《自动控制理论》实验指导书
目录
《自动控制原理》实验须知 (3)
一、仪器简介 (3)
二、预习及预习报告 (6)
三、实验及实验报告 (6)
实验一典型环节及其阶跃响应 (7)
实验二控制系统的瞬态响应 (12)
实验三控制系统的稳定性分析 (14)
实验四系统的频率特性测量 (16)
实验五连续系统的串联校正 (19)
《自动控制原理》实验须知
一、仪器简介
本课程实验的仪器主要为爱迪克labACT自控/计控原理教学实验系统。
(一) 构成
labACT自控/计控原理实验机由以下七个模块组成：
1．自动控制原理实验模块
2．计算机控制原理实验模块
3．信号源模块
4．控制对象模块
5．虚拟示波器模块
6．控制对象输入显示模块
7．CPU控制模块
各模块相互交联关系框图见图1-1-1所示：
图1-1-1 各模块相互交联关系框图
自动控制原理实验模块由模拟运算单元及模拟运算扩充库组成，这些模拟运算单元的输入回路和反馈回路上配有多个各种参数的电阻、电容，因此可以完成各种自动控制模拟运算。例如构成比例环节、惯性环节、积分环节、比例微分环节，PID环节和典型的二阶、三阶系统等。利用本实验机所提供的多种信号源输入到模拟运算单元中去，再使用本实验机提供的虚拟示波器界面可观察和分析各种自动控制实验的响应曲线。
主实验板外形尺寸为35厘米×47厘米，主实验板的布置简图见图1-1-2所示。
根据功能本实验机划分了各种实验区均在主实验板上。实验区组成见表1-1-1。
表1-1-1 实验区组成
(二
1）虚拟示波器的显示方式
为了满足自动控制不同实验的要求我们提供了示波器的四种显示方式。
（1）示波器的时域显示方式
（2）示波器的相平面显示（X-Y）方式
（3）示波器的频率特性显示方式有对数幅频特性显示、对数相频特性显示（伯德图），幅相特性显示方式（奈奎斯特图），时域分析（弧度）显示方式。
(4) 示波器的计算机控制显示方式
2）虚拟示波器的设置
用户可以根据不同的要求选择不同的示波器，具体设置方法如下：
(1)示波器的一般用法：运行LABACT程序，选择‘工具’栏中的‘单迹示波器’项或‘双迹示波器’
项，将可直接弹出该界面。‘单迹示波器’项的频率响应要比‘双迹示波器’项高，将可观察每秒6500个点；‘双迹示波器’项只能观察每秒3200个点。点击开始即可当作一般的示波器使用。
(2)实验使用：运行LABACT程序，选择‘自动控制/ 微机控制/ 控制系统’菜单下的相应实验项目，就会弹出虚拟示波器的界面，点击开始即可使用本实验机配套的虚拟示波器（B3）单元的CH1、CH2测孔测量波形。
二、预习及预习报告
为避免因准备不充分而影响实验顺利进行，实验者应事先预习并写出预习报告。
预习内容应包括：
1)熟悉本次实验所用设备、仪器的使用方法；
2)预习与本次实验有关的原理、计算方法及操作要领等；
3)与每次实验相应的实验讲义内容。
在充分预习的基础上写出预习报告，应包括：
1)根据实验内容提供的方块图，绘制模拟电路图，并确定有关元件参数；
2)根据实验要求拟定出实验步骤；
3)估计实验中会出现的问题并考虑如何解决；
4)准备好实验数据记录表格。
三、实验及实验报告
在充分预习的基础上方可参加实验，并要求：
1)遵守实验室纪律，注意人身、设备安全；
2)照图接线。联线插头要注意正确使用，经指导教师检查后通电；
3)认真观察、记录实验现象和数据；
4)发生事故应及时断电并报告；
5)实验结束后，照原样整理好实验仪器和设备；
6)认真按期完成实验报告。
实验一 典型环节及其阶跃响应
一、 实验要求
1、了解和掌握各典型环节模拟电路的构成方法、传递函数表达式及输出时域函数表达式
2、观察和分析各典型环节的阶跃响应曲线，了解各项电路参数对典型环节动态特性的影响
二、实验仪器
1、爱迪克labACT-3A 型自控/计控实验箱一台
2、计算机一台
三、实验内容及步骤
运行LABACT 程序，选择自动控制菜单下的线性系统的时域分析下的典型环节的模拟研究中的相应实验项目，就会弹出虚拟示波器的界面，点击开始即可使用虚拟示波器（B3）单元的CH1测孔测量波形。 1)、比例环节
典型比例环节模拟电路如图1-1所示。
图1-1 典型比例环节模拟电路
典型比例环节的传递函数：0
1i O R R K K
(S)
U (S)U (S)G =
==
单位阶跃响应： K )t (U = 实验步骤： 注：‘S ST’不能用“短路套”短接！
（1）用信号发生器（B1）的‘阶跃信号输出’ 和‘幅度控制电位器’构造输入信号（Ui ）：
B1单元中电位器的左边K3开关拨下（GND ），右边K4开关拨下（0/+5V 阶跃）。阶跃信号输出（B1
的Y 测孔）调整为4V （调节方法：按下信号发生器（B1）阶跃信号按钮，L9灯亮，调节电位器，用万用表测量Y 测孔）。
（2）构造模拟电路：按图1-1安置短路套及测孔联线，表如下。
（a ）安置短路套 （b ）测孔联线
（3）运行、观察、记录：
① 打开虚拟示波器的界面，点击开始，按下信号发生器（B1）阶跃信号按钮（0→+4V 阶跃），观测A6输出端（Uo ）的实际响应曲线Uo （t ），等待完整波形出来后，点击停止。
② 改变比例系数（改变运算模拟单元A1的反馈电阻R 1），重新观测结果。 2)、惯性环节
典型惯性环节模拟电路如图1-2所示，电容C=1uf 。
图1-2 典型惯性环节模拟电路
典型惯性环节的传递函数：C R T ,
R R K ,TS
1K (S)
U (S)U (S)G 10
1i O ==
+=
=
单位阶跃响应： )1()(0T
t e
K t U -
-=
实验步骤： 注：‘S ST’不能用“短路套”短接！
（1）用信号发生器（B1）构造幅度为4V 的输入信号（Ui ）。方法如比例环节实验。 （2）构造模拟电路：按图1-2安置短路套及测孔联线。
（3）运行、观察、记录： ① 打开虚拟示波器的界面，点击开始，按下信号发生器（B1）阶跃信号按钮时（0→+4V 阶跃），等待
完整波形出来后，点击停止。移动虚拟示波器横游标到4V （输入）×0.632处，，得到与惯性的曲线的交点，再移动虚拟示波器两根纵游标，从阶跃开始到曲线的交点，量得惯性环节模拟电路时间常数T 。A6输出端（Uo ）响应曲线Uo(t ）。 ② 改变时间常数及比例系数（分别改变运算模拟单元A1的反馈电阻R1和反馈电容C ），重新观测结果。 3)、积分环节
典型积分环节模拟电路如图1-3所示，电容C=1uf 。
图1-3 典型积分环节模拟电路
典型积分环节的传递函数：C R T ,
TS
1(S)
U (S)U (S)G 0i O ==
=
单位阶跃响应： t T
1)(t U 0=
实验步骤：注：‘S ST ’用短路套短接！
（1）将函数发生器（B5）所产生的周期性矩形波信号（OUT ），代替信号发生器（B1）中的人工阶跃输出作为系统的信号输入（Ui ）。
① 在显示与功能选择（D1）单元中，通过波形选择按键选中‘矩形波’（矩形波指示灯亮）。 ② 量程选择开关S2置下档，调节“设定电位器1”，使之矩形波宽度＞1秒（D1单元左显示）。 ③ 调节B5单元的“矩形波调幅”电位器使矩形波输出电压= 1V （D1单元右显示）。 （2）构造模拟电路：按图1-3安置短路套及测孔联线。
（3）运行、观察、记录：
① 打开虚拟示波器的界面，点击开始，等待完整波形出来后，点击停止。移动虚拟示波器横游标到0V 处，再移动另一根横游标到ΔV=1V （与输入相等）处，得到与积分的曲线的交点，再移动虚拟示波器两根纵游标，从阶跃开始到曲线的交点，量得积分环节模拟电路时间常数Ti 。
② 改变时间常数（分别改变运算模拟单元A1的输入电阻Ro 和反馈电容C ），重新观测结果。（可将运算模拟单元A1的输入电阻的短路套（S4）去掉，将可变元件库（A11）中的可变电阻跨接到A1单元的H1和IN 测孔上，调整可变电阻继续实验。） 4)、比例积分环节
典型比例积分环节模拟电路如图1-4所示.，电容C=1uf 。
图1-4 典型比例积分环节模拟电路
典型比例积分环节的传递函数：C R T ,
R R K ,)TS
11(K (S)
U (S)U (S)G 10
1i O ==
+
==
单位阶跃响应： ）（t T
11K )t (U O +
=
实验步骤：注：‘S ST ’用短路套短接！
（1）将函数发生器（B5）所产生的周期性矩形波信号（OUT ）作为系统的信号输入（Ui ）。矩形波宽度＞
1秒，输出电压 = 1V 。方法如积分环节实验。 （2）构造模拟电路：按图1-4安置短路套及测孔联线。 （3）运行、观察、记录：
① 打开虚拟示波器的界面，点击开始，等待完整波形出来后，点击停止。
② 移动虚拟示波器横游标到1V （与输入相等）处，再移动另一根横游标到ΔV=Kp ×输入电压处，得到与积分曲线的两个交点。
③ 再分别移动示波器两根纵游标到积分曲线的两个交点，量得积分环节模拟电路时间常数Ti 。
④ 改变时间常数及比例系数（分别改变运算模拟单元A5的输入电阻Ro 和反馈电容C ），重新观测结果。 5)、比例微分环节
典型比例微分环节模拟电路如图1-5所示。
图1-5 典型比例微分环节模拟电路
比例微分环节+惯性环节的传递函数： )S
1TS 1(
K (S)
U (S)U (S)G i O τ++==
微分时间常数： C R R R R R )(
T 32
121D ++=
惯性时间常数： C R 3=τ 0
2
1R R R K +=
3
3
21D )//(R K R R R +=
τ?=D D K T
单位阶跃响应：K t KT t U +=)()(0δ
实验步骤：注：‘S ST ’用短路套短接!
（1）将函数发生器（B5）单元的矩形波输出作为系统输入R 。矩形波宽度1秒左右，输出电压 = 0.5V 。方法如积分环节实验。
（2）构造模拟电路：按图1-5安置短路套及测孔联线。
（3）运行、观察、记录：虚拟示波器的时间量程选‘／4’档。
① 打开虚拟示波器的界面，点击开始，用示波器观测系统的A6输出端（Uo ），等待完整波形出来后，点击停止。把输出最高端电压减去稳态输出电压，然后乘以0.632，得到ΔV 。
② 移动虚拟示波器两根横游标，从最高端开始到ΔV 处为止，得到与微分的指数曲线的交点，再移动虚拟示波器两根纵游标，从阶跃开始到曲线的交点，量得Δt 。
③ 已知K D =10，则图1-5的比例微分环节模拟电路微分时间常数：t K T D D ??= 6)、PID （比例积分微分）环节
PID （比例积分微分）环节模拟电路如图1-6所示。
图1-6 PID （比例积分微分）环节模拟电路
典型比例积分环节的传递函数：S T K S
T K K (S)
U (S)U (S)G d P i P P i O ++
==
2
11
212
32
121,
)(,
)(
R R R K C R R T C R R R R R T P i d +=
+=++=
3
3
21D )//(R K R R R +=
惯性时间常数： 23C R =τ τ?=D d K T
单位阶跃响应： t T
K K )t (T K )t (U p
P D p 0+
+=δ
实验步骤：注：‘S ST ’用短路套短接！
（1）将函数发生器（B5）所产生的周期性矩形波信号（OUT ）作为系统的信号输入（Ui ）。矩形波宽度0.4秒左右，输出电压= 0.3V 。方法如积分环节实验。 （2）构造模拟电路：按图1-6安置短路套及测孔联线。 （3）运行、观察、记录：。
① 打开虚拟示波器的界面，点击开始，用示波器观测A2B 输出端（Uo ）。等待完整波形出来后，点击停止，移动虚拟示波器两根横游标使之ΔV=Kp ×输入电压，得到与积分的曲线的两个交点。 ② 分别移动示波器两根纵游标到积分的曲线的两个交点，量得积分环节模拟电路时间常数Ti 。 ③ 将A2单元的S9短路套套上，点击开始，用示波器观测系统的A2B 输出端（Uo ），等待完整波形出
来后，把最高端电压减去稳态输出电压，然后乘以0.632，得到ΔV 。 ④ 移动虚拟示波器两根横游标，从最高端开始到ΔV 处为止，得到与微分的指数曲线的交点，再移动
虚拟示波器两根纵游标，从阶跃开始到曲线的交点，量得τ。 ⑤ 已知K D ，则图1-6的比例微分环节模拟电路微分时间常数：τ?=D d K T 。
改变时间常数及比例系数（分别改变运算模拟单元A2的输入电阻Ro和反馈电阻R1），重新观测结果。
四、实验报告
1、由阶跃响应曲线计算出惯性环节、积分环节的传递函数，并与由电路计算的结果相比较。
2、将实验中测得的曲线、数据及理论计算值，整理列表1。
表1 实验数据测试表
五、预习要求
1、阅读实验原理部分，掌握时域性能指标的测量方法。
2、分析典型一阶系统的模拟电路和基本原理。
实验二 控制系统的瞬态响应
一、实验要求
1、了解和掌握典型二、三阶系统模拟电路的构成方法及Ⅰ型二、三阶闭环系统的传递函数标准式。
2、研究Ⅰ型二阶闭环系统的结构参数--无阻尼振荡频率n ω、阻尼比ζ对过渡过程的影响。
3、掌握欠阻尼Ⅰ型二阶闭环系统在阶跃信号输入时的动态性能指标Mp 、t p 、t s 的计算。
4、观察和分析Ⅰ型二阶闭环系统在欠阻尼，临界阻尼，过阻尼的瞬态响应曲线，及在阶跃信号输入时的动态性能指标Mp 、t p 、t s 值，并与理论计算值作比对。
二、实验仪器
1、爱迪克labACT-3A 型自控/计控实验箱一台
2、计算机一台
三、实验内容及步骤
1）二阶系统瞬态响应
本实验用于观察和分析二阶系统瞬态响应。图2-1是典型的Ⅰ型二阶单位反馈系统原理方块图。
图2-1 典型二阶闭环系统原理方块图
开环传递函数：)
1()(+=
TS TiS K S G 闭环传递函数标准式：2
2
2
2)
(1)()(n
n n
S S S G S G s ωξωωφ++=
+=
自然频率（无阻尼振荡频率）：TiT
K
=
n ω ； 阻尼比：KT
Ti
2
1=
ξ
二阶闭环系统模拟电路如图2-2所示。它由积分环节（A2）和惯性环节（A3）构成。
图2-2 Ⅰ型二阶闭环系统模拟电路
图2-2的二阶系统模拟电路的各环节参数及系统的传递函数：
积分环节（A2单元）的积分时间常数Ti=R 1*C 1 惯性环节（A3单元）的惯性时间常数 T=R 2*C 2
该闭环系统在A3单元中改变输入电阻R 来调整增益K 。 模拟电路的各环节参数代入上式，该电路的开环传递函数为：
R
k R R K S S K TS TiS K S G 100)
11.0()
1()(2==
+=
+=
其中
模拟电路的开环传递函数代入上式，该电路的闭环传递函数为：
K
S S
K S S
s n
n n
1010102)(2
22
2
++=
++=
ω
ξωωφ
欠阻尼二阶闭环系统在阶跃信号输入时的动态指标Mp 、t p 、t s 的计算：
超调量 ：%100M
e
2
1P
?=
--
ξ
ξπ ；峰值时间：
2
n p
1t
ξ
ωπ-=
；调节时间 ：n
s t ξω3
=
实验步骤： 注：‘S ST ’用“短路套”短接！
（1） 将函数发生器（B5）单元的矩形波输出作为系统输入R 。
① 在显示与功能选择（D1）单元中，通过波形选择按键选中‘矩形波’（矩形波指示灯亮）。 ② 量程选择开关S2置下档，调节“设定电位器1”，使之矩形波宽度≥3秒（D1单元左显示）。 ③ 调节B5单元的“矩形波调幅”电位器使矩形波输出电压= 3V （D1单元右显示）。 （2）构造模拟电路：按图2-2安置短路套及测孔联线。 （3）运行、观察、记录：
① 运行LABACT 程序，选择自动控制菜单下的线性系统的时域分析下的二阶典型系统瞬态响应和稳定性实验项目，点击开始使用虚拟示波器（B3）单元的CH1测孔测量波形。
②分别将（A11）中的直读式可变电阻调整到4K 、40K 、70K ，等待完整波形出来后，点击停止，根据实验结果填写下表。
表1
四、实验报告
1、画出二阶系统的模拟电路图，讨论典型二阶系统性能指标与ζ，n ω的关系。
2、把不同ζ和n ω条件下测量的p σ和s t 值列表，根据测量结果填写表1。
3、画出系统响应曲线，再由s t 和p σ计算出传递函数，并与由模拟电路计算的传递函数相比较。
五、预习要求
1、阅读实验原理部分，掌握时域性能指标的测量方法。
2、按实验中二阶系统的给定参数，计算出不同ζ，n ω下的性能指标的理论值。
实验三 控制系统的稳定性分析
一、实验要求
1、熟悉劳斯（ROUTH ）判据使用方法。
2、应用劳斯（ROUTH ）判据，观察和分析Ⅰ型三阶系统在阶跃信号输入时，系统的稳定、临界稳定及不稳定三种瞬态响应。
二、实验仪器
1、爱迪克labACT-3A 型自控/计控实验箱一台
2、计算机一台
三、实验内容及步骤
典型Ⅰ型三阶单位反馈系统原理方块图见图3-1。
图3-1 典型三阶闭环系统的方块图
Ⅰ型三阶系统的开环传递函数：)
1)(1()(212
1++=
S T S T TiS K K S G
闭环传递函数（单位反馈）：2
1212
1)1)(1()
(1)()(K K S T S T TiS K K S G S G S +++=
+=
φ
Ⅰ型三阶闭环系统模拟电路如图3-1所示。它由积分环节（A2）、惯性环节（A3和A5）构成。
图3-2 Ⅰ型三阶闭环系统模拟电路图 图3-2的Ⅰ型三阶闭环系统模拟电路的各环节参数及系统的传递函数：
积分环节（A2单元）的积分时间常数Ti=R 1*C 1=1S ，
惯性环节（A3单元）的惯性时间常数 T1=R 3*C 2=0.1S ， K1=R3/R2=1
惯性环节（A5单元）的惯性时间常数 T2=R 4*C 3=0.5S ，K2=R4/R=500k/R 该系统在A5单元中改变输入电阻R 来调整增益K 。
模拟电路的各环节参数代入上式，该电路的开环传递函数为：
G(S) =
)
15.0)(11.0(++S S S K
模拟电路的开环传递函数代入，该电路的闭环传递函数为：
K S S
S
K
K
S S S K
S 20201220)15.0)(11.0()(2
3
+++=
+++=
φ
闭环系统的特征方程为： 0202012,0)(123=+++?=+K S S S S G 可用劳斯（ROUTH ）判据判断系统稳定性。 实验步骤： 注：‘S ST’用“短路套”短接！
（1）将函数发生器（B5）单元的矩形波输出作为系统输入R 。矩形波宽度≥7秒，输出电压= 2V 。方法如前。
（2）构造模拟电路：按图3-2安置短路套及测孔联线。 （3）运行、观察、记录：
① 运行LABACT 程序，选择自动控制菜单下的线性系统的时域分析下的三阶典型系统瞬态响应和稳定性实验项目，点击开始后使用虚拟示波器（B3）单元的CH1测孔测量波形。
② 分别将（A11）中的直读式可变电阻调整到30K 、41.7K 、100K ，等待完整波形出来后，点击停止，用示波器观察A5A 单元信号输出端C （t ）的系统阶跃响应。
③ 改变时间常数（分别改变运算模拟单元A3和A5的反馈电容C2=2u 、C3=2u, 即套上A3模块的S11短路套和A5模块的S11短路套），重新观测结果。
四、实验报告
1、画出模拟电路图，根据实验内容，分别画出R=30K 、41.7K 、100K 时的响应曲线
2、计算系统的临界放大系数，填写表1，与测得的临界放大系数相比较。
表1
五、预习要求
1、分析实验系统电路，掌握其工作原理。
2、理论计算系统产生等幅振荡、增幅振荡、减幅振荡的条件。
实验四 系统的频率特性测量
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．了解和掌握二阶开环系统中的对数幅频特性)(ωL 和相频特性)(ω?，实频特性)Re(ω和虚频特性
)Im(ω的计算。 3．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。
4．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、实验仪器
1、爱迪克labACT-3A 型自控/计控实验箱一台
2、计算机一台
三、实验内容及步骤
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。
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： 2
4
241ξ
ξ
ωω-+?
=n c
相位裕度： 4
2
4122a r c t a n
)(180ξ
ξ
ξω?γ++
-=+=c
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°
被测系统的方块图见图4-1。
图4-1 被测系统方块图
频率特性测试电路如图4-2所示，其中惯性环节（A3单元）的R 用元件库A11中可变电阻取代。
图4-2 二阶闭环系统频率特性测试电路
图4-2二阶闭环系统模拟电路的各环节参数：积分环节（A2单元）的积分时间常数Ti=R 1*C 1=1S ， 惯性环节（A3单元）的惯性时间常数 T=R 3*C 2=0.1S ，开环增益K=R3/R 。设开环增益K=25（R=4K ），各环节参数代入上式，得：ωc =14.186；γ=34.93°。
本实验将数/模转换器（B2）单元作为信号发生器，实验开始后，将按‘频率特性扫描点设置’表规定的频率值，按序自动产生多种频率信号，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
统的输出信号的闭环对数幅值和相位，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：按图4-2安置短路套及测孔联线，表如下。
（a ）安置短路套 （b ）测孔联线
（3）运行、观察、记录：
① 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，弹出‘频率特性扫描点设置’表。确认后弹出虚拟示波器的频率特性界面，点击开始，即可按‘频率特性扫描点设置’表规定的频率值，实现频率特性测试。
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‘闭环’字上双击，将在示波器界面上弹出‘开环／闭环’选择框，点击确定后，示波器界面左上角的红字，将变为‘开环’然后再点击界面下方的“频率特性”选择框中的任意一项进行切换，将显示被测系统的开环对数幅频、相频特性曲线（伯德图）和幅相曲线（奈奎斯特图）。 在‘开环’频率特性界面上，亦可转为‘闭环’频率特性显示界面，方法同上。
在频率特性显示界面的左上角，有红色‘开环’或‘闭环’字表示当前界面的显示状态。 ③ 显示该系统用户点取的频率点的ω、L 、?、Im 、Re
在测试频率特性结束后，可用鼠标直接在幅频或相频特性曲线的界面上点击所需增加的频率点（本实验机选取的频率值f ，以0.1Hz 为分辨率，例如所选择的信号频率f 值为4.19Hz ，则被认为4.1 Hz 送入到被测对象的输入端），实验机将会把鼠标点取的频率点的频率信号送入到被测对象的输入端，然后检测该频率的频率特性。检测完成后在界面上方显示该频率点的f 、ω、L 、?、Im 、Re 相关数据，同时在曲线上打‘十字标记’。如果增添的频率点足够多，则特性曲线将成为近似光滑的曲线。
在软件安装目录\Aedk\LabACT\两阶频率特性数据表.txt 中将列出所有测试到的频率点的开环L 、?、Im 、Re 等相关数据测量。注：该数据表不能自动更新，只能用‘关闭后再打开’的办法更新。
④ 幅值穿越频率ωc ，相位裕度γ的测试：
在开环对数幅频曲线中，用鼠标在曲线L(ω)=0 处点击一下，待检测完成后，就可以根据‘十字标记’测得系统的幅值穿越频率ωc ；同时还可在开环对数相频曲线上根据‘十字标记’测得该系统的相位裕度γ。实验结果可与理论计算值进行比对。
注1：用鼠标只能在幅频或相频特性曲线的界面上点击所需增加的频率点，无法在幅相曲线的界面上点击所需增加的频率点。
注2：频率点如选择在0.1 Hz~0.4Hz 时，其数据仅供参考。
⑤ 改变惯性环节开环增益：改变运算模拟单元A3的输入电阻为R=10K 、2K 。 Ti=1（C1=2u ），T=0.1（C2=1u ）（ R 減小（ξ減小））。
表1
改变惯性环节时间常数：改变运算模拟单元A3的反馈电容为C2=2u、3u。
Ti=1（C1=2u），K=25（R=4K），（C2增加(ξ減小)）。
表2
1
T=0.1（C2=1u），K=25（R=4K），(C1減小（ξ減小）)。
表3
重新观测结果，界面上方将显示该系统用户点取的频率点的ω、L、φ、Im、Re、穿越频率ωc ，相位裕度γ等相关数据，填入实验报告。
四、实验报告
1、根据实验结果，填写表1、表
2、表3
2、根据实验结果，绘制C1=1u，R=4k时的BODE图，并和计算结果比较
五、预习要求
1、阅读实验内容及实验目的。
2、明确对控制系统进行频域分析的目的。
实验五 连续系统的串联校正
一、实验要求
1、了解和掌握超前校正的原理，及超前校正网络的参数的计算。
2、观察和分析系统未校正和串联超前校正后的开环对数幅频特性)(ωL 和相频特性)(ω?，幅值穿越频率处ωc ′，相位裕度γ，并与理论计算值作比对。
二、实验仪器
1、爱迪克labACT-3A 型自控/计控实验箱一台
2、计算机一台
三、超前校正实验原理及说明
超前校正的原理是利用超前校正网络的相角超前特性，使中频段斜率由-40dB/dec 变为-20 dB /dec 并占据较大的频率范围，从而使系统相角裕度增大，动态过程超调量下降；并使系统开环截止频率增大，从而使闭环系统带宽也增大，响应速度也加快。
在设计超前校正网络时，应使网络的最大超前相位角m ?尽可能出现在校正后的系统的幅值穿越频率ωc ′处，即ωm =ωc ′。由于超前校正网络的放大倍数要下降a 倍，因此为了保持与系统未校正前的开环增益相一致，接入超前校正网络后，必须提高系统的放大器增益a 倍。
超前校正网络的电路图及伯德图见图5-1。
图5-1 超前校正网络的电路图及伯德图
超前校正网络传递函数为： TS
1aTS
1a
1)S (G C ++?=
（5-1）
网络的参数为： 455
R R a R +=， C R R R R T 5
45
4+= （5-2）
网络的最大超前相位角为：1
a 1-a arcsin
m +=? 或为： m
m sin 1sin 1a ??-+=
（5-3）
m ?处的对数幅频值为：10lga )(L m C =? （5-4）
网络的最大超前角频率为： a
T
1m =
ω （5-5）
四．超前校正实验内容及步骤
1．未校正系统的时域特性的测试
未校正系统模拟电路见图5-2。其开环传递函数为：0.3S)
0.2S(16
)S (G +=
图5-2 未校正系统模拟电路图
实验步骤： 注：‘S ST’ 用“短路套”短接！
（1）将函数发生器（B5）单元的矩形波输出作为系统输入R 。在D1单元中，选择‘矩形波’（矩形波指示灯亮）。量程选择开关S2置下档，调节“设定电位器1”，使矩形波宽度≥3秒（D1单元左显示）。调节B5单元的“矩形波调幅”电位器使矩形波输出电压= 2.5V （D1单元右显示）。 （2）构造模拟电路：按图5-2安置短路套及测孔联线，表如下。
（b ）测孔联线
（3）运行、观察、记录：
① 在自动控制菜单下的“线性系统的校正和状态反馈”实验项目，选中“线性系统的校正”项，弹出线性系统的校正的界面，点击开始，用虚拟示波器CH1观察系统输出信号。
② 观察OUT 从0V 阶跃+2.5V 时被测系统的时域特性，等待一个完整的波形出来后，点击停止，然后移动游标测量其超调量、峰值时间及调节时间。 2．未校正系统的频域特性的测试
未校正系统频域特性测试的模拟电路见图5-3。
图5-3 未校正系统频域特性测试的模拟电路
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：按图5-3安置短路套及测孔联线表如下。
C语言程序设计实验报告 实验一：链表的基本操作一·实验目的 1.掌握链表的建立方法 2.掌握链表中节点的查找与删除 3.掌握输出链表节点的方法 4.掌握链表节点排序的一种方法 5.掌握C语言创建菜单的方法 6.掌握结构化程序设计的方法 二·实验环境 1.硬件环境：当前所有电脑硬件环境均支持 2.软件环境：Visual C++6.0 三.函数功能 1. CreateList // 声明创建链表函数 2.TraverseList // 声明遍历链表函数 3. InsertList // 声明链表插入函数 4.DeleteTheList // 声明删除整个链表函数 5. FindList // 声明链表查询函数 四．程序流程图 五．程序代码 #include
r=head;//r指向头结点 printf("输入数字:\n"); for(i=n;i>0;i--)//for 循环用于生成第一个节点并读入数据{ scanf("%d",&x); p=(node *)malloc(sizeof(node)); p->data=x;//读入第一个节点的数据 r->next=p;//把第一个节点连在头结点的后面 r=p;//循环以便于生成第二个节点 } r->next=0;//生成链表后的断开符 return head;//返回头指针 } void output (linklist head)//输出链表 { linklist p; p=head->next; do { printf("%3d",p->data); p=p->next; } while(p); printf("\n") } Status insert ( linklist &l,int i, Elemtype e)//插入操作 { int j=0; linklist p=l,s; while(j
《数据结构》实验报告 1、实验名称:设计循环单链表 2、实验日期: 2013-3-26 3、基本要求： 1）循环单链表的操作，包括初始化、求数据元素个数、插入、删除、取数据元素； 2）设计一个测试主函数实际运行验证所设计循环单链表的正确性。 4、测试数据： 依次输入1，2，3，4，5，6，7，8，9，10，删除5，再依次输出数据元素。 5、算法思想或算法步骤: 主函数主要是在带头结点的循环单链表中删除第i个结点，其主要思想是在循环单链表中寻找到第i-1个结点并由指针p指示，然后让指针s指向a[i]结点，并把数据元素a[i]的值赋给x，最后把a[i]结点脱链，并动态释放a[i]结点的存储空间。 6、模块划分： 1）头文件LinList.h。头文件LinList.h中包括：结点结构体定义、初始化操作、求当前数据个数、插入一个结点操作、删除一个结点操作以及取一个数据元素操作； 2）实现文件dlb.cpp。包含主函数void main(void)，其功能是测试所设计的循环单链表的正确性。
7、数据结构： 链表中的结点的结构体定义如下： typedef struct Node { DataType data; struct Node *next; }SLNode; 8、源程序： 源程序存放在两个文件中，即头文件LinList.h和实现文件dlb.cpp。//头文件LinList.h typedef struct Node { DataType data; struct Node *next; }SLNode; void ListInitiate(SLNode **head) //初始化 { *head=(SLNode *)malloc(sizeof(SLNode)); //申请头结点，由head指示其地址 (*head)->next=*head; }
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。
《自动控制原理》 实验报告 姓名： 学号： 专业： 班级： 时段： 成绩： 工学院自动化系
实验一 典型环节的MATLAB 仿真 一、实验目的 1．熟悉MATLAB 桌面和命令窗口，初步了解SIMULINK 功能模块的使用方法。 2．通过观察典型环节在单位阶跃信号作用下的动态特性，加深对各典型环节响应曲线的理解。 3．定性了解各参数变化对典型环节动态特性的影响。 二、实验原理 1．比例环节的传递函数为 K R K R R R Z Z s G 200,1002)(211 212==-=-=- = 其对应的模拟电路及SIMULINK 图形如图1-3所示。 三、实验内容 按下列各典型环节的传递函数，建立相应的SIMULINK 仿真模型，观察并记录其单位阶跃响应波形。 ① 比例环节1)(1=s G 和2)(1=s G ； ② 惯性环节11)(1+= s s G 和1 5.01 )(2+=s s G ③ 积分环节s s G 1)(1= ④ 微分环节s s G =)(1 ⑤ 比例+微分环节（PD ）2)(1+=s s G 和1)(2+=s s G ⑥ 比例+积分环节（PI ）s s G 11)(1+=和s s G 211)(2+= 四、实验结果及分析 图1-3 比例环节的模拟电路及SIMULINK 图形
① 仿真模型及波形图1)(1=s G 和2)(1=s G ② 仿真模型及波形图11)(1+= s s G 和1 5.01)(2+=s s G 11)(1+= s s G 1 5.01 )(2+=s s G ③ 积分环节s s G 1)(1= ④ 微分环节
计算机与信息技术学院综合性、设计性实验报告 一、实验目的 (1)熟悉顺序表的创建、取值、查找、插入、删除等算法，模块化程序设计方法。 二、实验仪器或设备 (1)硬件设备：CPU为Pentium 4 以上的计算机，内存2G以上 (2)配置软件：Microsoft Windows 7 与VC++6.0 三、总体设计(设计原理、设计方案及流程等) 设计原理： 单链表属于线性表，线性表的存储结构的特点是：用一组任意存储单元存储线性表的数据元素，这组存储单元可以是连续的，也可以是不连续的。因此，对于某个元素来说，不仅需要存储其本身的信息，还需要存储一个指示其直接后继的信息。 设计方案： 采用模块化设计的方法，设计各个程序段，最终通过主函数实现各个程序段的功能。设计时，需要考虑用户输入非法数值，所以要在程序中写入说可以处理非法数值的代码。 设计流程： 1. 引入所需的头文件； 2. 定义状态值； 3. 写入顺序表的各种操作的代码； 写入主函数，分别调用各个函数。在调用函数时，采用if结构进行判断输 入值是否非法，从而执行相应的程序 四、实验步骤(包括主要步骤、代码分析等) #include
自动化控制实验报告(DOC 43页)
本科生实验报告 实验课程自动控制原理 学院名称 专业名称电气工程及其自动化 学生姓名 学生学号2013 指导教师 实验地点6C901 实验成绩 二〇一五年四月——二〇一五年五月
线性系统的时域分析 实验一（3.1.1）典型环节的模拟研究 一. 实验目的 1． 了解和掌握各典型环节模拟电路的构成方法、传递函数表达式及输出时域函数表达式 2． 观察和分析各典型环节的阶跃响应曲线，了解各项电路参数对典型环节动态特性的影响 二．典型环节的结构图及传递函数 方 框 图 传递函数 比例 （P ） K (S) U (S) U (S)G i O == 积分 （I ） TS 1 (S)U (S)U (S)G i O == 比例积分 （PI ） )TS 1 1(K (S)U (S)U (S)G i O +== 比例微分 （PD ） )TS 1(K (S) U (S) U (S)G i O +== 惯性 TS 1K (S)U (S)U (S)G i O += =
环节 （T） 比例 积分 微分 （PI D） S T K S T K K (S) U (S) U (S) G d p i p p i O + + = = 三．实验内容及步骤 观察和分析各典型环节的阶跃响应曲线，了解各项电路参数对典型环节动态特性的影响.。 改变被测环节的各项电路参数，画出模拟电路图，阶跃响应曲线，观测结果，填入实验报告 运行LABACT程序，选择自动控制菜单下的线性系统的时域分析下的典型环节的模拟研究中的相应实验项目，就会弹出虚拟示波器的界面，点击开始即可使用本实验机配套的虚拟示波器（B3）单元的CH1测孔测量波形。具体用法参见用户手册中的示波器部分。1)．观察比例环节的阶跃响应曲线 典型比例环节模拟电路如图3-1-1所示。 图3-1-1 典型比例环节模拟电路 传递函数： 1 (S) (S) (S) R R K K U U G i O= = = ；单位阶跃响应：
. 实验一、单链表的插入和删除 一、目的 了解和掌握线性表的逻辑结构和链式存储结构，掌握单链表的基本算法及相关的时间性能分析。 二、要求： 建立一个数据域定义为字符串的单链表，在链表中不允许有重复的字符串；根据输入的字符串，先找到相应的结点，后删除之。 三、程序源代码 #include"stdio.h" #include"string.h" #include"stdlib.h" #include"ctype.h" typedef struct node //定义结点 { char data[10]; //结点的数据域为字符串 struct node *next; //结点的指针域 }ListNode; typedef ListNode * LinkList; // 自定义LinkList单链表类型 LinkList CreatListR1(); //函数，用尾插入法建立带头结点的单链表
ListNode *LocateNode(); //函数，按值查找结点 void DeleteList(); //函数，删除指定值的结点void printlist(); //函数，打印链表中的所有值 void DeleteAll(); //函数，删除所有结点，释放内存 //==========主函数============== void main() { char ch[10],num[10]; LinkList head; head=CreatListR1(); //用尾插入法建立单链表，返回头指针printlist(head); //遍历链表输出其值 printf(" Delete node (y/n):");//输入“y”或“n”去选择是否删除结点scanf("%s",num); if(strcmp(num,"y")==0 || strcmp(num,"Y")==0){ printf("Please input Delete_data:"); scanf("%s",ch); //输入要删除的字符串 DeleteList(head,ch); printlist(head); } DeleteAll(head); //删除所有结点，释放内存 } //==========用尾插入法建立带头结点的单链表
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
实验报告 课程名称：自动控制原理 实验项目：典型环节的时域相应 实验地点：自动控制实验室 实验日期：2017 年 3 月22 日 指导教师：乔学工 实验一典型环节的时域特性 一、实验目的 1.熟悉并掌握TDN-ACC+设备的使用方法及各典型环节模拟电路的构成方法。
2.熟悉各种典型环节的理想阶跃相应曲线和实际阶跃响应曲线。对比差异，分析原因。 3.了解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+(或TD-ACS)实验系统一套。 三、实验原理及内容 下面列出各典型环节的方框图、传递函数、模拟电路图、阶跃响应，实验前应熟悉了解。 1．比例环节 (P) (1)方框图 (2)传递函数： K S Ui S Uo =) () ( (3)阶跃响应：) 0()(≥=t K t U O 其中 01/R R K = (4)模拟电路图： (5) 理想与实际阶跃响应对照曲线： ① 取R0 = 200K ；R1 = 100K 。 ② 取R0 = 200K ；R1 = 200K 。
2．积分环节 (I) (1)方框图 (2)传递函数： TS S Ui S Uo 1 )()(= (3)阶跃响应： ) 0(1)(≥= t t T t Uo 其中 C R T 0= (4)模拟电路图 (5) 理想与实际阶跃响应曲线对照： ① 取R0 = 200K ；C = 1uF 。 ② 取R0 = 200K ；C = 2uF 。
1 Uo 0t Ui(t) Uo(t) 理想阶跃响应曲线 0.4s 1 Uo 0t Ui(t) Uo(t) 实测阶跃响应曲线 0.4s 10V 无穷 3．比例积分环节 (PI) (1)方框图： (2)传递函数： (3)阶跃响应： (4)模拟电路图： (5)理想与实际阶跃响应曲线对照： ①取 R0 = R1 = 200K；C = 1uF。 理想阶跃响应曲线实测阶跃响应曲线 ②取 R0=R1=200K；C=2uF。 K 1 + U i(S)+ U o(S) + Uo 10V U o(t) 2 U i(t ) 0 0 .2s t Uo 无穷 U o(t) 2 U i(t ) 0 0 .2s t
链表实验报告
————————————————————————————————作者: ————————————————————————————————日期：
《数据结构》实验报告二 系别:嵌入式系统工程系班级:嵌入式1１0０3班 学号:１1160400３１4姓名：孙立阔 日期：2012年４月９日指导教师:申华 一、上机实验的问题和要求： 单链表的查找、插入与删除。设计算法,实现线性结构上的单链表的产生以及元素的查找、插入与删除。具体实现要求: 1.从键盘输入1０个字符，产生不带表头的单链表，并输入结点值。 2.从键盘输入1个字符,在单链表中查找该结点的位置。若找到,则显示“找到了”；否则, 则显示“找不到”。 3.从键盘输入2个整数，一个表示欲插入的位置i，另一个表示欲插入的数值x，将x插 入在对应位置上，输出单链表所有结点值,观察输出结果。 4.从键盘输入１个整数,表示欲删除结点的位置，输出单链表所有结点值,观察输出结果。 5.将单链表中值重复的结点删除,使所得的结果表中个结点值均不相同,输出单链表所有结 点值,观察输出结果。 6.删除其中所有数据值为偶数的结点，输出单链表所有结点值,观察输出结果。 7.（★)将单链表分解成两个单链表A和B，使A链表中含有原链表中序号为奇数的元素, 而B链表中含有原链表中序号为偶数的元素，且保持原来的相对顺序，分别输出单链表Ａ和单链表B的所有结点值，观察输出结果。 二、程序设计的基本思想，原理和算法描述: (包括程序的结构,数据结构，输入/输出设计,符号名说明等） 创建一个空的单链表，实现对单链表的查找，插入,删除的功能。 三、源程序及注释： #dｅfiｎｅOK 1 #defｉne EＲＲOR 0 #ｄefiｎe INFEASIBLE －1 #defｉne OVEＲFＬOW －2 #deｆine TRUE 1
实验二 线性系统时域响应分析 一、实验目的 1．熟练掌握step( )函数和impulse( )函数的使用方法，研究线性系统在 单位阶跃、单位脉冲及单位斜坡函数作用下的响应。 2．通过响应曲线观测特征参量ζ和n ω对二阶系统性能的影响。 3．熟练掌握系统的稳定性的判断方法。 二、基础知识及MATLAB 函数 （一）基础知识 时域分析法直接在时间域中对系统进行分析，可以提供系统时间响应的全部 信息，具有直观、准确的特点。为了研究控制系统的时域特性，经常采用瞬态响应（如阶跃响应、脉冲响应和斜坡响应）。本次实验从分析系统的性能指标出发，给出了在MATLAB 环境下获取系统时域响应和分析系统的动态性能和稳态性能的方法。 用MATLAB 求系统的瞬态响应时，将传递函数的分子、分母多项式的系数分 别以s 的降幂排列写为两个数组num 、den 。由于控制系统分子的阶次m 一般小于其分母的阶次n ，所以num 中的数组元素与分子多项式系数之间自右向左逐次对齐，不足部分用零补齐，缺项系数也用零补上。 1．用MATLAB 求控制系统的瞬态响应 1） 阶跃响应 求系统阶跃响应的指令有： step(num,den) 时间向量t 的范围由软件自动设定，阶跃响应曲线随 即绘出 step(num,den,t) 时间向量t 的范围可以由人工给定（例如t=0:0.1:10） [y ，x]=step(num,den) 返回变量y 为输出向量，x 为状态向量 在MATLAB 程序中，先定义num,den 数组，并调用上述指令，即可生成单位 阶跃输入信号下的阶跃响应曲线图。 考虑下列系统： 25 425)()(2++=s s s R s C 该系统可以表示为两个数组，每一个数组由相应的多项式系数组成，并且以s 的降幂排列。则MATLAB 的调用语句：
自动控制原理实验报告 一、实验名称：一、二阶系统的电子模拟及时域响应的动态测试 二、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 三、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时的响应曲线，测定过渡过程时间T s 2、建立二阶系统电子模型，观测并记录不同阻尼比的响应曲线，并测定超调量及过渡过程时间T s 四、实验原理及实验数据 一阶系统 系统传递函数： 由电路图可得，取则K=1，T分别取：0.25, 0.5, 1 T 0.25 0.50 1.00 R2 0.25MΩ0.5M Ω1MΩ C 1μ1μ1μ T S 实测0.7930 1.5160 3.1050 T S 理论0.7473 1.4962 2.9927 阶跃响应曲线图1.1 图1.2 图1.3 误差计算与分析 （1）当T=0.25时，误差==6.12%； （2）当T=0.5时，误差==1.32%； （3）当T=1时，误差==3.58% 误差分析：由于T决定响应参数，而,在实验中R、C的取值上可能存在一定误差，另外，导线的连接上也存在一些误差以及干扰，使实验结果与理论值之间存在一定误差。但是本实验误差在较小范围内，响应曲线也反映了预期要求，所以本实验基本得到了预期结果。 实验结果说明 由本实验结果可看出，一阶系统阶跃响应是单调上升的指数曲线，特征有T确定，T越小，过度过程进行得越快，系统的快速性越好。 二阶系统 图1.1 图1.2 图1.3
系统传递函数： 令 二阶系统模拟线路 0.25 0.50 1.00 R4 210.5 C2 111 实测45.8% 16.9% 0.6% 理论44.5% 16.3% 0% T S实测13.9860 5.4895 4.8480 T S理论14.0065 5.3066 4.8243 阶跃响应曲线图2.1 图2.2 图2.3 注：T s理论根据matlab命令[os,ts,tr]=stepspecs(time,output,output(end),5)得出，否则误差较大。 误差计算及分析 1）当ξ=0.25时，超调量的相对误差= 调节时间的相对误差= 2）当ξ=0.5时，超调量的相对误差==3.7% 调节时间的相对误差==3.4% 4）当ξ=1时，超调量的绝对误差= 调节时间的相对误差==3.46% 误差分析：由于本试验中，用的参量比较多，有R1,R2,R3,R4;C1,C2;在它们的取值的实际调节中不免出现一些误差，误差再累加，导致最终结果出现了比较大的误差，另外，此实验用的导线要多一点，干扰和导线的传到误差也给实验结果造成了一定误差。但是在观察响应曲线方面，这些误差并不影响，这些曲线仍旧体现了它们本身应具有的特点，通过比较它们完全能够了解阶跃响应及其性能指标与系统参数之间的关系，不影响预期的效果。 实验结果说明 由本实验可以看出，当ωn一定时，超调量随着ξ的增加而减小，直到ξ达到某个值时没有了超调；而调节时间随ξ的增大，先减小，直到ξ达到某个值后又增大了。 经理论计算可知，当ξ=0.707时，调节时间最短，而此时的超调量也小于5%，此时的ξ为最佳阻尼比。此实验的ξ分布在0.707两侧，体现了超调量和调节时间随ξ的变化而变化的过程，达到了预期的效果。 图2.2 图2.1 图2.3
数据结构 课程设计 设计题目：单链表 专业班级：11软会四班 指导教师：吉宝玉 日期：2012 目录 一、实验目的 (2) 1、 (2) 2、 (2) 二、实验内容 (3)
三、实验基本要求（软、硬件） (3) 四、算法设计思想 (3) 1、 (3) 2、 (3) 3、 (3) 4、 (3) 5、 (3) 6、 (3) 7、 (3) 8、 (3) 五、算法流程图 (4) 六、算法源代码 (4) 七、运行结果 (9) 1、 (9) 2、 (10) 3、 (11) 4、 (11) 5、 (11) 6、 (12) 7、 (12) 8、 (13) 9、 (13) 八、收获及体会 (14) 一、实验目的 1、理解并掌握单链表的结构特点和相关概念； 2、学会单链表的基本操作：建立、插入、删除、查找、 输入、撤销、逆置、求前驱和后继等并实现其算法。
二、实验内容 利用头插建立一个带头结点的单链表，并用算法实现该单链表的插入、删除查找、输出、求前驱和后继、再把此单链表逆置，然后在屏幕上显示每次操作的结果当所有操作完成后能撤销该单链表。 三、实验基本要求（软、硬件） 用VC++6.0软件平台，操作系统：Windows XP 硬件：内存要求：内存大小在256MB，其他配置一般就行。 四、算法设计思想 1、定义一个创建链表的函数，通过该函数可以创建一个链表，并为下面的函数应用做 好准备。 2、定义输出链表的算法，通过对第一步已经定义好的创建链表函数的调用，在这一步 通过调用输出链表的函数算法来实现对链表的输出操作。 3、定义一个遍历查找的算法，通过此算法可以查找到链表中的每一个节点是否存在。 4、定义查找链表的每一个前驱和后继，通过定义这个算法，可以很容易的实现对链表 的前驱和后继的查找工作。 5、定义插入节点的算法，通过定义这个算法，并结合这查找前驱和后继的算法便可以 在连链表的任意位置进行插入一个新节点。 6、定义删除节点的操作，这个算法用于对链表中某个多余节点的删除工作。 7、定义一个逆置单链表的操作，通过定义这个算法，可以逆置输出单链表。 8、定义一个撤销链表的算法，这个算法用于删除单链表中的所有节点，使链表为空。
实验报告 课程名称：数据结构 题目：链表实现多项式相加 班级： 学号： 姓名： 完成时间：2012年10月17日
1、实验目的和要求 1）掌握链表的运用方法； 2）学习链表的初始化并建立一个新的链表； 3）知道如何实现链表的插入结点与删除结点操作； 4）了解链表的基本操作并灵活运用 2、实验内容 1）建立两个链表存储一元多项式； 2）实现两个一元多项式的相加； 3）输出两个多项式相加后得到的一元多项式。 3、算法基本思想 数降序存入两个链表中，将大小较大的链表作为相加后的链表寄存处。定义两个临时链表节点指针p,q,分别指向两个链表头结点。然后将另一个链表中从头结点开始依次与第一个链表比较，如果其指数比第一个小，则p向后移动一个单位，如相等，则将两节点的系数相加作为第一个链表当前节点的系数，如果为0，则将此节点栓掉。若果较大，则在p前插入q,q向后移动一个，直到两个链表做完为止。 4、算法描述 用链表实现多项式相加的程序如下： #include
void add_node(struct node*h1,struct node*h2); void print_node(struct node*h); struct node*init_node() { struct node*h=(struct node*)malloc(sizeof(struct node)),*p,*q; int exp; float coef=1.0; h->next=NULL; printf("请依次输入多项式的系数和指数(如:\"2 3\"；输入\"0 0\"时结束):\n"); p=(struct node*)malloc(sizeof(struct node)); q=(struct node*)malloc(sizeof(struct node)); for(;fabs(coef-0.0)>1.0e-6;) { scanf("%f %d",&coef,&exp); if(fabs(coef-0.0)>1.0e-6) { q->next=p; p->coef=coef; p->exp=exp; p->next=NULL; add_node(h,q); } } free(p); free(q); return(h); } void add_node(struct node*h1,struct node*h2) { struct node*y1=h1,*y2=h2; struct node*p,*q; y1=y1->next; y2=y2->next; for(;y1||y2;) if(y1) { if(y2) { if(y1->exp
《自动控制原理》MATLAB仿真实验控制系统理论、计算方法与计算机技术的结合是当代控制理论发展的标志，因此在以MATLAB为代表的软件平台上，对控制系统进行分析、设计与仿真就成了控制工程师必须熟练掌握的重要知识与技能。 控制系统CAD及仿真是建立在古典控制理论、现代控制理论、计算方法、计算机技术等多方面知识上的综合性学科，是一门综合性与实践性较强的专业课，目前已成为自动化学科重要的研究分支，灵活地掌握与运用它有助于我们深刻理解已学过的有关课程内容，为今后从事控制系统领域的研究与开发工作提供坚实的基础。 本书是编者们对教学、实验与科研工作的总结，并在借鉴国内外控制领域专家、学者研究成果的基础上编写而成的。在内容编排上具有如下几方面的特点： 1、将MATLAB的使用方法和程序设计以简练的篇幅进行介绍，使得直接、快速地了解和掌握MATLAB软件平台成为可能，并采用由浅到深，由易到难逐步深入的方式对控制系统应用MATLAB软件进行刻化； 2、在已学习的古典与现代控制理论的基础上，介绍在MATLAB软件平台上对系统进行分析和设计的方法； 3、重点介绍目前控制系统仿真技术中状态空间法和Simulink仿真的主要思想，达到学以致用的效果； 4、所有的实验、习题都经过精心选择，书中所有的用MATLAB描述的程序都经过严格的上机调试，保证所写程序的可用性，是本书的最重要的特色。
准备工作 熟悉MATLAB的仿真实验环境 一、实验目的 1．学习了解MATLAB的仿真实验环境 2．练习MATLAB命令的基本操作； 3．练习MATLAB的m文件的基本操作。 二、实验步骤 1．学习了解MATLAB仿真实验环境 开机执行程序进入MATLAB环境 在命令提示符位置键入下述命令： help 显示MATLAB的功能目录．并浏览内容。 intro 显示MATLAB语言的基本介绍，如矩阵输人、数值激位计算、曲线绘图等，阅读命令平台上的注释，内容，以尽快MATLAB函数的应用方法。内容，以尽快了解毗LAn函数的应用方法。 help heLp 显示联机帮助查阅功能(要求用中文作简要记录)。 info 显示工具箱中各种工具箱组件信息和开发商的联络信息； demo MATLAB的各种功能演水。 help control 阅读控制系统工具箱命令清单，阅读如下命令的帮助文件内容： help step help impule help cloop help printsys 2.练习MATLAB命令的基本操作 键人常数矩阵输人命令 a＝[1 2 3]与a＝[1；2；3] 记录结果，比较显示结果有何不同、 b＝[1 2 5]与b=[l 2 5]; 记录结果，比较显示结果有何不同! a a’ b b’ 记录结果，比较变量加“'”后的区别。
自动控制原理实验报告 学院： 班级： 姓名： 学号：
西安交通大学实验报告 课程自动控制原理实验日期2014 年12月22 日专业班号交报告日期 2014 年 12月27日姓名学号 实验五直流电机转速控制系统设计 一、实验设备 1.硬件平台——NI ELVIS 2.软件工具——LabVIEW 二、实验任务 1.使用NI ELVIS可变电源提供的电源能力，驱动直流马达旋转，并通过改变电压改变 其运行速度； 2.通过光电开关测量马达转速； 3.通过编程将可变电源所控制的马达和转速计整合在一起，基于计算机实现一个转速自 动控制系统。 三、实验步骤 任务一：通过可变电源控制马达旋转 任务二：通过光电开关测量马达转速 任务三：通过程序自动调整电源电压，从而逼近设定转速
编程思路：PID控制器输入SP为期望转速输出，PV为实际测量得到的电机转速，MV为PID输出控制电压。其中SP由前面板输入；PV通过光电开关测量马达转速得到；将PID 的输出控制电压接到“可变电源控制马达旋转”模块的电压输入控制端，控制可变电源产生所需的直流电机控制电压。通过不断地检测马达转速与期望值对比产生偏差，通过PID控制器产生控制信号，达到直流电机转速的负反馈控制。 PID参数：比例增益：0.0023 积分时间：0.010 微分时间：0.006 采样率和待读取采样：采样率：500kS/s 待读取采样：500 启动死区：电机刚上电时，速度为0，脉冲周期测量为0，脉冲频率测量为无限大。通过设定转速的“虚拟下限”解决。本实验电机转速最大为600r/min。故可将其上限值设为600r/min，超过上限时，转速的虚拟下限设为200r/min。 改进：利用LabVIEW中的移位寄存器对转速测量值取滑动平均。
数据结构(C语言版) 实验报告
专业班级学号姓名 实验1 实验题目：单链表的插入和删除 实验目的： 了解和掌握线性表的逻辑结构和链式存储结构，掌握单链表的基本算法及相关的时间性能分析。 实验要求： 建立一个数据域定义为字符串的单链表，在链表中不允许有重复的字符串；根据输入的字符串，先找到相应的结点，后删除之。 实验主要步骤： 1、分析、理解给出的示例程序。 2、调试程序，并设计输入数据（如：bat，cat，eat，fat，hat，jat，lat，mat，#），测试程序 的如下功能：不允许重复字符串的插入；根据输入的字符串，找到相应的结点并删除。 3、修改程序： （1）增加插入结点的功能。 （2）将建立链表的方法改为头插入法。 程序代码: #include"stdio.h" #include"string.h" #include"stdlib.h" #include"ctype.h" typedef struct node //定义结点 { char data[10]; //结点的数据域为字符串 struct node *next; //结点的指针域 }ListNode; typedef ListNode * LinkList; // 自定义LinkList单链表类型 LinkList CreatListR1(); //函数，用尾插入法建立带头结点的单链表 LinkList CreatList(void); //函数，用头插入法建立带头结点的单链表 ListNode *LocateNode(); //函数，按值查找结点 void DeleteList(); //函数，删除指定值的结点 void printlist(); //函数，打印链表中的所有值 void DeleteAll(); //函数，删除所有结点，释放内存
实验1 控制系统典型环节的模拟实验（一） 实验目的： 1．掌握控制系统中各典型环节的电路模拟及其参数的测定方法。 2．测量典型环节的阶跃响应曲线，了解参数变化对环节输出性能的影响。 实验原理： 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。 实验内容及步骤 实验内容： 观测比例、惯性和积分环节的阶跃响应曲线。 实验步骤： 分别按比例，惯性和积分实验电路原理图连线，完成相关参数设置，运行。 ①按各典型环节的模拟电路图将线接好(先接比例)。(PID先不接) ②将模拟电路输入端(U i)与阶跃信号的输出端Y相连接；模拟电路的输出端(Uo)接至示波器。 ③按下按钮(或松开按钮)SP时，用示波器观测输出端的实际响应曲线Uo(t)，且将结果记下。改变比例参数，重新观测结果。 ④同理得积分和惯性环节的实际响应曲线，它们的理想曲线和实际响应曲线。 实验数据
实验二控制系统典型环节的模拟实验（二） 实验目的 1．掌握控制系统中各典型环节的电路模拟及其参数的测定方法。 2．测量典型环节的阶跃响应曲线，了解参数变化对环节输出性能的影响。 实验仪器 1．自动控制系统实验箱一台 2．计算机一台 实验原理 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。 实验内容及步骤 内容： 观测PI，PD和PID环节的阶跃响应曲线。 步骤： 分别按PI，PD和PID实验电路原理图连线，完成相关参数设置，运行 ①按各典型环节的模拟电路图将线接好。 ②将模拟电路输入端(U i)与方波信号的输出端Y相连接；模拟电路的输出端(Uo)接至示波器。 ③用示波器观测输出端的实际响应曲线Uo(t)，且将结果记下。改变参数，重新观测结果。 实验数据 实验结论及分析
链表实验报告 一、实验名称 链表操作的实现--学生信息库的构建 二、实验目的 （1）理解单链表的存储结构及基本操作的定义 （2）掌握单链表存储基本操作 （3）学会设计实验数据验证程序 【实验仪器及环境】计算机 Window XP操作系统 三、实验内容 1、建立一个学生成绩信息（学号，姓名，成绩）的单链表，按学号排序 2、对链表进行插入、删除、遍历、修改操作。 3、对链表进行读取（读文件）、存储（写文件） 四、实验要求 （1）给出终结报告（包括设计过程，程序）-打印版 （2）对程序进行答辩
五、实验过程、详细内容 1、概念及过程中需要调用的函数 （1）链表的概念结点定义 结构的递归定义 struct stud_node{ int num; char name[20]; int score; struct stud_node *next; }; （2）链表的建立 1、手动输入 struct stud_node*Create_Stu_Doc() { struct stud_node *head,*p; int num,score; char name[20]; int size=sizeof(struct stud_node); 【链表建立流程图】
2、从文件中直接获取 先建立一个 (3)链表的遍历 （4 ）插入结点 （5）删除结点 （6）动态储存分配函数malloc （） void *malloc(unsigned size) ①在内存的动态存储区中分配一连续空间，其长度为size ②若申请成功，则返回一个指向所分配内存空间的起始地址的指针 ③若申请不成功，则返回NULL （值为0） ④返回值类型：(void *) ·通用指针的一个重要用途 ·将malloc 的返回值转换到特定指针类型，赋给一个指针 【链表建立流程图】 ptr ptr ptr->num ptr->score ptr=ptr->next head pt r s s->next = ptr->next ptr->next = s 先连后断 ptr2=ptr1->next ptr1->next=ptr2->next free （ptr2）