回路是一个定值控制系统，副回路则是一个随动系统。
主调节器能按照负荷和操作条件的变化，不断地自动改变副调节器的给定值，使副调节器的给定值能适应负荷和操作条件的变化。
三、串级控制系统的设计原则1.主、副回路的设计1)副回路不仅要包括生产过程中的主要扰动，而且应该尽可能包括更多的扰动信号。
2)主、副对象的时间常数要合理匹配，一般要求主、副对象时间常数的匹配能使主、副回路的工作频率之比大于3。
为此，要求主、副回路的时间常数之比应该在3～10之间。
宁波工程学院 过程控制系统 CS4000DCS实验指导书 廖远江 201402(4次实验)
1）、h2（t）稳态值的渐近线h2(∞)；
2）、h2（t）|t=t1=0.4h2(∞)时曲线上的
(2)用两点法和用切线对同一对象进行参数测试，它们各有什么特点?
一、实验目的
1)、熟悉双容水箱的数学模型及其阶跃响应曲线。
2）、根据由实际测得的双容液位阶跃响应曲线，分析双容系统的飞升特性。
二、实验设备
CS4000型过程控制实验装置，PC机，DCS控制系统与监控软件。
三、实验原理
图2-1 双容水箱系统结构图
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
CS4000型过程控制实验装置，PC机,DCS控制系统与监控软件。
三、实验原理
图3-1为单回路上水箱液位控制系统。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上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DCS系统控制。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。
阶跃响应曲线后，该曲线上升到稳态值的63%所对应时间，就是水箱的时间常数T，该时间常数T也可以通过坐标原点对响应曲线作切线，切线与稳态值交点所对应的时间就是时间常数T，其理论依据是：
微机原理的4个实验
+试验四一、实验目的掌握8253的基本工作原理和编程方法。
二、实验内容1．按图接线，将计数器0设置为方式0，计数器初值为N（N≤0FH，本例程中为0FH），用手动逐个输入单脉冲，编程使计数值在屏幕上显示，并同时用L0或逻辑笔观察OUT0电平变化，初始时OUT0为高电平，当输入N个脉冲时，OUT0变为低电平，当输入N+1个脉冲后OUT0变高电平）。
2按图连接电路，将计数器0、计数器1分别设置为方式3，计数初值设为1000，用电平指示灯L0或逻辑笔观察OUT1输出电平的变化，要求输出频率1HZ的分频信号。
;*************************;;* 8253方式0计数器实验 *;;*************************;ioport equ 0C400h-0280hio8253k equ ioport+283hio8253a equ ioport+280hcode segmentassume cs:codestart:mov al,14h ;设置8253通道0为工作方式2,二进制计数mov dx,io8253kout dx,almov dx,io8253a ;送计数初值为08Hmov al,08hout dx,allll: in al,dx ;读计数初值call disp ;调显示子程序push dxmov ah,06hmov dl,0ffhint 21hpop dxjz lllmov ah,4ch ;退出int 21hdisp proc near ;显示子程序push dxand al,0fh ;首先取低四位mov dl,alcmp dl,9 ;判断是否<=9jle num ;若是则为'0'-'9',ASCII码加30H add dl,7 ;否则为'A'-'F',ASCII码加37H num: add dl,30hmov ah,02h ;显示int 21hmov dl,0dh ;加回车符int 21hmov dl,0ah ;加换行符int 21hpop dxret;子程序返回disp endpcode endsend start;*******************;* 8253分频 *;*******************ioport equ 0C400h-0280hio8253a equ ioport+280hio8253b equ ioport+281hio8253k equ ioport+283hcode segmentassume cs:codestart:mov dx,io8253k ;向8253写控制字mov al,36h ;使0通道为工作方式3out dx,almov ax,1000 ;写入循环计数初值1000mov dx,io8253aout dx,al ;先写入低字节mov al,ahout dx,al ;后写入高字节mov dx,io8253kmov al,76h ;设8253通道1工作方式2out dx,almov ax,1000 ;写入循环计数初值1000mov dx,io8253bout dx,al ;先写低字节mov al,ahout dx,al ;后写高字节mov ah,4ch ;程序退出int 21hcode endsend start实验五一、实验目的掌握8255方式0的工作原理及使用方法。
计算机组成原理实验报告4-微程序计数器uPC实验
千里之行，始于足下。
计算机组成原理实验报告4-微程序计数器uPC实验计算机组成原理实验报告4-微程序计数器uPC实验一、实验目的本次实验的目的是通过设计和实现微程序计数器uPC，加深对计算机组成原理中微程序控制的理解和掌握。
二、实验原理微程序控制是一种使用微操作指令来实现指令解码和控制的方法。
其基本原理是将指令的每个微操作独立编码，并存放在存储器中，再通过微程序计数器uPC逐步读取并执行这些微操作指令，从而实现对硬件的控制。
本次实验中，我们设计的微程序计数器uPC采用基于有限状态机的方式。
其工作流程如下：1. 在上升沿时，根据当前状态和输入，更新下一个状态。
2. 在状态更新完成后，判断是否需要进行微指令计数器的更新，如果需要，则计数器自增。
3. 根据计数器的值，从微指令存储器中读取相应的微指令。
4. 执行微指令。
三、实验步骤本次实验的主要步骤如下：第1页/共3页锲而不舍，金石可镂。
1. 设计微指令的编码对应的控制信号，并将其存储在微指令存储器中。
2. 设计并实现基于有限状态机的微程序计数器uPC。
3. 将uPC与微指令存储器、数据通路、输入设备等连接起来，以实现对硬件的控制。
四、实验结果在实验过程中，我们完成了微指令的编码，并将其存储在微指令存储器中，设计并实现了基于有限状态机的微程序计数器uPC，并将uPC与其他模块连接起来。
经过测试，我们发现uPC能够正确地执行微指令，并能够对硬件进行正确的控制。
五、实验总结通过本次实验，我们深入了解了微程序控制的原理和工作方式，加深了对计算机组成原理中微程序控制的理解和掌握。
在实验过程中，我们通过设计和实现微程序计数器uPC，对于掌握微程序控制有了更深入的认识，并且锻炼了自己的设计和调试能力。
虽然在实验过程中遇到了一些困难和问题，但通过思考和团队合作，我们最终成功地完成了实验并取得了满意的结果。
通过本次实验，我们不仅提高了对计算机组成原理的理论理解，也增强了自己的动手实践能力。
定时计数器实验-单片机
单片机实验报告G A T EC /TM 1M 0G A T EC /TM 1M 0TH1TL1TH0TL0T1方式T1引脚T0引脚机器周期脉冲内部总线TMODTCON 外部中断相关位T F 1T R 1T F 0T R 0实验五 定时/计数器实验一、实验目的1．学习8051内部定时/计数器的工作原理及编程方法； 2．掌握定时/计数器外扩中断的方法。
二、实验原理8051单片机有2个16位的定时/计数器：定时器0（T0）和定时器1（T1）。
它们都有定时器或事件计数的功能，可用于定时控制、延时、对外部事件计数和检测等场合。
T0由2个特殊功能寄存器TH0和TL0构成，T1则由TH1和TL1构成。
作计数器时，通过引脚T0（P3.4）和T1（P3.5）对外部脉冲信号计数，当输入脉冲信号从1到0的负跳变时，计数器就自动加1。
计数的最高频率一般为振荡频率的1/24。
定时/计数器的结构：定时/计数器的实质是加1计数器（16位），由高8位和低8位两个寄存器组成。
TMOD 是定时/计数器的工作方式寄存器，确定工作方式和功能；TCON 是控制寄存器，控制T0、T1的启动和停止及设置溢出标志。
计数器初值的计算：设计数器的最大计数值为M(根据不同工作方式，M 可以是213、216或28)，则计算初值X的公式如下：X=M-要求的计数值（十六进制数）定时器初值的计算：在定时器模式下，计数器由单片机主脉冲fosc经12分频后计数。
因此，定时器定时初值计算公式：X=M-(要求的定时值)/(12/fosc)80C51单片机定时/计数器的工作由两个特殊功能寄存器控制。
TMOD用于设置其工作方式；TCON用于控制其启动和中断申请。
❖工作方式寄存器TMOD：工作方式寄存器TMOD用于设置定时/计数器的工作方式，低四位用于T0，高四位用于T1。
其格式如下：GATE：门控位。
GATE＝0时，只要用软件使TCON中的TR0或TR1为1，就可以启动定时/计数器工作；GATA＝1时，要用软件使TR0或TR1为1，同时外部中断引脚或也为高电平时，才能启动定时/计数器工作。
Lab_act教师用实验指导
说明计算机控制技术实验说明自控/计控原理下册包括计算机控制技术实验、控制系统实验和综合控制实验。
较多涉及到的是计算机控制的部分。
AEDK-labACT自控/计控原理教学实验系统的计控有以下几个特点：一．计算机控制的一些控制参数可在界面上直接修改。
由于自控/计控实验主要注重的是对系统原理的理解掌握和对系统参数的研究分析，而并不是对系统控制程序的具体研究编写上，因此AEDK-LabACT自控/计控原理教学实验系统的计控，设计了较为友好的实验界面，对于不同的被控对象，可以在界面上直接设定和修改各项控制参数，而不用在程序上进行复杂的修改设定，以免破坏原有的控制程序。
这种直接在界面上修改控制参数的方法既直观又方便，免去了修改编写程序时所花的大量精力。
1、在采样/保持控制系统分析实验中，采样周期可在显示界面的右上角进行修改。
2、PID控制中的P、Ti、Td参数及采样周期T；温度控制的PID参数、积分控制量和温度设置；电机调速控制中的PID参数、转速设置等，以便随时获得不同的控制要求。
3、最少拍控制和大林算法中控制参数Ki和Pi及采样周期T可直接修改获得不同的设计要求。
二．各个控制实验大项中分别列举了多种实验算法和设计方法1、在采样/保持器控制系统分析中，列举了不同控制系统的算法举例，供用户进行实验验证。
2、PID控制实验中，列举了标准PID控制算法、积分分离PID控制算法、非线性PID控制算法和积分分离——砰砰复式PID控制算法四种典型的PID控制算法；3、最少拍控制实验中，列举了两种不同控制系统的有纹波和无纹波控制算法和参数，都能够使系统达到稳定所需要的采样周期最少，而且在采样点的输出值能准确地跟踪输入信号，不存在静差。
4、大林算法实验中，列举了三种不同控制参数情况下的算法和控制效果，有严重振铃现象的大林算法、有微弱振铃现象的大林算法和无振铃现象的大林算法。
5、多变量解耦控制提供了二种不同的解耦控制装置设计算法，有采用微分方程直接建立差分方程设计解耦装置D(S) 和采用Z传递函数建立差分方程设计解耦装置D(S)，每种算法还提供了四种不同的系统，有一阶开环、一阶闭环和两个不同系统的二阶闭环系统。
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实验五、实验装置的基本操作与仪表调试一、实验目的1）、了解本实验装置的结构与组成。
2）、掌握液位、压力传感器的使用方法。
3）、掌握实验装置的基本操作与变送器仪表的调整方法。
二、实验设备1) TKGK-1型过程控制实验装置：交流变频器GK-07-2直流调速器GK-06PID调节器GK-042)万用表三、实验装置的结构框图图1-1、液位、压力、流量控制系统的结构框图四、实验内容1、设备组装与检查：1）、将GK-07-2、GK-06、GK-04挂件由左至右依次挂于实验屏上。
并将挂件的三芯蓝插头插于相应的插座中。
2）、检查挂件的电源开关是否关闭。
3）、用万用表检查挂件的电源保险丝是否完好。
2、系统接线1）、直流部分：将一台GK04的PID调节器的自动/手动切换开关拨到“手动”位置，并将其“输出”接GK06的控制电压“输入”；GK06的“电枢电压”和“励磁电压”输出端分别接GK01的直流他励电动机的“电枢电压”和“励磁电压”输入端。
2）、交流部分：将另一台GK04的PID调节器的自动/手动切换开关拨到“手动”位置，并将其“输出”端接GK-07-2变频器的“2”与“5”接线端；将GK-07-2变频器的输出“A、B、C”接GK-01上三相异步电机的“A、B、C”输入端；将三相异步电机接成三角形，即“A”接“Z”、“B”接“X”、“C”接“Y”；GK-07-2 的“SD”接“STR”使电机正转打水，（若此时电机为反转则“SD”接“STF”）。
3、启动实验装置：1）、将实验装置电源插头接到~220V市电电源。
2）、打开电源空气开关与电源总钥匙开关。
3）、按下电源控制屏上的启动按钮，即可开启电源，交流电压表指示220V。
4、仪表调整：（仪表的零位与增益调节）在GK-02装置结构展示屏的左侧，有五组传感器检测信号输出：L T1、PT、L T2、FT、TT（输出标准信号DC0~5V），它们旁边分别设有数字显示器，以显示相应的输出值。
在L T1、PT、L T2数字显示器的右边各有二个电位器，可通过这些电位器调整相应传感器的零位和增益，在每次实验进行之前，必须作好这些准备工作。
调试步骤如下：1)、将三根ø6的橡皮导气管（约0.6m长）的一端分别竖直地插入上、下水箱底部（上水箱两根，下水箱一根），再将它们的另一端接到三个差压传感器（MPX2010DP）的正压室。
2）、打开阀1、阀3，关闭阀7、阀8，（或者打开阀7、阀8，关闭阀1、阀3）关闭阀2、阀4、阀5、阀6，然后开启变频器（或直流调速器），启动一个齿轮泵，给上、下水箱供水，使其液面均上升至10cm高度，关闭变频器（或直流调速器）。
3）、将各增益调节电位器置于中间位置，然后调节零位调节电位器，使L T1 两端的输出电压为3.33V(显示器显示10.00)，L T2两端的输出电压为3.33V(显示器显示10.00)，PT两端的输出电压为3.33V（显示器显示980）。
4）、零位调节a、打开阀2、阀4，排空上、下水箱中的水，关闭阀2、阀4。
b、调节“零位调节”电位器，使L T1、L T2和PT输出为零伏，显示器显示为00.00cm。
注：稳定几分钟后进入下一步。
5）、开始增益调节：a、启动齿轮泵，使上、下水箱水位上升至于10cm高度，然后再关闭齿轮泵。
b、调节“增益调节”电位器，使L T1、L T2显示器显示10.00cm，Pa显示器显示980Pa。
6）、重复实验步骤4、5，反复调整零位和增益，使上、下水箱水位为零时，L T1、L T2、PT输出都为0V（显示器显示00.00）；上、下水箱水位上升至于10cm 高度时，L T1两端的输出电压为3.33V(显示器显示10.00)，L T2两端的输出电压为3.33V(显示器显示10.00)，PT两端的输出电压为3.33V（显示器显示980）。
五、预习熟读本书第一部分TKGK-1型过程控制实验装置产品使用说明书的相关内容。
实验三、温度控制系统（位式控制）一、实验目的1）、了解二位式温度控制系统的结构与组成。
2）、掌握位式控制系统的工作原理及其调试方法。
二、实验设备1）、TKGK-1型过程控制实验装置：位式控制器GK-05 、变频器GK-07-22）、万用表一只3）、计算机系统三、实验原理1、温度传感器温度测量通常采用热电阻元件（感温元件）。
它是利用金属导体的电阻值随温度变化而变化的特性来进行温度测量的。
其电阻值与温度间的关系式为 R t＝R t[1+α(t-t0)]式中R t——温度为t(如室温20℃)时的电阻值；R t——温度为t0(通常为0℃)时的电阻值；α——电阻的温度系数。
可见，由于温度的变化，导致了金属导体电阻的变化。
这样只要设法测出电阻值的变化，就可达到温度测量的目的。
虽然大多数金属导体的电阻值随温度的变化而变化，但是它们并不都能作为测温用的热电阻。
作为热电阻的材料一般要求是：电阻温度系数小、电阻率要大、热容量要小；在整个测温范围内，应具有稳定的物理、化学性质和良好的重复性；并要求电阻值随温度的变化呈线性关系。
但是，要完全符合上述要求的热电阻材料实际上是有困难的。
根据具体情况，目前应用最广泛的热电阻材料是铂和铜。
本装置使用的是铂电阻元件PT100，并通过温度变送器（测量电桥或分压采样电路或者AI人工智能工业调节器）将电阻值的变化转换为电压信号。
铂电阻元件是采用特殊的工艺和材料制造，它具有很高的稳定性和耐震动等特点，还具有较强的抗污染能力。
在0~650℃的温度范围内，铂电阻与温度的关系为R t＝R t(1+At+Bt2+Ct3)式中R t——温度为t(如室温20℃)时的电阻值；——温度为t0(通常为0℃)时的电阻值；R tA、B、C是常数，一般A=3.90802*10－31/℃，B=-5.802*10－71/℃，C=-4.2735*10－121/℃。
R t-t的关系称为分度表，用分度号来表示。
2、二位式温度控制系统二位控制是位式控制规律中最简单的一种。
本实验的被控对象是电热丝，被控制量是复合水箱中内套的水温T，温度变送器把被控制量T转变为反馈电压V i，它与二位调节器设定的上限输入V max和下限输入V min比较，从而决定二位调节器的输出信号；调节器的输出电压V O（5V）作为执行元件的控制信号。
V O与Vmin 和Vmax 的关系如图3-1所示，图3-2为位式控制系统的方块图。
图3-1、V O与Vmin、Vmax、Vi关系图图3-2、位式控制系统的方块图由图3-1可见，V O与Vi的关系不仅有死区存在，而且还有回环，因而图3-2所示的系统实质上是一个典型的非线性控制系统。
执行器只有“开”或“关”两种极限工作状态，故称这种控制器为两位调节器。
该系统的工作原理是： 当被控制的水温T 减小到小于设定下限值时，即V i ≤Vmin 时，调节器的输出为V O （5V ），执行元件（固态继电器）接通，使电热丝接通220V 电源加热（如图3-3所示）。
随着水温T 的升高，V i 也不断增大，当增大到大于设定上限值时，即V i ≥Vmax 时，则两位调节器的输出V O 由5V 降到0V ，此时固态继电器释放，切断电热丝的供电。
由于这种控制方式具有冲击性，易损坏元器件，只是在对控制质量要求不高的系统才使用。
温度给定值是由GK-05挂件上的给定信号源给定，其中RP1电位器用于设定V min ，RP2电位器用于设定V max ，（要求V max -V min ≥1V ）。
被控对象为复合水箱中的电热丝，被控制量为内套的水温，它由铂电阻PT100测定，并经温度变送器AI708送到位式控制挂件GK-05的V i 端。
位式控制是根据测得温度与设定温度上、下限进行比较，发出使固态继电器通断的控制信号，从而达到控制水箱中水温的目的。
由过程控制原理可知，双位控制系统的输出是一个断续控制作用下的等幅振荡过程，如图3-4所示。
因此不能用连续控制作用下的衰减振荡过程的温度品质对同一双位控制系统来说，若要振幅小，则周期必然短；若要周期长，则振幅必然大。
因此通过合理选择中间区以使振幅在限定范围内，而又尽可能获得较长的周期。
四、实验内容与步骤 1）、参照本书第一部分产品使用说明书， 图3-4、双位控制系统的响应曲线 按图3-2所示的方块图，利用TKGK-1型实验装置组成控制系统。
位式控制器输出端V o 接加热器控制信号的输入端“TR ”，GK-05给定信号分别接“V max ”和“V min ”，将AI-708的变送输出信号“TT ”接到GK-05的“Vi ”端。
2）、启动电源，分别调节好V min 和V max 的设定值。
3）、打开GK-01上的加热开关，使系统投入运行。
4）、系统运行后，通过计算机监控软件记录水温变化过程的实时曲线。
待稳定振荡2~3个周期后，观察位式控制过程曲线的振荡周期和振幅大小。
.5）、适量改变V max和V min的大小，重复实验步骤4）。
6）、打开阀1和阀6，关闭阀2、阀3、阀4和阀5、阀7、阀8，启动实验装置的供水系统，给复合水箱的外套水箱加流动冷却水，重复上述的实验步骤。
五、注意事项1）、V max必须要大于V min（一般要求V max-V min≥1V）。
2）、实验线路全部接好后，必须经指导老师检查认可后，方可接通电源开始实验。
3）、在老师指导下将计算机接入系统，利用计算机显示屏作记录仪使用，并保存每次实验记录的数据和曲线。
六、实验报告1）、画出不同V max、V min时的系统被控制量的过渡过程曲线，记录相应的振荡周期和振荡幅度的大小。
2）、画出加冷却水时被控量的动态响应曲线，并比较振荡周期和振荡幅度大小。
3）、综合分析位式控制系统的特点。
七、思考题1）、为什么缩小V max与V min间差值，能改善双位控制系统的性能？2）、为什么实际的双位控制特性与理想的双位控制特性有着明显的差异？实验四基于MATLAB的单回路PID控制一、实验目的1）、了解计算机控制系统的基本构成；2）、了解MA TLAB的基本指令；3）、了解增量式PID算法的编程；4）、了解计算机控制的PID参数整定方法。
二、实验设备1）计算机、上位机监控软件、MA TLAB5.3版。
2）TKGK-1型过程控制实验系统装置——一阶液位对象。
三、实验原理本实验的组成原理如图所示。
图6-1 组成原理图液位传感器将检测到的液位信号通过单片机通讯接口传送到计算机，使其与设定值比较，判断有无偏差存在或计算偏差大小。
上位计算机调用MA TLAB的PID算法程序，对偏差实现PID运算，运算结果通过与单片机的通讯接口，输出去控制水泵转速，从而调整水槽的进水量，达到控制液位的目的。
四、实验步骤使用说明:1）、本系统适合在Windows 98、2000操作系统下工作，在Win xp下不能兼容。