2022年自动化综合实验实验报告 .pdf

自动化专业综合实验实验报告名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 12 页 - - - - - - - - - 自动化专业综合实验实验报告2 protel综合实验一一, 任务：绘制一个简单的原理图新建一原理图文件， 加载 miscellaneous devices.ddb库文件，将所有需要的元件 place 到原理图中，排列元件，用导线连接（连线前，用菜单toolspereferencesschematic 将 options 选项卡中 Auto-junction 打钩，这样在“T”型交叉处就会自动产生节点，但十字交叉处仍然需要手动添加），添加节点，元件编号等等，完成原理图绘制。二, 实验步骤：1.打开实验软件 protell99，新建原理图按照filenewschematic document 然后从命名为自己的文件，保存。2.加载是按所需的库文件miscellaneous devices.ddb在 tools 工具选项里找到添加库文件然后再 C:Program FilesDesign Explore 99SElibrarySch 里找到所需的库文件双击添加再点ok 生效。3.放置元器件，在库文件里找到元器件双击元件，对话框中选中selection 项，再在原理图单击就可以把元器件放置到原理图中，也可以右击选择放置元器件然后搜索所需的元器件； 找到所有元器件后按适当的位置排列好用（导线）连接元器件。4.封装所有元器件，选中元器件右击在footprint 里填写封装内容。三，实验绘制的原理图：R5RES2R1RES2R2RES2R3RES2R4RES2C1CAPAR1OPAMPAR2OPAMPR6POT2D1DIODE TUNNELD2DIODE TUNNELGND+VCC-VEE-VEE+VCC-VEEGNDvo2vo1任务一绘制的原理图名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 12 页 - - - - - - - - - 自动化专业综合实验实验报告3 protel综合实验二一,任务：新建原理图库文件 （filenewschematic library document） ，绘制两个元件。二,实验步骤：1. 打开实验软件protell99,新建原理图库文件按照filenewschematic library document 顺 序 建 立 新 的 库 文 件 ， 并 从 命 名 为 自 己 知 道 的 文 件 名（shiyaneryuanlitukuwenjian） 。2. 绘制原件图：实验要求绘制NPN,和 JK触发器的原件图。先绘制NPN原件图用绘图工具栏的画弧画质一个圆，然后用线画竖线和斜线并右击选择是竖线更粗一些。三角行的用多边形绘制命令画然后右击更改填充颜色，三条引脚不可以用线条画要用软件里的放置引脚注意引脚的方向，并修改引脚的长度使得原件图更加好看美观。 绘制 JK触发器选择添加新原件弹出新的绘图纸这样就可以是原件在同一个库里。然后用画图工具画JK触发器并在属性里修改名称和大小使图更加美观。3. 命名原件图：将画好的原件图分别命名为NPN何 JK触发器。三,实验绘制的原件图：B1C2E3J2CK4K3Q6Q7PR5CLR1NPN 三极管JK触发器名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 12 页 - - - - - - - - - 自动化专业综合实验实验报告4 protel综合实验三一,任务：新建 PCB文件（filenewPCB document ）绘制任务一中原理图的PCB图。二,实验步骤：1. 打开实验软件 protell99，按照 FileNew（给该数据库文件命名） 双击Document 文件夹 FileNew双击 PCB Document给 PCB文件命名双击该文件名，建好新的PCB文件。2. 在第一次绘制的原理图中添加元件封装，经电气检查无误后生成网络表。然后回到 PCB绘制窗口按照 DesignLoad netsExecute导入网络表。这样就把元器件导入到PCB里然后适当调整原件位置就可以布线了（这个步骤也可以和原理图绘制方法类似把原件放置到图里然后连线）。3. 布线：选择自动布线选择全部，软件会自动按照一定的要求自动布线。完成后如果有没有连接上的可以手动连接用导线连接上。4. 美化： 选择添加泪滴焊盘， 对于电源和地线选择多边形覆铜这样可以是PCB版更加美观和抗干扰。三,实验绘制的 PCB图：实验一的原理图画的PCB图名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 12 页 - - - - - - - - - 自动化专业综合实验实验报告5 protel综合实验四一. 任务：新建 PCB库文件（filenewPCB library document ）绘制任务二中两个元件的封装。二. 实验步骤：1. 打开实验软件 protell99，按照 FileNew（给该数据库文件命名） 双击 Document文件夹 FileNew双击 PCB Document 给 PCB文件命名 双击该文件名，建好新的PCB文件。2. 打开实验二画的两个原件图，经电气检查无误后生成网络表。然后回到 PCB绘制窗口按照 Design Load netsExecute导入网络表。这样画的原件原理图就导入到PCB库文件中。按要求调整原件的大小和焊点的大小位置，如果调整的不对可能发生元器件不能安放到制作出来的pcb版中的情况。 （这个步骤也可以和原理图绘制方法类似把原件放置到图里然后连线）。3. 美化：选择添加泪滴焊盘，美化PCB版三.实验绘制的 PCB图：1. 2. 三极管 NPN JK触发器名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 12 页 - - - - - - - - - 自动化专业综合实验实验报告6 matlab电机控制综合仿真实验一一.任务：利用 Simpowersystem里面自带的 DC电机模块， 完成他励直流电机单闭环调速仿真，速度调节用PI 控制方法，要求封装PI 模块，给定速度 100rad/s，负载由空载到 1s 时跳变到 20N。调节不同的 PI参数，观察仿真结果总结速度波形、转矩波形的变化规律。另外要求将scope 图中的 4条曲线参数导出到工作空间， 并用 subplot 和 plot 函数画在同一个窗口中，每个子图加上对应的标题。写报告时必须仿真模型图和绘制的曲线图二.实验步骤：1.打开 matlab7.1新建 model 文本然后打开 simulink 依次找到所需的模块拖到 model 文本中。2.用导线将模块之间按照要求连接，并修改相应的参数和元件内容。例如：示波器 scope的输入端口数，输入信号的大小及种类等。3.封装 pi 控制器子系统， 按下图搭建 pi 控制器并创建子系统， 然后封装在更改 kp，ki 的值。1Out11sIntegratorKiGain1KpGainAdd1In14.导出数据到 workspace，在 simlink 中找到 To Workspace将示波器及反馈数据导出到工作空间，利用plot 画出数据图。5.plot 画图程序：subplot(411) plot(t,w,r),title( 转速) subplot(412) plot(t,Ia,b),title( 电枢电流 ) subplot(413) plot(t,Te,g),title(转矩) 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 12 页 - - - - - - - - - 自动化专业综合实验实验报告7 subplot(414) plot(t,If,y),title( 励磁电流 ) 三 .实验的电路图：ContinuouspowerguiTeTo Workspace4wTo Workspace3IaTo WorkspactTo Workspace1IfTo WorkspaceStepScope1PIPI ControllerDC Voltage SourceTLmA+F+A-F-dcDC Machines-+Controlled Voltage Source100ConstantClockwwIaIfTe四.实验数据图：00.20.40.60.811.21.41.61.82050100转 速00.20.40.60.811.21.41.61.82-2000200电 枢 电 流00.20.40.60.811.21.41.61.82-1000100转 矩00.20.40.60.811.21.41.61.82-202励 磁 电 流名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 7 页，共 12 页 - - - - - - - - - 自动化专业综合实验实验报告8 matlab电机控制综合仿真实验二一.任务：利用Simulink 基本模块搭建他励直流电机闭环调速系统，直流电机子模块，根据以下电机数学模型搭建eMaTCIeLmdTTBJdt电机模块要求封装，参数20.05kgmJ，0.02NmsmB，165mC，0.01Wbf点击封装模块时输入。 PI 控制模块要求封装，调节不同的PI 参数，得到不同的速度波形。写报告时，要给出仿真模型和不同PI参数的速度波形二.实验步骤：1.打开 matlab7.1 新建 model 文件在 simulink 中找到所需的模块拖到model 文件中。2.搭建电机 DCmotor模块，按照任务所给的方程搭建电路如下：2Te1w1sIntegrator-K-Gain420Gain3-K-Gain2-K-Gain1Add2ia1Tl3.修改 pi 控制器的参数，然后调试成功后在simulink 中找到 To Workspace将示波器将数据导出到工作空间。 注意将 To Workspace中 save format改为 array 以便于可以导出到工作空间。4.调试运行，观察示波器的图像，直到找到最好的状态。5.用 plot 画图，程序如下： subplot(311); plot(t,ia,g),title(ia) subplot(312); plot(t,Te,r),title(Te) 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 8 页，共 12 页 - - - - - - - - - 自动化专业综合实验实验报告9 subplot(313); plot(t,w,b),title(w) 三.实验电路图：tTo Workspace3iaTo Workspace2TeTo Workspace1wTo WorkspaceScopePIPI ControllerTliawTeDC moto20Constant1100ConstantClock四.实验数据图：00.20.40.60.811.21.41.61.820100200ia00.20.40.60.811.21.41.61.820100200Te00.20.40.60.811.21.41.61.820100200w名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 9 页，共 12 页 - - - - - - - - - 自动化专业综合实验实验报告10 matlab电机控制综合仿真实验三一. 任务：修改任务二的模型，使其PI控制参数来自外部变量设定，将速度偏差的仿真结果导出到工作空间（workspace） ，用 m 文件编写一段循环程序调用任务二的仿真模型（调用函数为sim） ，在 m 文件中实现对PI 参数的调整，处理数据，得到满意的控制参数，绘制仿真结果曲线图。二. 实验步骤：1. .打开 matlab7.1 软件，找到并打开上次实验的model 文件根据这次的实验要求需要修改 pi 控制器，按照下图修改：所需的模块在 simulink 中找到，然后将 pi 控制器做成子系统并修改输入输出的名称。2. 将实验数据到出到workspace，在 simulink中找到 To Workspace ，修改 To Workspace属性 save format为 array，并从新命名。用m文件对PI参数进行调整，在 file中找到新建 m文件然后输入以下程序：clear;clc;clfsum=0;eps=0.01;for kp=0.2:0.1:0.8for ki=2:10 sim(DC_moto.mdl,3) N=length(err) ave=mean(err(N-99:N)if ave subplot(211) 1IaProduct1Product1sIntegratorAdd3err2Ki1kp名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 10 页，共 12 页 - - - - - - - - - 自动化专业综合实验实验报告11 plot(t,w,r),title( 转速) subplot(212) plot(t,Te, b ),title( 转矩 ) 三. 实验电路图：四. 实验数据图：00.511.522.53050100150转 速00.511.522.531020304050转 矩0.2kp2kierrTo Workspace4tTo Workspace3TeTo Workspace1wTo WorkspacekpKierrIaSubsystemScopeTliawTeDC moto20Constant1100ConstantClock名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 11 页，共 12 页 - - - - - - - - - 自动化专业综合实验实验报告12 实验小结：两周的自动化综合实验结束了，在这两周的实验过程中我学到了很多的东西。我们都知道 protel 和 matlab 这两个软件是自动化专业常用的软件而在我们的课堂里以理论的形式学习是远远不够的，实验室的学习和练习是一个对理论的巩固和加深的很好方法。随着电子工业的飞速发展，电路设计越来越复杂，手工设计越来越难以适应形势发展的需要，Protel 99 SE以其强大的功能、快捷实用的操作界面及良好的开放性，为设计者提供了现代电子设计手段，使设计者能快捷、准确地设计出满意的电路原理图和印刷电路板，不愧是从事电路设计的一个良好的工具。在实验的过程中通过老师的讲解和自己的摸索以及查找资料学会了很多这个软件的基本功能的使用方法。Matlab 已经成为线性代数、自动控制理论、数字信号处理、时间序列分析、动态系统仿真、图像处理等课程的基本工具是大学生，硕士生以及研究生必须掌握的技能之一。例如我们这次的matlab 任务里利用 m 文件自动循环找到最合适的 pi 控制器的 kp、ki 参数，如果用手工去一个一个的试那将是非常麻烦的， matlab 中我们就可以通过编程的方法简单而快速的找到合适的参数。当然对于matlab 来说他的绘图功能是很强大的利用matlab 可以将繁琐的数值数据变成简单清晰的图表形式更利于对数据的分析和处理。这两周的综合实验使我学会了protel 和 matlab 软件的基本功能的使用，对于实际的使用那些还是远远不够的但是这次的实验却是为以后的更进一步的学习打下了良好的基础。总的来说这两周的实验是收获丰厚的，受益很大的不单巩固的理论学习也增强了解决问题的能力对以后的帮助很大。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 12 页，共 12 页 - - - - - - - - -