温度检测与控制实验报告材料

实验三十二温度传感器温度控制实验

一、实验目的

1.了解温度传感器电路的工作原理

2.了解温度控制的基本原理

3.掌握一线总线接口的使用

二、实验说明

这是一个综合硬件实验，分两大功能：温度的测量和温度的控制。

1.DALLAS最新单线数字温度传感器DS18B20简介

Dallas 半导体公司的数字化温度传感器DS1820是世界上第一片支持“一线总线”接口的温度传感器。现场温度直接以“一线总线”的数字方式传输，大大提高了系统的抗干扰性。适合于恶劣环境的现场温度测量，如：环境控制、设备或过程控制、测温类消费电子产品等。与前一代产品不同，新的产品支持3V～5.5V的电压围，使系统设计更灵活、方便。

DS18B20测量温度围为 -55°C～+125°C，在-10～+85°C围,精度为±0.5°C。DS18B20可以程序设定9～12位的分辨率，及用户设定的报警温度存储在EEPROM中，掉电后依然保存。

DS18B20部结构

DS18B20部结构主要由四部分组成：64位光刻ROM、温度传感器、非挥发的温度报警触发器TH和TL、配置寄存器。DS18B20的管脚排列如下:

DQ为数字信号输入/输出端；GND为电源地；VDD为外接供电电源输入端（在寄生电源接线方式时接地）。

光刻ROM中的64位序列号是出厂前被光刻好的，它可以看作是该DS18B20的地址序列码。64位光刻ROM的排列是：开始8位（28H）是产品类型标号，接

着的48位是该DS18B20自身的序列号，最后8位是前面56位的循环冗余校验

码（CRC=X8+X5+X4+1）。光刻ROM的作用是使每一个DS18B20都各不相同，这样

就可以实现一根总线上挂接多个DS18B20的目的。

DS18B20中的温度传感器可完成对温度的测量，以12位转化为例:用16位符号扩展的二进制补码读数形式提供，以0.0625℃/LSB形式表达，其中S为符号位。

Bit7 Bit6 Bit5 Bit4 Bit3 Bit2 Bit1 Bit0

232221202-12-22-32-4

Bit15 Bit14 Bit13 Bit12 Bit11 Bit10 Bit9 Bit8

S S S S S 262524这是12位转化后得到的12位数据，存储在18B20的两个8比特的RAM中，二进制中的

前面5位是符号位，如果测得的温度大于0，这5位为0，只要将测到的数值乘于0.0625即可得到实际温度；如果温度小于0，这5位为1，测到的数值需要取反加1再乘于0.0625即可得到实际温度。

例如+125℃的数字输出为07D0H，+25.0625℃的数字输出为0191H，-25.0625℃的数字输出为

DS18B20温度传感器的存储器

DS18B20温度传感器的部存储器包括一个高速暂存RAM和一个非易失性的可电擦除的E2RAM,后者存放高温度和低温度触发器TH、TL和结构寄存器。

暂存存储器包含了8个连续字节，前两个字节是测得的温度信息，第一个字节的容是温度的低八位，第二个字节是温度的高八位。第三个和第四个字节是TH、TL的易失性拷贝，第五个字节是结构寄存器的易失性拷贝，这三个字节的容在每一次上电复位时被刷新。第六、七、八个字节用于部计算。第九个字节是冗余检验字节。

低五位一直都是1 ，TM是测试模式位，用于设置DS18B20在工作模式还是在测试模式。在DS18B20出厂时该位被设置为0，用户不要去改动。R1和R0用来设置分辨率，如下表所示：（DS18B20出厂时被设置为12位）

根据DS18B20的通讯协议，主机控制DS18B20完成温度转换必须经过三个步骤：每一次读写之前都要对DS18B20进行复位，复位成功后发送一条ROM指令，最后发送RAM指令，这样才能对DS18B20进行预定的操作。复位要求主CPU将数据线下拉500微秒，然后释放，DS18B20收到信号后等待16～60微秒左右，后发出60～240微秒的存在低脉冲，主CPU收

到此信号表示复位成功。

2.本实验在读取温度的基础上，完成类似空调恒温控制的实验。用加热电阻代替加热电机,制冷采用自然冷却。温度值通过LED静态显示电路以十进制形式显示出来，同时显示电路还将显示设定的恒温值，通过键盘可以改变设定值。按一次‘升高’键,恒温值加1℃，按一次‘降低’键,恒温值减小1℃。恒温值在2℃～50℃围可调。当实际温度低于设定的恒定温度2℃时，单片机发出指令信号，继电器吸合，红色LED点亮，加热电阻开始加热。当温度超过设定的恒温值2℃时，单片机发出指令信号，继电器断开，红色LED熄灭，加热电阻停止加热，制冷采用自然冷却。

三、实验容及步骤

1.用串行数据通信线连接计算机与仿真器，把仿真器插到模块的锁紧插座中，请注意仿真器的方向：缺口朝上。

2.打开Keil uVision2仿真软件，首先建立本实验的项目文件，接着添加“DS18B20.ASM”源程序，编译无误后，全速运行程序。

3.程序正常运行后，按下自锁开关‘控制’。5LED数显为“ XX20”，“XX”为十进制温度测量值，当气温低于0℃，或者模拟信号输入端的电位器没有逆时针旋到底时，温度值前面出现“-”号。“20”为十进制温度设定值，按设定键‘升高’、‘降低’可以改变设定值。当测量值小于设定值2个字时，加热启动，当实际值超过设定值2个字时，加热停止。

4.可把源程序编译成可执行文件，烧录到89C51芯片中。

四、源程序

LEDBUF EQU 60H ；显示缓存1

TEMP EQU 65H ；显示缓存2

UP EQU 1 ；1键定义为增加键

DOWN EQU 2 ；2键定义为减小键

LOWLIMIT EQU 2 ；设定值最低为2

HIGHLIMIT EQU 50 ；设定值最高为50

FLAG1 EQU 38H ；是否检测到DS18B20标志位

SETTEMP EQU 50H ；温度设定值缓存

CURTEMP EQU 29H ；温度实际值缓存

DIN BIT P3.0 ；串行显示数据口

CLK BIT P3.1 ；串行显示时钟口

ORG 0000H

LJMP START

ORG 0100H

START: MOV SETTEMP, #20 ；设定值初值20

MLOOP: LCALL TESTKEY ；测试键盘是否有键按下

CJNE A,#03H,KEYPRESSED ；有键按下，处理按键

MLOOP1: ACALL DISPLAYRESULT ；无键按下，调显示

ACALL DISPLAYLED

ACALL GET_TEMPER ；调用读温度子程序

MOV A, CURTEMP

JB ACC.7, LE0 ；为负值

CLR C

MOV B, SETTEMP ；为正值时与设定值比较

DEC B

DEC B

SUBB A, B

JNC GN2 ；小于（设定值-2），加热

LE0: SETB P3.2

SJMP GN4

GN2: MOV A, CURTEMP

SETB C

MOV B, SETTEMP

INC B

INC B

SUBB A, B

JC GN4 ；大于（设定值+2），停止加热

CLR P3.2

SJMP GN4

GN4: ACALL DELAY1

LJMP MLOOP ；大循环

KEYPRESSED: ；处理按键

LCALL GETKEY ；读取键值

MOV B, A

XRL A, #DOWN

JNZ KEY0

MOV A, SETTEMP

XRL A, #LOWLIMIT

JZ KEY1

DEC SETTEMP

SJMP KEY1

KEY0: MOV A, B

XRL A, #UP

JNZ KEY1

MOV A, SETTEMP

XRL A, #HIGHLIMIT

JZ KEY1

INC SETTEMP

KEY1: LJMP MLOOP1

INIT_1820: ；这是DS18B20复位初始化子程序

SETB P2.0

NOP

CLR P2.0 ；主机发出延时537微秒的复位低脉冲 MOV R1,#3

TSR1: MOV R0,#107

DJNZ R0,$

DJNZ R1,TSR1

SETB P2.0 ；然后拉高数据线

NOP

NOP

NOP

MOV R0,#25H

TSR2: JNB P2.0,TSR3 ；等待DS18B20回应

DJNZ R0,TSR2

LJMP TSR4 ；延时

TSR3: SETB FLAG1 ；置标志位,表示DS1820存在

LJMP TSR5

TSR4: CLR FLAG1 ；清标志位,表示DS1820不存在

LJMP TSR7

TSR5: MOV R0,#117

TSR6: DJNZ R0,TSR6 ；时序要求延时一段时间

TSR7: SETB P2.0

RET

GET_TEMPER: ；读出转换后的温度值

SETB P2.0

LCALL INIT_1820 ；先复位DS18B20

JB FLAG1,TSS2

RET ；判断DS1820是否存在?若DS18B20不存在则返回TSS2: MOV A,#0CCH ；跳过ROM匹配

LCALL WRITE_1820

MOV A,#44H ；发出温度转换命令

LCALL WRITE_1820

；这里通过调用显示子程序实现延时一段时间,等待AD转换结束 LCALL DELAY1

LCALL INIT_1820 ；准备读温度前先复位

MOV A,#0CCH ；跳过ROM匹配

LCALL WRITE_1820

MOV A,#0BEH ；发出读温度命令

LCALL WRITE_1820

LCALL READ_18200 ；将读出的温度数据保存到35H/36H

MOV A,CURTEMP

MOV C,40H ；将28H中的最低位移入C

RRC A

MOV C,41H

RRC A

MOV C,42H

RRC A

MOV C,43H

RRC A

MOV CURTEMP,A

RET

WRITE_1820: ；写DS18B20的子程序(有具体的时序要求)

MOV R2,#8 ；一共8位数据

CLR C

WR1: CLR P2.0

MOV R3,#6

DJNZ R3,$

RRC A

MOV P2.0,C

MOV R3,#23

DJNZ R3,$

SETB P2.0

NOP

DJNZ R2,WR1

SETB P2.0

RET

READ_18200: ；读DS18B20的程序,从DS18B20中读出两个字节的温度数据 MOV R4,#2 ；将温度高位和低位从DS18B20中读出 MOV R1,#CURTEMP ；低位存入29H,高位存入28H

RE00: MOV R2,#8 ；数据一共有8位

RE01: CLR C

SETB P2.0

NOP

NOP

CLR P2.0

NOP

NOP

NOP

SETB P2.0

MOV R3,#9

RE10: DJNZ R3,RE10

MOV C,P2.0

MOV R3,#23

RE20: DJNZ R3,RE20

RRC A

DJNZ R2,RE01

MOV R1,A

DEC R1

DJNZ R4,RE00

RET

DISPLAYLED: ；数码管显示

MOV R0,#LEDBUF

MOV R1,#TEMP

MOV R2,#5

DP10: MOV DPTR,#LEDMAP

MOV A,R0

MOVC A,A+DPTR

MOV R1,A

INC R0

INC R1

DJNZ R2,DP10

水温自动控制系统实验报告汇总

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

计算机组成原理《进位控制实验》

进位控制实验一、实验目的 验证带进位控制的算术运算功能发生器的功能二、实验原理

进位控制运算器的实验原理如图1-3所示，在实验1、1的基础上增加进位控制部分，其中181的进位进入了一个锁存器，其写入是由T4和AR信号控制，T4是脉冲信号，实验时将T4连至信号单元的TS4上。AR是电平控制信号（低电平有效），可用于实现带进位控制实验，而T4脉冲是将本次运算的进位结果锁存到进位锁存器中。 三、实验步骤及注意事项 1、按图1-4连接实验线路，仔细检查无误后，接通电源。（图中箭头表示需要接线的地方，接线总线和控制信号时哟啊注意高低位一一对应，可用彩排线的颜色来区别）

2、进位标志清零。具体步骤如下： 实验板中开关单元中的CLR 开关为标志位CY 、ZI 的清零开关，他为0时（开关向上为1，向下为0）是清零状态，所以将此开关做1→0→1操作，即可使标志位CY 、ZI 清零（清零后CY 、ZI 指示灯亮）。 3、用输入单元的二进制数据开关向DR1存入11000001，向DR2存入01000011。具体步骤如下： 首先使各个控制电平的初始状态为：CLR=1,LDDR1=0,LDDR2=0, CLU_G=1,AR=1,SW_G=1,S3 S2 S1 S0 M CN=111111,并将控制台单元的开关SP05打在“NORM ”状态，SP06打在“RUN ”状态，SP03打在“STEP ”状态，SP04打在“RUN ”状态。然后按下图所示步骤进行。 上面方括号中的控制电平变化按照从上到下的顺序来进行，其中T4的正脉冲是通过按动一次控制台单元的触动开关START 来产生的。 4、验证带进位运算及进位锁存功能 进行带进位算术运算：前面的操作已经向DR1、DR2置数，然后关闭数据输入三态门（SW_G=1）并使LDDR2=0，打开ALU 输出三态门(ALU_G=0)，使ALU 单元的输出结果进入总线，当S3 S2 S1 S0 M CN 的状态为100101时，数据总线指示灯显示的数据为DR1加DR2加当前进位标志的到的结果。这个结果是否产生进位，则要使AR=0，然后按动触动开关START ，若进位标

现代控制理论实验报告

实验报告 ( 2016-2017年度第二学期) 名称：《现代控制理论基础》 题目：状态空间模型分析 院系：控制科学与工程学院 班级： ___ 学号： __ 学生姓名： ______ 指导教师： _______ 成绩： 日期： 2017年 4月 15日

线控实验报告 一、实验目的： l.加强对现代控制理论相关知识的理解； 2.掌握用 matlab 进行系统李雅普诺夫稳定性分析、能控能观性分析； 二、实验内容 1 第一题：已知某系统的传递函数为G (s) S23S2 求解下列问题： （1）用 matlab 表示系统传递函数 num=[1]; den=[1 3 2]; sys=tf(num,den); sys1=zpk([],[-1 -2],1); 结果： sys = 1 ------------- s^2 + 3 s + 2 sys1 = 1 ----------- (s+1) (s+2) （2）求该系统状态空间表达式： [A1,B1,C1,D1]=tf2ss(num,den); A = -3-2 10 B = 1 C = 0 1

第二题：已知某系统的状态空间表达式为： 321 A ,B,C 01：10 求解下列问题： （1）求该系统的传递函数矩阵： （2）该系统的能观性和能空性： （3）求该系统的对角标准型： （4）求该系统能控标准型： （5）求该系统能观标准型： （6）求该系统的单位阶跃状态响应以及零输入响应：解题过程： 程序： A=[-3 -2;1 0];B=[1 0]';C=[0 1];D=0; [num,den]=ss2tf(A,B,C,D); co=ctrb(A,B); t1=rank(co); ob=obsv(A,C); t2=rank(ob); [At,Bt,Ct,Dt,T]=canon(A,B,C,D, 'modal' ); [Ac,Bc,Cc,Dc,Tc]=canon(A,B,C,D, 'companion' ); Ao=Ac'; Bo=Cc'; Co=Bc'; 结果： （1） num = 0 01 den = 1 32 （2）能控判别矩阵为： co = 1-3 0 1 能控判别矩阵的秩为： t1 = 2 故系统能控。 （3）能观判别矩阵为： ob = 0 1

过程控制系统实验报告材料(最新版)

实验一、单容水箱特性的测试 一、实验目的 1. 掌握单容水箱的阶跃响应的测试方法，并记录相应液位的响应曲线。 2. 根据实验得到的液位阶跃响应曲线，用相关的方法确定被测对象的特征参数T和传递函数。 二、实验设备 1. THJ-2型高级过程控制系统实验装置 2. 计算机及相关软件 3. 万用电表一只 三、实验原理 图2-1单容水箱特性测试结构图由图2-1可知，对象的被控制量为水箱的液位H，控制量（输入量）是流入水箱中的流量Q1，手动阀V1和V2的开度都为定值，Q2为水箱中流出的流量。根据物料平衡关系，在平衡状态时 Q1-Q2=0 (1)

动态时，则有 Q1-Q2=dv/dt (2) 式中 V 为水箱的贮水容积，dV/dt为水贮存量的变化率，它与 H 的关系为 dV=Adh ,即dV/dt=Adh/dt (3) A 为水箱的底面积。把式(3)代入式(2)得 Q1-Q2=Adh/dt (4) 基于Q2=h/RS，RS为阀V2的液阻,则上式可改写为 Q1-h/RS=Adh/dt 即 ARsdh/dt+h=KQ1 或写作 H(s)K/Q1(s)=K/(TS+1) (5) 式中T=ARs,它与水箱的底积A和V2的Rs有关:K=Rs。 式(5)就是单容水箱的传递函数。 对上式取拉氏反变换得 (6) 当t—>∞时,h(∞)=KR0 ,因而有K=h(∞)/R0=输出稳态值/阶跃输入当 t=T 时，则有 h(T)=KR0(1-e-1)=0.632KR0=0.632h(∞)

式(6)表示一阶惯性环节的响应曲线是一单调上升的指数函数，如图 2-2 所示。当由实验求得图2-2所示的阶跃响应曲线后,该曲线上升到稳态值的63%所对应的时间,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,由响应曲线求得K和T后,就能求得单容水箱的传递函数。如果对象的阶跃响应曲线为图2-3,则在此曲线的拐点D处作一切线，它与时间轴交于B点,与响应稳态值的渐近线交于A点。图中OB即为对象的滞后时间τ,BC为对象的时间常数T,所得 的传递函数为： 四、实验内容与步骤 1．按图2-1接好实验线路,并把阀V1和V2开至某一开度,且使V1的开度大于V2的开度。 2．接通总电源和相关的仪表电源,并启动磁力驱动泵。

51系列单片机闭环温度控制 实验报告

成绩： 重庆邮电大学 自动化学院综合实验报告 题目：51系列单片机闭环温度控制 学生姓名：蒋运和 班级：0841004 学号：2010213316 同组人员：李海涛陈超 指导教师：郭鹏 完成时间：2013年12月

一、实验名称： 51系列单片机闭环温度控制实验 ——基于Protuse仿真实验平台实现 基本情况： 1. 学生姓名： 2. 学号： 3. 班级： 4. 同组其他成员： 二、实验内容(实验原理介绍) 1、系统基本原理 计算机控制技术实训，即温度闭环控制，根据实际要求，即加温速度、超调量、调节时间级误差参数，选择PID控制参数级算法，实现对温度的自动控制。 闭环温度控制系统原理如图： 2、PID算法的数字实现 本次试验通过8031通过OVEN 是模拟加热的装置，加一定的电压便开始不停的升温，直到电压要消失则开始降温。仿真时，U形加热器为红色时表示正在加热，发红时将直流电压放过来接，就会制冷，变绿。T端输出的是电压，温度越高，电压就越高。

8031对温度的控制是通过可控硅调控实现的。可控硅通过时间可以通过可控硅控制板上控制脉冲控制。该触发脉冲想8031用软件在P1.3引脚上产生，受过零同步脉冲后经光偶管和驱动器输送到可控硅的控制级上。偏差控制原理是要求对所需温度求出偏差值，然后对偏差值处理而获得控制信号去调节加热装置的温度。 PID控制方程式： 式中e是指测量值与给定值之间的偏差 TD 微分时间 T 积分时间 KP 调节器的放大系数 将上式离散化得到数字PID位置式算法，式中在位置算法的基础之上得到数字PID 增量式算法： 3、硬件电路设计 在温度控制中，经常采用是硬件电路主要有两大部分组成：模拟部分和数字部分，对这两部分调节仪表进行调节，但都存在着许多缺点，用单片机进行温度控制使构成的系统灵活，可靠性高，并可用软件对传感器信号进行抗干拢滤波和非线性补偿处理，可大大提高控制质量和自动化水平；总的来说本系统由四大模块组成，它们是输入模块、单片机系统模块、计算机显示与控制模块和输出控制模块。输入模块主要完成对温度信号的采集和转换工作，由温度传感器及其与单片机的接口部分组成。利用模拟加热的

微机实验报告(1)

《微机实验》报告 实验名称 KeilC的使用与汇编语言上机操作 指导教师刘小英 专业班级中法1201 姓名肖洋学号 U3 联系电话 一、任务要求 1.掌握KeilC环境的使用 1）字节拆分、合并：调试程序，观察相关寄存器和单元的内容。 2）数据块填充：调试程序，观察相关寄存器和单元的内容。 2. 编写两个十六位数的加法程序。 有两个十六位无符号数，分别存放在从20H和30H开始的数据区中，低八位先存，高八 位在后，和存于R3（高八位）和R4（低八位），进位位存于R2。 二、设计思路 1.字节拆分、合并程序：利用汇编语言中的 XCHD 和 SWAP 两个语句来实现将八位二进制 数拆分为两个四位二进制数并分别存储于不同的存储空间的功能，BCD 码与 30H 相或（加 上 30H）得到 ASCII 码。将两个 ASCII 码和 0FH 相与（高四位清零）得到 BCD 码，利 用 SWAP 语句将高位数放至高四位，将高位数和低位数相或可实现字节的合并。 2.数据块填充程序：将 R0 用作计数器，DPTR 用作片外数据指针，A 作为原始数据来源， 依顺序在片外的存储单元内容填充数据。利用循环语句来减少程序长度，并控制填充单 元个数为片外 100H 个。（通过 R0 的进位控制） 3.两个十六位数加法程序：把第一个十六位无符号数的地八位和高八位分别存于 20H 和 21H 中，把第二个十六位无符号数的地八位和高八位分别存于 30H 和 31H 中，对 20H 和 30H 中的两个低八位进行 ADD 加法操作，结果存于 R4 中；然后对 21H 和 31H 中的两 个高八位进行 ADDC 带进位的加法操作，结果存于 R3 中.然后将累加器 A 清零，并和#00H

现代控制理论实验

华北电力大学 实验报告| | 实验名称状态空间模型分析 课程名称现代控制理论 | | 专业班级：自动化1201 学生姓名：马铭远 学号：2 成绩： 指导教师：刘鑫屏实验日期：4月25日

状态空间模型分析 一、实验目的 1.加强对现代控制理论相关知识的理解； 2.掌握用 matlab 进行系统李雅普诺夫稳定性分析、能控能观性分析； 二、实验仪器与软件 1. MATLAB7.6 环境 三、实验内容 1 、模型转换 图 1、模型转换示意图及所用命令 传递函数一般形式： MATLAB 表示为： G=tf(num,den)，，其中 num,den 分别是上式中分子，分母系数矩阵。 零极点形式： MATLAB 表示为：G=zpk(Z,P,K) ，其中 Z，P ，K 分别表示上式中的零点矩阵，极点矩阵和增益。 传递函数向状态空间转换：[A,B,C,D] = TF2SS(NUM,DEN)； 状态空间转换向传递函数：[NUM,DEN] = SS2TF(A,B,C,D,iu)---iu 表示对系统的第 iu 个输入量求传递函数；对单输入 iu 为 1。

例1：已知系统的传递函数为G（S）= 2 2 3 24 11611 s s s s s ++ +++ ,利用matlab将传递函数 和状态空间相互转换。 解：1.传递函数转换为状态空间模型： NUM=[1 2 4];DEN=[1 11 6 11]; [A,B,C,D] = tf2ss(NUM,DEN) 2.状态空间模型转换为传递函数： A=[-11 -6 -11;1 0 0;0 1 0];B=[1;0;0];C=[1 2 4];D=[0];iu=1; [NUM,DEN] = ss2tf(A,B,C,D,iu); G=tf(NUM,DEN) 2 、状态方程状态解和输出解 单位阶跃输入作用下的状态响应： G=ss(A,B,C,D);[y,t,x]=step(G);plot(t,x). 零输入响应 [y,t,x]=initial(G,x0)其中，x0 为状态初值。

过程控制实验报告

过程控制实验 实验报告 班级:自动化1202 姓名:杨益伟 学号:120900３21 2015年１0月 信息科学与技术学院 实验一过程控制系统建模 作业题目一: 常见得工业过程动态特性得类型有哪几种?通常得模型都有哪些？在Ｓimｕlｉnｋ中建立相应模型,并求单位阶跃响应曲线、 答:常见得工业过程动态特性得类型有:无自平衡能力得单容对象特性、有自平衡能力得单容对象特性、有相互影响得多容对象得动态特性、无相互影响得多容对象得动态特性等。通常得模型有一阶惯性模型,二阶模型等、 单容过程模型 1、无自衡单容过程得阶跃响应实例 已知两个无自衡单容过程得模型分别为与,试在Siｍulinｋ中建立模型,并求单位阶跃响应曲线。 Simuｌinｋ中建立模型如图所示: 得到得单位阶跃响应曲线如图所示:

2、自衡单容过程得阶跃响应实例 已知两个自衡单容过程得模型分别为与,试在Sｉmulinｋ中建立模型,并求单位阶跃响应曲线。 Ｓimulink中建立模型如图所示: 得到得单位阶跃响应曲线如图所示:

多容过程模型 3、有相互影响得多容过程得阶跃响应实例 已知有相互影响得多容过程得模型为,当参数, 时,试在Ｓiｍｕlink中建立模型,并求单位阶跃响应曲线在Ｓimｕlink中建立模型如图所示:得到得单位阶跃响应曲线如图所示:

4、无相互影响得多容过程得阶跃响应实例 已知两个无相互影响得多容过程得模型为(多容有自衡能力得对象)与(多容无自衡能力得对象),试在Simuｌink中建立模型,并求单位阶跃响应曲线。 在Simuｌink中建立模型如图所示: 得到得单位阶跃响应曲线如图所示:

温度控制电路实验报告

温度控制电路实验报告 篇一：温度压力控制器实验报告 温度、压力控制器设计 实 验 报 告 设计题目：温度、压力控制器设计 一、设计目的 1 ?学习基本理论在实践中综合运用的初步经验，掌握微机控制系统设计的基本方法； 2.学会单片机模块的应用及程序设计的方法； 3?培养实践技能，提高分析和解决实际问题的能力。 二、设计任务及要求 1.利用赛思仿真系统，以MCS51单片机为CPU设计系统。 2?设计一数据采集系统，每5分钟采集一次温度信号、10分钟采集一次压力信号。并实时显示温度、压力值。 3.比较温度、压力的采集值和设定值，控制升温、降温及升压、降压时间，使温度、压力为一恒值。 4?设温度范围为：-10—+40°C、压力范围为0—100P&；升温、降温时间和温度上升、下降的比例为1°C/分钟，升压、降压时间和压力上升、下降的比例为10P"分钟。

5?画出原理图、编写相关程序及说明，并在G6E及赛思 仿真系统上仿真实现。 三、设计构思 本系统硬件结构以80C51单片机为CPU进行设计，外围扩展模数转换电路、声光报警电路、LED显示电路及向上位PC机的传输电路，软件使用汇编语言编写，采用分时操作的原理设计。 四、实验设备及元件 PC机1台、赛思仿真系统一套 五、硬件电路设计 单片微型计算机又称为微控制器，它是一种面向控制的大规模集成电路芯片。使用80C51来构成各种控制系统，可大大简化硬件结构，降低成本。 1.系统构架 2.单片机复位电路 简单复位电路中，干扰易串入复位端，在大多数情况下不会造成单片机的错误复位，但会引起内部某些寄存器的错误复位，故为了保证复位电路的可靠性，将RC电路接斯密特电路后再接入单片机和外围IC的RESET引脚。 3.单片机晶振电路 晶振采用12MHz,即单片机的机器周期为1卩so 4.报警电路

进位控制实验 计算机组成原理实验报告

《计算机组成与结构》课程实验报告 1计算机科学与信息工程系·2006年编制

·二、实验准备 1．仔细查线无误后，接通电源。 2.用二进制数码开关KDO ～KD7向DRl 和DR2 寄存器置数，方法：关闭ALU 输出三态门ALUB=1， 开启输入三态门SWB=0，输入脉冲T4按手动脉冲发生按钮产生。如果选择参与操作的两个数据分别为55H 、AAH ，将这两个数存入DR1和DR2的具体操作步骤如下： 3.开关ALUB=0，开启输出三态门，开关SWB=1，关闭输入三态门，同时让 LDDR1=0，LDDR2=0。 4.如果原来有进位，CY=1，进位灯亮，但需要清零进位标志时，具体操作方 法如下： S3、S2、S1、S0、M 的状态置为0 0 0 0 0，AR 信号置为“0”电平（清零操作时DRl 寄存器中的数应不等于FF ）。 按动手动脉冲发生开关，CY=0，即清进位标志。 注：进位标志指示灯CY 亮时表示进位标志为“1”，有进位；进位标志指示灯CY 灭时，表示进位位为“0”，无进位。 数据开关置数 开输入三态门 数据存入寄存 ALUB=1 LDDR1= 0 LDDR2=1 KD0～KD7 数据开关置数 开输入三态门 数据存入寄存 ALUB=1 LDDR1=1 LDDR2=0 KD0～KD7 01010101

5.验证带进位运算及进位锁存功能 这里有两种情况： 进位标志已清零，即CY=0，进位灯灭。 使开关CN=0，再来进行带进位算术运算。例如步骤（2）参与运算的两个数为55H和AAH，当S3、S2、S1、S0状态为10010，此时输出数据总线显示灯上显示的数据为DRl加DR2 再加初始进位位“1”（因CN=0），相加的结果应为ALU=00，并且产生进位，此时按动 手动脉冲开关，则进位标志灯亮，表示有进位。 使开关CN=1，当S3、S2、S1、S0状态为10010，则相加的结累ALU=FF，并且不产生进 位。 原来有进位，即CY=1，进位灯亮。此时不考虑CN的状态，再来进行带进位算术运算。同样步骤（2）参与运算的两个数为55H和AAH，当S3、S2、S1、S0、M状态为10010，此时输出数据总线显示灯上显示的数据为DRl加DR2再加当前进位标志CY，相加的结果同样为ALU=00，并且产生进位，此时按动手动脉冲开关，则进位标志灯亮，表示有进位。 3计算机科学与信息工程系·2006年编制

现代控制理论实验报告

现代控制理论实验报告

实验一系统能控性与能观性分析 一、实验目的 1.理解系统的能控和可观性。 二、实验设备 1.THBCC-1型信号与系统·控制理论及计算机控制技术实验平台； 三、实验容 二阶系统能控性和能观性的分析 四、实验原理 系统的能控性是指输入信号u对各状态变量x的控制能力，如果对于系统任意的初始状态，可以找到一个容许的输入量，在有限的时间把系统所有的状态引向状态空间的坐标原点，则称系统是能控的。 对于图21-1所示的电路系统，设iL和uc分别为系统的两个状态变量，如果电桥中 则输入电压ur能控制iL和uc状态变量的变化，此时，状态是能控的。反之，当 时，电桥中的A点和B点的电位始终相等，因而uc不受输入ur的控制，ur只能改变iL的大小，故系统不能控。 系统的能观性是指由系统的输出量确定所有初始状态的能力，如果在有限的时间根据系统的输出能唯一地确定系统的初始状态，则称系统能观。为了说明图21-1所示电路的能观性，分别列出电桥不平衡和平衡时的状态空间表达式： 平衡时：

由式（2）可知，状态变量iL和uc没有耦合关系，外施信号u只能控制iL的变化，不会改变uc的大小，所以uc不能控。基于输出是uc，而uc与iL无关连，即输出uc中不含有iL的信息，因此对uc的检测不能确定iL。反之式（1）中iL与uc有耦合关系，即ur的改变将同时控制iL和uc的大小。由于iL与uc的耦合关系，因而输出uc的检测，能得到iL 的信息，即根据uc的观测能确定iL（ω） 五、实验步骤 1．用2号导线将该单元中的一端接到阶跃信号发生器中输出2上，另一端接到地上。将阶跃信号发生器选择负输出。 2．将短路帽接到2K处，调节RP2，将Uab和Ucd的数据填在下面的表格中。然后将阶跃信号发生器选择正输出使调节RP1，记录Uab和Ucd。此时为非能控系统，Uab和Ucd没有关系（Ucd始终为0）。 3．将短路帽分别接到1K、3K处，重复上面的实验。 六、实验结果 表20－1Uab与Ucd的关系 Uab Ucd

计算机过程控制实验报告

计算机过程控制实验报告

实验1 单容水箱液位数学模型的测定实验 1、试验方案： 水流入量Qi 由调节阀u 控制，流出量Qo 则由用户通过负载阀R 来改变。被调量为水位H 。分析水位在调节阀开度扰动下的动态特性。 直接在调节阀上加定值电流，从而使得调节阀具有固定的开度。（可以通过智能调节仪手动给定，或者AO 模块直接输出电流。） 调整水箱出口到一定的开度。 突然加大调节阀上所加的定值电流观察液位随时间的变化，从而可以获得液位数学模型。 通过物料平衡推导出的公式： μμk Q H k Q i O ==, 那么 )(1 H k k F dt dH -=μμ， 其中，F 是水槽横截面积。在一定液位下，考虑稳态起算点，公式可以转换成 μμR k H dt dH RC =+。 公式等价于一个RC 电路的响应函数，C=F 就是水容，k H R 0 2= 就是水阻。 如果通过对纯延迟惯性系统进行分析，则单容水箱液位数学模型可以使用以下S 函数表示： ) 1()(0 += TS S KR S G 。 相关理论计算可以参考清华大学出版社1993年出版的《过程控制》，金以慧编著。 2、实验步骤： 1) 在现场系统A3000-FS 上，将手动调节阀JV201、JV206完全打开，使下水箱闸板具有 一定开度，其余阀门关闭。 2) 在控制系统A3000-CS 上，将下水箱液位（LT103）连到内给定调节仪输入端，调节仪 输出端连到电动调节阀（FV101）控制信号端。 3) 打开A3000-CS 电源，调节阀通电。打开A3000-FS 电源。 4) 在A3000-FS 上，启动右边水泵（即P102），给下水箱（V104）注水。 给定值 图1 单容水箱液位数学模型的测定实验

仪表实验报告——温度控制系统

实验四 温度控制系统（一） 一. 实验目的： 1?了解温度控制系统的组成环节和各环节的作用。 2. 观察比例、积分、微分控制规律的作用，并比较其余差及稳定性。 3. 观察比例度3、积分时间T I 、微分时间T D 对控制系统（闭环特性）控制 品质的影 响。 二. 温度控制系统的组成： 电动温度控制系统是过程控制系统中常见的一种，其作用是通过一套自 动控制装 置，见图4-1,使炉温自动维持在给定值。 图4-1温度控制系统 炉温的变化由热电偶测量，并通过电动温度变送器转化为 DDZ- n 型表的 标准信 号0?10mA 直流电流信号，传送到电子电位差计 XWC 进行记录，同 时传送给电动控制器 DTL ，控制器按偏差的大小、方向，通过预定控制规律 的运算后，输出0?10mA 直流电流信号给可控硅电压调整器 ZK-50，通过控 制可控硅的导通角，以调节加到电炉（电烙铁）电热元件上的交流电压，消 除由于干扰产生的炉温变化，稳定炉温，实现自动控制。 可控硅输出电压 o 干扰开关 电烙铁 电炉

三．实验内容与步骤： (一)观察系统各环节的结构、型号、电路的连接，熟悉可控硅电压调整器和电动控制器上各开关、旋钮的作用。 (二)控制系统闭环特性的测定： 在以下实验中使用以下具体数值：S 1(50%) , S 2(80%), T I i(50s), T I 2 (40s), T DI(30S)来观察比例与积分控制规律的作用 (1) 考察比例作用 将S置于某值50%记住S旋钮在S i的位置,积分时间置最大 (T I =max), 微分开关切向0,将干扰开关从“短”切向“干扰”, 产生一个阶跃干扰(此时为反向干扰) ，同时在记录仪的记录线上作一记 号，以记录阶跃干扰加入的时刻，观察并记录在纯比例作用下达到稳定 的时间及余差大小。 ( 2) 考察积分作用保持S S 1不变，置T I =T I 1，同时在记录仪的记录线上作一记号，以记录积分作用加入的时刻，注意观察积分作用如何消除余差， 直到过程基本稳定。 2．观测Pi 控制作用下的过渡过程 保持S 1, T I 1不变，将干扰开关从“干扰”切向“短”，产生一个正向阶跃干扰，观察过渡过程到基本稳定。 3. 考察S对余差的影响 置S = S 2 , T I =max ,将干扰开关从“短”切向“干扰”，产生一个反向阶跃干扰，同时在记录仪的记录线上作一记号，以记录阶跃干扰加入的时刻，观察并记录在纯比例作用下达到稳定的时间及余差大小。并与1(1)中S =S 1 时的余差相比较。 再加入积分作用T i =T i 1 以消除余差直到过程基本稳定。 4. 考察T i 对过渡过程的影响 置S = S 1 , T I =T I 2 ,将干扰开关从“干扰”切向“短”，产生一个正向阶跃干扰，同时在记录仪的记录线上作一记号，以记录阶跃干扰加入的时刻，观察过渡

进位控制实验实验报告

广东技术师范学院实验报告 学院：专业：班级：成绩： 姓名：学号：组别：组员： 实验地点：实验日期：指导教师签名： 实验 2.2.2项目名称：进位控制实验 1．实验目的 （1）了解带进位控制的运算器的组成结构。 （2）验证带进位控制的运算器的功能。 2．实验设备 TDN-CM+或TDN-CM++教学实验系统一台。 3．实验原理 图2.2-3所示为进位锁存及其显示电路。运算器最高位进位输出C(n+4)连接到一个锁存器（用74LS74实现）的输入端D,锁存器控制端的控制信号AR必须置为低电平，当T4脉冲到来时，进位结果就被锁存到进位锁存器中了，发光二极管这时显示为“灭”。同时也将本次的进位输出结果带进了下次的运算中，作为下次运算的进位输入。

图2.2-3 带进位运算器通路图 4．实验步骤 （1）按图2.2-4连接实验电路并检查无误。 （2）打开电源开关。 （3）用输入开关向暂存器DR1和DR2置数,方法同前。 （4）关闭数据输入三态门（SW-B=1），打开ALU输出三态门（ALU-B=0），并使LDDR1=0、LDDR2=0，关闭寄存器输入控制门。 （5）对进位标志清零。实验系统上“SWITCH UNIT”单元中的CLR开关为标志CY、ZI 的清零开关，它为零状态时是清零状态，所以将此开关做1→0→1操作，即可使标志位清零。注意：进位标志指示灯CY亮时表示进位标志为“０”，无进位；标志指示灯CY灭时表示进位为“１”，有进位。 （6）验证带进位运算及进位锁存功能。使Cn=1，AR=0,进行带进位算术运算。 例如，做加法运算，使ALU-B=0，S3 S2 S1 S0 M的状态为1、0、0、1、0，此时数据总线上显示的数据为DR1加DR2加当前进位标志的和，但这时的进位状态位还没有输入进位锁存器中，它是要靠T4节拍来输入的。这个结果是否有进位产生，则要按动微动开关KK2，若进位标志灯亮，则无进位，反之则有进位。因为做加法运算时数据总线一直显示的数据为DR1+DR2+CY，所以当有进位输入到进位锁存器时，总线显示的数据将为加上当前进位锁 存器中锁存的进位的结果。

过程控制实验报告

东南大学自动化学院 实验报告 课程名称：过程控制实验 实验名称：水箱液位控制系统 院（系）：自动化专业：自动化姓名：学号： 实验室：实验组别： 同组人员： 实验时间： 评定成绩：审阅教师：

目录 一、系统概论 (3) 二、对象的认识 (4) 三、执行机构 (14) 四、单回路调节系统 (15) 五、串级调节系统Ⅰ (18) 六、串级调节系统Ⅱ (19) 七、前馈控制 (21) 八、软件平台的开发 (21)

一、系统概论 1.1实验设备 图1.1 实验设备正面图图1.2 实验设备背面图 本实验设备包含水箱、加热器、变频器、泵、电动阀、电磁阀、进水阀、出水阀、增压器、流量计、压力传感器、温度传感器、操作面板等。 1.1.2 铭牌 ·加热控制器： 功率1500w，电源220V（单相输入） ·泵： Q40-150L/min，H2.5-7m，Hmax2.5m，380V，VL450V， IP44，50Hz，2550rpm，1.1kw，HP1.5，In2.8A，ICL B ·全自动微型家用增压器： 型号15WZ-10，单相电容运转马达 最高扬程10m，最大流量20L/min，级数2，转速2800rmp，电压220V， 电流0.36A，频率50Hz，电容3.5μF，功率80w，绝缘等级 E ·LWY-C型涡轮流量计： 口径4-200mm，介质温度-20—+100℃，环境温度-20—+45℃，供电电源+24V， 标准信号输出4-20mA，负载0-750Ω，精确度±0.5%Fs ±1.0%Fs，外壳防护等级 IP65 ·压力传感器 YMC303P-1-A-3 RANGE 0-6kPa，OUT 4-20mADC，SUPPLY 24VDC，IP67，RED SUP+，BLUE OUT+/V- ·SBWZ温度传感器 PT100 量程0-100℃，精度0.5%Fs，输出4-20mADC，电源24VDC

温度控制器实验报告

单片机课程设计实验报告 ——温度控制器 班级：学号： 电气0806 姓名： 08291174 老师： 李长城 合作者： 姜久春 李志鹏

一、实验要求和目的 本课程设计的课题是温度控制器。 ●用电压输入的变化来模拟温度的变化，对输入的模拟电压通过 ADC0832转换成数字量输出。输入的电压为0.00V——5.00V， 在三位数码显示管中显示范围为00.0——99.9。其中0V对应00.0，5V对应99.9 ●单片机的控制目标是风机和加热器。分别由两个继电器工作来 模拟。系统加了一个滞环。适合温度为60度。 ◆当显示为00.0-50.0时，继电器A闭合，灯A亮，模拟加热 器工作。 ◆当显示为为50.0-55.0时，保持继电器AB的动作。 ◆当显示为55.0-65.0时，继电器A断开，灯A熄灭，模拟加 热器停止工作。 ◆当显示为65.0-70.0时，保持继电器AB的动作 ◆当显示为70.0-99.9时，继电器B闭合，灯B亮，模拟风机的 工作。 二、实验电路涉及原件及电路图 由于硬件系统电路已经给定，只需要了解它的功能，使用proteus 画出原理图就可以了。 实验设计的电路硬件有： 1、AT89S52 本温度控制器采用AT89C52单片机作为CPU,12MHZ晶振

AT89C52的引脚结构图： AT89C52是一个低电压，高性能CMOS 8位单片机，片内含8k bytes 的可反复擦写的Flash只读程序存储器和256 bytes的随机存取数据存储器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器和Flash 存储单元，功能强大的AT89C52单片机可为您提供许多较复杂系统控制应用场合。 AT89C52有40个引脚，32个外部双向输入/输出（I/O）端口，同时内含2个外中断口，3个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，2个读写口线，AT89C52可以按照常规方法进行编程，也可以在线编程。其将通用的微处理器和Flash存储器结合在一起，特别是可反复擦写的Flash存储器可有效地降低开发成本。 此外，AT89S52设计和配置了振荡频率可为0Hz并可通过软件设置

进位控制实验计算机组成原理实验报告

《计算机组成与结构》课程实验报告 实验名称进位控制实验实验序号2实验日期2013.3.29 姓名院系计算机班级学号 专业计算机科学与技术指导教师成绩 一、实验目的及要求 1．验证带进位控制的算术逻辑运算发生器功能 2．按指定数据完成几种指定的算术运算 三、实验内容 1．实验原理 在实验 1 的基础上增加进位控制部分，其中高位74LS181(U31) 的进位CN4 通过门 UN4E,UN2C,UN3B 进入 UN5B 的输入端D，其写入脉冲由T4 和 AR 信号控制， T4 是 脉冲信号，在手动方式下进行实验时，只需将跳线器J23 上 T4 与手动脉冲发生开关的 输出端SD 相连，按动手动脉冲开关，即可获得实验所需的单脉冲。AR 是电平控制 信号（低电平有效），可用于实现带进位控制实验。从图中可以看出，AR 必须为“ 0’’电平， D 型触发器 74LS74（UN5B ）的时钟端 CLK 才有脉冲信号输入。才可以将本次运算的进位结果 CY 锁存到进位锁存器 74LS74(UN5B) 中。 2．实验接线 1)ALUBUS 连 EXJ3 2)ALU01 连 BUS1 3)SJ2 连 UJ2 4)跳线器 J23 上 T4 连 SD 5)LDDR1 ，LDDR2 ， ALUB,SWB 四个跳线器拨在左边 6)AR,299B 跳线器拨在左边，同时开关AR 拨在“ 0”电平，开关 299B 拨在“ 1”电平 7)J25 跳线器拨在右边 二、实验准备 1．仔细查线无误后，接通电源。 2.用二进制数码开关KDO ～ KD7 向 DRl 和 DR2 寄存器置数，方法：关闭ALU输出三态门ALUB=1 ，开启输入三态门SWB=0 ，输入脉冲T4 按手动脉冲发生按钮产生。如果选择参与操作 的两个数据分别为55H、 AAH ，将这两个数存入DR1 和 DR2 的具体操作步骤如下：

现代控制理论实验报告河南工业大学

河南工业大学 现代控制理论实验报告姓名：朱建勇 班级：自动1306 学号：201323020601

现代控制理论 实验报告 专业: 自动化 班级: 自动1306 姓名: 朱建勇 学号: 201323020601 成绩评定: 一、实验题目： 线性系统状态空间表达式的建立以及线性变换 二、实验目的 1. 掌握线性定常系统的状态空间表达式。学会在MATLAB 中建立状态空间模型的方法。 2. 掌握传递函数与状态空间表达式之间相互转换的方法。学会用MATLAB 实现不同模型之 间的相互转换。 3. 熟悉系统的连接。学会用MATLAB 确定整个系统的状态空间表达式和传递函数。 4. 掌握状态空间表达式的相似变换。掌握将状态空间表达式转换为对角标准型、约当标准 型、能控标准型和能观测标准型的方法。学会用MATLAB 进行线性变换。 三、实验仪器 个人笔记本电脑 Matlab R2014a 软件 四、实验内容 1. 已知系统的传递函数 (a) ) 3()1(4)(2++=s s s s G

(b) 3486)(22++++=s s s s s G

(c) 6 1161)(232+++++=z z z z z z G （1）建立系统的TF 或ZPK 模型。 （2）将给定传递函数用函数ss( )转换为状态空间表达式。再将得到的状态空间表达式用函 数tf( )转换为传递函数，并与原传递函数进行比较。 （3）将给定传递函数用函数jordants( )转换为对角标准型或约当标准型。再将得到的对角 标准型或约当标准型用函数tf( )转换为传递函数，并与原传递函数进行比较。 （4）将给定传递函数用函数ctrlts( )转换为能控标准型和能观测标准型。再将得到的能控标 准型和能观测标准型用函数tf( )转换为传递函数，并与原传递函数进行比较。

过程控制系统实验报告

《过程控制系统实验报告》 院－系： 专业： 年级： 学生姓名： 学号： 指导教师： 2015 年6 月

过程控制系统实验报告 部门：工学院电气工程实验教学中心实验日期：年月日 姓名学号班级成绩 实验名称实验一单容水箱液位定值控制实验学时 课程名称过程控制系统实验及课程设计教材过程控制系统 一、实验仪器与设备 A3000现场系统，任何一个控制系统，万用表 二、实验要求 1、使用比例控制进行单溶液位进行控制，要求能够得到稳定曲线，以及震荡曲线。 2、使用比例积分控制进行流量控制，能够得到稳定曲线。设定不同的积分参数，进行 比较。 3、使用比例积分微分控制进行流量控制，要求能够得到稳定曲线。设定不同的积分参数，进行比较。 三、实验原理 (1)控制系统结构 单容水箱液位定值(随动)控制实验，定性分析P, PI，PD控制器特性。 水流入量Qi由调节阀u控制，流出量Qo则由用户通过负载阀R来改变。被调量为水位H。使用P,PI , PID控制，看控制效果，进行比较。 控制策略使用PI、PD、PID调节。 (2)控制系统接线表 使用ADAM端口测量或控制量测量或控制量标号使用PLC端 口 锅炉液位LT101 AI0 AI0 调节阀FV101 AO0 AO0 四、实验内容与步骤 1、编写控制器算法程序，下装调试；编写测试组态工程，连接控制器，进行联合调试。这些步骤不详细介绍。

2、在现场系统上，打开手阀QV-115、QV-106，电磁阀XV101（直接加24V到DOCOM，GND到XV102控制端），调节QV-116闸板开度(可以稍微大一些)，其余阀门关闭。 3、在控制系统上，将液位变送器LT-103输出连接到AI0，AO0输出连到变频器U-101控制端上。 注意：具体哪个通道连接指定的传感器和执行器依赖于控制器编程。对于全连好线的系统，例如DCS，则必须安装已经接线的通道来编程。 4、打开设备电源。包括变频器电源，设置变频器4-20mA的工作模式，变频器直接驱动水泵P101。 5、连接好控制系统和监控计算机之间的通讯电缆，启动控制系统。 6、启动计算机，启动组态软件，进入测试项目界面。启动调节器，设置各项参数，将调节器的手动控制切换到自动控制。 7、设置PID控制器参数，可以使用各种经验法来整定参数。这里不限制使用的方法。 五、实验结果记录及处理 六、实验心得体会： 比例控制特性：能较快克服扰动的影响，使系统稳定下来，但有余差。 比例积分特性：能消除余差，它能适用于控制通道时滞较小、负荷变化不大、被控量不允许由余差的场合。 比例微分特性：对于改善系统的动态性能指标，有显著的效果。

温度检测与控制实验报告材料

实验三十二温度传感器温度控制实验 一、实验目的 1.了解温度传感器电路的工作原理 2.了解温度控制的基本原理 3.掌握一线总线接口的使用 二、实验说明 这是一个综合硬件实验，分两大功能：温度的测量和温度的控制。 1.DALLAS最新单线数字温度传感器DS18B20简介 Dallas 半导体公司的数字化温度传感器DS1820是世界上第一片支持“一线总线”接口的温度传感器。现场温度直接以“一线总线”的数字方式传输，大大提高了系统的抗干扰性。适合于恶劣环境的现场温度测量，如：环境控制、设备或过程控制、测温类消费电子产品等。与前一代产品不同，新的产品支持3V～5.5V的电压围，使系统设计更灵活、方便。 DS18B20测量温度围为 -55°C～+125°C，在-10～+85°C围,精度为±0.5°C。DS18B20可以程序设定9～12位的分辨率，及用户设定的报警温度存储在EEPROM中，掉电后依然保存。 DS18B20部结构 DS18B20部结构主要由四部分组成：64位光刻ROM、温度传感器、非挥发的温度报警触发器TH和TL、配置寄存器。DS18B20的管脚排列如下: DQ为数字信号输入/输出端；GND为电源地；VDD为外接供电电源输入端（在寄生电源接线方式时接地）。 光刻ROM中的64位序列号是出厂前被光刻好的，它可以看作是该DS18B20的地址序列码。64位光刻ROM的排列是：开始8位（28H）是产品类型标号，接 着的48位是该DS18B20自身的序列号，最后8位是前面56位的循环冗余校验 码（CRC=X8+X5+X4+1）。光刻ROM的作用是使每一个DS18B20都各不相同，这样 就可以实现一根总线上挂接多个DS18B20的目的。 DS18B20中的温度传感器可完成对温度的测量，以12位转化为例:用16位符号扩展的二进制补码读数形式提供，以0.0625℃/LSB形式表达，其中S为符号位。 Bit7 Bit6 Bit5 Bit4 Bit3 Bit2 Bit1 Bit0 232221202-12-22-32-4 Bit15 Bit14 Bit13 Bit12 Bit11 Bit10 Bit9 Bit8 S S S S S 262524这是12位转化后得到的12位数据，存储在18B20的两个8比特的RAM中，二进制中的