实验台上有组装好的实验装置

实验台上有组装好的实验装置（通用4篇）

篇1：实验台上有组装好的实验装置

实验台上有组装好的实验装置，如图21所示，其中弹簧测力计的量程为0~5N。

另外还有质量均为100g的钩码六个（图中未画出）。要求利用上述实验装置和钩码设计一个实验证明：用动滑轮提升重物时，如果动滑轮的机械效率不变，则有用功跟总功成正比。请写出主要实验步骤

（1）在动滑轮挂钩上挂2个钩码，用弹簧测力计竖直向上匀速拉绳子自由端。2个钩码的总质量用m表示，绳子自由端所受拉力用F表示，绳子自由端移动的距离用s表示，钩码上升的高度用h表示。将m的数值记录在表格中，用弹簧测力计测出F，用刻度尺分别测出s、h，并把测量数据记录在表格中；„„（2分）

（2）保持动滑轮所挂钩码个数不变，依次改变绳子自由端移动的距离s，仿照步骤（1）再做5次实验，将各次的m数值记录在表格中，分别测量各次的F、s、h，并把各次的测量数据记录在表格中。„„（2分）

（3）利用W总＝F s，计算出各次的总功，用W有用＝G h=mgh，计算出各次的有用功，并将各次的总功、有用功记录在表格中。„„（1分）（其他答案正确的，均可相应得分）

篇2：实验台上有组装好的实验装置

1 无头轧制模拟实验台的简介和系统模型

无头轧制多级传动模拟实验台是一个以变频器为放大器、交流电机作为执行机构、S7-400PLC作为控制器的位置随动系统[5]。PLC通过PROFIBUS/DP总线连接变频器完成过程量的给定和电机数据的上传,通过MPI总线连接上位机,采用Win CC组态软件监视和控制系统。执行机构2台异步电机和1台同步电机分别驱动下面模拟钢坯追赶过程的2个滑块和上边模拟焊接过程的焊机小车的运行,滑块和焊机小车与丝杠相连,通过编码器和高速计数器精确地采集3个滑块的位置信息上传给PLC,PLC完成对位置的精确控制。实验台电气结构图如图1所示。

系统模型的建立在参考文献[6]中已给出严格的推导证明,最终系统的模型结构见图2。将变频器和电机等效成一个整体,其转速环和电流环的控制器ASR,ACR采用PI控制方式,由变频器内部实现,位置环控制器APR由PLC实现,本文主要是通过Matlab仿真和PLC上编程完成位置环APR进行设计。

2 变论域模糊PID的设计

2.1 模糊自调整PID控制器

模糊自适应PID控制器的系统结构主要是由模糊控制系统和参数可调的PID控制器组成[7]。控制器在传统PID控制器的基础上,加入模糊控制算法将位置误差e和误差的变化率ec作为输入通过不断检测系统e和ec的变化来实时调整PID控制器的3个参数。将模糊控制较好的鲁棒性、稳定性、对非线性时变系统良好的控制性能和PID控制的实时性、快速性相结合,很大程度改善控制器的性能。模糊PID结构见图3。

控制器采用2输入3输出的结构形式,输入选取位置误差e和误差的变化率ec,PID 3个参数的变化量ΔKP,ΔKI,ΔKD作为输出量。e和ec的语言变量为E,EC,e和ec通过乘以量化因子Ke,Kec,将其转化到论域E,EC上,模糊控制器输入变量e和ec和输出变量ΔKP,ΔKI,ΔKD的论域为{-E,E},模糊语言值为{PB,PM,PS,ZO,NS,NM,NB},隶属度函数选取三角形隶属度函数的形式。

根据工程经验和专家知识调整PID参数,采用常规的模糊条件if A and B then C进行模糊合成推理,建立ΔKP,ΔKI,ΔKD的模糊规则表,如表1所示。

模糊推理采用Mamdani法则,解模糊采用重心法见下式:

将模糊量转化为精确的控制量。

通过解模糊求得ΔKP,ΔKI,ΔKD在其模糊论域的精确值,乘以比例因子K1,K2,K3得到最终的ΔKP,ΔKI,ΔKD的值,通过下式:

最终得到控制器当前KP,KI,KD的值。

量化因子Ke,Kec和比例因子K1,K2,K3为模糊控制器的参数,对模糊控制器有重大影响。根据系统实际运行的动态范围,e=[emin,emax],ec=[ecmin,ecmax],Δkm=[Δkm min,Δkm man](m为p,i,d),输入变量e,ec和输出变量ΔKP,ΔKI,ΔKD的模糊论域为{-E,E},定义量化因子和比例因子的修正关系为

其中,m=1,2,3。

2.2 变论域模糊控制原理

常规模糊PID一旦设计完成其结构就固定,不能更改,自适应能力有限。当输入e,ec的论域选择过大输入量较小时,只会用到其少量的模糊集合和隶属函数;反之,输入论域过小,对于较大的输入,模糊控制的调整量不足,从而控制效果变差。输出论域过大,会使ΔKP,ΔKI,ΔKD过大,从而使系统出现震荡、抗干扰能力变差等;论域过小会使PID参数调整不足,控制效果变差。

基于以上常规模糊PID的不足,将变论域的思想融入模糊PID中。李洪兴教授1999年在文献[4]中正式提出变论域的思想。变论域是指输入输出论域随着误差和控制要求的变化按照一定准则,适当地进行变化[8]。其思想是在规则形式不变的前提下,论域随着误差变小而收缩(亦可随着误差增大而扩展)[9]。论域伸缩变化如图4所示。

设输入x的基本论域为[-E,E],输出u的基本论域为[-U,U],则变论域上的输入论域x通过伸缩因子α变为[-αE,αE],输出论域u通过伸缩因子β变为[-βU,βU][10]。目前,伸缩因子的形式没有统一的标准,常用于构造伸缩因子的方法主要有2种:一种是采用模糊推理的方法,另一种是基于e,ec的函数型设计方式;本文伸缩因子采用基于函数型的设计。输入量e,ec的伸缩因子为

式中:τ为常数,0<τ<1。

根据当前e,ec的变化所反映的系统当前状态,确定输出论域的伸缩因子为

式中:K为比例常数;设计参数β(0)通常取0,然后根据实际调整。

大量对于量化因子和比例因子的研究表明,不改变模糊控制器的结构,调整模糊控制器的量化因子和比例因子,实际上是把模糊控制器中论域压缩或扩张,与变论域思想本质上相同[11]。量化因子增大,相当于收缩输入论域,反之相当于扩张输入论域;比例因子放大,相当于扩张输出论域,反之相当于收缩输出论域。本文基于量化因子和比例因子的特点,根据e,ec调整量化因子和比例因子,达到论域收缩的效果。变论域模糊自调整PID的结构如图5所示。

3 变论域模糊PID的PLC程序设计

变论域模糊PID控制器采用PLC的软件实现,将其看作是总体程序的一个子程序,软件的编写在SIEMATIC STEP7中完成。将程序分为变论域和常规的模糊PID两部分。变论域部分主要是根据实际的输入计算出相应的量化因子Ke,Kec和比例因子K1,K2,K3,完成实际论域的伸缩和扩张。常规的模糊PID设计首先通过Matlab编程离线计算出模糊规则查询表,将模糊规则查询表存储在PLC的数据块DB中,编写查表子程序,选用基址加偏移地址的方法[12],该方法设计简单,运算速度快。通过高速计数器采集编码器的脉冲信号得到滑块的实际位置,通过计算得到位置差及变化率e和ec,分别乘以变论域处理后的量化因子Ke,Kec得到其在变论域上的E和EC。查表子程序得到ΔKP,ΔKI,ΔKD的论域值,乘以变论域处理后的比例因子K1,K2,K3得到当前的ΔKP,ΔKI,ΔKD值,通过式(2)得到当前的KP,KI,KD的值,再将得到的KP,KI,KD的值写入PLC的FB41功能块中。变论域模糊控制器程序结构图如图6所示。

4 系统仿真及实验结果

根据参考文献[5]可知,系统模型中Kv=22,T=0.003 41 s,J=9.398 kg·m2,ASR控制器P=7,I=0,ACR的控制器参数为P=1,I=2。仿真1给定1 000 mm的位置阶跃信号,APR控制器分别采用PID、常规模糊PID和变论域模糊PID 3种控制器,系统仿真模型见图7。

APR控制器参数初调为P=7,I=0,D=0.5,3种控制器初始PID参数都相同,根据公式模糊控制器的量化因子Ke=0.6,Kec=0.36,考虑系统的稳定性和快速性,量化因子K1=3,K2=20,K3=1/4。变论域模糊PID控制器和模糊PID模糊参数完全相同。电机转速限幅为3 000 r/min。位置曲线和速度曲线如图8、图9所示。

比较3种控制方式的阶跃曲线,可以看出曲线初始时由于电机转速限幅的原因,3种控制器都被限制在限幅值上,初始时曲线上升速度相同,随着误差的减小,电机速度逐渐小于最大限幅值,其控制器的效果有明显差别,变论域模糊PID曲线上升速度快,传统PID、常规模糊PID、变论域模糊PID达到稳态时间分别是13.5 s,8.3 s,5.2 s。当在20 s受到扰动后,变论域模糊PID受扰动影响较小并且能够快速地恢复稳定,其抗干扰能力明显优于传统地PID和常规模糊PID控制器。

仿真2模拟钢坯追击过程,给定初始位置误差700 mm,同时给定曲线以15 mm/s的速度运动,3种控制器初始PID参数为P=7,I=0.06,D=0.6,模糊控制器的量化因子和比例因子为Ke=0.857,Kec=0.6,K1=3,K2=20,K3=1/4最终得到3种控制方式的曲线如图10所示。

3种控制器仿真曲线追踪上的时间分别为10.6 s,8.3 s,4.9 s,由此可见变论域模糊PID能够大幅度缩短追击时间。

在无头轧制多级传动模拟实验台上实验,通过Win CC读出2块钢坯的位置差曲线,实验主要比较常规模糊PID和变论域模糊PID两种控制方式的曲线,实验结果见图11a、图11b,实验结果表明,与常规模糊PID控制器相比,变论域模糊PID的追击时间较其缩短近14 s,而且调节时间短。

5结论

无头轧制工艺过程要求钢坯位置的精确控制和快速追赶焊接,对动、静态性能指标要求都很高,所以控制器的选择非常重要。本文根据无头轧制工艺过程中钢坯追赶时快速、稳定、准确的特点,对PID、模糊PID、变论域模糊PID 3种控制方法进行了比较。

仿真结果表明变论域模糊PID响应速度和抗扰能力方面都优于传统的PID控制器和常规模糊PID控制器,变论域模糊PID控制器其论域能够随误差的变化而进行伸缩和扩张,模糊规则能够完全地应用整个控制过程,其性能更优于常规模糊PID控制器,具有一定的推广意义。

摘要：无头轧制技术作为目前轧钢业最为先进的加工方法,对未来我国轧钢业的发展有深远意义。无头轧制系统是强扰动作用下的高阶、非线性、强耦合、时变的机电控制系统,要求后一根钢坯能够快速、准确、稳定地追上前一根钢坯。针对传统PID控制器响应速度慢、稳定性差和常规模糊PID论域不变调节能力差的缺点,将变论域与常规模糊PID结合提出变论域自适应模糊PID控制器,其变论域能够提高模糊推理的精度,模糊控制能够实现PID参数的在线整定。通过仿真和实验表明,其响应速度、稳态精度和抗干扰能力优于传统PID和常规模糊PID,具有一定的推广价值。

关键词：无头轧制,多级传动,变论域模糊PID,可编程序控制器

参考文献

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[3]崔家瑞,李擎,祝乔.飞航导弹变论域自适应模糊PID控制方法[J].控制工程,2014,21(6):848-852.

[4]李洪兴.变论域自适应模糊控制器[J].中国科学(E辑),1999,29(1):32-42.

[5]常鸿飞.无头轧制多级传动模拟实验台的研究与开发[D].天津:河北工业大学,2007.

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[7]李国友,高宁宁,卢杰键.蒸汽过热炉温度模糊自适应PID控制[J].计算机与应用化学,2014,12(31):1539-1542.

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[9]潘琢金,温文博,杨华.变论域模糊PID在空调车温度控制中的应用[J].计算机仿真,2011,28(10):43-46.

[10]韦延方,董爱华,吕国栋,等.造纸机速度链的变论域模糊PID控制[J].电气传动,2009,39(8):52-55.

[11]潘永平,王钦若.变论域自适应模糊PID控制器设计[J].智能控制技术,2007,29(3):9-11.

篇3：实验台上有组装好的实验装置

【关键词】VRML；计算机；组装实验

科技的快速发展，对教育事业的改革发展发挥了重要的影响。在传统的计算机组装教学过程中，只能利用固定的硬件，通过计算机老师的分析与讲解完成计算机的组装过程，缺乏一定的实践性。在一定程度上，影响了计算机组装教学水平的进一步提高。基于VRML的计算机组装实验的出现与发展，有效的弥补了传统计算机组装教学中硬件设备不足的缺陷。基于VRML的计算机组装虚拟实验系统，相对详尽的实现了模拟试验的各种技术，其中包括计算机组装虚拟场景的构建、计算机部件的动态组合状况、计算机组装虚拟实验场景的交互等，通过这些教学环节的增加，有效的改善了计算机组装教学中存在的问题，促进了计算机组装教学的不断发展。

1.关于基于VRML的计算机组装实验现状的分析

从相关的理论层面分析，VRML是建立在真实世界的场景模型或人们依据现实需要虚构的三维世界场景的一种虚拟现实的建模语言且具有平台无关性。随着科技的发展，基于VRML的计算机组装实验得到了更为广泛的应用。在实际的教学中，由于虚拟实验具有一定的沉浸性、交互性、构想性，使其在计算机组装教学中发挥了重要的作用。在计算机组装教学过程中，教师必须在确保学生理解基本的计算机组装过程的基础之上，才能进行基于VRML的计算机组装实验的探究过程。关于计算机组装的详细情况可以归纳为以下的图表：

计算机组装图解

2.关于基于VRML的计算机组装虚拟实验的相关分析

2.1基于VRML的计算机组装虚拟实验的必要性

在实际教学活动中，计算机组装教学是一门实践性与直观性较强的操作技能类的课程。如果采用传统的教学方法，在计算机组装的教学活动中，由于计算机各个部件缺乏以及部件更新速度慢等原因，常常致使计算机组装的教学效果达不到预计的教学目标。而在采用二维多媒体实验系统进行辅助教学的过程中，计算机组装的交互性以及真实感的体现都不够明显，学生在全程的观看计算机组装的过程中，仍然无法真正感知计算机组装的过程是怎样的。本着虚拟现实技术对于计算机组装需要的相关部件可以进行一定的仿真实验以及让学生真正的参与其中，基于VRML的计算机组装虚拟实验系统被开发以及广泛的应用于实际的教学活动中。

2.2基于VRML的计算机组装虚拟实验的系统结构设计

基于VRML的计算机组装虚拟实验，VRML技术的应用，可以在计算机组装的课堂上实现仿真的虚拟实验。在仿真的虚拟实验中，教师可以利用多媒体技术，以网络的形式实现多用户的网络操作，让参与实验的学生，通过人机界面对虚拟环境中计算机的组装演示，清晰的将计算机组装的实验呈现给学生。实验模型的构建也是基于VRML的计算机组装虚拟实验系统中重要的一部分内容。实验模型的复杂度、精细度对于基于VRML的计算机组装虚拟实验系统性能有很重要的影响。因此，我们需要建立一个相对完整的实验模型，以便其可以清晰地表达三维模型中几何模型以及物理模型所要表达对象的静态特性以及动态特性。一般而言，几何模型侧重于表现虚拟物体的静态特征，而物理模型侧重于表现虚拟物体的动态特征。因此，在实际的教学活动中，我们应充分的研究基于VRML的计算机组装虚拟实验系统的相关内容，力图使之可以更好的促进计算机组装教学的发展。

另外，在基于VRML的计算机组装虚拟实验中，还需注意该实验操作系统的结构构成主要是指实验说明、计算机部件的三维浏览、计算机组装过程演示以及计算机各个部件的组装实验演示。在学生参与实验的过程中，教师应引导学生探究实验的目的、实验的原理以及对实验注意事项进行归纳总结。同时需要明确计算机部件三维浏览的作用，并利用计算机部件的三维仿真，从任意角度观察计算机组装的实验演示效果。并可以随时根据计算机部件的更新状况，对基于VRML的计算机组装虚拟实验模型的系统进行一定的修改，使之符合计算机组装实验的发展。在减轻更换计算机硬件的经济负担的同时，可将基于VRML的计算机组装虚拟实验的演示过程，随时播放给学生看，让学生在一定知识基础上，熟练的掌握计算机组装的各类实验科目，进一步提高计算机组装教学的水平。下图是关于基于VRML的计算机组装虚拟实验系统的简单图解：

基于VRML的计算机组装实验图解

3.总结

基于VRML的计算机组装虚拟实验，对于计算机组装的教学活动具有至关重要的作用。因此，在实际的计算机组装教学活动中，教师可以综合计算机组装教学的需要以及条件，有效的利用基于VRML的计算机组装虚拟实验进行授课讲解。通过虚拟的仿真实验，让学生在实践的参与活动中，真切的体会计算机组装的全过程。在一定程度上，激发学生学习组装计算机的相关知识的积极性，使之可以充分发挥主观能动性，在接受原有知识的基础前提下，有效的改善不良的学习状况，提高计算机组装教学的水平。随着科技的发展，计算机组装教学在科技力量的支撑下，基于VRML的计算机组装虚拟实验效果会更加突出。从而在计算机组装及其他领域获得更好的发展，（下转第400页）（上接第389页）以及更好的弥补相关教学实验发展的技术空白之处。 [科]

【参考文献】

[1]程永军.刘蔚.基于VRML的实时交互式虚拟教学系统[J].电化教育研究，2002（04）.

[2]严继康.甘国友.孙加林.基于VRML的电子陶瓷虚拟实验室[J].昆明理工大学学报（理工版），2003（01）.

篇4：实验台上有组装好的实验装置

关键词：高职；计算机；组装维护；上机实验

中图分类号：TP305-4 文献标识码：A文章编号：1007-9599 (2011) 08-0000-01

Discussion on the Assembly Maintenance and Computer Experiment of Vocational Computer

Liu Lili,Liu Huachen

(Zaozhuang Science and Technology Vocational College,Tengzhou277500,China)

Abstract:With the improvement of science and technology,computers are becoming more and more popular.High universities ask their students not only simply using computers,but also learning some methods of maintaining systems.The thesis mainly discusses the maintenance of high vocational computers and experiments.It has some realistic and guiding meanings.

Keywords:Higher vocational college;Computer;Assembly maintenance;Experiment

一、引言

随着计算机软硬件突飞猛进的发展，计算机具备了处理多媒体信息的能力。人们能够以自己所熟悉的声音、文字、图形符号同计算机进行信息交互，计算机成了信息交流的媒介。再配合网络的作用，计算机就有了更广泛的用途。进入21世纪，计算机的性能更是有了极大的提高，当前计算机已进入千家万户，成为家庭中的信息、娱乐中心。在高职院校中，学生不仅要具备必要的计算机操作能力，还要学会简单的计算机系统维护。本文主要探讨高职计算机的组装维护与上机实验，具有一定的现实意义和指导意义。

二、微型计算机的组装维护

（一）安装前的准备

1.断电操作。在安装或插拔各种适配卡及连线电缆过程中，一定要断电操作，否则容易烧毁板卡。2.释放静电。如果安装计算机时身体带有静电，则有可能把配件击穿或者烧毁，所以在用手触摸主板或其他卡之前应先触摸金属物体释放静电。3.准备工具。准备组装计算机硬件时需要用到一些工具，组装前应准备好一支万用表、带磁螺丝刀一套、镊子和尖嘴钳各一把。

（二）计算机主机的安装

主机的安装主要是指将主板、主板上的扩展卡、硬盘等配件安装并固定到主机箱内部，其中包括主板、电源、CPU、内存条、扩展卡、硬盘、光驱和软驱的安装，这些步骤全部完成之后，就可以将机箱面板指示灯与按钮连线相连接，至此，计算机主机的安装工作完成。

（三）计算机安装后的检查与调试

计算机组装完成后，应该进行全面的检查才可以试机。

首先，要检查各个接线有无错接、漏接，接插件是否接插可靠；其次，检查主板及各个配件是否有短路及不正常碰接问题；再次，检查主板及各种配件的硬件设置是否正确；第四，检查主板上是否有异物如螺丝等。这些情况确认之后，才可以进行试机，以保证计算机的安全。

（四）计算机的日常维护

1.磁盘碎片整理。电脑使用久了，磁盘上保存了大量的文件，这些文件并非保存在一个连续的磁盘空间上，而是分散地放在许多地方，这些零散的文件被称作“磁盘碎片”。一般来说，我们需要定期使用Windows系统自身提供的“磁盘碎片整理”工具来对磁盘文件进行优化。

2.定期更新计算机操作系统。Windows自动更新服务是Windows操作系统的一项重要功能，我们可以通过访问Window Update网址让计算机的操作系统随时保持在最新的状态。

3.杀毒软件的升级。这个步骤涉及到维护计算机的系统安全，如果我们经常进行数据交换，我们就要每天升级杀毒软件，及时更新病毒库，避免一些不必要的麻烦。

微型计算机的组装维护是一个非常重要的步骤，只有合理地组装维护才能发挥计算机的本身功能。

三、微型计算机的上机实验

本文只用安装和使用打印机这一实验阐明高职学生所必须掌握的计算机操作技能之一，意在起到引导作用，增强学生的上机操作能力。

（一）实验目的

1.熟悉打印机硬件的安装过程；2.掌握打印机驱动程度的安装过程。

（二）实验内容

1.安装打印机的数据线；2.安装打印机的电源线；3.安装打印机的驱动程序。

（三）实验步骤

1.运行“开始”—“设置”—“打印机”命令；2.双击“添加打印机”图标，打开“添加打印机向导”对话框；3.单击“下一步”按钮，然后选择“本地打印机”，再单击“下一步”按钮；4.选择“生产商”为Star，选择“打印机”为“AR—3200+”，再单击“下一步”按钮；5.选择“打印端口”为“LPT1：打印机端口”，再单击“下一步”按钮；6.“打印机名”采用默认值，单击“下一步”按钮；7.系统提示“是否打印”，选择“是一建议打印（Y）”，单击“完成”按钮。系统会自动复制文件；8.将一张A4纸放入打印机，并按下“进纸”按钮，系统会自动打印测试页。9.打开“附件”中的写字板，录入一段文字，并通过打印机打印出来。

上述实验只是高职学生必须掌握的计算机操作技能之一，此外他们还要熟练掌握网页设计、文字处理、数据处理等上机实验，只有牢固掌握这些技能，才能适应社会发展的需求！

参考文献：

[1]费琳琳,单洪伟.虚拟机在计算机组装维护实训中的应用[J].中国科技信息,2008,17:225-225