东南大学自动控制原理实验三
东南大学自动控制实验室
实验报告
课程名称：自动控制原理实验
实验名称：闭环电压控制系统研究
院（系）：自动化学院专业：自动化
姓名：学号：
实验室：实验组别：
同组人员：实验时间：2017/11/17 评定成绩：审阅教师：
目录
一．实验目的和要求 (3)
二．实验原理 (3)
三．实验方案与实验步骤 (4)
四．实验设备与器材配置 (5)
五．实验记录 (5)
六．实验总结 (6)
七．预习与回答 (9)
一．实验目的和要求
实验目的：
（1）通过实例展示，认识自动控制系统的组成、功能和自动控制原理课程主要解决的问题。
（2）会正确实现闭环负反馈。
（3）通过开、闭环实验数据说明闭环控制效果。
报告要求：
（1）用文字叙说，工程上，正确实现闭环负反馈的方法。
（2）说明实验步骤（1）至（6）的意义。
（3）画出本实验自动控制系统的各个组成部分，并指出对应元件。
（4）你认为本实验最重要的器件是哪个？作用是什么？
（5）写出系统传递函数，用劳斯判据说明：闭环工作时，4.7K可变电阻为8圈（Kp=19.2）时，数字表的现象和原因。
（6）比较表格中的实验数据，说明开环与闭环控制效果。
（7）用教材上稳态误差理论公式E=R/1+Kp（0型）计算验证稳态误差测量值e。注意：R是改变的输入电压，用数字表测得。开环增益Kp在带了负载以后，实际下降了一半。
二．实验原理
（1）利用各种实际物理装置（如电子装置、机械装置、化工装置等）在数学上的“相似性”，将各种实际物理装置从感兴趣的角度经过简化、并抽象成相同的数学形式。我们在设计控制系统时，不必研究每一种实际装置，而用几种“等价”的数学形式来表达、研究和设计。又由于人本身的自然属性，人对数学而言，不能直接感受它的自然物理属性，这给我们分析和设计带来了困难。所以，我们又用替代、模拟、仿真的形式把数学形式再变成“模拟实物”来研究。这样，就可以“秀才不出门，遍知天下事”。实际上，在后面的课程里，不同专业的学生将面对不同的实际物理对象，而“模拟实物”的实验方式可以做到举一反三，我们就是用下列“模拟实物”——电路系统，替代各种实际物理对象。
（2）自动控制的根本是闭环，尽管有的系统不能直接感受到它的闭环形式，如步进电机控制，专家系统等，从大局看，还是闭环。闭环控制可以带来想象不到的好处，本实验就是用开环和闭环在负载扰动下的实验数据，说明闭环控制效果。自动控制系统性能的优劣，其原因之一就是取决调节器的结构和算法的设计（本课程主要用串联调节、状态反馈），本实验为了简洁，采用单闭环、比例调节器K。通过实验证明：不同的K，对系性能产生不同的影响，以说明正确设计调节器算法的重要性。
（3）为了使实验有代表性，本实验采用三阶（高阶）系统。这样，当调节器K值过大时，控制系统会产生典型的现象——振荡。本实验也可以认为是一个真实的电压控制系统。
三．实验方案与实验步骤
（1）如图接线，建议使用运算放大器U8、U10、U9、U11、U13。先开环，即比较器接输出一端的反馈电阻100KΩ接地。将可变电阻47KΩ（必须接可变电阻47K上面两个插孔）左旋到底时，即系统增益Kp=0。再右旋1圈，阻值为4.7KΩ，Kp=2.4。经仔细检查后接通220伏电源，再打开+15、-15伏电源开关，弹起红色按键“不锁零”。
（2）按下“阶跃按键”键，调“负输出”端电位器RP2，使“交/直流数字电压表”的电压为2.00V。如果调不到，则对开环系统进行逐级检查，找出故障原因，并记录。
（3）先按表格先调好可变电阻47KΩ的规定圈数，再调给定电位器RP2，在确保空载输出为
2.00V的前提下，再加上1KΩ的扰动负载。分别右旋调2圈、4圈、8圈后依次测试，
测得各数据填表。注意：为了数据可比性，加1 KΩ负载前必须保证电压是2.00V。
稳态误差测量值e是比较器的输出，用数字表测得。
（4）正确判断并实现反馈！（课堂提问）理解后闭环，即反馈端电阻100KΩ接系统输出。（5）按表格调可变电阻47KΩ的圈数，再调给定电位器RP2，在确保空载输出为2.00V的前提下，再加上1KΩ的扰动负载，分别右旋调2圈、4圈、8圈依次测试，填表
要注意在可变电阻为8圈时数字表的现象。并用理论证明。
（6）将比例环节换成积分调节器：将第二运放的10KΩ改为100KΩ；47KΩ可变电阻改为10μF电容，调电位器RP2，确保空载输出为2.00V后再加载，测输出电压值并记录。
实验线路图：
四．实验设备与器材配置
THBDC-1实验平台
五．实验记录
测量改变的输入电压，用数字表测得：
将比例环节换成积分调节器，测量输出电压值：输出电压值：2.0V
六．实验总结
实验数据处理：
稳态误差理论公式：E=R/1+Kp, R是改变的输入电压，用数字表测得：
1圈：E=2.8/(1+2.4/2)=1.3
2圈：E=2.4/（1+4.8/2）=0.7
4圈：E=2.2/（1+9.6/2）=0.4
8圈：振荡
实验结果分析讨论：
1)用文字叙说，工程上，正确实现闭环负反馈的方法。
实现闭环负反馈的方法主要有四种，一是用输出与输入做加减法。二是带极性判断加减。
三是根据电压变化量加减。四是闭环的情况下根据误差的变化来选择正反馈和负反馈，正反馈误差发散，负反馈误差收敛。正确的方法为三和四，但在工程上，正确实现闭环负反馈的方法只有第三种，如果使用第四种方法会导致飞车。
正确实现闭环负反馈的方法为：
如果输入信号增加，测量反馈信号，若增加，就将输入信号与反馈信号构成减法电路实现。反之构成加法电路实现。
2)说明实验步骤（1）至（6）的意义。
意义：
步骤一：先进行基本的开环操作，让平台正常工作。
步骤二：调节电位器RP2，确保交直流数字电压表的电压能够调到2.00V
步骤三：是在开环控制的条件下，测量空载输出为2V时，加负载时的电压输出值。与闭环控制条件下的测量值进行比较，说明开环与闭环控制的差异。同时也为了说明在开环控制的条件下，Kp变化对输出量没有影响。
步骤四：正确判断并实现负反馈，确保在闭环条件下的基准电压为2V
步骤五：闭环下，使Kp从小变化到大，测量此时的输出电压，观察8圈时数字表的现象。
数字电压表现象，在8圈时，输出电压值出现了振荡不稳定的情况。
步骤六：比例环节带负载输出电压会下降，而积分环节不会，使输出更稳定，对积分环节进行测量验证
3) 画出本实验自动控制系统的各个组成部分，并指出对应元件。
扰动 给定输入 比较器 调节器 被控对象 输出U 。
4) 你认为本实验最重要的器件是哪个？作用是什么？
本实验最重要的器件时调节器，作用是根据反馈的结果对输入的信号进行调节。调节Kp 的值，以便于观察开环和闭环控制时，在不同Kp 的条件下，加负载时输出电压值。
5) 写出系统传递函数，用劳斯判据说明：闭环工作时，4.7K 可变电阻为8圈（Kp=19.2）时，
数字表的现象和原因。
每一个模块的传递函数如下： 比例环节：G1（s ）= - K 惯性环节:G2(s)= - 2/(0.2s+1)
G3(s)= -1/(0.094s+1) G4(s)= -2.55/(0.051s+1)
单位反馈：H(s)=1
单位反馈
比较器器
单位反馈
调节器
被控对象
系统的传递函数为：
G（s）=G1(s)G2(s)G3(s)G4(s) / [1+H(s)G1(s)G2(s)G3(s)G4(s)]
G(s)=5.1K0.0009588s3+0.033794s2+0.345s+1+5.1K
劳斯表：
0.0009588 0.345
0.033794 1+5.1K
0.345 -0.0283719*（1+5.1K）
1+5.1K
若系统稳定，则第一列全为正数：
0.345 -0.0283719(1+5.1K）>0
1+5.1K>0
求出K的范围为：2.19 >K> -0.196
Kp=5.1K
1 故满足以上条件时，系统才稳定。当旋转8圈时，Kp=19.2>11.17，故系统的传递函数在复平面右边平面出现了根，因此系统不稳定，由于运放有饱和电压，输出并不会趋于无穷大，而是在一定范围内振荡。 6)比较表格中的实验数据，说明开环与闭环控制效果。 答：开环下，加相同的阻值的负载，在不同增益KP情况下获得相同的输出电压，该电压较空载输出电压有明显偏差，而实现了闭环控制后，加相同阻值的负载，随着增益KP有限度的增大，输出电压越接近空载时输出电压. 7)用教材上稳态误差理论公式E=R/1+Kp（0型）计算验证稳态误差测量值e。注意：R是改 变的输入电压，用数字表测得。开环增益Kp在带了负载以后，实际下降了一半。 答：由数据可得，开环增益越大，稳态误差越小，但开环增益过大，就会产生系统振荡。 对本系统而言，阶跃信号下的系统的稳态误差和开环增益的关系如下： ess=A1+Kp 东南大学一九九三年攻读硕士学位研究生入学考试试题 试题编号:553 试题名称:编译原理 一:(15分)判断下列命题的真假,并简述理由: 1.文法G的一个句子对应于多个推导,则G是二义的. 2.LL(1)分析必须对原有文法提取左因子和消除左递归. 3.算符优先分析法采用"移近-归约"技术,其归约过程是规范的. 4.文法S→aA;A→Ab;A→b是LR(0)文法(S为文法的开始符号). 5.一个BASIC解释程序和编译程序的不同在于,解释程序由语法制导翻译成目标代码并立即执行之,而编译程序需产生中间代码及优化. 二:(15分)设计一个最小状态有穷自动机,识别由下列子串组成的任意字符串. GO,GOTO,TOO,ON 例如:GOTOONGOTOOGOON是合法字符串. 三:(15分)构造一个LL(1)文法G,识别语言L: L={ω|ω为{0,1}上不包括两个相邻的1的非空串} 并证明你的结论. 四:(20分)设有一台单累加器计算机,并汇编语言含有通常的汇编指令LOAD,STORE,ADD和MUL. 1.写一个递归下降分析程序,将如下文法所定义的赋值语句翻译成汇编语言: A→i:=E E→E+E|E*E|(E)|i 2.利用加,乘法满足交换率这一性质,改进你的分析程序,以期产生比较高效的目标代码. 五:(15分)C为大家熟知的程序语言. 1.C的参数传递采用传值的方式,而且允许函数定义和调用时的参数个数不一致(如printf).请指出其函数调用语句: f(arg1,arg2,...,argn) 翻译成的中间代码序列,并简述其含义. 2.C语言中的变量具有不同的作用范围,试述C应采用的存储分配策略. 六:(20分)设有一个子程序的四元式序列为: (1) I:=1 (2) if I>20 GOTO (16) (3) T1:=2*J (4) T2:=20*I (5) T3:=T1+T2 (6) T4:=addr(A)-22 (7) T5:=2*I (8) T6:=T5*20 (9) T7:=2*J (10) T8:=T6+T7 (11) T9:=addr(A)-22 (12) T10:=T9[T8] (13) T4[T3]:=T10+J 电路实验 实验报告 第二次实验 实验名称：弱电实验 院系：信息科学与工程学院专业：信息工程姓名：学号： 实验时间：年月日 实验一：PocketLab的使用、电子元器件特性测试和基尔霍夫定理 一、仿真实验 1.电容伏安特性 实验电路： 图1-1 电容伏安特性实验电路 波形图： 图1-2 电容电压电流波形图 思考题： 请根据测试波形，读取电容上电压，电流摆幅，验证电容的伏安特性表达式。 解：()()mV wt wt U C cos 164cos 164-=+=π， ()mV wt wt U R sin 10002cos 1000=??? ? ? -=π，us T 500=； ()mA wt R U I I R R C sin 213.0== =∴，ππ40002==T w ； 而()mA wt dt du C C sin 206.0= dt du C I C C ≈?且误差较小，即可验证电容的伏安特性表达式。 2.电感伏安特性 实验电路： 图1-3 电感伏安特性实验电路 波形图： 图1-4 电感电压电流波形图 思考题： 1.比较图1-2和1-4，理解电感、电容上电压电流之间的相位关系。对于电感而言，电压相位 超前 （超前or 滞后）电流相位；对于电容而言，电压相位 滞后 （超前or 滞后）电流相位。 2.请根据测试波形，读取电感上电压、电流摆幅，验证电感的伏安特性表达式。 解：()mV wt U L cos 8.2=， ()mV wt wt U R sin 10002cos 1000=??? ? ? -=π，us T 500=； ()mA wt R U I I R R L sin 213.0===∴，ππ 40002==T w ； 而()mV wt dt di L L cos 7.2= dt di L U L L ≈?且误差较小，即可验证电感的伏安特性表达式。 二、硬件实验 1.恒压源特性验证 表1-1 不同电阻负载时电压源输出电压 电阻()Ωk 0.1 1 10 100 1000 电源电压（V ） 4.92 4.98 4.99 4.99 4.99 2.电容的伏安特性测量 自动控制原理实验 实验报告 实验三闭环电压控制系统研究 学号姓名 时间2014年10月21日 评定成绩审阅教师 实验三闭环电压控制系统研究 一、实验目的： （1）通过实例展示，认识自动控制系统的组成、功能及自动控制原理课程所要解决的问题。 （2）会正确实现闭环负反馈。 （3）通过开、闭环实验数据说明闭环控制效果。 二、预习与回答： （1）在实际控制系统调试时，如何正确实现负反馈闭环？ 答：负反馈闭环，不是单纯的加减问题，它是通过增量法实现的，具体如下： 1.系统开环； 2.输入一个增或减的变化量； 3.相应的，反馈变化量会有增减； 4.若增大，也增大，则需用减法器； 5.若增大，减小，则需用加法器，即。 （2）你认为表格中加1KΩ载后，开环的电压值与闭环的电压值，哪个更接近2V？ 答：闭环更接近。因为在开环系统下出现扰动时，系统前部分不会产生变化。故而系统不具有调节能力，对扰动的反应很大，也就会与2V相去甚远。 但在闭环系统下出现扰动时，由于有反馈的存在，扰动产生的影响会被反馈到输入端，系统就从输入部分产生了调整，经过调整后的电压值会与2V相差更小些。 因此，闭环的电压值更接近2V。 （3）学自动控制原理课程，在控制系统设计中主要设计哪一部份？ 答：应当是系统的整体框架及误差调节部分。对于一个系统，功能部分是“被控对象”部分，这部分可由对应专业设计，反馈部分大多是传感器，因此可由传感器的专业设计，而自控原理关注的是系统整体的稳定性，因此，控制系统设计中心就要集中在整个系统的协调和误差调节环节。 二、实验原理： （1）利用各种实际物理装置（如电子装置、机械装置、化工装置等）在数学上的“相似性”，将各种实际物理装置从感兴趣的角度经过简化、并抽象成相同的数学形式。我们在设计控制系统时，不必研究每一种实际装置，而用几种“等价”的数学形式来表达、研究和设计。又由于人本身的自然属性，人对数学而言，不能直接感受它的自然物理属性，这给我们分析和设计带来了困难。所以，我们又用替代、模拟、仿真的形式把数学形式再变成“模拟实物”来研究。这样，就可以“秀才不出门，遍知天下事”。实际上，在后面的课程里，不同专业的学生将面对不同的实际物理对象，而“模拟实物”的实验方式可以做到举一反三，我们就是用下列“模拟实物”——电路系统，替代各种实际物理对象。 词法分析设计 1. 实验目的 通过本实验的编程实践，了解词法分析的任务，掌握词法分析程序设计的原理和构造方法，对编译的基本概念、原理和方法有完整的和清楚的理解，并能正确地、熟练地运用。 2. 实验内容 用C++语言实现对C++语言子集的源程序进行词法分析。通过输入源程序从左到右对字符串进行扫描和分解，依次输出各个单词的内部编码及单词符号自身值；若遇到错误则显示“Error”，然后跳过错误部分继续显示；同时进行标识符登记符号表的管理。 3. 实验原理 本次实验采用NFA->DFA->DFA0的过程: 对待分析的简单的词法（关键词/id/num/运算符/空白符等）先分别建立自己的FA，然后将他们用产生式连接起来并设置一个唯一的开始符，终结符不合并。 待分析的简单的词法 （1）关键字： "asm","auto","bool","break","case","catch","char","class"," const","const_cast"等 （2）界符（查表） ";",",","(",")","[","]","{","}" （3）运算符 "*","/","%","+","-","<<","=",">>","&","^","|","++","--"," +=","-=","*=","/=","%=","&=","^=","|=" relop： （4）其他单词是标识符（ID）和整型常数（SUM），通过正规式定义。 id/keywords: digit: （5）空格有空白、制表符和换行符组成。空格一般用来分隔ID、SUM、运算符、界符和关键字，词法分析阶段通常被忽略。 4.1 对于如下系统，求其传递函数。并判别：系统是否由其传递函数完全表征？系统是否渐进稳定？是否输入-输出稳定？ （1） []0100001061161310x x u y x ???? ????=+????????---????= 解：由32 61160sI A s s s -=+++=得极点为：1231,2,3s s s =-=-=- 所以系统渐进稳定。 所以系统为输入-输出稳定，但不能由G （s ）完全表征。 （2） []010000 1025005505 10x x u y x ????????=+????????-???? =- 解：由32 52500sI A s s -=+-=得1235,55,55s s i s i ==-+=-- 所以不是渐进稳定。 G(s)=C(sI-A)1-B=C 1 50250 10 01-???? ? ?????+---s s s B=)5)(55)(55() 5(50--+++-s j s j s s .= ) 55)(55(50 j s j s -+++ 所以系统是输入-输出稳定，但不能由G （s ）完全表征。 （3） []110001010002110x x u y x -????????=-+????????????=- 解：由32 20sI A s s s -=++=得1230,1,1s s s ==-=- 所以系统不是渐进稳定。 所以系统是输入-输出稳定，但不能由G （s ）完全表征。 （4） （a ）解：2 5 ()27 s G s s s -= +- ，1,21s =-±，有极点在右半平面 所以既不是渐进稳定，又不是输入-输出稳定。系统可由其传递函数完全表征。. 东南大学 电机实验报告 姓名：学号： 专业：自动化 组员： 时间：2014年6月 实验一、二电器控制（一、二） 一、实验目的 1、了解接触器、按扭等元件的功能特点，掌握其工作原理及接线方法； 2、学会使用接触器、按钮组合控制风扇开关。 二、实验原理 1. 接触器型号划分 在电工学上。接触器是一种用来接通或断开带负载的交直流主电路或大容量控制电路的自动化切换器，主要控制对象是电动机，此外也用于其他电力负载，如电热器，电焊机，照明设备，接触器不仅能接通和切断电路，而且还具有低电压释放保护作用/。接触器控制容量大。适用于频繁操作和远距离控制。是自动控制系统 中的重要元件之一。通用接触器可大致分以下两类。 （1）交流接触器。主要由电磁机构、触头系统、灭弧装置等组成。常用的是CJ10、CJ12、CJ12B等系列。 （2）直流接触器。一般用于控制直流电器设备，线圈中通以直流电，直流接触器的动作原理和结构基本上与交流接触器是相同的。 但现在接触器的型号都重新划分了。都是AC系列的了。 AC-1类接触器是用来控制无感或微感电路的。 AC--2类接触器是用来控制绕线式异步电动机的启动和分断的。 AC-3和AC--4接触器可用于频繁控制异步电动机的启动和分断。 2. 交流接触器（CJX1-12） 实验室所用的是交流接触器（CJX1-12）如下图所示 铭牌如下 工作原理 当线圈通电时,静铁芯产生电磁吸力,将动铁芯吸合,由于触头系统是与动铁芯联动的,因此动铁芯带动三条动触片同时运行,触点闭合,从而接通电源。当线圈断电时,吸力消失, 动铁芯联动部分依靠弹簧的反作用力而分离,使主触头断开,切断电源。 使用接法 1、一般三相接触器一共有8个点，三路输入，三路输出，还有是控制点两个。输出和输入是对应的，很容易能看出来。如果要加自锁的话，则还需要从输出点的一个端子将线接到控制点上面。 2、首先应该知道交流接触器的原理。他是用外界电源来加在线圈上，产生电磁场。加电吸合，断电后接触点就断开。知道原理后，外加电源的接点，也就是线圈的两个接点，一般在接触器的下部，并且各在一边。其他的几路输入和输出一般在上部。还要注意外加电源的电压是多少（220V或380V），一般都标得有。并且注意接触点是常闭还是常开。 东南大学 二00一年攻读硕士学位研究生入学考试试卷 一、图为简单电压调节器，在发电机的输出端 用一个电位器给出反馈电压K 0V ，K 为常数（K1），该电位器的电阻足够高，以致可假设它可以吸收的电流可以忽略。放大器的增益为20V/V ，发电机增益g K 为50V/A （励磁电流）参考电压r V =50V 。 （1） 画出当发电机供给一个负载电流时的系统方框图，并写出每个方块的传递 函数。 （2） 系统工作于闭环状态（即S 闭合），已知发电机的稳态空载端电压为250V ， 求此时K 的值。通过30A 的稳态负载电流时，引起的端电压的变化是多少？恢复到250V 的发电机电压，需要多大的参考电压？ （3） 系统运转在开环状态下（即S 断开），为获得250V 的稳态空载电压，需要 多大的参考电压？当负载电流为30A 时，端电压如何变化？ 二、设某系统的开环传递函数为s Ke Ts -=）（s G 0，试求使闭环系统稳定的K 的取 值范围。 三、设系统的状态方程为u x ?? ? ???+???? ??--=103210 x · 试求当 （1）u （t ）=δ（t ） （2）u （t ）=1（t ）时系统的状态响应x （t ）。（假设初始状态为零） 四、如图所示的一阶采样系统中，ZOH 代表零阶保持器，求闭环系统的脉冲传递 函数。为使系统保持稳定，积分器的增益A 的范围如何？（T 为采样周期） 五、某最小相位系统的折线对数幅频特性如图所示，试写出它的传递函数，并大致画出其对数相频特性曲线。 六、已知系统的状态方程为B u A x x · +=。设P 为非奇异常数阵，已知 ?? ? ? ??==-2221 1211 1 A A A A AP P A — ，?? ? ???==-0B B P B 11— ，其中11A 和1B 的行数均为1n ，而且 rank （1B ）=1n 。试证明（A ，B ）能控的充要条件是（22A ，21A ）能控。 七、已知线性定常系统的状态转移矩阵为?? ? ? ??=cost sin2t sint cos2t (t)ψ，求系统矩阵A 。 八、已知非线性系统如图所示，其线性部分的频率特性G （jw ）及非线性部分的负倒特性-1/N(E)如图所示 （1）试确定当初始误差E 在①A 点②B 点③C 点④D 点⑤E 点时C （t ）的运动情况 （2）将上述分析结果在以e 为横坐标，· e 为纵坐标的相平面上定性的表示出来 东南大学计算方法与实习实验报告 学院：电子科学与工程学院 学号：06A12528 姓名：陈毓锋 指导老师：李元庆 实习题1 4、设S N=Σ (1)编制按从大到小的顺序计算S N的程序； (2)编制按从小到大的顺序计算S N的程序； (3)按两种顺序分别计算S1000，S10000，S30000，并指出有效位数。 解析：从大到小时，将S N分解成S N-1=S N-,在计算时根据想要得到的值取合适的最大的值作为首项；同理从小到大时，将S N=S N-1+ ，则取S2=1/3。则所得式子即为该算法的通项公式。 (1)从大到小算法的C++程序如下： /*从大到小的算法*/ #include 东南大学自动控制实验室 实验报告 课程名称：自动控制原理 实验名称：闭环电压控制系统研究 院（系）：仪器科学与工程专业：测控技术与仪器姓名：学号： 实验室：常州楼五楼实验组别：/ 同组人员：实验时间：2018/10/17 评定成绩：审阅教师： 实验三闭环电压控制系统研究 一、实验目的： （1）通过实例展示，认识自动控制系统的组成、功能。 （2）会正确实现闭环负反馈。 （3）通过开、闭环实验数据说明闭环控制效果。 二、实验原理： （1）利用各种实际物理装置（如电子装置、机械装置、化工装置等）在数学上的“相似性”，将各种实际物理装置从感兴趣的角度经过简化、并抽象成相同的数学形式。我们在设计控制系统时，不必研究每一种实际装置，而用几种“等价”的数学形式来表达、研究和设计。又由于人本身的自然属性，人对数学而言，不能直接感受它的自然物理属性，这给我们分析和设计带来了困难。所以，我们又用替代、模拟、仿真的形式把数学形式再变成“模拟实物”来研究。这样，就可以“秀才不出门，遍知天下事”。实际上，在后面的课程里，不同专业的学生将面对不同的实际物理对象，而“模拟实物”的实验方式可以做到举一反三，我们就是用下列“模拟实物”——电路系统，替代各种实际物理对象。 （2）自动控制的根本是闭环，尽管有的系统不能直接感受到它的闭环形式，如步进电机控制，专家系统等，从大局看，还是闭环。闭环控制可以带来想象不到的好处，本实验就是用开环和闭环在负载扰动下的实验数据，说明闭环控制效果。自动控制系统性能的优劣，其原因之一就是取决调节器的结构和算法的设计（本课程主要用串联调节、状态反馈），本实验为了简洁，采用单闭环、比例调节器K。通过实验证明：不同的K，对系性能产生不同的影响，以说明正确设计调节器算法的重要性。 （3）为了使实验有代表性，本实验采用三阶（高阶）系统。这样，当调节器K值过大时，控制系统会产生典型的现象——振荡。本实验也可以认为是一个真实的电压控制系统。 三、实验设备： THBDC-1实验平台 四、实验线路图： 五、实验步骤： 5.1 （1）)(20)(20)(20)(12)(t r t r t c t c t c +=++ （2）21)10)(2()1(20)(s s s s s C ?+++= = s s s s 4 .0110275.02125.02+++-++- 所以 c(t)=4.0275.0125.0102++----t e e t t c(0)=0;c(∞)=∞; （3）单位斜坡响应，则r(t)=t 所以t t c t c t c 2020)(20)(12)(+=++ ，解微分方程加初始条件 解的： 4.04.02)(102++-+=--t e e t c t t c(0)=2, c(∞)=∞; 5.2 (1)t t e e t x 35.06.06.3)(---= (2)t e t x 2)(-= (3) t w n n n t w n n n n n n n e w b w a e w b w a t x )1(22)1(22221 2)1(1 2)1()(----+----+-+ -+----= ξξωξξωξξξωξξξω(4)t a A t a Aa e a a b t x at ωωωωωωωcos sin )()(2 22222+-++++=- 5.3 (1)y(kT)=)4(16 19 )3(45)2(T t T t T t -+-+-δδδ+…… (2) 由y(-2T)=y(-T)=0;可求得y(0)=0,y(T)=1; 则差分方程可改写为y[kT]-y[(k-1)T]+0.5y[(k-2) T]=0;,k=2,3,4…. 则有0))0()()((5.0))()(()(121=++++----y T y z z Y z T y z Y z z Y 2 11 5.015.01)(---+--=z z z z Y =.....125.025.025.05.015431----++++z z z 则y *(t)=0+)5(25.0)4(25.0)3(5.0)2()(T t T t T t T t T t -+-+-+-+-δδδδδ+… (3)y(kT)=k k k k k T T k T T )1(4 )1(4)1(4)1(4++---- 5.4 东南大学自动化学院 实验报告课程名称：检测技术 第1 次实验 实验名称：实验一、三、五、八、九 院（系）：自动化专业：自动化 ：学号： 实验室：实验组别： 同组人员：实验时间：2013 年11月16日 评定成绩：审阅教师： 实验一金属箔式应变片——单臂电桥性能实验一、基本原理 电阻丝在外力作用下发生机械变形时，其电阻值发生变化，这就是电阻应变效应。 描述电阻应变效应的关系式为：ΔR／R＝Kε式中：ΔR／R 为电阻丝电阻相对变化，K 为应变灵敏系数，ε=ΔL/L为电阻丝长度相对变化。 金属箔式应变片就是通过光刻、腐蚀等工艺制成的应变敏感元件，通过它反映被测部位受力状态的变化。电桥的作用是完成电阻到电压的比例变化，电桥的输出电压反映了相应的受力状态。单臂电桥输出电压Uo1= EKε/4。 二、实验器材及连线 主机箱(±4V、±15V、电压表)、应变传感器实验模板、托盘、砝码、万用表、导线等。 图2-1 应变式传感器安装示意图 图2-2 应变传感器实验模板、接线示意图图2-3 单臂电桥工作原理图 三、实验步骤 1、根据图2-3 工作原理图、图2-2 接线示意图安装接线。 2、放大器输出调零 将实验模板上放大器的两输入端口引线暂时脱开，再用导线将两输入端短接(Vi＝0)；调节放大器的增益电位器RW3 大约到中间位置(先逆时针旋到底，再顺时针旋转2 圈)；将主机箱电压表的量程切换开关打到2V 档，合上主机箱电源开关；调节实验模板放大器的调零电位器RW4，使电压表显示为零。 3、电桥调零 拆去放大器输入端口的短接线，将暂时脱开的引线复原。调节实验模板上的桥路平衡电位器RW1，使电压表显示为零。 4、应变片单臂电桥实验 在应变传感器的托盘上放置一只砝码，读取数显表数值，依次增加砝码和读取相应的数显表值，直到200g（或500 g）砝码加完。实验结果填入表2-1，画出实验曲线。 表2-1 重量(g) 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 电压(mv) 15.2 30.5 45.9 61.5 77.0 92.4 108.0 132.8 148.3 163.9 拟合方程为：0.834 4.1933 U W =?- 重量20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 东南大学自控实验报告实验三闭环电压控制系统研究 东南大学 《自动控制原理》 实验报告 实验名称：实验三闭环电压控制系统研究 院（系）：专业： 姓名：学号： 实验室： 416 实验组别： 同组人员：实验时间：年 11月 24日评定成绩：审阅教师： 实验三闭环电压控制系统研究 一、实验目的： （1）经过实例展示，认识自动控制系统的组成、功能及自动控制原理课程所要解决的问题。 （2）会正确实现闭环负反馈。 （3）经过开、闭环实验数据说明闭环控制效果。 二、实验原理： （1）利用各种实际物理装置（如电子装置、机械装置、化工装置等）在数学上的“相似性”，将各种实际物理装置从感兴趣的角度经过简化、并抽象成相同的数学形式。我们在设计控制系统时，不必研究每一种实际装置，而用几种“等价”的数学形式来表示、研究和设计。又由于人本身的自然属性，人对数学而言，不能直接感受它的自然物理属性，这给我们分析和设计带来了困难。因此，我们又用替代、模拟、仿真的形式把数学形式再变成“模拟实物”来研究。这样，就能够“秀才不出门，遍知天下事”。实际上，在后面的课程里，不同专业的学生将面对不同的实际物理对象，而“模拟实物”的实验方式能够做到举一反三，我们就是用下列“模拟实物”——电路系统，替代各种实际物理对象。 （2）自动控制的根本是闭环，尽管有的系统不能直接感受到它的 闭环形式，如步进电机控制，专家系统等，从大局看，还是闭环。闭环控制能够带来想象不到的好处，本实验就是用开环和闭环在负载扰动下的实验数据，说明闭环控制效果。自动控制系统性能的优劣，其原因之一就是取决调节器的结构和算法的设计（本课程主要用串联调节、状态反馈），本实验为了简洁，采用单闭环、比例调节器K。经过实验证明：不同的K，对系性能产生不同的影响，以说明正确设计调节器算法的重要性。 （3）为了使实验有代表性，本实验采用三阶（高阶）系统。这样，当调节器K值过大时，控制系统会产生典型的现象——振荡。本实验也能够认为是一个真实的电压控制系统。 三、实验设备： THBDC-1实验平台 四、实验线路图： 五、实验步骤： （1）如图接线，建议使用运算放大器U8、U10、U9、U11、U13。 实验八：抽样定理实验（PAM ） 一． 实验目的： 1. 掌握抽样定理的概念 2. 掌握模拟信号抽样与还原的原理和实现方法。 3. 了解模拟信号抽样过程的频谱 二． 实验内容： 1. 采用不同频率的方波对同一模拟信号抽样并还原，观测并比较抽样信号及还原信号的波形和频谱。 2. 采用同一频率但不同占空比的方波对同一模拟信号抽样并还原，观测并比较抽样信号及还原信号的波形和频谱 三． 实验步骤： 1. 将信号源模块、模拟信号数字化模块小心地固定在主机箱中，确保电源接触良好。 2. 插上电源线，打开主机箱右侧的交流开关，在分别按下两个模块中的电源开关，对应的发光二极管灯亮，两个模块均开始工作。 3. 信号源模块调节“2K 调幅”旋转电位器，是“2K 正弦基波”输出幅度为3V 左右。 4. 实验连线 5. 不同频率方波抽样 6. 同频率但不同占空比方波抽样 7. 模拟语音信号抽样与还原 四． 实验现象及结果分析： 1. 固定占空比为50%的、不同频率的方波抽样的输出时域波形和频谱： (1) 抽样方波频率为4KHz 的“PAM 输出点”时域波形： 抽样方波频率为4KHz 时的频谱： 50K …… …… PAM 输出波形 输入波形 分析： 理想抽样时，此处的抽样方波为抽样脉冲，则理想抽样下的抽样信号的频谱应该是无穷多个原信号频谱的叠加，周期为抽样频率；但是由于实际中难以实现理想抽样，即抽样方波存在占空比（其频谱是一个Sa()函数），对抽样频谱存在影响，所以实际中的抽样信号频谱随着频率的增大幅度上整体呈现减小的趋势，如上面实验频谱所示。仔细观察上图可发现，某些高频分量大于低频分量，这是由于采样频率为4KHz ，正好等于奈奎斯特采样频率，频谱会在某些地方产生混叠。 (2) 抽样方波频率为8KHz 时的“PAM 输出点”时域波形： 2KHz 6K 10K 14K 输入波形 PAM 输出波形 自动检测技术实验一-标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII 东南大学自动化学院 实验报告课程名称：检测技术 第 1 次实验 实验名称：实验一、三、五、八、九 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：2013 年 11 月 16 日评定成绩：审阅教师： 实验一金属箔式应变片——单臂电桥性能实验一、基本原理 电阻丝在外力作用下发生机械变形时，其电阻值发生变化，这就是电阻应变效应。 描述电阻应变效应的关系式为：ΔR／R＝Kε式中：ΔR／R 为电阻丝电阻相对变化，K 为应变灵敏系数，ε=ΔL/L为电阻丝长度相对变化。 金属箔式应变片就是通过光刻、腐蚀等工艺制成的应变敏感元件，通过它反映被测部位受力状态的变化。电桥的作用是完成电阻到电压的比例变化，电桥的输出电压反映了相应的受力状态。单臂电桥输出电压Uo1= EKε/4。 二、实验器材及连线 主机箱(±4V、±15V、电压表)、应变传感器实验模板、托盘、砝码、万用表、导线等。 图2-1 应变式传感器安装示意图 图2-2 应变传感器实验模板、接线示意图图2-3 单臂电桥工作原理图 三、实验步骤 1、根据图2-3 工作原理图、图2-2 接线示意图安装接线。 2、放大器输出调零 将实验模板上放大器的两输入端口引线暂时脱开，再用导线将两输入端短接(Vi ＝0)；调节放大器的增益电位器RW3 大约到中间位置(先逆时针旋到底，再顺时针旋转2 圈)；将主机箱电压表的量程切换开关打到2V 档，合上主机箱电源开关；调节实验模板放大器的调零电位器RW4，使电压表显示为零。 3、电桥调零 拆去放大器输入端口的短接线，将暂时脱开的引线复原。调节实验模板上的桥路平衡电位器RW1，使电压表显示为零。 4、应变片单臂电桥实验 S o ut he a s t Uni v e r si ty E xa mi na ti o n P a per (i n-t e r m) Course Name Principles of Compiling Examination Term Score Related Major Computer & Software Examination Form Close test Test Duration120 Mins There are 5 problems in this paper. Y ou can write the answers in English or Chinese on the attached paper sheets. 1.Please construct context-free grammars with ε-free productions for the following languages (20%). (1){i|i∈N(Natural number), and i is a palindrome, and (i mod 5)=0} (2){ω| ω∈(a,b,c,d)* and the numbers of a’s ,b’s and c’s occurred in ω are even, and ωstarts with a or c , ends with d } 2.Please construct a DFA with minimum states for the following regular expression. (20%) (((a|b)*a)*(a|b))*(a|b) 3.Please eliminate the left recursions (if there are)and extract maximum common left factors (if there are) from the following context free grammar, and then decide the resulted grammar is whether a LL(1) grammar by constructing the related LL(1) parsing table.(20%) Please obey the rules of examination. If you violate the rules, your answer sheets will be invalid 共 2 页第 1 页 东南大学 《传感器技术·检测技术》 实验报告 实验一金属箔式应变片——单臂电桥性能实验 实验二金属箔式应变片——半桥性能实验 实验三金属箔式应变片——全桥性能实验 实验五差动变压器的性能实验 院（系）：自动化专业：自动化 姓名：学号： 实验室：常州楼5楼实验时间：2016 年11月17日评定成绩：审阅教师： 目录 实验一金属箔式应变片——单臂电桥性能实验 一、实验目的 (4) 二、基本原理 (4) 三、实验器材 (4) 四、实验步骤 (5) 五、实验数据处理 (6) 六、思考题 (7) 实验二金属箔式应变片——半桥性能实验 一、实验目的 (8) 二、基本原理 (8) 三、实验器材 (8) 四、实验步骤 (8) 五、实验数据处理 (9) 六、思考题 (10) 实验三金属箔式应变片——全桥性能实验 一、实验目的 (11) 二、基本原理 (11) 三、实验器材 (11) 四、实验步骤 (11) 五、实验数据处理 (12) 六、思考题 (12) 实验五差动变压器的性能实验 一、实验目的 (16) 二、基本原理 (16) 三、实验器材 (16) 四、实验步骤 (16) 五、实验数据处理 (19) 六、思考题 (21) 设计思考 1、设计原理 (21) 2、设计框图 (21) 3、电路设计 (21) 实验一金属箔式应变片——单臂电桥性能实验 一、实验目的 了解金属箔式应变片的应变效应及单臂电桥工作原理和性能。 二、基本原理 1、电阻丝在外力作用下发生机械变形时，其电阻值发生变化，这就是电阻应变效应。 2、描述电阻应变效应的关系式为：ΔR／R＝Kε式中：ΔR／R 为电阻丝电阻相对变化， K 为应变灵敏系数，ε=ΔL/L 为电阻丝长度相对变化。 3、金属箔式应变片就是通过光刻、腐蚀等工艺制成的应变敏感元件，通过它反映被测部 位受力状态的变化。电桥的作用是完成电阻到电压的比例变化，电桥的输出电压反映了相应的受力状态。单臂电桥输出电压 Uo 1 = EKε/4。 三、实验器材 主机箱(±4V、±15V、电压表)、应变传感器实验模板、托盘、砝码、万用表、导线等。 图2.1 应变传感器安装示意图 1、如图 2-1，将托盘安装到应变传感器的托盘支点上，应变式传感器（电子秤传感器） 已安装在应变传感器实验模板上。传感器左下角应变片为 R1，右下角为 R2，右上角为 R3，左上角为 R4。当传感器托盘支点受压时，R1、R3 阻值增加，R2、R4 阻值减小。 2、如图 2-2，应变传感器实验模板中的 R1、R2、R 3、R4 为应变片。没有文字标记的 5 个电阻是空的，其中 4 个组成电桥模型是为实验者组成电桥方便而设的。 DSP实验报告 实验四：IIR数字滤波器的设计实验五：FIR数字滤波器的设计 实验四、IIR数字滤波器的设计 【1】f c = 0.3kHz，delta = 0.8dB，fr = 0.2kHz，At = 20dB,T = 1ms:设计一切比雪夫高通滤波器，观察其通带损耗和阻带衰减是否满足要求。 实验结果： 实验代码： >> Wc = 2*pi*300/1000; Wr = 2*pi*200/1000; Rp = 0.8; Rs = 20; [N,Wc] = cheb1ord(Wc,Wr,Rp,Rs,'s'); [B,A] = cheby1(N,Rp,Wc,'high','s'); omega = [0:pi/1000:pi]; h = freqs(B,A,omega); gain = 20*log10(abs(h)); plot(omega/(2*pi/1000),gain); 结果分析： 由实验所得关于设计的滤波器的增益曲线来看，当f<200Hz时， 衰减大于20dB，当f>300Hz时，衰减趋近于零，满足设计参 数要求。 【5】利用双线性变换法设计满足下列指标的切比雪夫型数字带阻滤波器，并作图验证设计结果：当1kHz<=f<=2kHz时，At>=18dB;当 f<=500Hz以及f>=3kHz时，delta<=3dB;采样频率fs = 10kHz。 实验结果 程序代码： >> W1 =2*10000*tan(2*pi*500/(2*10000)); W2 =2*10000*tan(2*pi*1000/(2*10000)); W3 =2*10000*tan(2*pi*2000/(2*10000)); W4 =2*10000*tan(2*pi*3000/(2*10000)); Wp = [W2,W3]; Ws = [W1,W4]; [N,Wn] = cheb1ord(Wp,Ws,3,18,'s'); [B,A] = cheby1(N,3,Wn,'stop','s'); [num,den] = bilinear(B,A,10000); [h,w] = freqz(num,den); f = w/pi*5000; plot(f,20*log10(abs(h))); axis([0,3500,-100,10]); 结果分析： 根据设计要求，取要求中的参数值为极限值，所得滤波器增益曲线如 上图。由图可知当频率在1kHz到2kHz之间时，增益衰减大于18dB， 当频率小于500或大于3000Hz时，增益略小于1，通带波动delta小 于3dB,满足设计需求。 实验五、FIR数字滤波器的设计 【1】N = 45，计算并画出矩形窗、汉明窗、布莱克窗的归一化幅度谱，并比较各自的主要特点。 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：闭环电压控制系统研究 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：418 实验组别：XX 同组人员：张亚丽实验时间：2013年10月30 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．实验线路图 (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 (11) 九．实验总结 (17) 一．实验目的 （1）通过实例展示，认识自动控制系统的组成、功能及自动控制原理课程所要解决的问题； （2）学会正确实现闭环负反馈； （3）通过开、闭环实验数据说明闭环控制效果。 二．实验设备 1. THBDC-1型控制理论·计算机控制技术实验平台； 2. PC机一台(含上位机软件)、数据采集卡、37针通信线1根、16芯数据排线、采接卡接口线。 三．实验原理 （1）利用各种实际物理装置（如电子装置、机械装置、化工装置等）数学上的“相似性”，将各种实际物理装置经过简化、并抽象成数学形式。我们在设计控制系统时，不必研究每一种实际装置，而用几种“等价”的数学形式来表达、研究和设计。又由于人本身的自然属性，人对纯数学而言，不能直接感受它的自然物理属性，这给我们分析和设计带来了困难。所以，我们又用替代、模拟、仿真的形式把纯数学形式再变成“模拟实物”来研究。这样，就可以“秀才不出门，遍知天下事”。实际上，在后面的课程里，不同专业的学生将面对不同的实际物理装置，而“模拟实物”的实验方式可以举一反三，我们就是用下列“模拟实物”——电路，也有实际物理装置——电机，替代各种实际物理装置。 （2）自动控制的根本是闭环，尽管有的系统不能直接感受到它的闭环形式，如步进电机控制，专家系统等，从大局看，还是闭环。闭环控制可以带来想象不到的好处，两个演示实例说明这一点。本实验就是用开环和闭环在负载扰动下的实验数据，说明闭环控制效果。自动控制系统性能的优劣，其原因之一就是取决调节器的结构和算法的设计（本课程主要用串联校正、极点配置），本实验为了简洁，采用单闭环、比例算法K。通过实验证明：不同的统K，对系性能产生不同的影响。说明正确设计调节器算法的重要性。 （3）为了使实验有代表性，本实验采用三阶（高阶）系统。这样，当调节器K值过大时，控制系统会产生典型的现象——振荡。本实验可以认为是真实 东南大学位于江苏省南京市，是中央直管、教育部直属的全国重点大学，为“211工程”和“985工程”重点建设的大学之一。东南大学是中国最早建立的高等学府之一，前身为创建于1902年的三江师范学堂，后经历南京高等师范学校、国立东南大学、国立中央大学、南京大学、南京工学院等历史时期，1988年学校复更名为东南大学，2000年东南大学与南京铁道医学院等校合并组建新的东南大学。经过一个多世纪的发展与建设，东南大学已成为一所以工为特色，理、工、医、文、管、艺等多学科协调发展的综合性大学。 东南大学《数控技术》视频教程仇晓黎 40讲 https://www.wendangku.net/doc/9210894989.html,/thread-69-1-1.html 东南大学《软件工程》视频教程 32讲学习梦想家园 https://www.wendangku.net/doc/9210894989.html,/thread-6172-1-1.html 东南大学《数据库系统原理》辛研 42讲学习梦想家园 https://www.wendangku.net/doc/9210894989.html,/thread-302-1-1.html 东南大学《电工与电子技术》单振才 76讲学习梦想家园 https://www.wendangku.net/doc/9210894989.html,/thread-301-1-1.html 学习梦想家园 https://www.wendangku.net/doc/9210894989.html,/thread-295-1-1.html 学习梦想家园 https://www.wendangku.net/doc/9210894989.html,/thread-207-1-1.html 东南大学《工程结构抗震与防灾》全套视频学习梦想家园 https://www.wendangku.net/doc/9210894989.html,/thread-293-1-1.html 东南大学《工程项目管理》全套视频学习梦想家园 https://www.wendangku.net/doc/9210894989.html,/thread-206-1-1.html 东南大学《建筑力学》上、下册全套视频学习梦想家园 https://www.wendangku.net/doc/9210894989.html,/thread-300-1-1.html 东南大学《基础工程》全套视频学习梦想家园东南大学编译原理试题
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