控制工程基础实验指导书(答案)
控制工程基础实验指导书
自控原理实验室编印
（内部教材）
实验项目名称：
（所属课程：）
院系：专业班级：姓名：学号：实验日期：实验地点：合作者：指导教师：本实验项目成绩：教师签字：日期：
（以下为实验报告正文）
一、实验目的
简述本实验要达到的目的。目的要明确，要注明属哪一类实验（验证型、设计型、综合型、创新型）。
二、实验仪器设备
列出本实验要用到的主要仪器、仪表、实验材料等。
三、实验内容
简述要本实验主要内容，包括实验的方案、依据的原理、采用的方法等。四、实验步骤
简述实验操作的步骤以及操作中特别注意事项。
五、实验结果
给出实验过程中得到的原始实验数据或结果，并根据需要对原始实验数据或结果进行必要的分析、整理或计算，从而得出本实验最后的结论。
六、讨论
分析实验中出现误差、偏差、异常现象甚至实验失败的原因，实验中自己发现了什么问题，产生了哪些疑问或想法，有什么心得或建议等等。
七、参考文献
列举自己在本次准备实验、进行实验和撰写实验报告过程中用到的参考文献资料。
格式如下:
作者，书名（篇名），出版社（期刊名），出版日期（刊期），页码
实验一 控制系统典型环节的模拟
一、实验目的
1、掌握比例、积分、实际微分及惯性环节的模拟方法；
2、通过实验熟悉各种典型环节的传递函数和动态特性；
3、了解典型环节中参数的变化对输出动态特性的影响。 二、实验仪器
1、控制理论电子模拟实验箱一台；
2、超低频慢扫描数字存储示波器一台；
3、数字万用表一只；
4、各种长度联接导线。 三、实验原理
以运算放大器为核心元件，由其不同的R-C 输入网络和反馈网络组成的各种典型环节，如图1-1所示。图中Z1和Z2为复数阻抗，它们都是R 、C 构成。
图1-1 运放反馈连接
基于图中A 点为电位虚地，略去流入运放的电流，则由图1-1得：
21
()o i u Z
G s u Z =
=-（1-1） 由上式可以求得下列模拟电路组成的典型环节的传递函数及其单位阶跃响
应。 1、比例环节
实验模拟电路见图1-2所示
图1-2 比例环节
传递函数：2
1
()R G s K R =-
=- 阶跃输入信号：-2V 实验参数：
（1） R 1=100K R 2=100K （2） R 1=100K R 2=200K 2、 惯性环节
实验模拟电路见图1-3所示
图1-3 惯性环节
传递函数：2
212211211()11
R CS R Z R K CS G s Z R R R CS TS +=-=-=-=-++g
阶跃输入：-2V 实验参数：
（1） R 1=100K R 2=100K C=1μf （2） R=100K R 2=100K C=2μf 3、积分环节
实验模拟电路见图1-4所示
图1-4 积分环节
传递函数：21111()Z CS G s Z R RCS TS
=-=-=-= 阶跃输入信号：-2V 实验参数：
（1） R=100K C=1μf （2） R=100K C=2μf 4、比例微分环节
实验模拟电路见图1-5所示
图1-5 比例微分环节
传递函数：2
22
11
1
1
1()(1)(1)1
D Z R R G S R CS K T S R Z R CS R CS =-
=-=-
+=-++g
其中T
D =R
1
C K=
1
2
R
R
阶跃输入信号：-2V 实验参数：
（1）R
1=100K R
2
=100K C=1μf
（2）R
1=100K R
2
=200K C=1μf
四、实验内容与步骤
1、分别画出比例、惯性、积分、比例微分环节的电子电路；
2、熟悉实验设备并在实验设备上分别联接各种典型环节；
3、按照给定的实验参数，利用实验设备完成各种典型环节的阶跃特性测试，观察并记录其单位阶跃响应波形。
五、实验报告
1、画出四种典型环节的实验电路图，并标明相应的参数；
2、画出各典型环节的单位阶跃响应波形，并分析参数对响应曲线的影响；
3、写出实验心得体会。
六、实验思考题
1、用运放模拟典型环节时，其传递函数是在哪两个假设条件下近似导出？
（运算放大器开环放大倍数K0很大，运算放大器输入阻抗很高）2、积分环节和惯性环节主要差别是什么？在什么条件下，惯性环节可以近似为积分环节？在什么条件下，又可以视为比例环节？
（惯性环节的特点是，当输入x(t)作阶跃变化时，输出y(t)不能立刻达到稳态值，瞬态输出以指数规律变化。而积分环节，当输入为单位阶跃信号时，输出为输入对时间的积分，输出y(t)随时间呈直线增长。
当t趋于无穷大时，惯性环节可以近似地视为积分环节，当t趋于0时，惯性环节可以近似地视为比例环节。）
3、如何根据阶跃响应的波形，确定积分环节和惯性环节的时间常数？（积分环节的时间常数T由输出曲线斜率的倒数确定，惯性环节的时间常数T等于曲线上升到稳态值的63..2%时的时间t）
实验二二阶系统的瞬态响应分析
一、实验目的
1、熟悉二阶模拟系统的组成。
2、研究二阶系统分别工作在ξ=1，0<ξ<1，和ξ> 1三种状态下的单
位阶跃响应。
3、分析增益K对二阶系统单位阶跃响应的超调量σP、峰值时间tp和调
整时间ts。
4、研究系统在不同K值时对斜坡输入的稳态跟踪误差。
5、学会使用Matlab软件来仿真二阶系统，并观察结果。
二、实验仪器
1、控制理论电子模拟实验箱一台；
2、超低频慢扫描数字存储示波器一台；
3、数字万用表一只；
4、各种长度联接导线。
三、实验原理
图2-1为二阶系统的原理方框图，图2-2为其模拟电路图，它是由惯性环节、积分环节和反号器组成，图中K=R2/R1，T1=R2C1，T2=R3C2。
图2-1 二阶系统原理框图
图2-1 二阶系统的模拟电路
由图2-2求得二阶系统的闭环传递函
12
22
122112
/() (1)()/O i K TT U S K U S TT S T S K S T S K TT ==++++ :而二阶系统标准传递函数为
(1)(2), 对比式和式得
12214n K TT T T K ωξ==12 T 0.2 , T 0.5 , 100.625n S S K K ωξ===若令则。调节开环增益K 值，不仅能改变系统无阻尼自然振荡频率ωn 和ξ的值，可以得到过阻尼(ξ>1)、
临界阻尼（ξ=1）和欠阻尼（ξ<1）三种情况下的阶跃响应曲线。 （1）当K >0.625， 0 < ξ < 1，系统处在欠阻尼状态，它的单位阶跃响应表达式为：
图2-3 0 < ξ < 1时的阶跃响应曲线
（2）当K =0.625时，ξ=1，系统处在临界阻尼状态，它的单位阶跃响应表达式为：
(2)
+2+=222n
n n
S S )S (G ωξωω2
1
2
21 ()1sin(1 1 . 2-3n t
o d d u t t tg
ξωξωξ
ωωξ---=+-=-式中图为二阶系统在欠阻尼状态下的单位阶跃响应曲线e
t
n o n t t u ωω-+-=)1(1)(
如图2-4为二阶系统工作临界阻尼时的单位响应曲线。
图2-4 ξ=1时的阶跃响应曲线
（3）当K < 0.625时，ξ> 1，系统工作在过阻尼状态，它的单位阶跃响应曲线和临界阻尼时的单位阶跃响应一样为单调的指数上升曲线，但后者的上升速度比前者缓慢。
四、实验内容与步骤
1、根据图1-1，调节相应的参数，使系统的开环传递函数为：
2、令ui(t)=1V ，在示波器上观察不同K （K=10，5，2，0.5）时的单位 阶跃响应的波形，并由实验求得相应的σp 、t p 和t s 的值。
3、调节开环增益K ，使二阶系统的阻尼比707.02
1
==ξ ，观察并记录
此时的单位阶跃响应波形和σp 、t p 和t s 的值。
4、用三角波或输入为单位正阶跃信号积分器的输出作为二阶系统的斜坡输入信号。
5、观察并记录在不同K 值时，系统跟踪斜坡信号时的稳态误差。 五、实验报告
1、画出二阶系统在不同K 值（10，5，2，0.5）下的4条瞬态响应曲线，并注明时间坐标轴。
2、按图1-2所示的二阶系统，计算K=0.625，K=1和K=0.312三种情况下ξ和ωn 值。据此，求得相应的动态性能指标σp 、t p 和t s ，并与实验所得出的结果作一比较。
3、写出本实验的心得与体会。
)
1S 2.0(S 5.0K
)S (G +=
六、实验思考题
1、如果阶跃输入信号的幅值过大，会在实验中产生什么后果？
（阶跃信号幅值的大小选择应适当考虑。过大会使系统动态特性的非线性因素增大，使线性系统变成非线性系统；过小也会使系统信噪比降低并且输出响应曲线不可能清楚显示或记录下来。）
2、在电子模拟系统中，如何实现负反馈和单位负反馈？
（以运算放大器为核心，接反馈电路如上图所示，当Z1、Z2不等时，就是负反馈，当Z1、Z2相等时，就是单位负反馈。）
3、为什么本实验的模拟系统中要用三只运算放大器？
（由二阶系统的原理方框图可知，它是由惯性环节、积分环节和比例放大环节组成，而每一个典型环节的模拟电路图均只需一个运算放大器）
实验三三阶系统的瞬态响应及稳定性分析
一、实验目的
1、掌握三阶系统的模拟电路图；
2、由实验证明开环增益K对三阶系统的动态性能和稳定性能的影响；
3、研究时间常数T对三阶系统稳定性的影响；
二、实验仪器
1、控制理论电子模拟实验箱一台；
2、超低频慢扫描数字存储示波器一台；
3、数字万用表一只；
4、各种长度联接导线。 三、实验原理
图3-1为三阶系统的方框图，它的模拟电路如图3-2所示，
图3-1 三阶系统原理框图
图3-2 三阶系统模拟电路
闭环传递函数为：
该系统的特征方程为
T 1T 2T 3S 3+T 3（T 1+T 2）S 2+T 3S+K=0
其中K=R 2/R 1，T 1=R 3C 1，T 2=R 4C 2，T 3=R 5C 3。 若令T 1=0.2S ，T 2=0.1S ，T 3=0.5S ，则上式改写为
用劳斯稳定判据，求得该系统的临界稳定增益K=7.5。这表示K>7.5时，系统为不稳定；K<7.5时，系统才能稳定运行；K=7.5时,系统作等幅振荡。
除了开环增益K 对系统的动态性能和稳定性有影响外，系统中任何一个时间常数的变化对系统的稳定性都有影响，对此说明如下：
令系统的剪切频率为ωc ，则在该频率时的开环频率特性的相位为： ?（ωc ）= - 90? - t g -1T 1ωc – t g -1T 2ωc
K
)
S T )(S T (S T K
)S (U )S (U i o +1+1+=
2130
=100+50S +15S +S 23Κ
相位裕量γ=180?+?（ωc ）=90?- t g -1T 1ωc- t g -1T 2ωc 由上式可见，时间常数T 1和T 2的增大都会使γ减小。 四、实验内容与步骤
图4-1所示的三阶系统开环传递函数为
1、 按K =10，T 1=0.2S , T 2=0.05S , T 3=0.5S 的要求，调整图2-2中的相应参数。
2、 用慢扫描示波器观察并记录三阶系统单位阶跃响应曲线。
3、 令T 1=0.2S ，T 2=0.1S ，T 3=0.5S ，用示波器观察并记录K 分别为5，7.5，和10三种情况下的单位阶跃响应曲线。
4、 令K =10，T 1=0.2S ，T 3=0.5S ，用示波器观察并记录T 2分别为0.1S 和0.5S 时的单位阶跃响应曲线。 五、实验报告
1、作出K =5、7.5和10三种情况下的单位阶跃响应波形图，据此分析K 的变化对系统动态性能和稳定性的影响。
2、作出K =10，T 1=0.2S ，T 3=0.5S ，T 2分别为0.1S 和0.5S 时的单位阶跃响应波形图，并分析时间常数T2的变化对系统稳定性的影响。
3、写出本实验的心得与体会。 六、实验思考题
1、为使系统能稳定地工作，开环增益应适当取小还是取大？ （为了使系统稳定工作，开环增益应适当取小）
2、系统中的小惯性环节和大惯性环节哪个对系统稳定性的影响大，为 什么？
（小惯性环节对系统稳定性影响大，因为参数的变化对小惯性环节影响大）
3、试解释在三阶系统的实验中，输出为什么会出现削顶的等幅振荡？ （输入信号或开环增益过大，造成波形失真）
4、为什么图1-2和图1-1所示的二阶系统与三阶系统对阶跃输入信号 的稳态误差都为零?
（因为在二阶和三阶系统中，ess=Lim[R(S)-C(S)]=0）
)
S T )(S T (S T K
)S (G 1+1+=
213
实验四控制系统的稳定性分析
一、实验目的
1、理解系统的不稳定现象；
2、研究系统开环增益对稳定性的影响。
二、实验仪器
1、控制理论电子模拟实验箱一台；
2、超低频慢扫描数字存储示波器一台；
3、数字万用表一只；
4、各种长度联接导线。 三、实验原理
三阶系统及三阶以上的系统统称为高阶系统。一个高阶系统的瞬态响应是由一阶和二阶系统的瞬态响应组成。控制系统能投入实际应用必须首先满足稳定的要求。线性系统稳定的充要条件是其特征方程式的根全部位于S 平面的左方。应用劳斯判断就可以判别闭环特征方程式的根在S 平面上的具体分布，从而确定系统是否稳定。
本实验是研究一个三阶系统的稳定性与其参数Ｋ对系统性能的关系。三阶系统的方框图和模拟电路图如图4-1、图4-2所示。
图3-1 三阶系统的方框图
图4-2 三阶系统电路模拟图
图4-2 三阶系统的模拟电路图（电路参考单元为：U 3、U 8、U 5、U 6、反相器单 元）图4-1的开环传递函数为：
)
1
5
.0)(11.0()1)(1()(2
121++=++=
S S S K K S T S T S K s G τ
式中τ=1s ，10.1T =s ，20.5T =s ，τ
2
1K K K =
，11=K ，2510
X
K R =
（其中待定电
阻R x 的单位为K Ω），改变R x 的阻值，可改变系统的放大系数K 。
由开环传递函数得到系统的特征方程为
020201223=+++K S S S
由劳斯判据得
0 K ＝12 系统临界稳定 K>12 系统不稳定 其三种状态的不同响应曲线如图4-3的a)、b)、c)所示。 a) 不稳定 b) 临界 c)稳定 图4-3三阶系统在不同放大系数的单位阶跃响应曲线 四、实验内容与步骤 1、 根据图4-2所示的三阶系统的模拟电路图，设计并组建该系统的模拟电路。 2、 用慢扫描示波器观察并记录三阶系统在以下三种情况下单位阶跃响应曲线； （1） 若K=5时，系统稳定，此时电路中的R X 取100K 左右； （2）若K=12时，系统处于临界状态，此时电路中的R X 取42.5K 左右(实际值为47K 左右)； （3） 若K=20时，系统不稳定，此时电路中的R X 取25K 左右； 五、实验报告要求 1、画出三阶系统线性定常系统的实验电路，标明电路中的各参数； 2、测出系统单位阶跃响应曲线。 六、实验思考题 1、为使系统稳定地工作，开环增益应适当取小还是取大？ 2、为什么二阶系统和三阶系统的模拟电路中所用的运算放大器都为奇数？ （因为二阶系统是由惯性环节、积分环节、反馈器环节组成 三阶系统是由比例放大环节、两个惯性环节、积分环节、反馈器组成每一个典型环节在模拟电路中都需要一个运算放大器） 实验五线性系统稳态误差的研究 一、实验目的 1、了解不同典型输入信号对于同一个系统所产生的稳态误差； ２、了解一个典型输入信号对不同类型系统所产生的稳态误差。二、实验仪器 1、控制理论电子模拟实验箱一台； 2、超低频慢扫描数字存储示波器一台； 3、数字万用表一只； 4、各种长度联接导线。 三、实验原理 通常控制系统的方框图如图4-1所示。其中G(S)为系统前向通道的传递函数，H(S)为其反馈通道的传递函数。 图5-1 控制系统方框图 由图4-1求得 )() ()(11 )(S R S H S G S E += （1） 由上式可知，系统的误差E(S)不仅与其结构和参数有关，而且也与输入信号R(S)的形式和大小有关。如果系统稳定，且误差的终值存在，则可用下列的终值定理求取系统的稳态误差： )(lim 0 S SE e s ss →= （2） 本实验就是研究系统的稳态误差与上述因素间的关系。下面结合0型、I 型、II 型系统对三种不同输入信号所产生的稳态误差ss e 进行分析。 1、0型二阶系统 设0型二阶系统的方框图如图5-2所示。根据式（2），可以计算出该系统对阶跃和斜坡输入时的稳态误差： 图5-2 0型二阶系统的方框图 (1) 单位阶跃输入（s S R 1)(=） 3 1 12)1.01)(2.01()1.01)(2.01(lim 0 =?+++++? =→S S S S S S e S ss (2) 单位斜坡输入（21)(s S R = ） ∞=?+++++? =→20 1 2)1.01)(2.01()1.01)(2.01(lim S S S S S S e S ss 上述结果表明0型系统只能跟踪阶跃输入，但有稳态误差存在，其计算公式为： P ss K R e += 10 其中)()(lim 0 S S H S G K p →?，R 0为阶跃信号的幅值。其理论曲线如图5-3(a)和 图5-3(b)所示。 (a) (b) 图5-3 0型系统理论曲线 2、I 型二阶系统 设图5-4为I 型二阶系统的方框图： 图5-4 I 型二阶系统的方框图 1）单位阶跃输入 S S S S S S R S G S E 1 10)1.01()1.01()()(11)(?+++=+= 01 10)1.01()1.01(lim 0=?+++?=→S S S S S S e S ss 2）单位斜坡输入 1.01 10)1.01()1.01(lim 20 =?+++? =→S S S S S S e S ss 这表明I 型系统的输出信号完全能跟踪阶跃输入信号，在稳态时其误差为 零。对于单位斜坡信号输入，该系统的输出也能跟踪输入信号的变化，且在稳态时两者的速度相等（即1. . ==o r u u ），但有位置误差存在，其值为 V O K V ，其中)()(lim 0 S H S SG K S V →=，O V 为斜坡信号对时间的变化率。其理论曲线如图5-5(a) 和图5-5(b)所示。 (a) (b) 图5-5 I 型系统理论曲线 3、II 型二阶系统 设图4-6为II 型二阶系统的方框图。 图5-6 II 型二阶系统的方框图 同理可证明这种类型的系统输出均无稳态误差地跟踪单位阶跃输入和单位 斜坡输入。当输入信号22 1)(t t r =，即31 )(S S R = 时，其稳态误差为： 1.01 )47.01(10lim 3220=?++?=→S s S S S e S ss 当单位抛物波输入时II 型二阶系统的理论稳态偏差曲线如图5-7所示。 图5-7 II 型二阶系统的抛物波稳态误差响应曲线 四、实验内容与步骤 自动控制理论实验报告 实验一 典型环节的时域响应 院系： 班级： 学号： 姓名： 实验一 典型环节的时域响应 一、 实验目的 1．掌握典型环节模拟电路的构成方法，传递函数及输出时域函数的表达式。 2．熟悉各种典型环节的阶跃响应曲线。 3．了解各项参数变化对典型环节动态特性的影响。 二、 实验设备 PC 机一台，TD-ACC+教学实验系统一套。 三、 实验步骤 1、按图1-2比例环节的模拟电路图将线接好。检查无误后开启设备电源。 注：图中运算放大器的正相输入端已经对地接了100k 电阻。不需再接。 2、将信号源单元的“ST ”端插针与“S ”端插针用“短路块”接好。将信号形式开关设为“方波”档，分别调节调幅和调频电位器，使得“OUT ”端输出的方波幅值为1V ，周期为10s 左右。 3、将方波信号加至比例环节的输入端R(t)， 用示波器的“CH1”和“CH2”表笔分别监测模拟电路的输入R(t)端和输出C(t)端。记录实验波形及结果。 4、用同样的方法分别得出积分环节、比例积分环节、惯性环节对阶跃信号的实际响应曲线。 5、再将各环节实验数据改为如下： 比例环节：；，k R k R 20020010== 积分环节：；，u C k R 22000== 比例环节：；，，u C k R k R 220010010=== 惯性环节：。，u C k R R 220010=== 用同样的步骤方法重复一遍。 四、 实验原理、内容、记录曲线及分析 下面列出了各典型环节的结构框图、传递函数、阶跃响应、模拟电路、记录曲线及理论分析。 1．比例环节 (1) 结构框图： 图1－1 比例环节的结构框图 (2) 传递函数： K S R S C =) () ( K R(S) C(S) 控制工程基础实验指导书 自控原理实验室编印 （内部教材） 实验项目名称: （所属课 程: 院系: 专业班级: 姓名: 学号: 实验日期: 实验地点: 合作者: 指导教师: 本实验项目成绩: 教师签字: 日期: （以下为实验报告正文） 、实验目的 简述本实验要达到的目的。目的要明确，要注明属哪一类实验（验证型、设计型、综合型、创新型）。 二、实验仪器设备 列出本实验要用到的主要仪器、仪表、实验材料等。 三、实验内容 简述要本实验主要内容，包括实验的方案、依据的原理、采用的方法等。 四、实验步骤 简述实验操作的步骤以及操作中特别注意事项。 五、实验结果 给出实验过程中得到的原始实验数据或结果，并根据需要对原始实验数据或结果进行必要的分析、整理或计算，从而得出本实验最后的结论。 六、讨论 分析实验中出现误差、偏差、异常现象甚至实验失败的原因，实验中自己发现了什么问题，产生了哪些疑问或想法，有什么心得或建议等等。 七、参考文献 列举自己在本次准备实验、进行实验和撰写实验报告过程中用到的参考文献资 料。 格式如下 作者，书名（篇名），出版社（期刊名），出版日期（刊期），页码 实验一控制系统典型环节的模拟、实验目的 、掌握比例、积分、实际微分及惯性环节的模拟方法; 、通过实验熟悉各种典型环节的传递函数和动态特性; 、了解典型环节中参数的变化对输出动态特性的影响。 二、实验仪器 、控制理论电子模拟实验箱一台; 、超低频慢扫描数字存储示波器一台; 、数字万用表一只; 、各种长度联接导线。 三、实验原理 运放反馈连接 基于图中点为电位虚地，略去流入运放的电流，则由图 由上式可以求得下列模拟电路组成的典型环节的传递函数及其单位阶跃响应。 、比例环节 实验模拟电路见图所示 U i R i U o 接示波器 以运算放大器为核心元件，由其不同的输入网络和反馈网络组成的各种典型环节，如图所示。图中和为复数阻抗，它们都是构成。 Z2 Z1 Ui ,— U o 接示波器 得: 实验一万用表原理及应用 实验二电路中电位的研究 实验三戴维南定理 实验四典型信号的观察与测量 实验五变压器的原副边识别与同名端测试 实验一万用表原理及使用 一、实验目的 1、熟悉万用表的面板结构以及各旋钮各档位的作用。 2、掌握万用表测电阻、电压、电流等电路常用量大小的方法。 二、实验原理 1、万用表基本结构及工作原理 万用表分为指针式万用表、数字式万用表。从外观上万用表由万用表表笔及表体组成。从结构上是由转换开关、测量电路、模/数转换电路、显示部分组成。指针万用表外观图见后附。其基本原理是利用一只灵敏的磁电式直流电流表做表头，当微小电流通过表头，就会有电流指示。但表头不能通过大电流，因此通过在表头上并联串联一些电阻进行分流或降压，从而测出电路中的电流、电压、电阻等。万用表是比较精密的仪器，如若使用不当，不仅会造成测量不准确且极易损坏。 1）直流电流表：并联一个小电阻 2）直流电压表：串联一个大电阻 3）交流电压表：在直流电压表基础上加入二极管 4）欧姆表 2、万用表的使用 （1）熟悉表盘上的各个符号的意义及各个旋钮和选择开关的主要作用。 （2）使用万用表之前，应先进行“机械调零”，即在没有被测电量时，使万用表指针指在零电压或零电流的位置上。 （3）选择表笔插孔的位置。 （4）根据被测量的种类和大小，选择转换开关的档位和量程，找出对应的刻度线。 （5）测量直流电压 a.测量电压时要选择好量程，量程的选择应尽量使指针偏转到满刻度的2/3左右。如果事先不清楚被测电压的大小时，应先选择最高量程。然后逐步减小到合适的量程。 b.将转换开关调至直流电压档合适的量程档位，万用表的两表笔和被测电路与负载并联即可。 c.读数：实际值=指示值*（量程/满偏）。 （6）测直流电流 a.将万用表转换开关置于直流电流档合适的量程档位，量程的选择方法与电压测量一样。 b.测量时先要断开电路，然后按照电流从“+”到“-”的方向，将万用表串联到被测电路中，即电流从红表笔流入，从黑表笔流出。如果将万用表与负载并联，则因表头的内阻很小，会造成短路烧坏仪表。 c.读数：实际值=指示值*（量程/满偏）。 （7）测电阻 a.选择合适的倍率档。万用表欧姆档的刻度线是不均匀的，所以倍率挡的选择应使指针停留在刻度较稀的部分为宜，且指针接近刻度尺的中间，读数越准确。一般情况下，应使指针指在刻度尺的1/3~2/3之间。 《数据库原理及使用》实验指导书 （适用于计算机科学和技术、软件工程专业） 热风器4 计算机科学和技术学院 2011年12月 ⒈本课程的教学目的和要求 数据库系统产生于20世纪60年代末。30多年来，数据库技术得到迅速发展，已形成较为完整的理论体系和一大批实用系统，现已成为计算机软件领域的一个重要分支。数据库原理是计算科学和技术专业重要的专业课程。 本课程实验教学的目的和任务是使学生通过实践环节深入理解和掌握课堂教学内容，使学生得到数据库使用的基本训练，提高其解决实际问题的能力。 ⒉实验教学的主要内容 数据库、基本表、视图、索引的建立和数据的更新；关系数据库的查询，包括单表查询、连接查询、嵌套查询等；数据库系统的实现技术，包括事务的概念及并发控制、恢复、完整性和安全性实现机制；简单数据库使用系统的设计实现。 ⒊实验教学重点 本课程的实验教学重点包括： ⑴数据库、基本表、视图、索引的建立和数据的更新； ⑵SQL的数据查询； ⑶恢复、完整性和安全性实现机制； ⑷简单数据库使用系统的设计实现； 4教材的选用 萨师煊,王珊.数据库系统概论(第四版).北京:高等教育出版社.2006,5 实验1创建数据库（2学时） 实验目的 １．学会数据表的创建； ２．加深对表间关系的理解； ３．理解数据库中数据的简单查询方法和使用。 实验内容 一、给定一个实际问题，实际使用问题的模式设计中至少要包括3个基本表。使用问题是供应商给工程供应零件（课本P74）。 1.按照下面的要求建立数据库： 创建一个数据库，数据库名称可以自己命名，其包含一个主数据文件和一个事务日志文件。注意主数据文件和事务日志文件的逻辑名和操作系统文件名，初始容量大小为5MB， 实验1模拟控制系统在阶跃响应下的特性实验 一、实验目的 根据等效仿真原理，利用线性集成运算放大器及分立元件构成电子模拟器, 以干电池作为输入信号，研究控制系统的阶跃时间响应。 二、实验内容 研究一阶与二阶系统结构参数的改变，对系统阶跃时间响应的影响。 三、实验结果及理论分析 1.一阶系统阶跃响应 a. 电容值1uF，阶跃响应波形： b. 电容值2.2uF，阶跃响应波形: c. 电容值4.4uF，阶跃响应波形: 2?—阶系统阶跃响应数据表 U r= -2.87V R°=505k? R i=500k? R2=496k 其中 T = R2C U c C：)=「(R/R2)U r 误差原因分析： ①电阻值及电容值测量有误差； ②干电池电压测量有误差； ③在示波器上读数时产生误差； ④元器件引脚或者面包板老化，导致电阻变大； ⑤电池内阻的影响输入电阻大小。 ⑥在C=4.4uF的实验中，受硬件限制，读数误差较大3?二阶系统阶跃响应 a.阻尼比为0.1，阶跃响应波形: b.阻尼比为0.5，阶跃响应波形: 4.二阶系统阶跃响应数据表 E R w ( ?) 峰值时间 U o (t p ) 调整时间 稳态终值 超调（%） 震荡次数 C. d. 阻尼比为0.7，阶跃响应波形: 阻尼比为1.0，阶跃响应波形: CHI 反相 带宽限制 伏/格 四、回答问题 1.为什么要在二阶模拟系统中 设置开关K1和K2 ,而且必须 同时动作？ 答：K1的作用是用来产生阶跃信号，撤除输入信后，K2则是构成了C2的 放电回路。当K1 一旦闭合（有阶跃信号输入），为使C2不被短路所以K2必须断开，否则系统传递函数不是理论计算的二阶系统。而K1断开后，此时要让 C2尽快放电防止烧坏电路，所以K2要立即闭合。 2.为什么要在二阶模拟系统中设置 F3运算放大器？ 答：反相电压跟随器。保证在不影响输入和输出阻抗的情况下将输出电压传递到输入端，作为负反馈。 实验2模拟控制系统的校正实验 一、实验目的 了解校正在控制系统中的作用 中北大学机械与动力工程学院 实验报告 专业名称__________________________________ 实验课程名称______________________________ 实验项目数_______________总学时___________ 班级______________________________________ 学号______________________________________ 姓名______________________________________ 指导教师__________________________________ 协助教师__________________________________ 日期______________年________月______日____ 实验二二阶系统阶跃响应 一、实验目的 1．研究二阶系统的特征参数如阻尼比ζ和无阻尼自然频率ω n 对系统动态性能 的影响；定量分析ζ和ω n 与最大超调量Mp、调节时间t S 之间的关系。 2．进一步学习实验系统的使用方法。 3．学会根据系统阶跃响应曲线确定传递函数。 二、实验仪器 1．EL-AT-II型自动控制系统实验箱一台 2．PC计算机一台 三、实验原理 1．模拟实验的基本原理： 控制系统模拟实验采用复合网络法来模拟各种典型环节，即利用运算放大器不同的输入网络和反馈网络模拟各种典型环节，然后按照给定系统的结构图将这些模拟环节连接起来，便得到了相应的模拟系统。再将输入信号加到模拟系统的输入端，并利用计算机等测量仪器，测量系统的输出，便可得到系统的动态响应曲线及性能指标。若改变系统的参数，还可进一步分析研究参数对系统性能的影响。 2.时域性能指标的测量方法：超调量% σ： 1)启动计算机，在桌面双击图标 [自动控制实验系统] 运行软件。 2)测试计算机与实验箱的通信是否正常,通信正常继续。如通信不正常查 找原因使通信正常后才可以继续进行实验。 3)连接被测量典型环节的模拟电路。电路的输入U1接A/D、D/A卡的DA1 输出，电路的输出U2接A/D、D/A卡的AD1输入。检查无误后接通电源。 4)在实验课题下拉菜单中选择实验二[二阶系统阶跃响应] 。 5)鼠标双击实验课题弹出实验课题参数窗口。在参数设置窗口中设置相应 的实验参数后鼠标单击确认等待屏幕的显示区显示实验结果。 6)利用软件上的游标测量响应曲线上的最大值和稳态值，带入下式算出超 调量： Y MAX - Y ∞ % σ=——————×100% Y ∞ t P 与t s :利用软件的游标测量水平方向上从零到达最大值与从零到达95%稳 态值所需的时间值，便可得到t P 与t s 。 四、实验内容 典型二阶系统的闭环传递函数为 ω2 n ?（S）= （1） s2＋2ζω n s＋ω2 n 数据库系统原理 实验指导书 （本科） 目录 实验一数据定义语言 (1) 实验二SQL Sever中的单表查询 (3) 实验三SQL Serve中的连接查询 (4) 实验四SQL Serve的数据更新、视图 (5) 实验五数据控制（完整性与安全性） (7) 实验六语法元素与流程控制 (9) 实验七存储过程与用户自定义函数 (11) 实验八触发器 (12) 实验一数据定义语言 一、实验目的 1.熟悉SQL Server2000/2005查询分析器。 2.掌握SQL语言的DDL语言，在SQL Server2000/2005环境下采用Transact-SQL实现表 的定义、删除与修改，掌握索引的建立与删除方法。 3.掌握SQL Server2000/2005实现完整性的六种约束。 二、实验内容 1.启动SQL Server2000/2005查询分析器，并连接服务器。 2.创建数据库: （请先在D盘下创建DB文件夹） 1）在SQL Server2000中建立一个StuDB数据库： 有一个数据文件：逻辑名为StuData，文件名为“d:\db\S tuDat.mdf”，文件初始大小为5MB，文件的最大大小不受限制，文件的增长率为2MB； 有一个日志文件，逻辑名为StuLog，文件名为“d:\db\StuLog.ldf”，文件初始大小为5MB，文件的最大大小为10MB，文件的增长率为10% 2）刷新管理器查看是否创建成功，右击StuDB查看它的属性。 3.设置StuDB为当前数据库。 4.在StuDB数据库中作如下操作： 设有如下关系表S：S(CLASS,SNO, NAME, SEX, AGE)， 其中：CLASS为班号，char(5) ；SNO为座号，char(2)；NAME为姓名，char(10)，设姓名的取值唯一；SEX为性别，char(2) ；AGE为年龄，int，表中主码为班号+座号。 写出实现下列功能的SQL语句。 (1)创建表S； (2)刷新管理器查看表是否创建成功； (3)右击表S插入3个记录：95031班25号李明，男性，21岁； 95101班10号王丽，女性，20岁； 95031班座号为30，名为郑和的学生记录； (4)将年龄的数据类型改为smallint； (5)向S表添加“入学时间（comedate）”列，其数据类型为日期型（datetime）； (6)对表S，按年龄降序建索引（索引名为inxage）； (7)删除S表的inxage索引； (8)删除S表； 5.在StuDB数据库中， （1）按照《数据库系统概论》(第四版)P82页的学生－课程数据库创建STUDENT、COURSE 和SC三张表，每一张表都必须有主码约束，合理使用列级完整性约束和表级完整性。 并输入相关数据。 （2）将StuDB数据库分离，在D盘下创建DB文件夹下找到StuDB数据库的两个文件，进行备份，后面的实验要用到这个数据库。 6.（课外）按照《数据库系统概论》(第四版)P74页习题5的SPJ数据库。创建SPJ数据 库，并在其中创建S、P、J和SPJ四张表。每一张表都必须有主码约束，合理使用列级完整性约束和表级完整性。要作好备份以便后面的实验使用该数据库数据。 三、实验要求： 实验内容 （一）直流电机双环调速系统实验，此时必须松开连轴节！不带动工作台！ 1． 测试电流环特性 ，由于外接霍尔传感器只有一套，有五套PWM 放大器有电流输出（接成跟随器方式，其电流采样输出为25芯D 型插座的17（模拟地），19脚，但模拟地是电流环的模拟地，不是实验箱运算放大器OP07的地！所以，只能用万用表量测。多数同学可用手堵转，给定微小的输入电压（小于±50mV ）加入到电流环输入端,再加大就必须松开手，观察电机转速能否控制？为什么？如果要测试电流环静态特性，必须用台钳夹住电机轴，保证电机堵转。所以此项实验由教师按图22进行，这里只给出以下数据： 图 22 电流环静态特性实验接线图 （1）霍尔传感器的校准 利用直流稳压电源和电流表校准霍尔传感器，该 传感器为LEM-25,当原边为1匝时，量程为25A ，而原边采用5匝时， 量程为5A ；现在按后者的接法实验，M R 约500Ω。 （2）然后利用它来测试PWM 功率放大器的静态传递系数。电流环的静态特性如表2所示。注意电机是堵转的！ 1V;得到通频带400Hz. 2.根据给定参数，利用MATLAB设计速度环的校正装置参数,画出校正前后的Bode图调，到实验室自己接线，教师检查无误后，可以通电调试；首先，正确接线保证系统处于负反馈，如果正反馈会产生什么现象？如何通过开环特性判断测速反馈是负反馈？对此有正确定答案后方能够开始实验。 （1）在1 β和β=0.4～0.5时分别调试校正装置的参数，使其单位阶跃输入的 = 响应曲线超调量最小，峰值时间最短，并记录阶跃响应曲线的特征值； 能够用A/D卡把数据采集到计算机中更好！ （2）断开电源，记录最佳的校正装置参数； （3）测试速度环静态特性，为加快测试速度，可直接测试输入电压和测速机电压的关系；在转速低的情况下用手动阻止电机的转动，是否会影响转速？ 为什么？分析速度环的机械特性（转速与负载力矩的关系曲线称为机械特 性），从而说明系统的刚度。 （4）有条件的小组可测试速度环频率特性（只测量幅频特性）。 （二）电压－位置伺服系统实验 开始，也必须脱开电机与工作台的连轴节！直到位置环调试好后，再把连轴节连接好！ 1．断开使能，手动电机转动，检查电子电位计工作的正确性！ 2．让位置环开环，利用调速系统，观察电子电位计在大范围工作的正确性，可利用示波器或万用表测试电位计的输出。 3．位置环要使用实验箱的头2个运算放大器，所以必须注意注意位置反馈的极性；为保证位置反馈是负反馈，必须通过位置系统开环来判断，这时位置调节器只利用比例放大器，如果发现目前的接线是正反馈后，怎么接线？ 4．将位置环的位置反馈正确接到反馈输入端，利用给定指令电位计，移动它，使电机位置按要求转动。正确后，即可把连轴节连接好，连接连轴节时用专用内六角扳手。这时应该断电！ 5．按设计的校正装置连接好，再上电。测试具有比例放大器和近似比例积分调节器时的阶跃响应曲线，并记录之； 6．测试输入电压－位置的传递特性曲线； 7．用手轮加小力矩估计系统的（电弹簧）刚度。 三、实验报告要求 （一）速度环实验 1．对速度环建模，画出速度环方块图，传递函数图 2．画出校正前后的Bode图，设计校正装置及其参数； 3．写出实验原始数据，整理出静态曲线和动态数据； 4．从理论和实际的结合上，分析速度环的特点，并写出实验的收获和改进意见； （二）位置环实验 1．对位置环建模，画出位置环方块图，传递函数图； 电路分析 实 验 指 导 书 安徽科技学院 数理与信息工程学院 实 验 内 容 实验一 电阻元件伏安特性的测量 一、实验目的 （1）学习线性电阻元件和非线性电阻元件伏安特性的测试方法。 （2）学习直流稳压电源、万用表、直流电流表、电压表的使用方法。 二、实验原理及说明 （1）元件的伏安特性。如果把电阻元件的电压取为横坐标（纵坐标），电流取为纵坐标（横坐标），画出电压和电流的关系曲线，这条曲线称为该元件的伏安特性。 （2）线性电阻元件的伏安特性在μ－ｉ（或ｉ－μ）平面上是通过坐标原点的直线，与元件电压或电流的方向无关，是双向性的元件，如图2.1－1，元件上的电压和元件电流之间的关系服从欧姆定律。元件的电阻值可由下式确定：α=μ= tg m m i R i u ，其中m u 、m i 分别为电压和电流在μ－ｉ平面坐标上的比例尺，α是伏安特性直线与电流轴之间的夹角。我们经常使用的电阻器，如金属膜电阻、绕线电阻等的伏安特性近似为直线，而电灯、电炉等器件的伏安特性曲线或多或少都是非线性的。 （3）非线性电阻元件的伏安特性不是一条通过原点的直线，所以元件上电压和元件电流之间不服从欧姆定律，而元件电阻将随电压或电流的改变而改变。有些非线性电阻元件的伏安特性还与电压或电流的方向有关，也就是说，当元件两端施加的电压方向不同时，流过它的电流完全不同，如晶体二极管、发光管等，就是单向元件，见图2.1－2。 根据常见非线性电阻元件的伏安特性，一般可分为下述三种类型： 1）电流控制型电阻元件。如果元件的端电压是流过该元件电流的单值函数，则称为电流控制型电阻元件，如图2.1－3（a ）所示。 2）电压控制型电阻元件。如果通过元件的电流是该元件端电压的单值函数，则称为电压控制型电阻元件，如图2.1－3(b)所示。 3）如果元件的伏安特性曲线是单调增加或减小的。则该元件既是电流控制型又是电压控制型的电阻元件，如图2.1－3（c ）所示。 (4）元件的伏安特性，可以通过实验方法测定。用电流表、电压表测定伏安特性的方法，叫伏安法。测试线性电阻元件的伏安特性，可采用改变元件两端电压测电流的方法得到，或采取改变通过元件的电流而测电压的方法得到。 《控制工程基础》实验报告 姓名欧宇涵 914000720206 周竹青 914000720215 学院教育实验学院 指导老师蔡晨晓 南京理工大学自动化学院 2017年1月 实验1：典型环节的模拟研究 一、实验目的与要求： 1、学习构建典型环节的模拟电路； 2、研究阻、容参数对典型环节阶跃响应的影响； 3、学习典型环节阶跃响应的测量方法，并计算其典型环节的传递函数。 二、实验内容： 完成比例环节、积分环节、比例积分环节、惯性环节的电路模拟实验，并研究参数变化对其阶跃响应特性的影响。 三、实验步骤与方法 （1）比例环节 图1-1 比例环节模拟电路图 比例环节的传递函数为：K s U s U i O =)()(，其中1 2R R K =，参数取R 2=200K ，R 1=100K 。 步骤： 1、连接好实验台，按上图接好线。 2、调节阶跃信号幅值(用万用表测)，此处以1V 为例。调节完成后恢复初始。 3、Ui 接阶跃信号、Uo 接IN 采集信号。 4、打开上端软件，设置采集速率为“1800uS”，取消“自动采集”选项。 5、点击上端软件“开始”按键，随后向上拨动阶跃信号开关，采集数据如下图。 图1-2 比例环节阶跃响应 （2）积分环节 图1-3 积分环节模拟电路图 积分环节的传递函数为： S T V V I I O 1 -=，其中T I =RC ，参数取R=100K ，C=0.1μf 。 步骤：同比例环节，采集数据如下图。 图1-4 积分环节阶跃响应 （3）微分环节 图1-5 微分环节模拟电路图 200K R V I Vo C 2C R 1 V I Vo 200K 机械控制工程基础实验 指导书 Company number【1089WT-1898YT-1W8CB-9UUT-92108】 河南机电高等专科学校《机械控制工程基础》 实验指导书 专业：机械制造与自动化、起重运输机械设计与制造等 机械制造与自动化教研室编 2012年12月 目录 实验任务和要求 一、自动控制理论实验的任务 自动控制理论实验是自动控制理论课程的一部分，它的任务是： 1、通过实验进一步了解和掌握自动控制理论的基本概 念、控制系统的分析方法和设计方法； 2、重点学习如何利用MATLAB工具解决实际工程问题和 计算机实践问题； 3、提高应用计算机的能力及水平。 二、实验设备 1、计算机 2、MATLAB软件 三、对参加实验学生的要求 1、阅读实验指导书，复习与实验有关的理论知识，明确每次实验的目的，了解内容和方法。 2、按实验指导书要求进行操作；在实验中注意观察，记录有关数据和图 像，并由指导教师复查后才能结束实验。 3、实验后关闭电脑，整理实验桌子，恢复到实验前的情况。 4、认真写实验报告，按规定格式做出图表、曲线、并分析实验结果。字迹 要清楚，画曲线要用坐标纸，结论要明确。 5、爱护实验设备，遵守实验室纪律。 实验模块一 MATLAB基础实验 ——MATLAB环境下控制系统数学模型的建立 一、预备知识 的简介 MATLAB为矩阵实验室（Matrix Laboratory）的简称，由美国MathWorks公司出品的商业数学软件。主要用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境，主要包括MATLAB和Simulink两大部分。 来源：20世纪70年代，美国新墨西哥大学计算机科学系主任Cleve Moler 为了减轻学生编程的负担，用FORTRAN编写了最早的MATLAB。1984年由 Little、Moler、Steve Bangert合作成立了的MathWorks公司正式把MATLAB推向市场。到20世纪90年代，MATLAB已成为国际控制界的标准计算软件。 地位：和Mathematica、Maple并称为三大数学软件，在数学类科技应用软件中，在数值计算方面首屈一指。 功能：矩阵运算、绘制函数和数据、实现算法、创建用户界面、连接其他编程语言的程序等。 应用范围：工程计算、控制设计、信号处理与通讯、图像处理、信号检测、金融建模设计与分析等领域。 图1-1 MATLAB图形处理示例 的工作环境 启动MATLAB，显示的窗口如下图所示。 MATLAB的工作环境包括菜单栏、工具栏以及命令运行窗口区、工作变量区、历史指令区、当前目录窗口和M文件窗口。 (1)菜单栏用于完成基本的文件输入、编辑、显示、MATLAB工作环境交互性设置等操作。 (2)命令运行窗口“Command Window”是用户与MATLAB交互的主窗口。窗口中的符号“》”表示MATLAB已准备好，正等待用户输入命令。用户可以在“》”提示符后面输入命令，实现计算或绘图功能。 说明：用户只要单击窗口分离键，即可独立打开命令窗口，而选中命令窗口中Desktop菜单的“Dock Command Window”子菜单又可让命令窗口返回桌面（MATLAB桌面的其他窗口也具有同样的操作功能）；在命令窗口中，可使用方向 实验一元件伏安特性的测试 一、实验目的 1．掌握线性电阻元件，非线性电阻元件及电源元件伏安特性的测量方法。 2．学习直读式仪表和直流稳压电源等设备的使用方法。 二、实验说明 电阻性元件的特性可用其端电压U与通过它的电源I之间的函数关系来表示，这种U与I的关系称为电阻的伏安关系。如果将这种关系表示在U~I平面上，则称为伏安特性曲线。 1．线性电阻元件的伏安特性曲线是一条通过坐标原点的直线，该直线斜率的倒数就是电阻元件的电阻值。如图1－1所示。由图可知线性电阻的伏安特性对称于坐标原点，这种性质称为双向性，所有线性电阻元件都具有 这种特性。 －1 图 半导体二极管是一种非线性电阻元件，它的阻值随电流的变化而变化，电压、电流不服从欧姆定律。半导体二极管的电路符号用 表示，其伏安特性如图1－2所示。由图可见，半导体二极管的电阻值随着端电压的大小和极性的不同而不同，当直流电源的正极加于二极管的阳极而负极与阴极联接时， 二极管的电阻值很小，反之二极管的电阻值很大。 2．电压源 能保持其端电压为恒定值且内部没有能量损失的电压源称为理想电压源。理想电压源的符号和伏安特性曲线如图1－3（a）所示。 理想电压源实际上是存在的，实际电压源总具有一定的能量损失，这种实际电压源可以用理想电压源与电阻的串联组合来作为模型（见图1－3b）。其端口的电压与电流的关系为： s s IR U U- = 式中电阻 s R为实际电压源的内阻，上式的关系曲线如图1－3b 所示。显然实际电压源的内阻越小，其特性越接近理想电压源。 实验箱内直流稳压电源的内阻很小，当通过的电流在规定的范围内变化时，可以近似地当作理想电压源来处理。 （a） （b） i s I 1 《数据库》实训计划 课程名称：数据库原理及应用 一、课程简介 《数据库原理及应用》课程是我院计算机科学与技术专业的一门重要专业课程，是一门理论性和实践性都很强的面向实际应用的课程，它是计算机科学技术中发展最快的领域之一。可以说数据库技术渗透到了工农业生产、商业、行政管理、科学研究、教育、工程技术和国防军事等各行各业。因此本课程的教学既要向学生传授一定的数据库理论基础知识，又要培养学生运用数据库理论知识和数据库技术解决实际应用问题的能力。 二．课程实验 实验题目 1.学籍管理系统 2.图书档案管理系统 3.企业人事管理系统 4.工资管理系统 5．用户和权限管理系统。 6．仓库管理系统。 7．企业进销存管理系统。 8、超市管理系统 10、酒店管理系统 11、旅游管理系统 12、高考成绩信息管理系统 13、医院信息管理系统 14、银行计算机储蓄系统 15、 ICU监护系统 16、可自拟题目 任选一题按照下列实验纲要进行设计。 实验纲要 1、实验目标 本课程实验教学的目的和任务是使学生通过实践环节深入理解和掌握课堂教学内容，使学生得到数据库应用的基本训练，提高其解决实际问题的能力。 2、实验内容 数据库的模式设计；数据库、表、视图、索引的建立与数据的更新；关系数据库的查询，包括嵌套查询、连接查询等；数据库系统的实现技术，包括事务的概念及并发控制、恢复、完整性和安全性实现机制；简单数据库应用系统的设计实现。 给定一实际问题，让学生自己完成数据库模式的设计，包括各表的结构（属性名、类型、约束等）及表之间的关系，在选定的DBMS上建立数据库表。用SQL命令和可视化环境分别建立数据库表，体会两种方式的特点。 3、实验教学重点 本课程的实验教学重点包括：⑴数据库的模式设计；⑵SQL的数据查询； ⑶并发控制、恢复、完整性和安全性实现机制；⑷简单数据库应用系统的设计实现； 实验1：数据库的创建 页眉 实验1 模拟控制系统在阶跃响应下的特性实验一、实验目的 根据等效仿真原理，利用线性集成运算放大器及分立元件构成电子模拟器，以干电池作为输入信号，研究控制系统的阶跃时间响应。 二、实验内容 研究一阶与二阶系统结构参数的改变，对系统阶跃时间响应的影响。 三、实验结果及理论分析 1.一阶系统阶跃响应 a.电容值1uF，阶跃响应波形： b.电容值2.2uF，阶跃响应波形： 页脚 页眉 ，阶跃响应波形：电容值c.4.4uF 阶系统阶跃响应数据表2.一稳态终值U（∞）（V）时间常数T(s) 电容值c（uF）理论值实际值实际值理论值0.50 2.87 1.0 0.51 2.90 1.07 2.90 2.2 2.87 1.02 2.06 2.90 2.87 4.4 2.24 元器件实测参数=505kU= -2.87V R? R=496k? =500kR?2o1r其中 T?RC2U(?)??(R/R)U rc21页脚 页眉 误差原因分析： ①电阻值及电容值测量有误差； ②干电池电压测量有误差； ③在示波器上读数时产生误差； ④元器件引脚或者面包板老化，导致电阻变大； ⑤电池内阻的影响输入电阻大小。 ⑥在C=4.4uF的实验中，受硬件限制，读数误差较大。 3.二阶系统阶跃响应 a.阻尼比为0.1，阶跃响应波形： b.阻尼比为0.5，阶跃响应波形： 页脚 页眉 ，阶跃响应波形：0.7c.阻尼比为 ，阶跃响应波形：阻尼比为1.0d. 阶系统阶跃响应数据表4.二ξR（?）峰值时间U(t) 调整时间稳态终值超调（%）震荡次数pow M（）t）t（s V（）（s UV）N psps6 62.7 2.8 0.3 0.1 2.95 454k 4.8 1 0.5 0.5 3.3 52.9k 2.95 11.9 0.4 1 0.7 0.3 0.4 24.6k 3.0 2.7 2.92 1.0 1.0 2.98 1.0 2.97k 2.98 页脚 页眉 四、回答问题 河南机电高等专科学校《机械控制工程基础》 目录 实验任务和要求............................................................................................................................................. 实验模块一MATLAB基础实验............................................................................................................ 实验任务和要求 一、自动控制理论实验的任务 自动控制理论实验是自动控制理论课程的一部分，它的任务是： 1、通过实验进一步了解和掌握自动控制理论的基本概念、控制系统的分析方法和设 2、按实验指导书要求进行操作；在实验中注意观察，记录有关数据和图像，并由指 导教师复查后才能结束实验。 3、实验后关闭电脑，整理实验桌子，恢复到实验前的情况。 4、认真写实验报告，按规定格式做出图表、曲线、并分析实验结果。字迹要清楚， 画曲线要用坐标纸，结论要明确。 5、爱护实验设备，遵守实验室纪律。 实验模块一MATLAB基础实验 ——MATLAB环境下控制系统数学模型的 建立 一、预备知识 1.MATLAB的简介 MATLAB为矩阵实验室（Matrix Laboratory）的简称，由美国MathWorks公司出品的商业数学软件。主要用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境，主要包括MATLAB和Simulink两大部分。 来源：20世纪70年代，美国新墨西哥大学计算机科学系主任Cleve Moler为了减轻学生编程的负担，用FORTRAN编写了最早的MATLAB。1984年由Little、Moler、Steve Bangert合作成立了的MathWorks公司正式把MATLAB推向市场。到20世纪90年代，MATLAB已成为国际控制界的标准计算软件。 地位：和Mathematica、Maple并称为三大数学软件，在数学类科技应用软件中，在数值计算方面首屈一指。 功能：矩阵运算、绘制函数和数据、实现算法、创建用户界面、连接其他编程语言 ***************************************************** ***************************************************** *********************************************** 数字电路 实验指导书 广东技术师范学院天河学院电气工程系 目录 实验系统概术 (3) 一、主要技术性能 (3) 二、数字电路实验系统基本组成 (4) 三、使用方法 (12) 四、故障排除 (13) 五、基本实验部分 (14) 实验一门电路逻辑功能及测试 (14) 实验二组合逻辑电路（半加器全加器及逻辑运算） (18) 实验三译码器和数据选择器 (43) 实验四触发器（一）R-S，D，J-K (22) 实验五时序电路测试及研究 (28) 实验六集成计数器161（设计） (30) 实验七555时基电路(综合) (33) 实验八四路优先判决电路(综合) (43) 附录一DSG-5B型面板图 (45) 附录二DSG-5D3型面板图 (47) 附录三常用基本逻辑单元国际符号与非国际符号对照表 (48) 附录四半导体集成电路型号命名法 (51) 附录五集成电路引脚图 (54) 实验系统概述 本实验系统是根据目前我国“数字电子技术教学大纲”的要求，配合各理工科类大专院校学生学习有关“数字基础课程，而研发的新一代实验装置。”配上Lattice公司ispls1032E可完成对复杂逻辑电路进行设计，编译和下载，即可掌握现代数字电子系统的设计方法，跨入EDA 设计的大门。 一、主要技术性能 1、电源：采用高性能、高可靠开关型稳压电源、过载保护及自动恢复功能。 输入：AC220V±10% 输出：DC5V/2A DC±12V/0.5A 2、信号源： （1）单脉冲：有两路单脉冲电路采用消抖动的R-S电路，每按一次按钮开关产生正、负脉冲各一个。 （2）连续脉冲：10路固定频率的方波1Hz、10Hz、100Hz、1KHz、10KHz、100KHz、500KHz、1MHz、5MHz、10MHz。 （3）一路连续可调频率的时钟，输出频率从1KHz~100KHz的可调方波信号。 （4）函数信号发生器 输出波形：方波、三角波、正弦波 频率范围：分四档室2HZ~20HZ、20HZ~200HZ、200HZ~2KHZ、2KHZ~20HZ。 3、16位逻辑电平开关（K0~K15）可输出“0”、“1”电平同时带有电平指示，当开关置“1”电平时，对应的指示灯亮，开关置“0”电平时，对应的指示灯灭，开关状态一目了然。 4、16位电平指示（L0~L15）由红、绿灯各16只LED及驱动电路组成。当正逻辑“1”电平输入时LED红灯点亮，反之LED绿灯点亮。 信息工程学院 数据库原理实验指导书二零一六年五月 目录 实验一SQL SERVER 2005的安装与启动 (1) 实验二数据库的操作 (11) 实验三SQL SERVER2005查询编辑器 (23) 实验四SQL语言的DDL (31) 实验五SQL语言的DML初步 (34) 实验六DML的数据查询 (36) 实验七数据库综合设计 (40) 实验一SQL Server 2005的安装与启动 一、实验目的 SQL Server 2005是Mircosoft公司推出的关系型网络数据库管理系统，是一个逐步成长起来的大型数据库管理系统。 本次实验了解SQL Server 2005的安装过程，了解SQL Server 2005的启动，熟悉SQL Server 2005软件环境。学会安装SQL Server 2005。 二、实验内容 1．安装SQL Server 2005 （1）将SQL Server 2005（中文开发版）安装盘插入光驱后，SQL Server 2005安装盘将自动启动安装程序；或手动执行光盘根 目录下的Autorun.exe文件，这两种方法都可进行SQL Server 2005的安装。出现如下画面。 （2）选中“运行SQL Server Client 安装向导”进行安装，弹出【最终用户许可协议】界面。 （3）选中【我接受许可条款和条件】选项，单击【下一步】按钮，进入【安装必备组件】界面。 （4）组件安装完成后，单击【下一步】按钮，进入【欢迎使用Microsoft SQL Server 安装向导】界面。 （5）单击【下一步】按钮，进入【系统配置检查】界面。检查完毕将显示检查结果。 （6）检查如果没有错误，单击【下一步】按钮，进入【注册信息】界面。 南理工控制工程基础实验报告 成绩：《控制工程基础》课程实验报告班级：学号：姓名：南京理工大学2015年12月《控制工程基础》课程仿真实验一、已知某单位负反馈系统的开环传递函数如下G(s)?10 s2?5s?25借助MATLAB和Simulink完成以下要求：(1) 把G(s)转换成零极点形式的传递函数，判断开环系统稳定性。>> num1=[10]; >> den1=[1 5 25]; >> sys1=tf(num1,den1) 零极点形式的传递函数：于极点都在左半平面，所以开环系统稳定。(2) 计算闭环特征根并判别系统的稳定性，并求出闭环系统在0～10秒内的脉冲响应和单位阶跃响应，分别绘出响应曲线。>> num=[10];den=[1,5,35]; >> sys=tf(num,den); >> t=[0::10]; >> [y,t]=step(sys,t); >> plot(t,y),grid >> xlabel(‘time(s)’) >> ylabel(‘output’) >> hold on; >> [y1,x1,t]=impulse(num,den,t); >> plot(t,y1,’:’),grid (3) 当系统输入r(t)?sin5t时，运用Simulink搭建系统并仿真，用示波器观察系统的输出，绘出响应曲线。曲线：二、某单位负反馈系统的开环传递函数为：6s3?26s2?6s?20G(s)?4频率范围??[,100] s?3s3?4s2?2s?2 绘制频率响应曲线，包括Bode图和幅相曲线。>> num=[6 26 6 20]; >> den=[1 3 4 2 2]; >> sys=tf(num,den); >> bode(sys,{,100}) >> grid on >> clear; >> num=[6 26 6 20]; >> den=[1 3 4 2 2]; >> sys=tf(num,den); >> [z , p , k] = tf2zp(num, den); >> nyquist(sys) 根据Nyquist判据判定系统的稳定性。 实验报告 课程名称：______化工原理实验___________指导老师：________________成绩：__________________ 实验名称：_____流体流动阻力测定和离心泵的特性曲线测定______ 实验类型：________________同组学生姓名：___叶天壮、温茂林_______ 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 实验一 流体流动阻力测定 一．实验目的和要求。 1) 掌握测定流体流经直管、管件（阀门）时阻力损失的一般实验方法。 2) 测定直管摩擦系数λ与雷诺准数Re 的关系，验证在一般湍流区内λ与Re 的关系曲线。 3) 测定流体流经管件（阀门）时的局部阻力系数ξ。 4） 识辨组成管路的各种管件、阀门，并了解其作用。 二．实验仪器和设备 1）实验装置如下图所示 1—水箱 2—离心泵 3、10、11、12、13、14—压差传感器 4—温度计 5—涡轮流量计 6—孔板（或文丘里）流量计 7、8、9—转子流量计 15—层流管实验段 16—粗糙管实验段 17—光滑关实验段 18—闸阀 19—截止阀 20—引水漏斗 21、22—调节阀 23—泵出口阀 24—旁路阀（流量校核） a b c d e f g h — 取压点 专业：过程装备与控制工程 姓名：____郝春永________ 学号：____3140104498__ 日期：____2016.12.2__ 地点：____教十 1208__燕山大学控制工程基础实验报告(带数据)
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