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。
计算机组成原理课程教案（第4次课） 章节 名称 第3章系统总线 （3.4~3.5） 课时 安排 第2周2学时 授课 方式 理论课 教学环境及 教具准备 有投影仪的教室 PPT多媒体教学课件 教学 目的 让学生对系统总线在计算机硬件结构中的地位和作用有所了解，掌握总线判优、仲裁、总线定时、总线数据传送模式 教学 重点 判优控制和通信控制 教学 难点 总线的判优控制
教学基本内容 是否重、难点 方法及手段 3.4总线结构 3.4.1单总线结构 3.4.2多总线结构 3.4.3总线结构举例 3.5总线控制 3.5.1总线判优控制 3.5.2总线通信控制 了解 了解 了解 重点&难点 重点 多媒体讲解 多媒体讲解 多媒体讲解 多媒体讲解 举例讲解 教学过程与设计 复习旧课：计算机五大组成部件靠总线连接起来后，看不见、摸不着的各类信息是怎么样“各行其道”的呢？ 引入新课：计算机中数据、地址、控制等信息流在总线上传输时如何保证不“碰撞”、“不拥塞”（可举高速公路多车道、各走各道、单向车道、双向车道等例子）呢？ 3.4总线结构 总线结构通常分为单总线结构和多总线结构。 3.4.1单总线结构 单总线结构的示意图见P42图3.2，它是将CPU、主存、I/O设备（通过I/O接口）都挂在一组总线上，允许I/O设备之间、I/O设备与CPU之间或I/O设备与主存之间直接交换信息。特点：结构简单、便于扩充，所有传送都通过这组共享总线，容易形成计算机系统的瓶颈，
多被小型机或微型机所采用。 3.4.2多总线结构 双总线结构的示意图见动画演示P53图3.7，双总线结构的特点是将速度较低的I/O设备从单总线上分离出来，形成主存总线与I/O总线分开的结构。结构中的通道是一个具有特殊功能的处理器，CPU将一部分功能下放给通道，以统一管理I/O设备完成外部设备与主存之间的数据传送，这种结构大多用于大、中型计算机系统。 将速率不同的I/O设备进行分类，然后将它们连接在不同的通道上，那么计算机系统的工作效率将会更高，由此发展成多总线结构。 三总线结构的示意图见P53图3.8，主存总线用于CPU与主存之间的传输；I/O总线供CPU 与各类I/O设备之间传递信息；DMA总线用于高速I/O设备与主存之间交换信息。其特点是三总线结构中，任一时刻只能使用一种总线。改进型的三总线结构的示意图见P54图3.9，工作效率明显提高。 为了进一步提高I/O设备的性能，使其更快地响应命令，又出现了四总线结构，见P54图3.10。四总线结构增加了一条与计算机系统紧密相连的高速总线。其特点是对于高性能设备与CPU来说，各自的效率将获得更大的提高。 3.4.3总线结构举例 传统微型计算机的总线结构示意图见P55图3.11。 VL-BUS局部总线结构示意图见P56图3.12。 PCI总线结构示意图见P56图3.13。（FLASH动画演示PCI总线结构） 多层PCI总线结构示意图见P57图3.14。 3.5总线控制 总线控制主要包括判优控制和通信控制。 3.5.1总线判优控制 主设备和从设备有关概念的区别，前者有总线控制权，后者没有。 总线判优控制可分为集中式和分布式两种，前者将控制逻辑集中在一处，后者将控制逻辑分散在与总线连接的各个部件或设备上。 常见的集中控制优先权仲裁方式有以下三种（FLASH动画演示）： （1）链式查询 链式查询方式见动画演示P58图3.15(a)所示，这种方式的特点是：只需很少几根线就能按一定优先次序实现总线控制，并且很容易扩充设备，但对电路故障很敏感，且优先级别低的设备可能很难获得请求。 （2）计数器定时查询 计数器定时查询方式见动画演示P58图3.15(b)所示，这种方式的特点是：计数可以从“0”开始，此时一旦设备的优先次序被固定，设备的优先级就按0，1，2…，n顺序降序排列，而且固定不变；计数也可以从上一次计数的终止点开始，即是一种循环方法，此时设备使用总线的优先级相等；计数器的初始值还可由程序设置，故优先次序可以改变。这种方式对电路故障不如链式查询方式敏感，但增加了控制线数，控制也较复杂。 （3）独立请求方式 独立请求方式见动画演示P58图3.15(c)所示，这种方式的特点是：响应速度快，优先次序控制灵活（通过程序改变），但控制线数量多，总线控制更复杂。 3.5.2总线通信控制 （1）目的 解决通信双方协调配合问题 （2）总线传输周期
肇庆学院 工程学院 自动控制原理实验报告 12 年级 电气一班 组员：王园园、李俊杰 实验日期 2014/6/9 姓名:李奕顺 学号：201224122130老师评定 ________________ 实验四：控制系统的频率特性 一、实验原理 1.被测系统的方块图：见图4-1 将频率特性测试仪内信号发生器产生的超低频正弦信号的频率从低到高变化， 并施加于 被测系统的输人端［r(t)］，然后分别测量相应的反馈信号 ［b(t)］和误差信号［e(t)］的对数幅 值和 相位。频率特性测试仪测试数据经相关运算器后在显示器中显示。 根据式(4 — 3)和式(4 — 4)分别计算出各个频率下的开环对数幅值和相位， 在半对数座标 纸上作出实验曲线：开环对数幅频曲线和相频曲线。 系统(或环节)的频率特性 幅值和相角： G (j 3)是一个复变量，可以表示成以角频率 3为参数的 G(j 3)= G(j 3)|/G(j 3) (4 — 1) 本实验应用频率特性测试仪测量系统或环节的频率特牲。 图4-1所示系统的开环频率特性为： G 1(j 3)G 2(j 3) B(j 3) 」 B(j 3) E(j 3) E(j 3) E(j 3) (4—2) 采用对数幅频特性和相频特性表示，则式( 20lgG1(j 3) G2(j 3)H(j 3)= 2 叫鵲 = 20lgB(j 3) -20lg E(j 3) (4— 3) G 1(j 3)G 2(j 3)H(j 3) 二 B(j 3)- . E(j 3) (4—4) 图4-1 被测系统方块图 4— 2 )表示 为:
根据实验开环对数幅频曲线画出开环对数幅频曲线的渐近线，再根据渐近线的斜率和转 角频确定频率特性（或传递函数）。所确定的频率特性（或传递函数）的正确性可以由测量的相频曲线来检验，对最小相位系统而言，实际测量所得的相频曲线必须与由确定的频率特牲（或传递函数）所画出的理论相频曲线在一定程度上相符，如果测量所得的相位在高频 （相 对于转角频率）时不等于-90 ° （q —p）[式中p和q分别表示传递函数分子和分母的阶次], 那么，频率特性（或传递函数）必定是一个非最小相位系统的频率特性。 2.被测系统的模拟电路图：见图4-2 图4-2被测系统 二、实验内容 （1）将U21 DAC单元的OUT端接到对象的输入端。 ⑵将测量单元的CH1 （必须拨为乘I档）接至对象的输出端。 ⑶将Ul SG单元的ST和S端断开，用排线将ST端接至U26控制信号单元中的PB0。（由于在每次测量前，应对对象进行一次回零操作，ST即为对象锁零控制端，在这里，我们用8255的PB0 口对ST进行程序控制） ⑷在PC机上分别输入角频率为1, 10,100,300，并使用“ +”、“―”键选择合适的幅值，按ENTER键后，输入的角频率开始闪烁，直至测量完毕时停止，屏幕即显示所测对象的输出及信号源，移动游标，可得到相应的幅值和相位，得到的实验波形图如图4-3到图4-10所示： 图4-3输入频率为1的波形图1
第六章系统总线 第一节总线的基本概念 一、总线的分类 1．总线：计算机中连接功能单元的公共线路，是一束信号线的集合，包括数据总线、地址总线和控制总线。 2．系统总线：连接计算机系统中各个功能模块或设备的总线，作为计算机硬件系统的主干。3．内部总线：连接CPU内部各部件的总线。 4．总线的分类： ①按传送格式分为：串行总线、并行总线； ②按时序控制方式分为：同步总线、异步总线； ③按功能分为：系统总线、CPU内部总线、各种局部总线。 ④按数据传输方向分为：单工总线和双工总线，双工总线又分为半双工总线和全双工总线。历年真题 1．总线：计算机中连接功能单元的公共线路，是一束信号线的集合，包括数据总线、地址总线和控制总线。（2001年） 2．下列说法中正确的是（）。（2003年） A．半双工总线只能在一个方向上传输信息，全双工总线可以在两个方向上轮流传输信息
B．半双工总线只能在一个方向上传输信息，全双工总线可以在两个方向上同时传输信息C．半双工总线可以在两个方向上轮流传输信息，全双工总线可以在两个方向上同时传输信息 D．半双工总线可以在两个方向上同时传输信息，全双工总线可以在两个方向上轮流传输信息 【分析】根据总线上信号的传递方向，总线可分为单向传输（单工）总线和双向传输（双工）总线，而双工总线又可分为半双工总线和全双工总线。其中单工总线只能向一个方向传递信号，半双工总线可以在两个方向上轮流传递信号，全双工总线可以在两个方向上同时传递信号。 【答案】C 二、总线的信息传输方式 1．串行传输：是指数据的传输在一条线路上按位进行。（只需一条数据传输线，线路的成本低，适合于长距离的数据传输）。在串行传输时，被传输的数据在发送设备中进行并行到串行的变换，在接收设备中进行串行到并行的变换。 2．并行传输：每个数据位都需要单独一条传输线，所有的数据位同时进行传输。 3．复合传输：又称总线复用的传输方式，它使不同的信号在同一条信号线上传输，不同的信号在不同的时间片中轮流地身总线的同一条信号线上发出。（它与并串传输的区别在于分时地传输同一数据源的不同信息。） 4．消息传输方式：总线的信息传输方式之一，将总线需要传送的数据信息、地址信息、和控制信息等组合成一个固定的数据结构以猝发方式进行传输。
自动控制系统实验报告 学号： 班级： 姓名: 老师：
一．运动控制系统实验 实验一.硬件电路的熟悉和控制原理复习巩固 实验目的：综合了解运动控制实验仪器机械结构、各部分硬件电路以及控制原理，复习巩固以前课堂知识，为下阶段实习打好基础。 实验内容：了解运动控制实验仪的几个基本电路： 单片机控制电路（键盘显示电路最小应用系统、步进电机控制电路、光槽位置检测电路） ISA运动接口卡原理（搞清楚译码电路原理和ISA总线原理） 步进电机驱动检测电路原理（高低压恒流斩波驱动电路原理、光槽位置检测电路）两轴运动十字工作台结构 步进电机驱动技术（掌握步进电机三相六拍、三相三拍驱动方法。） 微机接口技术、单片机原理及接口技术，数控轮廓插补原理，计算机高级语言硬件编程等知识。 实验结果： 步进电机驱动技术： 控制信号接口： （1）PUL：单脉冲控制方式时为脉冲控制信号，每当脉冲由低变高是电机走一步；双 脉冲控制方式时为正转脉冲信号。 （2）DIR：单脉冲控制方式时为方向控制信号，用于改变电机转向；双脉冲控制方式 时为反转脉冲信号。
（3）OPTO ：为PUL 、DIR 、ENA 的共阳极端口。 （4）ENA ：使能/禁止信号，高电平使能，低电平时驱动器不能工作，电机处于自由状 态。 电流设定： （1）工作电流设定： （2）静止电流设定： 静态电流可用SW4 拨码开关设定，off 表示静态电流设为动态电流的一半，on 表示静态电流与动态电流相同。一般用途中应将SW4 设成off ，使得电机和驱动器的发热减少，可靠性提高。脉冲串停止后约0.4 秒左右电流自动减至一半左右（实际值的60％），发热量理论上减至36％。 （3）细分设定： （4）步进电机的转速与脉冲频率的关系 电机转速v = 脉冲频率P * 电机固有步进角e / (360 * 细分数m) 逐点比较法的直线插补和圆弧插补： 一．直线插补原理： 如图所示的平面斜线AB ，以斜线起点A 的坐标为x0，y0，斜线AB 的终点坐标为(xe ，ye)，则此直线方程为： 00 00Y Ye X Xe Y Y X X --= -- 取判别函数F ＝(Y —Y0)(Xe —Xo)—(X-X0)(Ye —Y0)
KH-DJ99电机及自动控制实验装置 实验台结构参考图片，具体以实物配置为准 一、概述 电机及自动控制系统实验装置是根据当前实验教学改革的发展，集众多国内外厂家的优点，精心研制、改进而成的新一代实验设备。依据高等院校《电机学》，《电机与拖动》，西安交通大学王兆安教授等编著的《电力电子技术》（第五版）实验大纲要求进行设计。涵盖了“电机学”、“电机与变压器”“电机与拖动”“电力电子技术”、“直流调速”等专业课程所开设的实验项目。特别适用于高等院校现有的电机、电力电子技术及电气控制实验设备的更新改造，同时也为中等专业学校、职业技术学院等新建或扩建实验室，迅速开设实验课提供了理想的实验设备，为教师或研究生开发新实验或进行科学研究工作提供良好的实验条件。 二、实验装置特点 1、综合性强：本装置挂件配齐时可完成目前国内各类院校电机，电力电子及电气控制学科课程的全部实验项目。 2、适应性强：能满足各类学校相应课程的实验教学，实验的深度与广度可根据需要作灵活调整，普及与提高可根据教学的进程作有机地结合。装置采用组件式结构，更换便捷，如需要扩展功能或开发新实验，只需添加部件即可，永不淘汰。 3、整套性强：从仪器仪表、专用电源、电机及其它实验部件到实验连接专用导线等均配套齐全，配套部件的性能、规格等均密切结合实验的需要进行配置。 4、直观性强：各实验挂件采用分隔结构形式，组件面板示意、图线分明，各挂件任务明确，操作、维护方便。 5、科学性强：装置占地面积少，节约实验用房，减少基建投资；配套的小电机均经特殊设计，可模拟中小型电机的特性和参数；小电机耗电省，节约能源；实验噪声小，整齐美观，改善实验环境；电气控制实验，内容丰富，设计合理，除了加深理论知识外，还为学生走向社会打下良好的基础；
第3章系统总线 1. 什么是总线？总线传输有何特点？为了减轻总线负载，总线上的部件应具备什么特点？P41 答：总线是连接多个部件共享的信息传输线，是各部件共享的传输介质。 总线传输的特点是：某一时刻，只允许有一个部件向总线发送信息，而多个部件可以同时从总线上接受相同的信息。 为了减轻总线负载，总线上的部件应通过三态驱动缓冲电路与总线连通。 2.总线如何分类？什么是系统总线？系统总线又分为几类，它们各有何作用,是单向的，还是双向的，他们与机器字长、存储字长、存储单元有何关系？ 答：总线的分类： （1）按数据传送方式分：并行传输总线和串行传输总线； （2）按总线的使用范围分：计算机总线、测控总线、网络通信总线等； （3）按连接部件分：片内总线、系统总线和通信总线。 系统总线是指CPU、主存、I/O设备（通过I/O接口）各大部件之间的信息传输线。 按系统总线传输信息不同，可分为3类：数据总线、地址总线和控制总线。 （1）数据总线：数据总线是用来传输个功能部件之间的数据信息，它是双向传输总线，其位数与机器字长、存储字长有关，一般为8 位、16位或32位。 （2）地址总线：地址总线主要是用来指出数据总线上的源数据或目的数据在主存单元的地址或I/O设备的地址，地址总线上的代码是 用来指明CPU欲访问的存储单元或I/O端口的地址，由CPU输出， 是单向的，地址线的位数与存储单元的个数有关，如地址线有20 根，则对应的存储单元个数为220。 （3）控制总线：控制总线是用来发出各种控制信号的传输线，其传输是单向的。 3.常用的总线结构有几种？不同的总线结构对计算机的性能有什么影响？举例说明。 答：总线结构通常有单总线结构和多总线结构。 （1）单总线结构是将CPU、主存、I/O设备都挂在一组总线上，允许I/O 设备之间、I/O设备与CPU之间或I/O设备与主存之间直接交换信息。这种 4.为什么要设置总线判优控制？常见的集中式总线控制有几种？各有何特 点？哪种方式响应时间最快？哪种方式对电路故障最敏感？
7.2基本题 7.2.1填空题 1.计算机中各个功能部件是通过总线连接的,它的各个部件之间进行信息传输的公共线路. 2.CPU芯片内部的总线是芯片级总线,也称为内部总线. 3.根据连线的数量,总线可分为串行总线和并行总线,其中串行总线一般用于长距离的数据 传送. 4.单向总线只能将信息从总线的一端传到另一端,不能反向传输. 5.主设备是指获得总线控制权的设备,从设备是指被主设备访问的设备. 6.总线的控制方式可分为集中式和分布式两种. 7.总线数据通信方式按照传输定时的方法可分为同步式和异步式两类. 8.同步方式下,总线操作有固定的时序,设备之间没有应答信号,数据的传输在一个公共的时 钟信号控制下进行. 9.异步方式下,总线操作周期时间不顾顶,通过握手(就绪/应答)信号相互联络. 10.双向传输的总线又可分为双工和半双工两种,后者可以在两个方向上同时传送信息. 11.决定总线由哪个设备进行控制称为总线裁决;实现总线数据的定时规则称为总线协议. 12.衡量总线性能一个重要指标是总线的数据传输速率,即单位时间内总线传输数据的能力. 13.与并行传输相比,串行串性传输所需数据线位数_少_. 14.总线_复用__技术可以使不同的信号在同一条信号线传输,分时使用. 15.总线事物中的操作序列可以包括请求操作,裁决操作，地址操作, 数据传输操作，总线释 放操作. 16.消息是一种有固定格式的数据,一般包含若干个字,其中可包含多种不同的信息. 总线协议是指实现总线传输的定时规则。 17.在菊花链方式下,越接近控制设备的设备优先级越高. 18.在计数器定时查询方式下, 设备号与计数器的设备可以使用总线. 19.总线设备与总线的连接界面是总线接口 20.穿行总线接口应具有进行串行与并行转换的功能. 21.串行传输方式中,一个数据桢通常包括起始位, 数据位, 校验位,结束位和空闲位. 23.系统总线接口是中央处理器内存外围控制设备之间相互连接的逻辑部件. 24.总线的基本特征包括物理特征,功能特征和电气特征. 25.总线功能特性包括总线的功能层次, 资源类型, 信息传递类型,信息传递方式和控制方式 26.总线的电气特性包括美意条信号线的信号传递方向,信号的时序特征和电平特征. 27.单处理系统中的总线可以分为三类:CPU内部连接各寄存器及运算部件之间的总线称为. 内部总线;中低速I/O设备之间连接的总线称为I/O总线;同一台计算机系统内的高速功能部件之间相互连接的总线称为系统总线 28.按照总线仲裁电路的位置的不同,总线仲裁有集中式仲裁和分布式仲裁两种方式. 29.总线控制主要解决总线使用权的问题.集中式仲裁有链式查询方式，计数器定时查询方式 和独立请求方式 7.2.2选择题 1.计算机使用总线结构的主要优点是便于实现积木化,同时____. A.减少了信息传输量 B.提高了信息传输量 C. 减少了信息传输线的条数 D. 加重了CPU的工作量. 答案:C
第6章控制系统的校正 本章主要讨论利用频率法对单输入-单输出的线性定常系统的综合和设计。在介绍控制系统校正的基本概念、控制系统的基本控制规律的基础上，介绍了各种串联校正装置（超前校正装置、滞后校正装置、滞后-超前校正装置）的特性及按分析进行相应设计的基本步骤和方法；还介绍了期望设计法的基本概念、常见的期望特性和设计步骤；另外还介绍了根轨迹法的串联校正和反馈校正的基本概念和方法；最后介绍了利用MATLAB进行控制系统校正。 教材习题同步解析 试分别说明系统的固有频率特性与系统期望频率特性的概念。 答：系统本身固有元件所具有的频率特性称为固有频率特性。设计者希望系统所能达到的频率特性称为系统期望频率特性。 试比较串联校正和反馈校正的优缺点。 答：a、校正装置和未校正系统的前向通道环节相串联，这种叫串联校正，串联校正是最常用的设计方法，设计与实现比较简单，通常将串联装置安置在前向通道的前端。 b、并联校正也叫反馈校正，它是和前向通道的部分环节按反馈方式连接构成局部反馈回路，设计相对较为复杂。并联校正一般不需要加放大器，它可以抑制系统的参数波动及非线性因素对系统性能的影。 PD控制为什么又称为超前校正？串联PD控制器进行校正为什么能提高系统的快速性和稳定性？ 答：加入PD控制相当于在系统中加入一个相位超前的串联校正装置，使之在穿越频率处有较大的相位超前角。因此，PD控制称为超前控制。PD控制的传递函数为G s Kp sτ =+，由比例控制和微分控制组合而成。增大比例系数Kp，可以展宽系统的()(1) 通频带，提高系统的快速性。微分控制反映信号的变化率的预报作用，在偏差信号变化前给出校正信号，防止系统过大地偏离期望值和出现剧烈振荡倾向，有效地增强系统的相对稳定性。 PI控制为什么又称为滞后校正？串联PI控制器进行校正为什么能提高系统的稳态性能？如何减小它对系统稳定性的影响？ 答：PI控制在低频段产生较大的相位滞后，所以滞后校正。PI控制的比例部分可以提高系统的无差度，改善系统的稳态性能。在串入系统后应使其转折频率在系统幅值穿越频率
SGS-51B型PLC可编程控制系统、单片机实验开发系统、自动控制原理综合实验装置（功能增强型） 一、概述 SGS-51B型PLC可编程控制系统、单片机实验开发系统、自动控制原理综合实验台是在“SGS-51 PLC可编程控制器实验系统”的基础上增加“单片机实验开发系统”和“自动控制理论实验系统“，做到一机多用、资源共享、便于管理。单片机实验开发系统可完成51/96/8088/8086等CPU的单片机、微机的全部软、硬件实验。在单片机仿真实验系统的基础上，增加8088十六位微机原理和接口实验。一体化设计，只需更换不同的CPU卡，即可支持多种CPU的实验开发。提供两种操作平台，既可独立工作，也可与PC机联机工作。一机在手，别无他求。它适用于《MSC-51单片机原理与接口》、《MCS-96单片机原理与接口》、《单片机接口技术》、《十六位微机原理与接口》等课程教学。 由MCS-51/96CPU卡组成的单片机仿真实验系统，除实验功能外，还具有仿真开发功能，可仿真8031/32、87/89/51/52、89C1051/2051、80C196KB等CPU，外部仿真空间达64K。实验时指导书中详细叙述了各实验的目的、内容，列出了接线图，程序接口框图和程序软盘，省去了教师和实验辅导老师为设计、准备调试实验线路和实验程序所需的工作量，节约了课堂时间，从事单片机应用开发教学实验的科研人员根据各自的实际需要选择使用该实验系统，可帮助使用者以最短的时间准确有效地完成开发与实验任务。全套装置设计合理。 自动控制理论实验系统是配合院校开设自动化类专业的“自动控制理论”、“过程控制”、“自动控制系统”、“化工自动化”、“计算机控制”等课程而设计的小型电子实验模拟教学实验装置，使用简单、方便、参数选择范围大，可灵活地对控制系统进行电子模拟。全套装置设计合理、功能强大、操作简单方便。 二、系统构成
第三章练习题 一、选择题 1．计算机使用总线结构便于增减外设，同时 C 。 A．减少了信息传输量 B．提高了信息的传输速度 C．减少了信息传输线的条数 2．在三种集中式总线控制中， C 方式响应时间最快。 A．链式查询 B．计数器定时查询 C．独立请求 3．三种集中式总线控制中， A 方式对电路故障最敏感。 A．链式查询 B．计数器定时查询 C．独立请求 4．所谓三总线结构的计算机是指 B 。 A．地址线、数据线和控制线三组传输线 B．I/O总线、主存总线和DMA总线三组传输线 C．I/O总线、主存总线和系统总线三组传输线 5．连接计算机与计算机之间的总线属于 C 总线。 A．片内B．系统C．通信 6．在计数器定时查询方式下，若每次计数从上一次计数的终止点开始，则 B 。A．设备号小的优先级高 B．每个设备使用总线的机会相等 C．设备号大的优先级高 7．在计数器定时查询方式下，若计数从0开始，则 A 。 A．设备号小的优先级高 B．每个设备使用总线的机会相等 C．设备号大的优先级高 8．在独立请求方式下，若有N个设备，则 B 。 A．有一个总线请求信号和一个总线响应信号 B．有N个总线请求信号和N个总线响应信号 C．有一个总线请求信号和N个总线响应信号 9．在链式查询方式下，若有N个设备，则 C 。 A．有N条总线请求线 B．无法确定有几条总线请求线 C．只有一条总线请求线 10．总线通信中的同步控制是 B 。 A．只适合于CPU控制的方式 B．由统一时序控制的方式 C．只适合于外围设备控制的方式
11.在各种异步通信方式中， C 速度最快。 A．全互锁B．半互锁C．不互锁 12.总线的异步通信方式 A 。 A．不采用时钟信号，只采用握手信号 B．既采用时钟信号，又采用握手信号 C．既不采用时钟信号，又不采用握手信号 13.总线的半同步通信方式 B 。 A．不采用时钟信号，只采用握手信号 B．既采用时钟信号，又采用握手信号 C．既不采用时钟信号，又不采用握手信号 14.“总线忙”信号的建立者是 A 。 A．获得总线控制权的设备 B．发出“总线请求”信号的设备 C．总线控制器 D．CPU 15．下列选项中英文缩写为总线标准的是 D 。（2010年全国考研题） A．PCI、CRT、USB、EISA B．ISA、CPI、VESA、EISA C．ISA、SCSI、RAM、MIPS D．ISA、EISA、PCI、PCI-Express 16．系统总线分为数据总线、地址总线、控制总线，划分的根据是 A 。 A．系统总线传输信息的不同 B．系统总线所处的位置 C．系统总线的传送方向 D．系统总线的传送方式 17．CPU芯片中的总线属于 B 。 A．系统总线 B．片内总线 C．板级总线 D．通信总线 二、填空题 1．只能将信息从总线的一端传送到另一端，不能反向传输。 2．衡量总线性能的一个重要指标是，可以理解为总线的数据传输速率，即单位时间内总线传输数据的位数，通常用每秒传输信息的字节数来衡量。 3．在计数器定时查询的总线控制方式中，的设备可以取得总线的使用权。
上海电力学院 自动控制原理实践报告 课名：自动控制原理应用实践 题目：水翼船渡轮的纵倾角控制 船舶航向的自动操舵控制 班级： 姓名： 学号：
水翼船渡轮的纵倾角控制 一．系统背景简介 水翼船(Hydrofoil)是一种高速船。船身底部有支架，装上水翼。当船的速度逐渐增加，水翼提供的浮力会把船身抬离水面(称为水翼飞航或水翼航行，Foilborne)，从而大为减少水的阻力和增加航行速度。 水翼船的高速航行能力主要依靠一个自动稳定控制系统。通过主翼上的舵板和尾翼的调整完成稳定化操作。该稳定控制系统要保持水平飞行地穿过海浪。因此，设计上要求系统使浮力稳定不变，相当于使纵倾角最小。 航向自动操舵仪工作时存在包括舵机（舵角）、船舶本身（航向角）在内的两个反馈回路：舵角反馈和航向反馈。 当尾舵的角坐标偏转错误!未找到引用源。，会引起船只在参考方向上发生某一固定的偏转错误!未找到引用源。。传递函数中带有一个负号，这是因为尾舵的顺时针的转动会引起船只的逆时针转动。有此动力方程可以看出，船只的转动速率会逐渐趋向一个常数，因此如果船只以直线运动，而尾舵偏转一恒定值，那么船只就会以螺旋形的进入一圆形运动轨迹。 二．实际控制过程 某水翼船渡轮，自重670t，航速45节（海里/小时），可载900名乘客，可混装轿车、大客车和货卡，载重可达自重量。该渡轮可在浪高达8英尺的海中以航速40节航行的能力，全靠一个自动稳定控制系统。通过主翼上的舵板和尾翼的调整完成稳定化操作。该稳定控制系统要保持水平飞行地穿过海浪。因此，设计上要求该系统使浮力稳定不变，相当于使纵倾角最小。
上图：水翼船渡轮的纵倾角控制系统 已知，水翼船渡轮的纵倾角控制过程模型，执行器模型为F（s）=1/s。 三．控制设计要求 试设计一个控制器Gc（s），使水翼船渡轮的纵倾角控制系统在海浪扰动D （s）存在下也能达到优良的性能指标。假设海浪扰动D（s）的主频率为w=6rad/s。 本题要求了“优良的性能指标”，没有具体的量化指标，通过网络资料的查阅：响应超调量小于10%，调整时间小于4s。 四．分析系统时域 1.原系统稳定性分析 num=[50]; den=[1 80 2500 50]; g1=tf(num,den); [z,p,k]=zpkdata(g1,'v'); p1=pole(g1); pzmap(g1) 分析：上图闭环极点分布图，有一极点位于原点，另两极点位于虚轴左边，故处于临界稳定状态。但还是一种不稳定的情况，所以系统无稳态误差。 2.Simulink搭建未加控制器的原系统（不考虑扰动）。
20 年 月 日 A4打印 / 可编辑 计算机组成原理课后答案第三章系统总 线
目录 I 考查目标 (3) II 考试形式和试卷结构 (3) III 考查内容 (3) IV. 题型示例及参考答案 (8)
全国硕士研究生入学统一考试 计算机组成原理与数据结构考试大纲 I 考查目标 《计算机组成原理与数据结构》是我校为全国硕士研究生入学统一考试设置的具有选拔性质的考试科目。其目的是科学、公平、有效地测试考生是否具备攻读相关硕士专业所必须的基本素质、一般能力和培养潜能,以利于选拔具有发展潜力的优秀人才入学，为国家培养具有较强分析与解决实际问题能力的高层次、应用型、复合型的人才。要求考生比较系统地掌握数据结构和计算机组成原理这两门专业基础课程的基本概念、基本原理和基本方法，能够运用所学的基本原理和基本方法分析、判断和解决有关理论问题和实际问题。 II 考试形式和试卷结构 1.试卷满分及考试时间 试卷满分为150分，考试时间180分钟。 2.答题方式 答题方式为闭卷、笔试。 3.试卷内容结构 数据结构75分 计算机组成原理75分 4.试卷题型结构 数据结构: 单项选择题10分(每小题1分,共10题) 综合应用题65分(题数不固定) 计算机组成原理: 单项选择题10分(每小题1分,共10题) 综合应用题65分(题数不固定) III 考查内容 【数据结构】 1.考查目标： 1. 理解数据结构的基本概念;掌握数据的逻辑结构、存储结构及其差异,以及各种基本操作的实现。 2. 掌握基本的数据处理原理和方法的基础上,能够对算法进行设计与分析。
3. 能够选择合适的数据结构和方法进行问题求解;具备采用类C语言或C语言或C++语言设计与实现算法的能力。 2.考查内容： 1绪论 1.1数据结构的基本概念和术语 1.2算法的定义、性能标准和复杂度 2线性表 2.1线性表的定义 2.2线性表的顺序表示和实现 2.3线性表的链表表示和实现 2.4线性表的应用 3栈和队列 3.1栈和队列的基本概念 3.2栈和队列的顺序存储结构 3.3栈和队列的链式存储结构 3.4栈和队列的应用 4数组和广义表 4.1数组的定义和顺序存储结构 4.2特殊矩阵和稀疏矩阵的压缩存储 4.3广义表的定义和存储结构 5.树和二叉树 5. 1树的概念 5. 2二叉树的定义、性质和基本操作 5. 3二叉树的顺序存储结构和链式存储结构 5. 4遍历二叉树 5. 5线索二叉树 5. 6哈夫曼(Huffman)树和哈夫曼编码 5. 7树的存储结构,树、森林和二叉树的转换,树和森林的遍历 5. 8等价类及其表示 6图 6. 1图的定义、术语和基本操作 6. 2图的存储结构(邻接矩阵、邻接表) 6. 3图的深度优先遍历、广度优先遍历和连通分量 6. 4图的基本应用及其复杂度分析(最小生成树、最短路径、拓扑排序和关键路径) 7查找 7. 1查找的基本概念
综合实验报告 实验名称自动控制系统综合实验 题目 指导教师 设计起止日期2013年1月7日～1月18日 系别自动化学院控制工程系 专业自动化 学生姓名 班级 学号 成绩
前言 自动控制系统综合实验是在完成了自控理论，检测技术与仪表，过程控制系统等课程后的一次综合训练。要求同学在给定的时间内利用前期学过的知识和技术在过程控制实验室的现有设备上，基于mcgs组态软件或step7、wincc组态软件设计一个监控系统，完成相应参数的控制。在设计工作中，学会查阅资料、设计、调试、分析、撰写报告等，达到综合能力培养的目的。
目录 前言 (2) 第一章、设计题目 (4) 第二章、系统概述 (5) 第一节、实验装置的组成 (5) 第二节、MCGS组态软件 (11) 第三章、系统软件设计 (14) 实时数据库 (14) 设备窗口 (16) 运行策略 (19) 用户窗口 (21) 主控窗口 (30) 第四章、系统在线仿真调试 (32) 第五章、课程设计总结 (38) 第六章、附录 (39) 附录一、宇光智能仪表通讯规则 (39)
第一章、设计题目 题目1 单容水箱液位定值控制系统 选择上小水箱、上大水箱或下水箱作为被测对象，实现对其液位的定值控制。 实验所需设备：THPCA T-2型现场总线控制系统实验装置（常规仪表侧），水箱装置，AT-1挂件，智能仪表，485通信线缆一根（或者如果用数据采集卡做，AT-4 挂件，AT-1挂件、PCL通讯线一根）。 实验所需软件：MCGS组态软件 要求： 1.用MCGS软件设计开发，包括用户界面组态、设备组态、数据库组态、策略组态等，连接电路， 实现单容水箱的液位定值控制； 2.施加扰动后，经过一段调节时间，液位应仍稳定在原设定值； 3.改变设定值，经过一段调节时间，液位应稳定在新的设定值。
第六章系统总线 6．1 总线的概念和结构形态 6．2 总线接口 6．3 总线的仲裁、定时和数据传送模式 6．4 PCI总线 6．5 ISA总线和Futurebus＋总线 作业： 返回<< 6．1 总线的概念和结构形态 6．1．1 总线的基本概念 计算机的若干功能部件之间不可能采用全互联形式，因此就需要有公共的信息通道，即总线。总线是构成计算机系统的互联机构，是多个系统功能部件之间进行数据传送的公共通路。总线可分为三类： 内部总线：CPU内部连接各寄存器及运算器部件之间的总线。 系统总线：外部总线。CPU和计算机系统中其他高速功能部件相互连接的总线。 I/O总线：中低速I/O设备相互连接的总线。 通信总线：多个计算机之间相互连接的通信线路。 总线的特性可分为：物理特性、功能特性、电气特性、时间特性。 为了使不同厂家生产的相同功能部件可以互换使用，就需要进行系统总线的标准化工作。目前，已经出现了很多总线标准，如PCI、ISA、STD等。 总线带宽：总线本身所能达到的最高传输速率。 6．1．2 总线的连接方式 适配器（接口）：实现高速CPU与低速外设之间工作速度上的匹配和同步，并完成计算机和外设之间的所有数据传送和控制。 单机系统中总线结构的三种基本类型： 单总线：使用一条单一的系统总线来连接CPU、内存和I/O设备。 双总线：在CPU和主存之间专门设置了一组高速的存储总线。 三总线：系统总线是CPU、主存和通道（IOP）之间进行数据传送的公共通路，而I/O总线是多个外部设备与通道之间进行数据传送的公共通路。 6．1．3 总线结构对计算机系统性能的影响 对最大存储容量和指令系统的主要影响体现在主存与外设的编址方式上。 对吞吐量的影响主要体现在数据的传输方式上。 6．1．4 总线的内部结构 总线按功能分类可分为：地址线（单向）、数据线（双向）和控制线（每一根是单向的）。早期总线实际上就是CPU芯片引脚的延伸和驱动能力的增强，存在以下不足： 1）CPU是总线上惟一的主控者。 2）总线结构与CPU紧密相关，通用性较差。 现代总线的趋势是标准总线，与结构、CPU、技术无关，又被称为底板总线。 现代总线可分为四个部分： 数据传送总线：由地址线、数据线、控制线组成。 仲裁总线：包括总线请求线和总线授权线。
第3章系统总线3.1 总线的基本概念 3.2 总线的分类 3.3 总线特性及性能指标 3.4 总线结构 3.5 总线控制 优秀课件,精彩无限! 13.1 总线的基本概念 一、为什么要用总线 二、什么是总线 总线是连接各个部件的信息传输线, 是各个部件共享的传输介质 三、总线上信息的传送 串行 并行 优秀课件,精彩无限! 2四、总线结构的计算机举例3.1 3.1 1. 面向CPU 的双总线结构框图 I/O总线中央处理器CPU M …
I/O接口I/O接口I/O接口 总 线I/O I/O I/O … 主存设备1 设备2 设备n优秀课件,精彩无限! 33.1 2. 单总线结构框图3.1 单总线(系统总线) …I/O接口I/O接口I/O接口 CPU 主存I/O I/O I/O …设备1设备2设备n 优秀课件,精彩无限! 43.1 3.1 3. 以存储器为中心的双总线结构框图 系统总线 …I/O接口I/O接口 存储总线 CPU 主存I/O I/O …设备1设备n 优秀课件,精彩无限! 53.2 总线的分类 芯片内部的总线 1.片内总线 计算机各部件之间的信息传输线
2.系统总线 双向与机器字长、存储字长有关 数据总线 地址总线单向与存储地址、I/O地址有关控制总线 有出有入 存储器读、存储器写 中断请求、总线请求 总线允许、中断确认 优秀课件,精彩无限! 63.2 3.2 3.通信总线用于计算机系统之间或计算机系统与其他系统(如控制仪表、移动通信等) 之间的通信 串行通信总线 传输方式 并行通信总线 优秀课件,精彩无限! 73.3 总线特性及性能指标一、总线物理实现 I/O 主存 CPU
第八章系统总线 2. 简单回答下列问题。（参考答案略） （1）什么情况下需要总线仲裁？总线仲裁的目的是什么？有哪几种常用的仲裁方式？各有什么特点？ （2）总线通信采用的定时方式有哪几种？各有什么优缺点？ （3）在异步通信中，握手信号的作用是什么？常见的握手协议有哪几种？各有何特点？ （4）什么叫非突发传送和突发传送？ （5）提高同步总线的带宽有哪几种措施？ （6）制定总线标准的好处是什么？总线标准是如何制定出来的？ 3. 假设一个同步总线的时钟频率为50MHz，总线宽度为32位，该总线的最大数据传输率为多少？‘ 参考答案： 最大数据传输率为：4B×50M=20MB/s 5. 假定一个32位微处理器的外部处理器总线的宽度为16位，总线时钟频率为40MHz，假定一个总线事务的 最短周期是4个总线时钟周期，该处理器的最大数据传输率是多少？如果将外部总线的数据线宽度扩展为32位，那么该处理器的最大数据传输率提高到多少？这种措施与加倍外部总线时钟频率的措施相比，哪种更好？ 参考答案： 一次总线事务至少为4×1/40M(秒)，只能传送16位数据，故处理器最大数据传输率为：2B/(4×1/40M) = 20MB/秒。若采用32位总线宽度，则可提高到4B/(4×1/40M) = 40MB/s. 若倍频，也可提高到2B/(4×1/80M)=40MB/s. 两者效果相同。 6. 试设计一个采用固定优先级的具有4个输入的集中式独立请求裁决器。 参考答案： 设计一个并行判优电路即可。 7. 假设某存储器总线采用同步通信方式，时钟频率为50MHz时钟，每个总线事务以突发方式传输8个字，以 支持块长为8 个字的Cache行读和Cache行写，每字4字节。对于读操作，访问顺序是1个时钟周期接受地址，3个时钟周期等待存储器读数，8个时钟周期用于传输8个字。对于写操作，访问顺序是1个时钟周期接受地址，2个时钟周期延迟，8个时钟周期用于传输8个字，3个时钟周期恢复和写入纠错码。对于以下访问模式，求出该存储器读/写时在存储器总线上的带宽。 ①全部访问为连续的读操作； ②全部访问为连续的写操作； ③的访问为读操作，35%的访问为写操作。 65% 参考答案： ①8个字用1+3+8=12个周期，故8×4B/(12×1/50M) = 133 MB/s. ②8个字用1+2+8+3=14个周期，故8×4B/(14×1/50M) = 114 MB/s.
第六章总线系统 一、填空题： 1.PCI总线采用A.______仲裁方式，每一个PCI设备都有独立的总线请求和总线授权两条信号线与B.______相连。 2.SCSI是处于A.______和B.______之间的并行I/O接口，可允许连接C.______台不同类型的高速外围设备。 3.总线有A 特性、B 特性、C 特性、D 特性，因此必须E 。 4.微型计算机的标准总线从16位的A 总线发展到32位的B 总线和C 总线，又进一步发展到64位的D 总线。 二、选择题： 1.计算机使用总线结构的主要优点是便于实现技术化，同时______。 A. 减少信息传输量 B. 提高信息传输速度 C. 减少了信息传输线的条数 D. 减少了存储器占用时间 2.描述PCI总线基本概念中正确的句子是______。 A.PCI总线的基本传输机制是猝发式传送 B.PCI总线是一个与处理器有关的高速外围总线 C.PCI设备一定是主设备 D.系统中允许只有一条PCI总线 3.描述PCI总线中基本概念表述不正确的是______。 A.PCI设备不一定是主设备 B.PCI总线是一个与处理器有关的高速外围总线 C.PCI总线的基本传输机制是猝发式传送 D.系统中允许有多条PCI总线 4.并行I/O标准接口SCSI中，一块适配器可以连接______台具有SCSI接口的设备。 A. 6 B. 7 C. 8 D. 9 5.下面对计算机总线的描述中，确切完备的概念是______。 A.地址信息、数据信息不能同时出现 B.地址信息与控制信息不能同时出现 C.数据信息与控制信息不能同时出现 D.两种信息源的代码不能在总线中同时传送 6.SCSI接口以菊花链形式最多可连接______台设备。 A．7台 B．8台 C．6台 D．10台 7.微型机系统中外设通过适配器与主板的系统总线相连接，其功能是___。 A. 数据缓冲和数据格式转换 B.监测外设的状态 C.控制外设的操作 D. 前三种功能的综合作用 8.计算机使用总线结构的主要优点是便于实现积木化,同时___。 A.减少了信息传输量