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实验八

帧成形及其传输实验

一．实验目的

1．了解帧的概念和基本特性

2．了解帧的结构和帧组成过程

3．熟悉帧信号的观测方法

4．熟悉接收端的同步过程和扫描状态

二．实验仪器

JH5001通信原理综合实验系统

20MHz双踪示波器

三．实验原理和电路说明

TDM制的数字通信系统，在国际上已逐步建立起标准并广泛使用。TDM的主要特点是在同一个信道上利用不同的时隙来传递各路（语音、数据或图象）不同信号。各路信号之间的传输是相互独立的，互不干扰。

32路TDM（一次群）系统帧组成结构示意见图8.1。

图8.1 32路TDM帧组成结构示意图

在一个帧中共划分为32段时隙（T0～T31），其中30个时隙用于30路话音业务。T0为帧定位时隙（亦称报头），用于接收设备做帧同步用。T1～T15时隙用于话音业务，分别对应第1路到第15路话音PCM码字。T16时隙用于信令信号传输，完成信令的接续。T17～T31时隙用于话音业务，分别对应第16路到第30路话音PCM码字。

图8.2 帧结构组成图

本实验中信道传输上采用了类似TDM的传输方式：定长组帧、帧定位码与信息格式。如图8.2所示。各时隙从0到3顺序编号，分别记为TS0、TS1、TS2和TS3。TS0时隙为帧定位码，帧定位的码型和码长选择直接影响接收端帧定位搜索和漏同步性能，Barker码具有良好的自相关特性。TS1时隙为话音业务PCM编码信号。TS2时隙为开关信号，8位跳线开关数据全改变。TS3时隙为特殊码序列，共4种码型可选。TS0～TS3复合成一个256Kbps 数据流在同一信道上传输。

帧传输复接模块主要由Barker码产生、同步调整、复接、系统定时单元所组成；帧传输解复接模块（亦称分接器）是由同步、定时、分接和恢复单元组成。在通信原理综合实验系统

中，复接模块是用一片现场可编程门阵列（CPLD）芯片来完成（UB01）。UB01内部还构造了一个m序列发生器，为便于观测复接信号波形，通过跳线开关SWB02（M_SEL0，M_SEL1）可以选择4种m序列码型。m序列码型可以在TPB01检测点观测。错码产生器可以通过跳线开关SWB02（E_SEL0，E_SEL1）设置4种不同信道误码率，便于学生了解帧传输解复接器在误码环境下接收端帧同步的过程和抗误码性能。通过测量可知道：在小误码时能锁定；误码加大，无法同步时，可看到帧同步电路在扫描。

在TDM复接系统中，要保证接收端分路系统和发送端一致，必须要有一个同步系统，以实现发送端和接收端同步。帧定位同步系统是复接/解复接设备中最重要的部分。

通常帧定位同步方法有两种：逐码移位同步搜索法和置位同步搜索法。本次实验中的解复接同步搜索方法采用逐码移位同步法。逐码移位同步搜索法的基本工作原理是调整收端本地帧定位码的相位，使之与收到的总码流中的帧定位码对准。同步后用收端各分路定时脉冲就可以对接收到的码流进行正确的分路。因接收码流除有帧定位码型外，随机的数字码流也可能存在与帧定位码完全相同的码型。因此，只有在同一位置，多次连续出现帧定位码型，方可算达到并进入同步。这一部分功能由帧定位检测电路内的校核电路完成。逐码移位同步搜索法系统组成框图见图8.4所示。

图8.4 逐码移位同步法电路组成框图

TDM传输功能由复接模块和解复接模块完成，其电原理框图见图8.3。

四．实验内容

准备工作：首先将解复接模块内的输入信号和时钟选择跳线开关KB01、KB02设置LOOP（自环）位置，使复接模块和解复接模块连接成自环测试方式；将复接模块内的工作状态选择跳线开关SBW02的m序列选择跳线开关M_SEL1、M_SEL2拔下，使m 序列发生器产生全0码，将错码选择跳线开关E_SEL0、E_SEL1拔下，不在传输帧中插入误码。

1．发送传输帧结构观察

用示波器同时观测帧复接模块同步指示测试点TPB07与解复接模块复接帧信号TPB03的波形，观测时用TPB07同步。复接帧信号应与8.2图相同。

1）观察帧定位信号，读出帧定位信号码格式，记录测试结果。

2）观察帧内话音数据，找出帧内话音数据时隙。同时观测复接信号TPB03的帧内话音数据和ADPCM2模块的测试点TP602（话音编码数据）波形，分别在菜单中选择ADPCM 和PCM编码方式，观测话音数据码字是否一致，记录测试结果。

3）帧内开关信号观测，以TPB07同步，观察TPB03，找到并读出帧内开关信号时隙。

调整跳线开关SWB01上短路器，改变开关信号格式，观测帧内开关信号码格式是否随之完全一致变化。

SWB02

图

8.3

复接

解复接模块原理框图

4）帧内m序列数据观测，找到帧内m序列时隙。仔细调整示波器同步，调整跳线开关短路器SWB02上M_SEL0、M_SEL1，产生不同的m序列输出，观测帧内m序列数据是否随之变化，记录测试结果。

2．解复接信号指示观测

1）帧同步信号指示观测，用示波器同时观测帧复接模块同步指示测试点TPB07与解复

接模块帧同步指示测试点TPB06波形，观测时用TPB07同步。

2）开关信号输出指示观测，在解复接器同步时，观察解复接模块的开关信号指示发光二极管指示灯（DB01～DB08）。随意改变复接模块内跳线开关SWB01中短路器（LED7～LED0）状态，观测接收端发光二极管指示灯（DB01～DB08）是否随之对应一致变化。

3）m序列数据输出测量，用示波器同时观测发端m序列信号测试点TPB01与解复接输出m序列信号TPB05波形，观测时用TPB01同步。仔细调整示波器同步，观测解复接输出m序列信号是否正确，经复接/解复接系统传输的时延是多少？。调整跳线开关短路器SWB02上M_SEL0、M_SEL1，产生不同的m序列输出，观测帧内m序列数据是否随之一致变化，记录测试结果。

3．误同步观察

当调整跳线开关SWB01中LED7～LED0为11100100码型时（与帧定位信号一致），系统解复接时会出现误同步。此时观察上一步骤各解复接信号，不断按确认键反复观察个解复接信号的变化。

4．帧同步过程观察

用示波器同时观测复接模块帧同步指示测试点TPB07与解复接模块帧同步指示测试点TPB06波形。观测时用TPB07同步，调整示波器使观测信号同步。

将解复接模块内的输入数据选择跳线开关KB01的短路器拔除，使传输信道中断，观测解复接模块帧同步失步情况。反复插入和拔除KB01的短路器，观测从失步到同步的过程和时间，记录测试结果。

5．帧失步下对接收帧内数据信号传输的定性观测

将复接模块内的错码选择跳线开关SWB02的E_SEL0、E_SEL1短路器拔除（无误码），此时复接/解复接系统处于正常通信状态，解复接模块内的开关信号指示发光二极管指示灯（DB01～DB08）与发端复接模块内跳线开关SWB01的LED0～LED8状态一致。反复插入和拔除KB01的短路器，观测DB01～DB08指示灯从失步到同步的过程和时间。

6．误码率对帧同步的影响

设置复接模块内的错码选择跳线开关SWB02的E_SEL0、E_SEL0在不同状态，改变传输信道误码率，定性观测解复接模块内的开关信号指示发光二极管指示灯（DB01～DB08）的变化态，记录测试结果。反复插入和拔除KB01的短路器，观测DB01～DB08指示灯从失步到同步的过程和时间，记录测试结果。

五．实验结果

帧定位信号码是11100100时，话音数据是11010010，开关格式为10100111。

随着M_SELO,M_SEL1的跳线的位置不同，从而可以产生四种m序列，帧内的m序列也会随之变化。

复接模块和解复接模块两信号不是完全同步的。

随着复接模块内跳线的SWB01的改变，接收端发光二极管指示灯也随之对应变化

观察由失步到同步，再插上SWB01的跳线时，观察对应接受端的指示灯由不停闪烁到稳定的时间

在同步状态下，复接和解复接系统是有时延的，本次试验的时延时间是74us，是由于信号在系统中传输是需要时间的，系统对信号进行复接和解复接也是需要时间的，所以在示波器上可以观察到两个信号波形不是完全同步的。

六．思考题

1．当调整跳线开关SWB01中LED7~LED0为11100100码型时，系统会出现什么情况？

2．能否调整示波器使在同步的条件下观测完整的一个帧内m序列数据周期，为什么？

(1)答:7位Barker码(1100100)具有良好的自相关特性，使接收端具有良好的相位分辨能

力，从而观察示波器时，能清楚地观察到脉冲，相位不重叠。

(2)答：不能观测完整的一个帧内m序列周期。因为仪器的误码率是随机的，在不同时

刻，解复接模块产生的m序列都是不一样的。

七．实验小结

1．根据此次实验可以观察到，在小的误码时，系统能够锁定，从示波器上就能观察到一个稳定的波形；在大的误码时，系统不能同步，从示波器上可以观察到解复接模块产生的波形在不停的动，试图找到一个同步状态，但因误码太大，无法找得到同步时刻。

2．通过跳线可以产生4种不同的m序列，四种不同的信道误码率。

改变m序列，能发现帧内的m序列也在随之改变。

改变不同信道的误码率，发现示波器上波形的稳定程度也随之改变，在小的误码率下，示波器能稳定的显示出波形，但在大的误码率下，示波器上的波形在不停的动，需找同步时刻。

自控实验4

东南大学自动化学院实验报告课程名称：控制基础第 4 次实验实验名称：串联校正研究院（系）：自动化学院专业：自动化姓名：徐丽娜学号：08011308 实验室：416 实验组别：同组人员：刘燊燊实验时间：2013年12月20日评定成绩：审阅教师：

一、实验目的：（1）熟悉串联校正的作用和结构（2）掌握用Bode图设计校正网络（3）在时域验证各种网络参数的校正效果二、实验原理：（1）校正的目的就是要在原系统上再加一些由调节器实现的运算规律，使控制系统满足性能指标。由于控制系统是利用期望值与实际输出值的误差进行调节的，所以，常常用“串联校正”调节方法，串联校正在结构上是将调节器Gc(S)串接在给定与反馈相比误差之后的支路上，见下图。设定校正网络Gc(S) 被控对象H(S) 实际上，校正设计不局限这种结构形式，有局部反馈、前馈等。若单从稳定性考虑，将校正网络放置在反馈回路上也很常见。（2）本实验取三阶原系统作为被控对象，分别加上二个滞后、一个超前、一个超前-滞后四种串联校正网络，这四个网络的参数均是利用Bode图定性设计的，用阶跃响应检验四种校正效果。由此证明Bode图和系统性能的关系，从而使同学会设计校正网络。三、实验设备： THBDC-1实验平台 THBDC-1虚拟示波器四、实验线路：五、实验步骤：

（1）不接校正网络，即Gc(S)=1，如总图。观察并记录阶跃响应曲线，用Bode 图解释；（2）接人参数不正确的滞后校正网络，如图4-2。观察并记录阶跃响应曲线，用Bode 图解释；（3）接人参数较好的滞后校正网络，如图4-3。观察并记录阶跃响应曲线，用Bode 图解释；（4）接人参数较好的超前校正网络，如图4-4。观察并记录阶跃响应曲线，用Bode 图解释；（5）接人参数较好的混合校正网络，如图4-5，此传递函数就是工程上常见的比例-积分-微分校正网络，即PID 调节器。观察并记录阶跃响应曲线，用Bode 图解释；六、预习与回答：（1）写出原系统和四种校正网络的传递函数，并画出它们的Bode 图，请预先得出各种校正后的阶跃响应结论，从精度、稳定性、响应时间说明五种校正网络的大致关系。（2）若只考虑减少系统的过渡时间，你认为用超前校正还是用滞后校正好？（3）请用简单的代数表达式说明用Bode 图设计校正网络的方法七、报告要求：（1）画出各种网络对原系统校正的BODE 图，从BODE 图上先得出校正后的时域特性，看是否与阶跃响应曲线一致。（2）为了便于比较，作五条阶跃曲线的坐标大小要一致。八、预习题回答一、预习思考（1）写出原系统和四种校正网络的传递函数，并画出它们的Bode 图，请预先得出各种校正后的阶跃响应结论，从精度、稳定性、响应时间说明五种校正网络的大致关系。答：原系统开环传递函数：)1051.0)(1094.0)(12.0(2 .10)(+++=s s s s G 原系统的Bode 图：

实验八公式、序列及函数的使用

实验八公式、序列及函数的使用一、实验目的 1．熟练掌握序列填充及公式复制的方法； 2．掌握常用函数的功能及使用方法，并能用它们来解决一些实际问题。二、实验内容与操作步骤在Excel环境下完成以下各操作：（一）序列填充及公式的使用 1．在Excel中创建一个空白工作簿 2．利用Excel提供的数据填充功能，在Sheet1工作表中输入以下数据： ⑴在区域A1：A9中从上到下填入：2，4，6，8，10，12，14，16，18 ⑵在区域B1：B9中从上到下填入：1，2，4，8，16，32，64，128，256 ⑶在区域C1：C12中从上到下填入：JAN，FEB，MAR，APR，MAY，JUN，JUL，AUG，SEP，OCT，NOV，DEC ⑷在区域D1：D7中从上到下填入：星期日，星期一，星期二，星期三，星期四，星期五，星期六 3．在Sheet2工作表中，利用公式计算二次函数ax2+bx+c的值，其中a=2，b=3，c=5，x从-3到4变化，每隔0.5取一个函数值。操作方法写出如下： 4．把工作簿以E81.XLS为文件名存入D:\EX8中。（二）函数的使用在Excel环境下打开D:\EX8\E82.XLS文件,依次完成以下各操作后按E83.XLS为文件名存入D:\EX8中。 1、统计函数的使用 ⑴单击“统计函数”工作表；

⑵在区域F3:G8中用“统计函数”计算出各分店的统计值。操作方法是：先在F3单元及G3单元输入的计算公式,然后选定区域F3：G3后双击其填充柄。其中F3单元的公式为，G3单元的公式为。 ⑶在区域B9:E12用“统计函数”计算出各季度的统计值。 2、条件函数的使用 ⑴单击“条件函数”工作表。 ⑵计算出各学生的平均分； ⑶给定各学生的成绩等级，规则如下：平均分≥90为“A”，80≤平均分＜90为“B，70≤平均分＜80为“C”，60≤平均分＜70为“D”，平均分＜60为“E”。以此规则在区域F3:F62用IF函数确定各学生的等级。 ⑷用FREQUENCY函数在区域I2：I5中统计出平均分0~59，60~79，80~99，100各分数段的学生人数。 3、文本函数的使用 ⑴单击“文本函数”工作表； ⑵在区域A2:F32给出的数据清单中，编号的前3位为系别信息，101为数学系，102为物理系，103为化学系，据此在区域B3:B32用函数求出每位教师的系别。其中B3单元使用的公式为。 ⑶已知身份证号的第7至第10位数为出生年份，据此在区域F3:F32用函数求出每位教师的出生年份。其中F3单元使用的公式为。 4、日期函数的使用 ⑴单击“日期函数”工作表； ⑵在区域A2:F32给出的数据清单中，在区域E3:E32用日期函数求出每位职工的工龄。其中E3单元使用的公式为。 ⑶在区域F3:F32用日期函数求出每位职工的工作天数（即自参加工作以来已经过的总天数。其中F3单元使用的公式为。 5、财务函数的使用使用 PMT 函数完成以下有关的操作： ⑴单击“财务函数”工作表； ⑵某企业向银行贷款5 万元，准备4年还清，假定当前年利率为 4 % ，在 B5 单元计算每个月应向银行偿还贷款的数额，根据条件在 B2 : B4 补充所需内容。其中单元格B5 使用的公式为。 ⑶假定当前年利率为 5 %，为使 5 年后得到 10 万元的存款，在 D5 单元计算现在开

自控实验八

东南大学能源与环境学院实验报告课程名称：自动控制基础实验名称：采样控制系统的分析院（系）：能源与环境学院专业：热能与动力工程姓名：周兴学号：03011127 实验室：417 实验组别：XX 同组人员：张亚丽实验时间：2013年12月12 日评定成绩：审阅教师：

目录一．实验目的 (3) 二．实验设备 (3) 三．实验原理 (3) 四．实验内容 (4) 五．实验步骤 (4) 六．报告要求 (5) 七．实验结果与分析 (5) 八．思考与回答 (9) 九．实验总结 (9)

一．实验目的 1. 熟悉并掌握Simulink 的使用； 2. 通过本实验进一步理解香农定理和零阶保持器ZOH 的原理及其实现方法； 3. 研究开环增益K 和采样周期T 的变化对系统动态性能的影响；二．实验设备装有Matlab 软件的PC 机一台。三．实验原理 1. 采样定理图2-1为信号的采样与恢复的方框图，图中X(t)是t 的连续信号，经采样开关采样后，变为离散信号)(*t x 。图2-1 连续信号的采样与恢复香农采样定理证明要使被采样后的离散信号X *(t)能不失真地恢复原有的连续信号X(t)，其充分条件为： m a x 2ωω≥S 式中S ω为采样的角频率，max ω为连续信号的最高角频率。由于T S π ω2=，因而式可为： max ωπ ≤T 其中：T 为采样周期。 2. 采样控制系统性能的研究图2-2为二阶采样控制系统的方块图。图2-2 采样控制系统稳定的充要条件是其特征方程的根均位于Z 平面上以坐标原点为圆心的单位圆内，且这种系统的动、静态性能均只与采样周期T 有关。

自动控制原理学生实验：二阶开环系统的频率特性曲线

实验三二阶开环系统的频率特性曲线一．实验要求 1．研究表征系统稳定程度的相位裕度γ和幅值穿越频率c ω对系统的影响。 2．了解和掌握欠阻尼二阶开环系统中的相位裕度γ和幅值穿越频率c ω的计算。 3．观察和分析欠阻尼二阶开环系统波德图中的相位裕度γ和幅值穿越频率ωc ，与计算值作比对。二．实验内容及步骤本实验用于观察和分析二阶开环系统的频率特性曲线。由于Ⅰ型系统含有一个积分环节，它在开环时响应曲线是发散的，因此欲获得其开环频率特性时，还是需构建成闭环系统，测试其闭环频率特性，然后通过公式换算，获得其开环频率特性。自然频率：T iT K = n ω 阻尼比：KT Ti 2 1= ξ （3-2-1）谐振频率： 2 21ξωω-=n r 谐振峰值：2 121lg 20)(ξ ξω-=r L （3-2-2）计算欠阻尼二阶闭环系统中的幅值穿越频率ωc 、相位裕度γ：幅值穿越频率： 24241ξξωω-+? =n c （3-2-3）相位裕度： 4 24122arctan )(180ξξξω?γ++-=+=c （3-2-4） γ值越小，Mp%越大，振荡越厉害；γ值越大，Mp%小，调节时间ts 越长，因此为使二阶闭环系统不致于振荡太厉害及调节时间太长，一般希望： 30°≤γ≤70° （3-2-5）本实验所构成的二阶系统符合式（3-2-5）要求。被测系统模拟电路图的构成如图1所示。图1 实验电路本实验将数/模转换器（B2）单元作为信号发生器，自动产生的超低频正弦信号的频率从低到高变化（0.5Hz~16Hz ），OUT2输出施加于被测系统的输入端r (t)，然后分别测量被测系统的输出信号的开环对数幅值和相位，数据经相关运算后在虚拟示波器中显示。实验步骤：（1）将数/模转换器（B2）输出OUT2作为被测系统的输入。（2）构造模拟电路：安置短路套及测孔联线表同笫3.2.2 节《二阶闭环系统的频率特性曲线测试》。（3）运行、观察、记录： ① 将数/模转换器（B2）输出OUT2作为被测系统的输入，运行LABACT 程序，在界面的自动控制菜单下的线性控制系统的频率响应分析-实验项目，选择二阶系统，就会弹出虚拟示波器的界面，点击开始，实验开始后，实验机将自动产生0.5Hz~16H 等多种频率信号，等待将近十分钟，测试结束后，观察闭环对数幅频、相频曲线和幅相曲线。 ② 待实验机把闭环频率特性测试结束后，再在示波器界面左上角的红色‘开环’或‘闭

经典自控实验报告

控制理论：实验一典型环节的电路模拟与软件仿真 1. 比例（P ）环节 1.1 实验电路图中后一个单元为反相器，其中R 0=200K 。 1.2 实验设备阶跃信号发生器(单位阶跃输入)；电路单元U 6，U 12；直流数字电压表(测输入电压)；“THBDC-1”软件 1.3实验数据及实验响应曲线 R 1=100K ，R 2=200K(K=2)，R 0=200K 时红色曲线为输入u i ，蓝色曲线为输出u o 。注：为了更好的观测实验曲线，实验时可适当调节软件上的分频系数(一般调至刻度2)和“ ” 按钮(时基自动)，以下实验同样。 2. 积分（I ）环节 2.1 实验电路图中后一个单元为反相器，其中R 0=200K 。 2.2 实验设备阶跃信号发生器(单位阶跃输入)，电路单元U 6，U 12，直流数字电压表(测输入电压)，

“THBDC-1”软件 2.3实验数据及实验响应曲线 R=100K，C=10 uF，R0=200K ，(T=RC=100K×10uF=1)时, 红色曲线为输入u i，蓝色曲线为输出u o。注：当实验电路中有积分环节时，实验前一定要用锁零单元进行锁零。 3. 比例积分(PI)环节 3.1 实验电路图中后一个单元为反相器，其中R0=200K。 3.2实验设备阶跃信号发生器(单位阶跃输入)，电路单元U6，U12，直流数字电压表(测输入电压)，“THBDC-1”软件 3.3实验数据及实验响应曲线 R1=100K，R2=100K，C=10uF ，R0=200K ，(K= R2/ R1=1,T=R1C=100K×10uF=1)时红色曲线为输入u i，蓝色曲线为输出u o。 4. 比例微分(PD)环节

自控实验二

《自动控制理论》实验报告专业：电气工程及其自动化班号：1406111 学号：1140610217 姓名：田晨晨电气工程及其自动化实验中心二零一六年十一月二十四日

实验五线性系统的时域分析一、实验目的 1、学会使用MATLAB 绘制控制系统的单位阶跃响应曲线； 2、研究二阶控制系统中、对系统阶跃响应的影响 3、掌握系统动态性能指标的获得方法及参数对系统动态性能的影响。二、实验设备 Pc 机一台，MATLAB 软件。三、实验内容 1、已知二阶单位反馈闭环传递函数系统：求：（1）当及时系统单位阶跃响应的曲线。（2）从图中求出系统的动态指标: 超调量M p 、上升时间t p 及过渡过程调节时间t s 。（3）分析二阶系统中、的值变化对系统阶跃响应曲线的影响。 4.0=n ω,3 5.0=ξ，P M =0.31，s t =27.5S,p t =3.48S 4.0=n ω,5.0=ξ， P M =0.16，s t =20.2S,p t =4.1S ξ越大，超调量越小，调节时间越短，上升时间越长

2.0=n ω,35.0=ξ，P M =0.31，s t =54.9S,p t =6.95S 6.0=n ω,35.0=ξ，P M =0.31，s t =18.3S,p t =2.33S n ω越大，上升时间越小，调节时间越小，超调量不变 2、已知三阶系统单位反馈闭环传递函数为求：（1）求取系统闭环极点及其单位阶跃响应，读取动态性能指标。闭环极点：1234,1,1S S i S i =-=-+=-- 1.03, 3.64,0.27p s P t S t S M === 改变系统闭环极点的位置

自动控制原理实验1-6

实验一MATLAB 仿真基础一、实验目的：（1）熟悉MATLAB 实验环境，掌握MATLAB 命令窗口的基本操作。（2）掌握MATLAB 建立控制系统数学模型的命令及模型相互转换的方法。（3）掌握使用MATLAB 命令化简模型基本连接的方法。（4）学会使用Simulink 模型结构图化简复杂控制系统模型的方法。二、实验设备和仪器 1．计算机；2. MATLAB 软件三、实验原理函数tf ( ) 来建立控制系统的传递函数模型，用函数printsys ( ) 来输出控制系统的函数，用函数命令zpk ( ) 来建立系统的零极点增益模型，其函数调用格式为：sys = zpk ( z, p, k )零极点模型转换为多项式模型[num , den] = zp2tf ( z, p, k ) 多项式模型转化为零极点模型 [z , p , k] = tf2zp ( num, den ) 两个环节反馈连接后，其等效传递函数可用feedback ( ) 函数求得。则feedback （）函数调用格式为： sys = feedback （sys1, sys2, sign ）其中sign 是反馈极性，sign 缺省时，默认为负反馈，sign ＝-1；正反馈时，sign ＝1；单位反馈时，sys2＝1，且不能省略。四、实验内容： 1.已知系统传递函数，建立传递函数模型 2.已知系统传递函数，建立零极点增益模型 3．将多项式模型转化为零极点模型 1 2s 2s s 3s (s)23++++=G )12()1()76()2(5)(332 2++++++= s s s s s s s s G 12s 2s s 3s (s)23++++= G )12()1()76()2(5)(3322++++++=s s s s s s s s G

一阶二阶自控原理实验报告

成绩北京航空航天大学自动控制原理实验报告学院自动化科学与电气工程学院专业方向电气工程及其自动化班级120311 学号12031019 学生姓名毕森森指导教师自动控制与测试教学实验中心

实验一一、二阶系统的电子模拟及时域响应的动态测试实验时间2014.10.28 实验编号29 同组同学无一、实验目的 1. 了解一、二阶系统阶跃响应及其性能指标与系统参数之间的关系。 2. 学习在电子模拟机上建立典型环节系统模型的方法。 3. 学习阶跃响应的测试方法。二、实验内容 1. 建立一阶系统的电子模型,观测并记录在不同时间常数T时的跃响应曲线,并测定其过渡过程时间TS。 2. 建立二阶系统的电子模型,观测并记录在不同阻尼比ζ时的跃响应曲线,并测定其超调量σ%及过渡过程时间TS。三、实验原理 1．一阶系统：系统传递函数为：模拟运算电路如图1- 1所示：图 1- 1 由图 1-1得在实验当中始终取R 2= R 1 ，则K=1，T= R 2 C，取时间常数T分别为： 0.25、 0.5、1。 2．二阶系统: 其传递函数为：令=1弧度/秒，则系统结构如图1-2所示：图1-2 根据结构图，建立的二阶系统模拟线路如图1-3所示：

图1-3 取R 2C 1=1 ，R 3C 2 =1，则及ζ取不同的值ζ=0.25 , ζ=0.5 , ζ=1 四、实验设备 HHMN-1电子模拟机一台、PC 机一台、数字式万用表一块五、实验步骤 1. 确定已断开电子模拟机的电源，按照实验说明书的条件和要求，根据计算的电阻电容值，搭接模拟线路； 2. 将系统输入端与D/A1相连，将系统输出端与A/D1相； 3. 检查线路正确后，模拟机可通电； 4. 双击桌面的“自控原理实验”图标后进入实验软件系统。 5. 在系统菜单中选择“项目”——“典型环节实验”；在弹出的对话框中阶跃信号幅值选1伏，单击按钮“硬件参数设置”，弹出“典型环节参数设置”对话框，采用默认值即可。 6. 单击“确定”，进行实验。完成后检查实验结果，填表记录实验数据，抓图记录实验曲线。六、实验结果 1、一阶系统。

自控实验1

实验报告课程名称：___自动控制理论实验____________指导老师：_ 吴越__ _成绩：实验名称：典型环节的模拟电路实验类型：_ __________同组学生姓名：__________ 一、实验目的和要求（必填）二、实验内容和原理（必填）三、主要仪器设备（必填）四、操作方法和实验步骤五、实验数据记录和处理六、实验结果与分析（必填）七、讨论、心得实验1 典型环节的模拟电路一. 实验目的 1.熟悉慢扫描示波器的性能和使用方法； 2.掌握典型环节的电模拟方法及其参数测试方法； 3.测量典型环节的阶跃响应曲线，了解参数变化对动态特性的影响。二，实验内容 1，了解双线示波器的使用方法和性能； 2，画出测试电路图及典型环节的模拟电路图； 3，观察并记录s 5.0/1s G =）（环节的动态波形，)1/(2s 1+=s G ）（和)15.0/(1s 2+=s G ）（；积分环节：s s G s s G 5.0/1)(2/1)(1==和比例积分环节s s G s S G 5.0/12)(2/11)(1+=+=和；观察并记录比例积分微分环节的动态波形。三，实验仪器设备 1.电子模拟实验装置一台 2.超低频慢扫描示波器一台 3.万用表一只四，实验原理本实验采用复合网络来模拟各种典型环节，即是设置运算放大器不同的输入网络和反馈网络来模拟各种典型环节,根据实域等效电路来求各典型环节的等效模拟电路电路。五，实验数据记录 1.(1))1/(2s 1+=s G ）（对应R3=1000K,R2=500K,C=1UF

阶跃脉冲为+4.5V输入时，稳定输出值为-9.0V，时间τ=2.0S (2),)1 =s G）（: 2+ s /( 5.0 1 R3=500k，R2=500K,C=1UF 输入阶跃脉冲为+4.5V时，稳定输出值为-4.5V，时间常数τ=1.0s

Python 实验8 函数1

实验8 函数(一)实验目的: 1、理解自定义函数过程的定义与调用方法; 2、掌握自定义函数的定义与调用方法; 3、理解函数中的参数的作用; 实验内容: 1、编写一函数Fabonacci(n),其中参数n代表第n 次的迭代。While循环 def fib(n): if n==1 or n==2: return 1 a=1 b=1 i=2 while True: c=a+b a=b b=c i+=1 #第i次迭代,也就就是第i个数 if i==n: return c break def main(): n=input("Enter a number of generation:") print fib(n) main() 或者用for循环 def fib(n): a=1 b=1 c=0 if n==1 or n==2: return 1 else: for i in range(3,n+1): c=a+b a=b b=c return c def main(): n=input("enter n:") print fib(n) main() 2、编写一函数Prime(n),对于已知正整数n,判断该数就是否为素数,如果就是素数,返回True,否则返回 False。 def prime(n): if n<2: return False a=0 for i in range(1,n+1): if n%i==0: a+=1 if a>2: return False else: return True def main(): n=input("Enter a number:") print prime(n) main() Or: def prime(n): if n<2: return False if n==2: return True for i in range(2,n): if n%i==0: return False return True def main(): n=input("Enter a number:") print prime(n) main()

自动控制实验二

实验二控制系统的根轨迹绘制与性能分析一、实验目的 1、利用计算机完成控制系统的根轨迹作图。 2、了解控制系统根轨迹图的一般规律。 3、利用根轨迹进行系统分析。二、实验设备 PC 机，MATLAB 仿真软件。三、实验内容 1、作系统)2)(1()(01++= s s s k s G g 的根轨迹图，记录并观察曲线，依此分析系统的性能。 2、作系统)164)(1() 1()(202++-+=s s s s s k s G g 的根轨迹图，记录并观察曲线，依此分析系统的性能。 3、作系统)2()3()(03++= s s s k s G g 的根轨迹图，记录并观察曲线，依此分析系统的性能。四、实验步骤给定如下系统的开环传递函数，作出它们的根轨迹图，并完成给定要求。 1． )2)(1()(01++=s s s k s G g 解：程序如下 clc clear close all k=1; z=[]; p=[0,-1,-2]; [num,den]=zp2tf(z,p,k) printsys(num,den) figure(1) rlocus(num,den) title('rlocus(num,den)') 根轨迹图如下所示

图2.1 (a ）根轨迹的条数有3条。红色一条的起点为-2，终点为无穷；绿色一条的起点为-1，终点为无穷；蓝色一条的起点为0，中点为无穷。 (b)根轨迹的分离点为（-0.423，0）；相应的根轨迹增益为0.385。 (c)临界稳定时的根轨迹增益为6.0。 2． )164)(1() 1()(202++-+=s s s s s k s G g 解：程序如下： clc clear close all k=1; num=[1,1]; den=[1,3,12,-16,0]; printsys(num,den) figure(1) rlocus(num,den) title('rlocus(num,den)')

自控实验报告-系统校正

西安邮电学院自动控制原理实验报告

实验三系统校正一，实验目的 1.了解和掌握系统校正的一般方法。 2.熟悉掌握典型校正环节的模拟电路构成方法。二．实验原理及电路 1.未校正系统的结构方框图图1 2.校正前系统的参考模拟方框图图2 3.校正后系统的结构方框图

图3 4.校正后系统的模拟电路图图4 三．实验内容及步骤 1.测量未校正系统的性能指标（1）按图2接线（2）加入阶跃电压观察阶跃响应曲线，并测出超调量和调节时间，并将曲线和参数记录出来。 2.测量校正系统的性能指标（1）按图4接线

（2）加入阶跃电压，观察阶跃响应曲线，并测出超调量以及调节时间。四．实验结果未校正系统理论值σ% = 60.4% t s = 3.5s 测量值σ% = 60% t s = 2.8s 校正后系统理论值σ% = 16.3% t s = 0.35s 测量值σ% = 5% t s = 0.42s

五．心得体会在课本的第六章，我们学习了线性系统的校正方法，包括串联校正、反馈校正以及复合校正等矫正方法，相对于之前学习的内容，理解起来相对难一些，做起实验来也不容易上手。试验期间，遇到了很多难题，反复调整修改甚至把连接好的电路全都拆了重连，最后终于完成了实验。相对于之前的几次试验，这次实验师最让人头疼的，幸好之前积累了些经验，才使得我们这次实验的时候不至于手忙脚乱，但是也并不轻松。虽然遇到的困难很多，但是我们却收获的更多，线性系统的校正是自动控制原理中重要的部分，通过理论课的学习，再加上实验课的实践，我终于对这些内容有个系统的理解。

实验八函数含答案

实验八函数【目的与要求】 1．掌握C语言函数的定义方法、函数的声明及函数的调用方法。 2．了解主调函数和被调函数之间的参数传递方式。【上机内容】【一般示例】【例1】将打印18个"*"组成星形线定义为一个返回值和形参列表都为空的函数，通过主函数调用它。 #include void Star(void) //画星形线。函数没有返回值，形参列表也为空 { int i; for(i=1;i<=18;i++) printf("*"); //18个"*"组成星形线 printf("\n"); return ; //返回值类型为void，return后不带表达式，此句可省略 } int main() { Star( ); //单独的函数调用语句，实参表为空，但必须保留括号 printf("I love C language!\n"); Star( ); return 0; } 【例2】调用prime 函数以每行5个素数的格式输出100到200之间的所有素数。

#include #include int prime(int m) //判断素数函数定义 { int i,k,f=1 ; //函数内定义3个变量 if (m==1) //形参若为1 f=0 ; //形参若为1，非素数 k=(int)sqrt(m); for (i=2; i<=k;i++) if (m%i==0) //m被某除数整除 f=0 ; //则不是素数 return f ; //用return语句返回 } //函数体结束 int main( ) { int i,count=0; for (i=101;i<200;i=i+2) //用i作为循环控制变量，从101开始，步长为2 if (prime(i)) //对每一个i，调用prime函数判断它是否为素数 { printf("%5d",i); //如果是素数，输出该素数i count++ ; //素数个数加1 if (count%5==0 ) //每输出5个素数换一行 printf("\n"); }

自控实验报告华中科技大学

自动控制原理实验报告实验九/十自动化学院班级：测控技术与仪器1301 姓名：陈梦焱学号：U201314488

实验报告： 1.模拟继电特性理想继电特性理想死区特性数学描述：分析：我们看到模拟输出的继电特性的输出是从一点缓慢增加，逐渐趋于一个定值，而数字继电特性便是标准的继电特性图像，实验中采用了稳压二极管，具有正向导通反向截至的特性，5-5.7伏变化，于是产生了缓慢变化的过程，最后正向导通电压输出为稳定值。

2.模拟饱和特性理想饱和特性理想饱和特性数学描述： Y= 分析：我们看到模拟输出的饱和特性的输出是开始增加过程为近似线性，而后没有明显的拐点，缓慢的到达饱和定值，而数字饱和特性便是标准的饱和特性图像，还是稳压二极管的原因，（讨论正向情况，反向同理）电压输入刚开始值比较小，未达到稳压二极管正向导通电压，相当于开路，通过与其并联的电阻输出，近似线性。二极管两端到达5V以后，逐渐导通，输出呈现非线性，5.7V以后二极管相当于导线将并联电阻短路，输出电压呈现稳定值，即为饱和。

3.死区特性模拟死区特性：数字死区特性：数学描述：分析：两图无差别，实验电路纯电阻电路，误差很小，可近似理想情况。

4.模拟间隙特性数字间隙特性间隙特性数学描述：分析：模拟间隙特性在两拐点均会产生一定的偏移，这是由于实验电路中有电容的存在，当电压由正向反偏的时候，电容会有充放电过程，导致拐点电位偏移，这也是为什么我们在实验的时候要按住锁零按钮3S的原因。

思考题： 1.一般继电特性在什么情况下可以分别近似为间隙特性和死区特性？带死区的继电特性：带回环的继电特性： ??? ??? ?-<<<>--><>>=0000,0,0,,0,0,)(e e e e e e M e e e e e e M t x 由图可知，当继电特性存在定值的稳态误差时就可以近似为死区特性看待，而继电特性存在定值的稳态误差并且前一状态变量的正负有变化的时候可以近似等效为间隙特性看待。实验心得与体会：这次实验是让我们通过模拟电路实现各种非线性的特性再通过数字电路直接产生来作比较，我们看到，在实际的模拟电路中总会因为器件原因使器材不能满足理想的特性曲线，而带来一些问题，二极管存在导通电压，电容具有充放电效应，通过这次实验我更加深入的了解了各种非线性的产生和理想化模型和实际问题之间的区别，而实际中为了更近似理想化要用一些补偿措施去达到近似目的，减小误差。这次实验我也更深入了解了自动控制原理的含义。

自动控制实验指导书

第一章THBCC-1型控制理论实验平台硬件组成及使用一、直流稳压电源 “THBCC-1”实验平台有两个直流稳压电源，主要用于给实验平台提供电源。其中一个直流稳压电源有±5V/0.5A、±15V/0.5A及+24V/1.0A五路，每路均有短路保护自恢复功能。它们的开关分别由相应的钮子开关控制，并由相应发光二极管指示。其中+24V主要用于温度控制单元和直流电机单元。实验前，启动实验平台左侧的空气开关和实验台上的电源总开关。并根据需要将±5V、±15V钮子开关拔到“开”的位置。另一个直流稳压电源的功能与前一个相比，是无+24V直流电源。实验时，也可通过2号连接导线将直流电压接到需要的位置。二、阶跃信号发生器 “THBCC-1”实验平台有两个阶跃信号发生器，主要提供实验时的给定阶跃信号，其输出电压范围约为-10V~+10V，正负档连续可调。使用时根据需要可选择正输出或负输出，具体通过“阶跃信号发生器”单元的钮子开关来实现。当按下复位按钮时，单元的输出端输出一个可调(选择正输出时，调节RP1电位器；选择负输出时，调节RP2电位器)的阶跃信号(当输出电压为1V时，即为单位阶跃信号)，实验开始；当不按复位按钮时，单元的输出端输出电压为0V。注：单元的输出电压可通过实验台上左面板的直流数字电压表来进行测量，同时可通过2号连接导线将阶跃信号接到需要的位置三、函数信号发生器 “THBCC-1”实验平台有两个函数信号发生器，一个为低频函数信号发生器，主要用于低频信号输出；另一个为函数信号发生器，主要用于高频输出。低频函数信号发生器由单片集成函数信号发生器专用芯片及外围电路组合而成，主要输出有正弦信号、三角波信号、方波信号、斜坡信号和抛物坡信号（其中斜坡、抛物坡信号在T1档输出）。输出频率分为T1、T2、T3三档。其中正弦信号的频率范围分别为0.1Hz～3.3Hz、2Hz～70Hz、64Hz～2.5KHz三档，V p-p值为14V。使用时先将信号发生器单元的钮子开关拔到“开”的位置，并根据需要选择合适的波形及频率的档位，然后调节“频率调节”和“幅度调节”微调电位器，以得到所需要的频率和幅值，并通过2号连接导线将其接到需要的位置。而用于高频输出的函数信号发生器主要输出有正弦信号、三角波信号、方波信号，输出频率分为T1、T2、T3三档，其中正弦波频率可达90k左右，V p-p值为14V。四、锁零按钮锁零按钮用于实验前运放单元中电容器的放电。当按下按钮时，通用单元中的场效应管处于短路状态，电容器放电，让电容器两端的初始电压为0V；当按钮复位时，单元中的场效应管处于开路状态，此时可以开始实验。注：在实验时，必须用2号导线将通用单元（U3～U14）的G输出端与U0输出端相连时，锁零按钮才有效。五、频率计 “THBCC-1”实验平台有两个频率计，一个为低频频率计，主要用于测量低频函数信号

自控原理实验一二

实验一线性系统时域特性分析一、实验目的 1．掌握测试系统响应曲线的模拟实验方法。 2．研究二阶系统的特征参量ζ阻尼比和n ω自然频率对阶跃响应瞬态指标的影响。二、实验设备与器件计算机一台，NI ELVIS Ⅱ多功能虚拟仪器综合实验平台一套，万用表一个，通用型运算放大器4个，电阻若干，电容若干，导线若干。三、实验原理典型二阶系统开环传递函数为：) 2()1()(2 n n s s Ts s K s G ζωω+=+= ，一种是时间常数表达式，一种是零极点表达式。时间常数表达式中包含三个环节：比例、积分和一阶惯性环节。其中，K 开环放大系数，T 为一阶惯性环节的时间常数。零极点表达式中包含两个特征参数：ζ阻尼比和n ω自然频率。二阶系统的瞬态性能就由特征参数ζ和n ω决定。典型二阶系统方块图如图1-1所示，系统闭环传递函数为： ) ()1()(2)() (10112 101222T T K s s T T K s s s R s C n n n ++=++=ωζωω ，图1-1典型二阶系统方块图阻尼比与自然频率为： 110 1 01 1 1 212121K T T T T K T T n = == ωζ， 1 01T T K n =ω 典型环节与模拟电路的阻容参数的关系如下：积分环节 S T 01 ：000C R T = 一阶惯性环节1 11 +S T K ：f f C R T =1，i f R R K =1 四、实验内容

Cf 图1-2二阶系统闭环模拟电路图 1．已知系统的模拟电路如图1-2所示，在NI ELVIS Ⅱ教学实验板上，利用运算放大器、电阻、电容自行搭建二阶模拟闭环系统。阶跃信号由实验板模拟量输出接口AO0输出，接到二阶系统的输入端。将二阶系统的输入端与输出端分别接实验板模拟量输入接口AI0(+)与AI1(+)，采样阶跃输入信号与二阶系统的阶跃响应信号。搭建模拟电路时，应特别注意：运算放大器的Vcc 与Vee 分别接实验板的+15V 与-15V ，正输入端IN+应接实验板的Ground ，实验板模拟量输入接口AI0(-)与AI1(-)应接实验板的Ground ，电容负端接运放负端输入IN-。 2．写出下面二阶系统6组参数的开环传递函数，测量并记录下每组参数的阶跃响应曲线，标出各组曲线的超调量P M 、峰值时间p t 、调节时间s t （2=?）的测量值，与理论值进行比较。将曲线①②③④组曲线进行对比，①⑤⑥组进行对比分析。 ① 1=n ω不变，取2.0=ζ Ω=k R i 200，Ω=k R f 500，F C f μ5=， Ω=k R 5000，F C μ20= ② 1=n ω不变，取5.0=ζ Ω=k R i 200，Ω=k R f 200，F C f μ5=， Ω=k R 5000，F C μ20= ③ 1=n ω不变，取1=ζ Ω=k R i 200，Ω=k R f 100，F C f μ5=， Ω=k R 5000，F C μ20= ④ 1=n ω不变，取0=ζ Ω=k R i 200，∞=f R ，F C f μ5=， Ω=k R 5000，F C μ20= ⑤ 2.0=ζ不变，取5.0=n ω

自动控制原理实验(全面)

自动控制原理实验实验一典型环节的电模拟及其阶跃响应分析一、实验目的 ⑴ 熟悉典型环节的电模拟方法。 ⑵ 掌握参数变化对动态性能的影响。二、实验设备 ⑴ CAE2000系统（主要使用模拟机，模/数转换，微机，打印机等）。 ⑵ 数字万用表。三、实验内容１．比例环节的模拟及其阶跃响应微分方程 )()(t Kr t c -= 传递函数 = )(s G ) () (s R s C K -= 负号表示比例器的反相作用。模拟机排题图如图9-1所示，分别求取K=1，K=2时的阶跃响应曲线，并打印曲线。图9-1 比例环节排题图图9-2 积分环节排题图２．积分环节的模拟及其阶跃响应微分方程 )() (t r dt t dc T = 传递函数 s K Ts s G ==1)( 模拟机排题图如图9-2所示，分别求取K=1，K=0.5时的阶跃响应曲线，并打印曲线。３．一阶惯性环节的模拟及其阶跃响应微分方程 )()() (t Kr t c dt t dc T =+ 传递函数 1 )(+=TS K S G 模拟机排题图如图３所示，分别求取K=1, T=1; K=1, T=2; K=2, T=2 时的阶跃

响应曲线，并打印曲线。４．二阶系统的模拟及其阶跃响应微分方程 )()() (2)(2 22 t r t c dt t dc T dt t c d T =++ξ 传递函数 121 )(22++=Ts s T s G ξ2 2 2 2n n n s s ωξωω++= 画出二阶环节模拟机排题图，并分别求取打印： ⑴ T=1，ξ=0.1、0.5、1时的阶跃响应曲线。 ⑵ T=2，ξ=0.5 时的阶跃响应曲线。四、实验步骤 ⑴ 接通电源，用万用表将输入阶跃信号调整为2V 。 ⑵ 调整相应系数器；按排题图接线，不用的放大器切勿断开反馈回路（接线时，阶跃开关处于关断状态）；将输出信号接至数/模转换通道。 ⑶ 检查接线无误后，开启微机、打印机电源；进入CAE2000软件，组态A/D ，运行实时仿真；开启阶跃输入信号开关，显示、打印曲线。五．实验预习 ⑴ 一、二阶系统的瞬态响应分析；模拟机的原理及使用方法（见本章附录）。 ⑵ 写出预习报告；画出二阶系统的模拟机排题图；在理论上估计各响应曲线。六．实验报告 ⑴ 将每个环节的实验曲线分别整理在一个坐标系上，曲线起点在坐标原点上。分析各参数变化对其阶跃响应的影响，与估计的理论曲线进行比较，不符请分析原因。 ⑵ 由二阶环节的实验曲线求得σ﹪、t s 、t p ，与理论值进行比较，并分析σ﹪、t s 、t p 等和T 、ξ的关系。实验二随动系统的开环控制、闭环控制及稳定性一．实验目的了解开环控制系统、闭环控制系统的实际结构及工作状态；控制系统稳定的概念以及系统开环比例系数与系统稳定性的关系。二．实验要求能按实验内容正确连接实验线路，正确使用实验所用测试仪器，在教师指导下独立

实验8 函数——递归函数

淮海工学院计算机科学系实验报告书课程名：《C语言程序设计A 》题目：实验8 函数 ——递归函数班级：软嵌151 学号：2015123349 姓名：陈正宁

1、实验内容或题目（1）用递归编写n!的函数，并在main主函数中调用此函数。（2）有n个大小不同的盘片从大到小放在A柱上，另有B和C两个空柱，要求将这n个盘片从A柱搬到C柱上，在搬动过程中，每次只能搬一个盘片，而且小的不能放在大的之下。编写hanio函数实现搬迁过程。（3）编写一个程序，求解皇后问题：在n×n的方格棋盘上，放置n个皇后，要求每个皇后不同行、不同列、不同左右对角线。 2、实验目的与要求（1）要求熟练掌握函数的定义和调用，熟悉函数返回值的使用。（2）熟悉函数调用的方式和过程。（3）重点掌握递归函数的使用。（4）要求实验的第2题采用递归函数编写，盘片的数目在main主函数中输入。提示：函数的参数定义如hanio(n,A,C,B),表示将n个盘片从A柱通过C柱搬到B柱。（5）要求实验的第3题采用递归函数编写皇后的个数n由用户输入，其值不能超过20；采用整数数组q[N]求解结果，因为每列只能放一个皇后，q[i]的值表示第i个皇后所在的行号，即该皇后放在(q[i]，i)的位置上。求解皇后问题的递归模型如下：place(i，n)：若i=n，则n个皇后放置完毕，输出解（输出q数组元素） place(k，n)：在第k列找一个合适位置i，放置一个皇后（即q[k]=i）；place(k+1，n)；其中，place(k，n)表示前面的第1，…，k-1个皇后放置好后，现在用于放置k，…，n的皇后。 3、实验步骤与源程序 ⑴实验步骤 ⑵源代码（1）、 #include long fac(int n) { long f; if(n==0||n==1)

实验八