《机械工程控制基础（经典控制部分）》——MATLAB 仿真实验指导书
曹昌勇
皖西学院机电学院
二〇一四年二月
目录
实验一 MATLAB的基本使用 (1)
实验二控制系统的时域分析 (3)
实验三控制系统频域特性分析 (5)
实验四控制系统稳定性分析实验 (8)
实验五控制系统校正 (10)
第一章MA TLAB的基本使用 (12)
第二章系统的时域特性 (22)
第三章系统的频率特性 (40)
第四章系统的校正 (54)
参考文献 (77)
实验一 MATLAB的基本使用
（1）MATLAB最基本的矩阵操作实验；
（2）MATLAB的符号运算操作实验；
一、实验目的
了解MATLAB 的强大功能、使用范围与特点，正确理解并掌握MATLAB 的基本知识、基本操作，为后续实验的顺利进行打好基础。
二、实验设备
计算机、MATLAB 软件、打印机等
三、实验要求
1、必须进行实验预习，要求认真浏览实验内容，最好能够自己上机独立操作一遍。
2、由于后续实验均以本实验为基础，因此实验一至关重要，认真学习MATLAB 的基本使用方法。
3、于实验学时有限，而本实验内容多，并且本实验所涉及的仅是MATLAB的部分内容，所以要求同学们自学，利用课余时间学习MATLAB的相关知识。
四、实验内容与步骤
参考实验指导书
注意：
1、MATLAB中所有命令及表达式必须在英文状态下输入（汉字除外），而且MATLAB 严格区分字母的大小写。
2、所有命令都可通过help 来显示该命令的帮助信息，如help sin(显示正弦函数sin 的帮助信息)。
3、所有命令都必须以小写字母形式输入才能正确执行，否则出错。
五、实验报告要求
1、书写实验目的、实验所用设备。
2、习题的具体解题过程（包括所用的命令、所用的步骤）。
3、实验体会：的对MATLAB强大功能的了解,体会MATLAB 给我们带来的方便与快捷。
实验二控制系统的时域分析
（1）传递函数的几种形式及其相互转换实验；
（2）传递函数方块图化简实验
（3）控制系统的单位脉冲响应曲线分析实验；
（4）控制系统的单位阶跃响应曲线分析实验；
（5）一阶、二阶系统响应曲线的动态分析实验；
一、实验目的
1、掌握一阶系统的时域特性，理解时间常数T对系统性能的影响。
2、掌握二阶系统的时域特性，理解二阶系统的两个重要参数x 和n w 对系统动态特性的影响，并用固高球杆系统进行验证。
3、理解二阶系统的性能指标，掌握它们与系统特征参数ξ、ωn
之间的关系。
4、了解使用MATLAB 进行时域特性分析的方法。
二、实验设备
计算机、MATLAB 软件、打印机等
三、实验要求
1、了解典型输入信号，理解时间响应的概念，理解掌握时间响应分析和性能指标的计算。
2、对于一阶惯性环节
(1)重点掌握当输入信号为单位阶跃信号时，对应的响应曲线特点；掌握当系统参数T改变时，对应的响应曲线变化特点，以及对系统的性能的影响。
（2）了解当输入信号分别改为单位脉冲信号、单位速度信号时，响应曲线的变化情况及特点。
（3）通过对实验结果的观察、分析和比较，总结对于同一个系统，当输入信号不同时，对系统的性能的影响。
3、对于二阶系统
了解输入信号为单位阶跃信号时，对应的响应曲线的特点及系统参数ξ、ωn改变时（分别取ξ＝0、ξ＝1、ξ>1、0<ξ<1），对应的响应曲线的变化特点及对系统性能的影响。
四、实验内容与步骤
1、一阶系统的时域分析
2、二阶系统的时域分析（阶跃响应，及其性能指标）
3、利用MATLAB求取系统的时域响应
参考实验指导书、教材
五、实验报告要求
1、包括实验目的、实验设备、实验原理。
2、绘制相应的响应曲线。
3、描述一阶惯性环节中时间常数T 对环节的影响。
4、叙述振荡环节中阻尼系数、无阻尼固有频率对环节的影响。
5、结合实验遇到的问题谈谈对实验的看法。
实验三控制系统频域特性分析
（1）控制系统的Nyquist图实验；
（2）控制系统的Bode图实验；
一、实验目的
1、加深理解频率特性的概念，掌握系统频率特性的测试原理及方法。
2、掌握频率特性的Nyquist 图和Bode图的组成原理，熟悉典型环节的Nyquist图和Bode图的特点及其绘制，了解一般系统的的Nyquist 图和Bode图的特点和绘制。
3、了解MATLAB，能够根据给出的传递函数运用MATLAB 求出幅相频特性和对数频率特性。
二、实验设备
计算机、MATLAB 软件、打印机等
三、实验要求
1、正确理解频率特性的概念，熟悉典型环节的频率特性。
2、分析开环系统的频率特性，并绘制其开环Nyquist 图和Bode图，求取剪切频率ωc，将实验结果与理论分析计算结果进行比较，验证理论的正确性。
3、分析单位反馈系统的频率特性，并绘制其Nyquist 图和Bode图，求取谐振频率ωr、谐振峰值Mr，将实验结果与理论分析计算结果进行比较，验证理论的正确性。
4、了解闭环频率特性与时域性能之间的关系。掌握开环增益K变化对频率特性的影响，以及对Bode图的幅频、相频的影响。
5、对系统的频率特性进行实验验证，掌握系统频率特性的测试原理及方法。
6、实验数据、图形曲线、性能指标打印出来。
四、实验原理
1．频率响应：线性控制系统对正弦输入的稳态响应。
2、幅频特性：正弦输出对正弦输入的幅值比
3、相频特性：正弦输出对正弦输入的相移
4、对数频率特性：
Bode图——对数坐标图，又称Bode图，它由对数幅频特性图和对数相频特性图组成。对数幅频特性图纵坐标标度为20lg G( jw) ，其中对数以10为底均匀分度，采用单位是分贝(db)；横坐标标度为lg w ，以对数分度绘制，标以w ，采用单位是弧度/秒(rad/s)。对数相频特性图纵坐标为角度，均匀分度，采用单位为度，横坐标与第一张图完全相同。对数相频特性图放在第一张之下，同时使横坐标的上下一一对应，以
便对比分析。
5、极坐标频率特性曲线（又称奈魁斯特曲线）
6、利用MATLAB 对控制系统的进行频域特性分析
（1）求取系统对数频率特性图（波特图）：bode()
bode(num,den)：可绘制出以连续时间多项式传递函数表示的系统的波特图。
（2）求取系统奈奎斯特图（幅相曲线图或极坐标图）：nyquist()
nyquist(num,den)：可绘制出以连续时间多项式传递函数表示的系统的极坐标图。nyquist(num,den,w)：可利用指定的角频率矢量绘制出系统的极坐标图。
（3）常用频域分析函数：
margin：求幅值裕度和相角裕度及对应的转折频率。
五、实验内容与步骤
1、系统的Bode 图
2、系统的Nyquist 图
详见实验指导书、教材
六、实验报告要求
1、书写实验目的、实验所用设备。
2、具体实验过程（包括所用的命令、所用的步骤）。
3、单位开环增益变化时对频率特性有何影响？
4、什么叫谐振频率ωr，谐振峰值Mr？根据计算机打印的数据标注在相应的频率特性图上。
5、Nyquist 图的单位园相当于bode 图上的什么线？
6、实验体会。
实验四控制系统稳定性分析实验
一、实验目的
1、运用Routh 稳定判据、Nyquist 稳定判据和Bode 稳定判据来判断系统的稳定性。
2、研究开环增益K、时间常数T 对系统的动态性能及稳定性的影响。
3、学会利用零极点图分析系统的稳定性。
4、了解相位裕度γ和幅值裕度Kg与系统的相对稳定性的关系及其规律、以及求取
的方法。
二、实验设备
计算机、MATLAB 软件、打印机等
三、实验要求
1、实验观测记录与响应曲线。
2、观察开环增益K 对系统的稳定性的影响。
3、用不同稳定性判据分析系统的稳定性，要求写出判断依据以及推导过程。
4、分析开环系统的频率特性，并绘制其开环Nyquist 图和Bode图，求取剪切频
率ωc、相位交界频率ωg、相位裕度γ和幅值裕度Kg、将实验结果与理论分析计算结果
进行比较，验证理论的正确性。
5、、掌握剪切频率ωc、相位交界频率ωg 与系统的稳定性的关系及其规律、以及
求取的方法。
6、了解相位裕度γ和幅值裕度Kg与系统的相对稳定性的关系及其规律、以及求取
的方法。
7、所做实验要求独立完成
四、实验原理
控制系统的稳定性分析
(一)系统稳定及最小相位系统判据
1、对于连续时间系统，如果闭环极点全部在S 平面左半平面，则系统是稳定的。
3、若连续时间系统的全部零极点都位于S 左半平面；或若离散时间系统的全部零极点都位于Z 平面单位圆内，则系统是最小相位系统。
(二)系统稳定及最小相位系统的判别方法
1、间接判别（工程方法）劳斯判据参考教材
2、直接判别
MATLAB 提供了直接求取系统所有零极点的函数，因此可以直接根据零极点的分布情况对系统的稳定性及是否为最小相位系统进行判断。
3、对数稳定性判据参考教材
4、奈氏稳定性判据参考教材
五、实验内容与步骤
分析系统的稳定性。参考实验指导书、教材
1、用劳斯判据分析系统稳定的条件。
2、根据Nyquist 图和Bode图利用Nyquist 判据和Bode判据分析系统稳定条件。
六、实验报告要求
1、用三种稳定判据判别系统的稳定性。
2、实验记录与响应曲线。
3、叙述振荡环节中阻尼系数对环节的影响。
4、结合实验遇到的问题谈谈对实验的看法，对实验现象进行分析讨论实验的心得与体会。
5、根据测得的系统单位阶跃响应曲线，分析开环增益K 对系统稳定性的影响。
实验五控制系统校正
（1）．控制系统性能指标（时域、频域）分析实验；
（2）．相位超前校正实验；
（3）．相位滞后校正实验；
（4）．相位滞后-超前校正实验；
一、实验目的
1、熟悉超前、滞后和超前——滞后网络的特性。
2、理解基于频率法进行串联校正的基本概念，掌握基于频率法进行超前、滞后和超前——滞后校正的方法。
3、了解控制系统的设计和校正原理，给定原系统，能分析出系统参数，设计串联校正装置，使系统满足一定性能指标，观察校正前后系统动态特性的变化,了解校正装置对系统性能的影响，掌握控制系统分析和校正方法。
4、掌握P、PD、PID 控制器的控制原理和实际应用，及对球杆系统的控制效果。
5、了解在Matlab Simulink 环境下进行实时控制的原理和方法。
二、实验设备
计算机、MATLAB 软件、打印机等
三、实验原理
（一）基本概念
1、校正：就是在系统中加入一些其参数可以根据需要而改变的机构或装置，使系统整个特性发生变化，从而满足给定的各项性能指标。
2、校正方式：串联校正、反馈校正、前馈校正、复合校正。
3、常用的校正方法：有根轨迹法和频率特性法
（三）频率法串联校正设计
1、频率法对系统进行校正的基本思路是：通过所加校正装置，改变系统开环频率特性的形状，即要求校正后系统的开环频率特性具有如下特点：
低频段的增益满足稳态精度的要求；
中频段的幅频特性的斜率为-20dB/dec,并具有较宽的频带，这一要求是为了系统具有满意的动态性能；
高频段要求幅值迅速衰减，以较少噪声的影响。
2、频率法串联超前校正设计
（1）用频率法对系统进行超前校正的基本原理，是利用超前校正网络的相位超前特性来增大系统的相位裕量，以达到改善系统瞬态响应的目点。为此，要求校正网络最大的相位超前角出现在系统的截止频率（剪切频率）处。
（2）用频率法对系统进行串联超前校正的一般步骤。
步骤详见《机械工程控制基础》教材P215
四、实验内容与步骤
超前校正网络设计，参考实验指导书、教材
步骤详见《机械工程控制基础》教材P215
五、实验报告要求
1．实验目的，实验原理及数据。
2．说明各校正装置的作用，画出各校正的幅相频特性。
3．对实验现象进行分析讨论。
第一章MATLAB的基本使用
§1-1MATLAB语言简介
MA TLAB是一种高级矩阵语言，它由Math Works公司于1984年正式推出，它的基本处理对象是矩阵，即使是一个标量纯数，MA TLAB也认为它是只有一个元素的矩阵。随着MA TLAB的发展，特别是它所包含的大量工具箱（应用程序集）的集结，使MA TLAB已经成为带有独特数据结构、输入输出、流程控制语句和函数、并且面向对象的高级语言。
MA TLAB语言被称为一种“演算纸式的科学计算语言”，它在数值计算、符号运算、数据处理、自动控制、信号处理、神经网络、优化计算、模糊逻辑、系统辨识、小波分析、图象处理、统计分析、甚至于金融财会等广大领域有着十分广泛的用途。MA TLAB语言在工程计算与分析方面具有无可比拟的优异性能。它集计算、数据可视化和程序设计于一体，并能将问题和解决方案以使用者所熟悉的数学符号或图形表示出来。
MA TLAB语言和C语言的关系与C语言和汇编语言的关系类似。例如当我们需要求一个矩阵的特征值时,在MA TLAB下只需由几个字符组成的一条指令即可得出结果，而不必去考虑用什么算法以及如何实现这些算法等低级问题，也不必深入了解相应算法的具体内容。就象在C语言下不必象汇编语言中去探究乘法是怎样实现的，而只需要采用乘积的结果就可以了。
MA TLAB语言还有一个巨大的优点是其高度的可靠性。例如对于一个病态矩阵的处理，MA TLAB不会得出错误的结果，而用C或其它高级语言编写出来的程序可能会得出错误的结果。这是因为MA TLAB函数集及其工具箱都是由一些在该领域卓有研究成果，造诣很深的权威学者经过反复比较所得出来的最优方法，而且经过多年的实践检验被证明是正确可靠的。
§1-2MATLAB的工作窗口
下面以MA TLAB7.0为例介绍。
从实用的角度MA TLAB的工作窗口包括命令窗口、M文件编辑器窗口、图形编
辑窗口、数学函数庫、应用程序接口及在线窗口。下面首先介绍MA TLAB的命令窗口及M文件编辑器。
一、命令窗口
启动MA TLAB之后，屏幕上自动出现命令窗口MA TLAB，它是MA TLAB提供给用户的操作界面，用户可以在命令窗口内提示符“>>”之后（有的MA TLAB版本命令窗口没有提示符）键入MA TLAB命令，回车即获得该命令的答案。
命令窗口内有File、Edit、View、Web、Window、Help等菜单条。
二、M文件编辑窗口
M文件是MA TLAB语言所特有的文件。用户可以在M文件编辑窗口内，编写一段程序，调试，运行并存盘，所保存的用户程序即是用户自己的M文件。MA TLAB 工具箱中大量的应用程序也是以M文件的形式出现的，这些M文件可以打开来阅读，甚至修改，但应注意，不可改动工具箱中的M文件！
1．进入M文件窗口有两种方法
1)命令窗口— File—New —M-File；
2)命令窗口—点击“File”字样下面的图标。
M文件编辑窗口的标记是“Untitled”（无标题的）。当用户编写的程序要存盘时，Untitled作为默认文件名提供给用户，自然，用户可以，也应当自己命名。若用户不自己命名，则MA TLAB会对Untitled进行编号。
2．M文件的执行：
返回命令窗口，在当前目录（Current Directory）内选择所要运行的M文件的目录，在命令窗口提示符“>>”后，直接键入文件名（不加后缀）即可运行。
注意：（1）机器默认路径为一级子目录MA TLAB6 p1\work；
（2）MA TLAB 6.1以前的版本，运行M文件的方法稍有不同，它必须在File菜单下，打开“Run Script…”子菜单，键入需要运行的文件路径及名称再回车，在这种情况下，work作为根目录对待，不出现在M文件的路径之中。本讲义的参考程序都
是在M文件窗口下编制的。
三、在线帮助窗口
在命令窗口中键入Help(空格) 函数名，可以立即获得该函数的使用方法。
§1-3 MATLAB最基本的矩阵操作
作为命令窗口及M文件编辑器的应用实例，介绍几个最基本的矩阵运算命令。
一、矩阵的输入
在方括号内依次按行键入矩阵元素，在一行内的各元素之间用空格或逗号分开，每行之间用分号分开。
例如，在命令窗内输入
A＝[2 2 3;4 5 4;7 8 9]↙ (注意：方括号，分号为矩阵行标记)
B＝[1,3,5;6,-4,2;3,5,1]↙ (逗号与空格功能相同)
A＝2 2 3 B＝ 1 3 5
4 5 4 6 -4 2
7 89 3 51
同理：输入A1＝［246］得到行矢量，
输入A2＝［2；4；6］得到列矢量，
于是，当输入
C＝［A；A1］↙有
C＝ 1 2 3
4 5 6
7 8 9
2 4 6
A1作为矩阵C的最后一行，C和A相比，增加了一行。
二、矩阵的转置
矩阵A的转置用A′表示，显然，A1与A2互为转置，即A1＇会得到以2,4，6为元素的列矢量。
思考一下输入C1＝［A A2 ］↙
C2＝［A A1＇］↙
有什么结果？而输入［A；A1＇］有无意义？
三、矩阵的四则运算
1．矩阵的加减法：
当两个矩阵维数相同时可以直接进行“＋”或“－”运算。
如D1＝A＋B，D2＝A－B
2．矩阵的乘法：
当矩阵A，B维数相容时
C3＝A﹡B：普通意义下的矩阵相乘
C4＝A .﹡B：矩阵A与B的对应元素相乘
显然，A﹡B≠B﹡A（一般情况），而A .﹡B＝B .﹡A。A .﹡B称为数列型乘法，它要求参加运算的矩阵或数列具有相同的行列数，这是MA TLAB语言中的一种特殊运算，它在今后求取函数值等运算时是很重要的。实际上，前面所述的矩阵加、减法就是一种数列型运算。
3．矩阵的除法
D4＝A\B：表示A-1﹡B或inv(A)*B，即A的逆矩阵左乘矩阵B。
D5＝B/A：表示B﹡A-1或B﹡inv(A)，即A的逆矩阵右乘B。
D6＝A .\B：表示B的每一个元素被A的对应元素除。
D7＝A ./B：表示A的每一个元素被B的对应元素除。显然，A .\B与A ./B的各对应元素互为倒数。
读者可以思考一下，D6 .﹡D7等于什么？
D8＝inv(A)：A的逆矩阵。
打开M文件编辑窗口，将上述命令依次键入，得到fanli001如下：
参考程序fanli001:矩阵的四则运算
A=[2 2 3;4 5 4;7 8 9] % 三阶矩阵输入
B=[1,3,5;6,-4,2;3,5,1] % 三阶矩阵输入
A1=[2 4 6] %行向量
A2=[2;4;6] %列向量
C=[A;A1] %矩阵A增加一行
C1=[A A2]%矩阵A增加一列
C2=[A A1']%矩阵A增加一列
D1=[A+B]%矩阵相加
D2=A-B%矩阵相减
C3=A*B%矩阵与矩阵相乘
C4=A.*B%矩阵的对应元素相乘
D3=A\B%A的逆左乘B
D4=B/A%A的逆右乘B
D6=A.\B%B的各元素被A的对应元素除
D7=A./B%A的各元素被B的对应元素除
D8=inv(A)%A的逆矩阵
语句后面的%为语句说明符。
MA TLAB中矩阵运算的其它主要命令可通过在线帮助获得。§1-4MATLAB的符号运算操作一、进入符号运算功能
在命令窗口键入
syms x y z t ↙
此后，即可以使用x，y，z，t等作自变量定义函数。syms x y z t real↙规定所定义的变量为实型。
二、代数方程求解
使用命令solve 可以求解代数方程，如求下例方程组
???=+--=-++0324032
2y x x y xy x 的解，命令为
[x,y ]=solve(‘x^2+x*y+y -3=0,x^2-4*x-2*y+3=0’)
程序见范例程序fanli002。
参考程序fanli002:代数方程求解 syms x y %进入符号运算功能 f1=x^2+x*y+y-3 %函数f1 f2=x^2-4*x-2*y+3 %函数f2
[x,y]=solve('x^2+x*y+y-3=0','x^2-4*x-2*y+3=0')
%求解方程组
f1a=simplify(subs(f1)) %用求解出的x,y 检验方程1 f2a=simplify(subs(f2)) %用求解出的x,y 检验方程2 x=double(x) %将符号变量转换成浮点数 y=double(y) %将符号变量转换成浮点数 f1=subs(f1) %用浮点数x,y 检验方程1 f2=subs(f2) %用浮点数x,y 检验方程2
由solve 求出的根是根的符号表达形式，是准确解。
命令simplify(f)表示化简，subs(f1)表示将求解出x ，y 代回f1中；double 是将符号变量转换成浮点数，是准确解x ，y 的近似值。这从程序运行f1a=0，f2a=0，f1≠0，f2≠0可以确认。
三、符号矩阵运算
符号矩阵可以和数值矩阵一样进行运算，例如：求矩阵特征值eig ，求矩阵的逆
inv 等命令都支持符号运算。
设
??????-=t t t t A sin cos cos sin 计算其特征值eig(A)，逆矩阵inv(A)，程序见fanli003。
参考程序fanli003:符号矩阵的特征值 syms t real %定义为实型变量 A=[sin(t) -cos(t);cos(t) sin(t)] %定义矩阵A B1=eig(A) %求矩阵A 的特征值 B1=simple(B1) %化简A 的特征值表达式 B2=inv(A) %求矩阵A 的逆矩阵 B2=simple(B2) %化简A 的逆矩阵表达式 C1=A*B2 %检验A 的逆矩阵 C1=simple(C1) %C1为单位矩阵
注意函数的输入方法，自变量用圆括号括起来。
四、微积分运算
设函数)(x f f =，则MA TLAB 中微积分运算命令为 fiff(f)：求函数f 对自变量x 的一阶导数； diff(f ，2)：求函数f 对自变量x 的二阶导数； int(f)：求函数f 的不定积分 例1.1，设
x f cos 451
+=
试计算其一阶，二阶导数，积分运算，并作出函数图象，见范例fanli004。
参考程序fanli004:函数的微分与积分
机械工程控制基础（第六版）公式 1.典型时间函数的拉氏变换以及拉氏变换的性质 22222 1 111[1];[()]1;[];[]![sin ];[cos ];[]at n n L L t L t L e S S S a w S n L wt L wt L t S w S W S δ+= ===-===++ ①延迟性质：[()].()as L f t a e F S --= ②复数域的位移性质：[()]()at L e f t F S a -=+ ③相似定理：1[()]()S L f at F a a = ④微分性质：()12'(1)[()][](0)(0)(0)n n n n n L f t S F S S f S f f -+-+-+=---- 当初始条件为零时：()[()][]n n L f t S F S = ⑤积分性质：(1)()1[()](0)F S L f t dt f S S -+= +? 初始条件为零时：() [()]F S L f t dt S =? ⑥初值定理：0 (0)lim ()lim ()s t f f t SF S + + →+∞ →==;⑦终值定理：0 lim ()lim ()t s f t SF S →+∞ →= 2.传递函数的典型环节及公式 ①比例环节K ；②积分环节 1S ；③微分环节S ；④惯性环节11TS +；⑤一阶微分环节1TS + ⑥振荡环节 22 121 T S TS ζ++；⑦二阶微分环节2221T S TS ζ++；⑧延时环节S e τ- ⑨开环传递函数()()H S G S ； 其中G(S)为向前通道传递函数，()H S 为反馈传递函数 闭环传递函数() ()1()() G S G S H S G S = +闭 ⑩梅逊公式n n n t T ∑?= ? ； 1231i j k i j k L L L ?=-∑+∑-∑+ 其中：T ——总传递函数 n t ——第n 条前向通路得传递函数； ?——信号流图的特征式 3.系统的瞬态响应及误差分析 ①一阶系统传递函数的标准式()1 K G S TS = +， K 一般取1 ②二阶系统传递函数的标准式222 1 ().2n n n w G S k S w S w ζ=++; K 一般取1 ③2 1d n w w ζ=-；其中ζ为阻尼比，n w 为无阻尼自然频率，d w 为阻尼自然频率
已知两个线性系统G（S）=2s+9/4s2+7s+2和G(S)=s+6/s2+7s+1,应用series函数进行系统的串联连接。 >> sys1=tf([2 9],[4 7 2]) >> sys2=tf([1 6],[1 7 1]) >> sys=series(sys1,sys2) sys = 2 s^2 + 21 s + 54 ---------------------------------- 4 s^4 + 3 5 s^3 + 55 s^2 + 21 s + 2 例1-4 已知两个线性系统G（S）=2s+9/4s2+7s+2和G(S)=s+6/s2+7s+1,应用parallel函数进行系统的并联连接。 >> sys1=tf([2 9],[4 7 2]) >> sys2=tf([1 6],[1 7 1]) >> sys=parallel(sys1,sys2) sys= 6 s^3 + 54 s^2 + 109 s + 21 ---------------------------------- 4 s^4 + 3 5 s^3 + 55 s^2 + 21 s + 2 例1-5 已知线性系统G（S）=2s+9/2s2+6s+5 应用feedback函数进行系统的单位正反馈和负反馈连接。 正反馈 >> sys1=tf([2 9],[2 6 5]) >> sys=feedback(sys1,1,1) sys = 2 s + 9 --------------- 2 s^2 + 4 s - 4 负反馈 >> sys1=tf([2 9],[2 6 5]) >> sys=feedback(sys1,1,-1)
电脑DIY实验指导书 《电脑DIY》实验指导书 实验一了解计算机的组成3-13 一、实验目的 1、观察计算机系统的组成； 2、通过观察了解计算机系统中各个部件的连接方法； 3、了解各部件在系统中的作用。 二、实验前的准备工作 认真阅读本实验内容，准备打开主机箱的工具并按要求准备做好记录。 三、实验指导 在实验过程中要注意观察，并做好观察记录。 四、实验内容 1、观察系统外部设备的连接状况，记录各外设的名称、型号和与主机连接点情况； 2、在教师的指导下将外设去掉，用准备好的工具将主机箱打开； 3、观察主机的结构，记录主机箱内包含的部件的名称、规格等，如图所示：
电脑DIY 实验指导书 4、了解各部件的作用，看清楚部件的安装位置； 5、将主机箱安装好，并把外设连接好； 6、整理好使用过的用品，实验结束。 五、实验报告要求 1、将在实验过程中观察到的部件或设备按顺序记录在实验报告单上； 2、将你认为没有看明白的部分写出来。 这一次实验认识了计算机的组成，了解了cpu 、主板、内存的分类，认识了主板的南北桥芯片的作用和位置，知道了在以后购买时候应当注意的内容，知道如何选择硬件。了解了各个部位的主要硬件指标。
电脑DIY实验指导书 实验二计算机硬件的组装3-24 一、实验目的 1、在识别各个部件和板卡的基础上，将它们组装在一起； 2、通过对计算机系统的组装，进一步熟悉各部件的功能； 3、掌握安装和拆卸计算机部件的方法与注意事项。 二、实验前的准备工作 准备好必要的工具，认真阅读各部件的使用说明书，并按要求准备做好记录。 三、实验指导 在实验过程中要按安装步骤进行安装，找准各部件的安装位置，注意在拆装的过程中要用力均匀，防止损坏设备。 四、实验内容 1、按要求做好准备工作； 2、可将主板放置在绝缘泡沫板上； 3、将CPU、内存条和CPU风扇等安装在主板上； 4、将主板装入主机箱，拧紧主板的固定螺丝； 5、把电源固定在机箱的相应位置，并接好主板电源线； 6、安装显卡、声卡等内置板卡，并设置好主板跳线； 7、安装好硬盘、软驱和光驱等部件； 8、检查并确认安装正确无误； 9、连接好显示器、键盘和鼠标后可开机试验； 10、能正常启动后，请关机、断电并按相反顺序将各部件拆卸开放回原来位置。
矿压测试技术实验指导书 学号： 班级： 姓名： 安徽理工大学 能源与安全学院采矿工程实验室
实验一常用矿山压力仪器原理及使用方法 第一部分观测岩层移动的部分仪器 ☆深基点钻孔多点位移计 一、结构简介 深基点钻孔多点位移计是监测巷道在掘进和受采动影响的整个服务期间，围岩内部变形随时间变化情况的一种仪器。 深基点钻孔多点位移包括孔内固定装置、孔中连接钢丝绳、孔口测读装置组成。每套位移计内有5~6个测点。其结构及其安装如图1所示。 二、安装方法 1.在巷道两帮及顶板各钻出φ32的钻孔。 2.将带有连接钢丝绳的孔内固定装置，由远及近分别用安装圆管将其推至所要求的深度。(每个钻孔布置5~6个测点，分别为；6m、5m、4m、3m、2m、lm或12m、10m、8m、6m、4m、2m)。 3.将孔口测读装置，用水泥药圈或木条固定在孔口。 4。拉紧每个测点的钢丝绳，将孔口测读装置上的测尺推至l00mm左右的位置后，由螺丝将钢丝绳与测尺固定在一起。 三、测试方法 安装后先读出每个测点的初读数，以后每次读得的数值与初读数之差，即为测点的位移值。当读数将到零刻度时，松开螺丝，使测尺再回到l00mm左右的位置，重新读出初读数。 ☆顶板离层指示仪 一、结构简介： 顶板离层指示仪是监测顶板锚杆范围内及锚固范围外离层值大小的一种监测仪器，在顶板钻孔中布置两个测点，一个在围岩深部稳定处，一个在锚杆端部围岩中。离层值就是围岩中两测点之间以及锚杆端部围岩与巷道顶板表面间的相对位移值。顶板离层指示仪由孔内固定装置、测量钢丝绳及孔口显示装置组成如图1所示。
二、安装方法： 1.在巷道顶板钻出φ32的钻孔，孔深由要求而定。 2.将带有长钢丝绳的孔内固定装置用安装杆推到所要求的位置；抽出安装杆后再将带有短钢丝绳的孔内固定装置推到所要求的位置。 3.将孔口显示装置用木条固定在孔口(在显示装置与钻孔间要留有钢丝绳运动的间隙)。 4.将钢丝绳拉紧后，用螺丝将其分别与孔口显示装置中的圆管相连接，且使其显示读数超过零刻度线。 三、测读方法： 孔口测读装置上所显示的颜色，反映出顶板离层的范围及所处状态，显示数值表示顶板的离层量。☆DY—82型顶板动态仪 一、用途 DY-82型顶板动态仪是一种机械式高灵敏位移计。用于监测顶底板移近量、移近速度，进行采场“初次来压”和“周期来压”的预报，探测超前支撑压力高 峰位置，监测顶板活动及其它相对位移的测量。 二、技术特征 (1)灵敏度(mm) 0.01 (2)精度(％) 粗读±1,微读±2.5 (3)量程(mm) 0～200 (4)使用高度(mm) 1000～3000 三、原理、结构 其结构和安装见图。仪器的核心部件是齿条6、指针8 以及与指针相连的齿轮、微读数刻线盘9、齿条下端带有读 数横刻线的游标和粗读数刻度管11。 当动态仪安装在顶底板之间时，依靠压力弹簧7产生的 弹力而站立。安好后记下读数(初读数)并由手表读出时间。 粗读数由游标10的横刻线在刻度管11上的位置读出，每小 格2毫米，每大格(标有“1”、“22'’等)为10毫米，微读数 由指针8在刻线盘9的位置读出，每小格为0.01毫米(共200 小格，对应2毫米)。粗读数加微读数即为此时刻的读数。当 顶底板移近时，通过压杆3压缩压力弹簧7，推动齿条6下 移，带动齿轮，齿轮带动指针8顺时针方向旋转，顶底板每 移近0.01毫米，指针转过1小格；同时齿条下端游标随齿条 下移，读数增大。后次读数减去前次读数，即为这段时间内的顶底板移近量。除以经过的时间，即得
《机械工程控制基础》实验指导书 工程与技术系 二O一一年四月
目录 实验一时间特性的计算机求解 (1) 实验二频率特性计算机求解 (3) 实验三系统稳定性分析 (5) 实验四系统稳态误差的计算 (7)
实验一 时间特性的计算机求解 一、 实验目的 1. 使用matlab 程序语言描述一阶二阶系统的时间响应。 2. 观察系统在单位阶跃信号、单位脉冲信号作用下的输出，并分析其动态性能。 二、 实验设备 计算机及matlab 仿真软件 三、 实验的内容 1. 使用matlab 程序语言描述一阶系统单位阶跃型号下的的时间响应 （1）程序语言： num=[01......,b b b m m -]; den=[01......,a a a n n -]; step(num,den) （2）求解实例： 求解一阶系统1 21 )(+=s s G 单位阶跃响应 num=[1]; den=[2 1]; step(num,den) 响应曲线如图所示：
2. 使用matlab 程序语言描述二阶系统单位阶跃型号下的的时间响应 （1）程序语言： num=[2 n ω]; den=[ 22 12)n n ξωω（]; step(num,den) （2）求解实例： 求解二阶系统4 6.14 )(2 ++=s s s G 单位阶跃响应 num=[4]; den=[1 1.6 4]; step(num,den) 响应曲线如图所示： 四、实验报告要求 使用matlab 程序语言下列一阶和二阶系统单位阶跃信号下的的时间响应，并确定影响系统快速性和稳定性的性能指标 （1）1 31 )(+= s s G （2）1000 5.341000 )(2 ++=s s s G
《计算机硬件基础》课程实验指导书 辽宁工程技术大学软件学院 2017年5月
目录 64位操作系统下使用MASM (3) 实验上机操作范例 (5) 实验一CPU结构 (15) 实验二指令格式 (22) //实验三循环程序设计 (25) 实验四综合程序设计（一） (32) 实验五综合程序设计（二） (36) 实验六高级汇编技术 (42)
64位操作系统下使用MASM 1.安装DOSBox。双击DOSBox0.74-win32-installer.exe。 2.运行DOSBox。双击桌面的DOSBox快捷方式，如图1所示。 图1 运行DOSBOX虚拟机 3.将MASM文件夹里的全部文件拷贝到一个目录下，比如d:\masm下，然后将这个目录挂载为DOSBox的一个盘符下，挂载命令为Mount c d:\masm 。然后切换到挂载的c盘，如图2所示。
图2 挂载masm文件夹3.编译汇编源程序，如图3所示。 图3 汇编源程序4.连接和运行源程序，如图4所示。 图4连接和运行源程序
实验上机操作范例 【范例】完成具有如下功能的分段函数 1 X>0 Y = 0 X=0 -1 X<0 其中：X存放在内存单元中，Y为结果单元。【问题分析】根据题意画出程序流程图，如图1所示。 图1 分段函数的程序流程图 根据程序流程图编写如下程序 DSEG SEGMENT X DW ? Y DW ? DSEG ENDS CSEG SEGMENT ASSUME CS: CSEG, DS: DSEG
START:MOV AX, DSEG MOV DS, AX LEA SI, X MOV AX, [SI] AND AX, AX JNS LP1 MOV Y, 0FFH ; X<0 JMP END1 LP1: JNZ LP2 MOV Y, 00H JMP END1 LP2: MOV Y, 01H END1: MOV AH, 4CH INT 21H CSEG ENDS END START 汇编语言程序的开发分为以下4个部分：编辑（生成.asm文件）—→汇编（生成.obj文件）—→连接（生成.exe文件）—→调试。 下面介绍汇编语言源程序从编辑到生成一个可执行文件（.exe文件）的过程。利用Microsoft公司提供的MASM6.15版本的工具包（包括MASM.EXE、LINK.EXE、ML.EXE、DEBUG32.EXE等），如图2所示。
土木工程学院 《混凝土结构设计基本原理》实验指导书 及实验报告 适用专业：土木工程周淼 编 班级：：学 号： 理工大学 2018 年9 月
实验一钢筋混凝土梁受弯性能试验 一、实验目的 1.了解适筋梁的受力过程和破坏特征； 2.验证钢筋混凝土受弯构件正截面强度理论和计算公式； 3.掌握钢筋混凝土受弯构件的实验方法及荷载、应变、挠度、裂缝宽度等数据的测试技术 和有关仪器的使用方法； 4.培养学生对钢筋混凝土基本构件的初步实验分析能力。 二、基本原理当梁中纵向受力钢筋的配筋率适中时，梁正截面受弯破坏过程表现为典型的三个阶段：第一阶段——弹性阶段（I阶段）：当荷载较小时，混凝土梁如同两种弹性材料组成的组合梁，梁截面的应力呈线性分布，卸载后几乎无残余变形。当梁受拉区混凝土的最大拉应力达到混凝土的抗拉强度，且最大的混凝土拉应变超过混凝土的极限受拉应变时，在纯弯段某一薄弱截面出现首条垂直裂缝。梁开裂标志着第一阶段的结束。此时，梁纯弯段截面承担的弯矩M cr称为开裂弯矩。第二阶段——带裂缝工作阶段（II阶段）：梁开裂后，裂缝处混凝土退出工作，钢筋应力急增，且通过粘结力向未开裂的混凝土传递拉应力，使得梁中继续出现拉裂缝。压区混凝土中压应力也由线性分布转化为非线性分布。当受拉钢筋屈服时标志着第二阶段的结束。此时梁纯弯段截面承担的弯矩M y称为屈服弯矩。第三阶段——破坏阶段（III阶段）：钢筋屈服后，在很小的荷载增量下，梁会产生很大的变形。裂缝的高度和宽度进一步发展，中和轴不断上移，压区混凝土应力分布曲线渐趋丰满。当受压区混凝土的最大压应变达到混凝土的极限压应变时，压区混凝土压碎，梁正截面受弯破坏。此时，梁承担的弯矩M u 称为极限弯矩。适筋梁的破坏始于纵筋屈服，终于混凝土压碎。整个过程要经历相当大的变形，破坏前有明显的预兆。这种破坏称为适筋破坏，属于延性破坏。 三、试验装置
机械工程控制基础知识点 ●控制论的中心思想：它抓住一切通讯和控制系统所共有的特点，站在一个更概括的理论高度揭示了它们的共同本质，即通过信息的传递、加工处理和反馈来进行控制。 机械工程控制论：是研究机械工程技术为对象的控制论问题。（研究系统及其输入输出三者的动态关系）。 机械控制工程主要研究并解决的问题：（1）当系统已定，并且输入知道时，求出系统的输出(响应)，并通过输出来研究系统本身的有关问题，即系统分析。（2）当系统已定，且系统的输出也已给定，要确定系统的输入应使输出尽可能符合给定的最佳要求，即系统的最佳控制。（3）当输入已知，且输出也是给定时，确定系统应使得输出金肯符合给定的最佳要求，此即●最优设计。（4）当系统的输入与输出均已知时，求出系统的结构与参数，即建立系统的数学模型，此即系统识别或系统辨识。（5）当系统已定，输出已知时，以识别输入或输入中得有关信息，此即滤液与预测。 ●信息：一切能表达一定含义的信号、密码、情报和消息。 信息传递/转换：是指信息在系统及过程中以某种关系动态地传递。 信息的反馈：是把一个系统的输出信号不断直接地或经过中间变换后全部或部分地返回，再输入到系统中去。如果反馈回去的讯号（或作用）与原系统的输入讯号（或作用）的方向相反（或相位相差180度）则称之为“负反馈”；如果方向或相位相同，则称之为“正反馈”。 ●系统：是指完成一定任务的一些部件的组合。 控制系统：是指系统的输出，能按照要求的参考输入或控制输入进行调节的。 开环系统：系统的输出量对系统无控制作用，或者说系统中无反馈回路的。闭环系统：系统的输出量对系统有控制作用，或者说，系统中存在反馈的回路。
机械工程控制基础课程教学大纲 一、课程名称 机械工程控制基础Cybernetics Foundation for Mechanical Engineering 学时：40 二、授课对象 机械类各专业 三、先修课程 复变函数、积分变换 四、课程的性质、目标与任务 本课程侧重原理，其内容密切结合工程实际，是一门专业基础课。它是控制论为理论基础，以机械工程系统为研究对象的广义系统动力学；同时，它又是一种方法论。学习本课程的目的在于使学生能以动力学的观点而不是静态观点去看待一个机械工程系统；从整体的而不是分离的角度，从整个系统中的信息之传递、转换和反馈等角度来分析系统的动态行为；能结合工程实际，应用经典控制论中的基本概念和基本方法来分析、研究和解决其中的问题。这包括两个方面：①对机电系统中存在的问题能够以控制论的观点和思维方法进行科学分析，以找出问题的本质和有效的解决方法；②如何控制一个机电系统，使之按预定的规律运动，以达到预定的技术经济指标，为实现最佳控制打下基础。 五、课程的基本要求 1．对于建立机电系统的数学模型，有关数学工具（如Laplace变换等）的应用，传递函数与方框图的求取、简化与演算等，应有清楚的基本概念并能熟练掌握。 2．对于典型系统的时域和频域特性，应有清楚的基本概念并能熟练掌握。 3．掌握判别线性系统稳定性的基本概念和常用判据。 4．对于线性系统的性能指标有较全面的认识，了解并掌握系统的综合与校正的常用方法。 5．了解线性离散系统和非线性系统的基本概念和基本的分析方法。 6．对系统辩识问题应建立基本概念。 六、教学内容与学时分配 授课学时为40学时，实验8学时；复习、做习题、写实验报告等课外学时为50学时以上。
计算机组成原理 实验报告 学号： 姓名： 提交日期： 成绩： 计算机组成原理实验报告 Computer Organization Lab Reports ______________________________________________________________________________ 班级： ____ 姓名：____学号：_____ 实验日期：____
一．实验目的 1. 熟悉Dais-CMX16+达爱思教仪的各部分功能和使用方法。 2. 掌握十六位机字与字节运算的数据传输格式，验证运算功能发生器及进位控制的组合功能。了解运算器的工作原理。 3. 完成算术、逻辑、移位运算实验，熟悉ALU运算控制位的运用。 ______________________________________________________________________________二．实验环境 Dais-CMX16+达爱思教仪 ______________________________________________________________________________三．实验原理 实验中所用的运算器数据通路如图1-1所示。ALU运算器由CPLD描述。运算器的输出经过2片74LS245三态门与数据总线相连，2个运算寄存器AX、BX的数据输入端分别由4个74LS574锁存器锁存，锁存器的输入端与数据总线相连，准双向I/O输入输出端口用来给出参与运算的数据，经2片74LS245三态门与数据总线相连。 图1-1 运算器数据通路 图1-1中，AXW、BXW在“搭接态”由实验连接对应的二进制开关控制，“0”有效，通过【单拍】按钮产生的负脉冲把总线上的数据打入，实现AXW、BXW写入操作。 表1-1 ALU运算器编码表 算术运算逻辑运算 M M13 M12 M11 功能M M13 M12 M11 功能 M S2 S1 S0 M S2 S1 S0 0 0 0 0 A+B+C 1 0 0 0 读B 0 0 0 1 A—B —C 1 0 0 1 非A 0 0 1 0 RLC 1 0 1 0 A-1
土工实验指导书及实验报告编写毕守一 安徽水利水电职业技术学院 二OO九年五月
目录 实验一试样制备 实验二含水率试验 实验三密度试验 实验四液限和塑限试验 实验五颗粒分析试验 实验六固结试验 实验七直接剪切试验 实验八击实试验 土工试验复习题
实验一试样制备 一、概述 试样的制备是获得正确的试验成果的前提，为保证试验成果的可靠性以及试验数据的可比性，应具备一个统一的试样制备方法和程序。 试样的制备可分为原状土的试样制备和扰动土的试样制备。对于原状土的试样制备主要包括土样的开启、描述、切取等程序；而扰动土的制备程序则主要包括风干、碾散、过筛、分样和贮存等预备程序以及击实等制备程序，这些程序步骤的正确与否，都会直接影响到试验成果的可靠性，因此，试样的制备是土工试验工作的首要质量要素。 二、仪器设备 试样制备所需的主要仪器设备，包括： （1）孔径0.5mm、2mm和5mm的细筛； （2）孔径0.075mm的洗筛； （3）称量10kg、最小分度值5g的台秤； （4）称量5000g、最小分度值1g和称量200g、最小分度值0.01g的天平；
（5）不锈钢环刀（内径61.8mm、高20mm；内径79.8mm、高20mm或内径61.8mm、高40mm）； （6）击样器：包括活塞、导筒和环刀； （7）其他：切土刀、钢丝锯、碎土工具、烘箱、保湿器、喷水设备、凡士林等。 三、试样制备 （一）原状土试样的制备步骤 1、将土样筒按标明的上下方向放置，剥去蜡封和胶带，开启土样筒取土样。 2、检查土样结构，若土样已扰动，则不应作为制备力学性质试验的试样。 3、根据试验要求确定环刀尺寸，并在环刀内壁涂一薄层凡士林，然后刃口向下放在土样上，将环刀垂直下压，同时用切土刀沿环刀外侧切削土样，边压边削直至土样高出环刀，制样时不得扰动土样。 4、采用钢丝锯或切土刀平整环刀两端土样，然后擦净环刀外壁，称环刀和土的总质量。 5、切削试样时，应对土样的层次、气味、颜色、夹杂物、裂缝和均匀性进行描述。 6、从切削的余土中取代表性试样，供测定含水率以及颗粒分析、界限含水率等试验之用。
《机械工程控制基础》 实验报告 班级： 学号： 姓名：
一、实验目的： （1）掌握MATLAB 和SIUMLINK 在控制工程领域中的基本应用。 （2）了解一阶系统和二阶系统的对典型输入的响应波形和系统的频率特性。 二、实验设备及仪器： 计算机，MATLAB6软件一套； 三、实验内容： 1、以MATLAB 命令方式，绘制出下列传递函数的单位阶跃响应波形和BODE 和Nyuist 图。 (1)G1=1/s 单位阶跃响应波形图 BODE 图 Nyquist 图 (2)G2=1/(0.5s+1) 单位阶跃响应波形图 BODE 图
Nyquist图 (3)G3=s 因为传递函数中分母s的阶数高于分子s阶数，所以没有单位阶跃波形图。 BODE图Nyquist图 (4)G4=0.5 s + 1 因为传递函数中分母s的阶数高于分子s阶数，所以没有单位阶跃波形图。 BODE图Nyquist图
(5)G5=1/（s^2 + 1.4 s + 1） 单位阶跃响应波形图BODE图 Nyquist图 (6)g6=（0.5 s + 1）/（s^2 + 1.4 s + 1） 单位阶跃响应波形图BODE图 Nyquist图
2、利用SIMULINK对下图所示系统建立控制系统模型，并对输入为单位阶跃信号和正弦信号时进行系统输出仿真。 单位阶跃: 正弦信号: 3、利用MATLAB，求出下边传递函数的单位阶跃响应，完成下表并总结规律。 传递函数：G（s）=1/(τs+l) τ=0.1 τ=1
τ=5 τ=10 τ=50 规律总结：惯性环节的输入响应不能立即稳定，存在时间上的延迟，时间常数愈大惯性愈大，延迟时间愈长，时间常数表征该环节的惯性,同时上升时间与时间常数成正比。
第一部分EL实验系统的结构 EL-l微机实验教学系统由功能实验板、可选的CPU板、二块小面包板三部分构成, 可安装在45*30*10cm的实验箱内。总框图如下: 面包板: 1)通用面包板 2)金属圆孔组成的通用实验板 CPU板: 1)8086 PC总线板 2)8086 CPU板 3)8051 CPU板 4)8098 CPU板 5)80C198 CPU板 功能实验板: 由若干相对独立的功能接口电路组成, 它们是: D/A电路、A/D电路、发光二极管电路、开关量输入电路、RAM/ROM电路、简单I/O电路、8253可编程定时器/计数器电路、8255并行接口电路、总线驱动电路、8279接口电路、单脉冲发生器、LED显示电路、键盘电路、复位电路、8250串行接口电路。 ( 一) 功能实验板结构
1、输出显示电路 1)数码显示电路。 该电路由6位共阴极数码管, 3片75452, 2片74SL07组成, 74LS07为段驱动器, 相应输入插孔为CZ4。75452为位驱动器, 相应输入插控为CZ3(LD1, LD2, LD3, LD4, LD5, LD6)。 2)LED灯显示电路。 该电路由2片74LS04, 12只发光二极管( 红、绿、黄各4只) 组成。12只二极管相应的输人插孔为CZ2(LI1, LI2, LI3, LI4, LI5, LI6, LI7, LI8, LI9, LI10, LIl1, LIl2) 2、信号发生电路 1)开关量输入电路: 该电路由8只开关组成, 每只开关有两个位置, 一个位置代表高电平, 一个位置代表低电平。该电路的输出插孔为CZl(Kl, K2, K3, K4, K5, K6, K7, K8)。 2)时钟输入电路: 该电路由1片74LSl6l组成: ·当CPU为PC总线时, 输入时钟为AT总线的CLK, ·当CPU为805l、8098、80C198时, CLK的输入时钟为晶振频率, ·当CPU为8086时, CLK是2MHz。 输出时钟为该CLK的2分频(CLK0), 4分频(CLKI), 8分频(CLK2), 16分频(CLK3), 相应输出插孔CZ47(CLK0, CLKl, CLK2,
北京邮电大学世纪学院 实验、实习、课程设计报告撰写格式与要求 （试行） 一、实验报告格式要求 1、有实验教学手册，按手册要求填写，若无则采用统一实验报告封面。 2、报告一律用钢笔书写或打印，打印要求用A4纸；页边距要求如下：页边距上下各为2.5厘米，左右边距各为2.5厘米；行间距取固定值（设置值为20磅）；字符间距为默认值（缩放100%，间距：标准）。 3、统一采用国家标准所规定的单位与符号，要求文字书写工整，不得潦草；作图规范，不得随手勾画。 4、实验报告中的实验原始记录，须经实验指导教师签字或登记。 二、实习报告、课程设计报告格式要求 1、采用统一的封面。 2、根据教学大纲的要求手写或打印，手写一律用钢笔书写，统一采用国家标准所规定的单位与符号，要求文字书写工整，不得潦草；作图规范，不得随手勾画。打印要求用A4纸；页边距要求如下：页边距上下各为2.5厘米，左右边距各为2.5厘米；行间距取固定值（设置值为20磅）；字符间距为默认值（缩放100%，间距：标准）。 三、报告内容要求 1、实验报告内容包括：实验目的、实验原理、实验仪器设备、实验操作过程、原始数据、实验结果分析、实验心得等方面内容。 2、实习报告内容包括：实习题目、实习任务与要求、实习具体实施情况（附上图表、原始数据等）、实习个人总结等内容。 3、课程设计报告或说明书内容包括：课程设计任务与要求、总体方案、方案设计与分析、所需仪器设备与元器件、设计实现与调试、收获体会、参考资料等方面内容。 北京邮电大学世纪学院 教务处 2009-8
实验报告 课程名称计算机绘图（CAD） 实验项目AutoCAD二维绘图实验 专业班级 姓名学号 指导教师实验成绩 2016年11月日
机械工程控制基础实验报告 班级：072104-22 姓名：李威 学号：20101003439
实验一 （一） 利用Matlab 进行时域分析： （1） 用Matlab 求系统时间响应： 设系统的传递函数为 G(s)= 50 )501(05.050 2 +++s s τ 求该系统在时间常数τ不同取值时的单位脉冲响应、单位阶跃响应。 令τ=0、τ=0.0125、τ=0.025，应用impulse 函数，可以得到系统单位脉冲响应; 应用step 函数，同样可以得到系统单位阶跃响应。文本中tao 即为τ,所用Matlab 文本及响应曲线如下： 00.2 0.40.60.8 -10 -50510 152025 t(sec) x (t ) 00.2 0.40.60.8 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 t(sec) x (t ) （1）单位脉冲响应曲线 （2）单位阶跃响应曲线 t=[0:0.01:0.8] % nG=[50]; tao=0;dG=[0.05 1+50*tao 50];G1=tf(nG ,dG); tao=0.0125;dG=[0.05 1+50*tao 50];G2=tf(nG ,dG); tao=0.025;dG=[0.05 1+50*tao 50];G3=tf(nG ,dG); % [y1,T]=impulse(G1,t);[y1a,T]=step(G1,t); [y2,T]=impulse(G2,t);[y2a,T]=step(G2,t); [y3,T]=impulse(G3,t);[y3a,T]=step(G3,t);
计算机组成原理实验指导书适用TD-CMA实验设备
实验一基本运算器实验 一、实验原理 运算器内部含有三个独立运算部件，分别为算术、逻辑和移位运算部件，要处理的数据存于暂存器A和暂存器B，三个部件同时接受来自A和B的数据（有些处理器体系结构把移位运算器放于算术和逻辑运算部件之前，如ARM），各部件对操作数进行何种运算由控制信号S3 0 CN来决定，任何时候，多路选择开关只选择三部件中一个部件的结果作为ALU的输出。如果是影响进位的运算，还将置进位标志FC，在运算结果输出前，置ALU零标志。ALU中所有模块集成在一片CPLD中。 逻辑运算部件由逻辑门构成，较为简单，而后面又有专门的算术运算部件设计实验，在此对这两个部件不再赘述。移位运算采用的是桶形移位器，一般采用交叉开关矩阵来实现，交叉开关的原理如图1-1-2所示。图中显示的是一个4X4的矩阵（系统中是一个8X8的矩阵）。每一个输入都通过开关与一个输出相连，把沿对角线的开关导通，就可实现移位功能，即： (1) 对于逻辑左移或逻辑右移功能，将一条对角线的开关导通，这将所有的输入位与所使用的输出分别相连,而没有同任何输入相连的则输出连接0。 (2) 对于循环右移功能，右移对角线同互补的左移对角线一起激活。例如，在4位矩阵中使用‘右1’和‘左3’对角线来实现右循环1位。 (3) 对于未连接的输出位，移位时使用符号扩展或是0填充，具体由相应的指令控制。使用另外的逻辑进行移位总量译码和符号判别。 原理如图1-1-1所示
图1-1-1 运算器原理图 运算器内部含有三个独立运算部件，分别为算术、逻辑和移位运算部件，要处理的数据存于暂存器A和暂存器B，三个部件同时接受来自A和B的数据（有些处理器体系结构把移位运算器放于算术和逻辑运算部件之前，如ARM），各部件对操作数进行何种运算由控制信号S3 0 决定，任何时候，多路选择开关只选择三部件中一个部件的结果作为ALU的输出。如果是算术运算，还将置进位标志FC，在运算结果输出前，置ALU零标志。ALU中所有模块集成在一片CPLD(MAXII EPM240)中。 逻辑运算部件由逻辑门构成，较为简单，而后面又有专门的算术运算部件设计实验，在此对这两个部件不再赘述。移位运算采用的是桶形移位器，一般采用交叉开关矩阵来实现，交叉开关的原理如图1-1-2所示。图中显示的是一个4X4的矩阵（系统中是一个8X8的矩阵）。每一个输入都通过开关与一个输出相连，把沿对角线的开关导通，就可实现移位功能，即：
《流体力学》课程实验指导书袁守利编 汽车工程学院 2005年9月
前言 1.实验总体目标、任务与要求 1)学生在学习了《流体力学》基本理论的基础上，通过伯努利方程实验、动量方程实 验，实现对基本理论的验证。 2）通过实验，使学生对水柱（水银柱）、U型压差计、毕托管、孔板流量计、文丘里流量计等流体力学常用的测压、测流量装置的结构、原理和使用有基本认识。 2.适用专业 热能与动力工程 3.先修课程 《流体力学》相关章节。 4.实验项目与学时分配 5. 实验改革与特色 根据实验内容和现有实验条件，在实验过程中，采取学生自己动手和教师演示相结合的方法，力求达到较好的实验效果。
实验一伯努利方程实验 1．观察流体流经实验管段时的能量转化关系，了解特定截面上的总水头、测压管水头、压强水头、速度水头和位置水头间的关系，从而加深对伯努利方程的理解和认识。 2．掌握各种水头的测试方法和压强的测试方法。 3．掌握流量、流速的测量方法，了解毕托管测速的原理。 二、实验条件 伯努利方程实验仪 三、实验原理 1．实验装置： 图一伯努利方程实验台 1.水箱及潜水泵 2.上水管 3.电源 4.溢流管 5.整流栅 6.溢流板 7.定压水箱 8.实验 细管9. 实验粗管10.测压管11.调节阀12.接水箱13.量杯14回水管15.实验桌 2.工作原理 定压水箱7靠溢流来维持其恒定的水位，在水箱下部装接水平放置的实验细管8，水经实验细管以恒定流流出，并通过调节阀11调节其出水流量。通过布置在实验管四个截面上的四组测压孔及测压管，可以测量到相应截面上的各种水头的大小，从而可以分析管路中恒定流动的各种能量形式、大小及相互转化关系。各个测量截面上的一组测压管都相当于一组毕托管，所以也可以用来测管中某点的流速。 电测流量装置由回水箱、计量水箱和电测流量装置（由浮子、光栅计量尺和光电子
第一章绪论 1、控制论的中心思想、三要素和研究对象。 中心思想：通过信息的传递、加工处理和反馈来进行控制。 三要素：信息、反馈与控制。 研究对象：研究控制系统及其输入、输出三者之间的动态关系。 2、反馈、偏差及反馈控制原理。 反馈：系统的输出信号部分或全部地返回到输入端并共同作用于系统的过程称为反馈。 偏差：输出信号与反馈信号之差。 反馈控制原理：检测偏差，并纠正偏差的原理。 3、反馈控制系统的基本组成。 控制部分：给定环节、比较环节、放大运算环节、执行环节、反馈（测量）环节 被控对象 基本变量：被控制量、给定量（希望值）、控制量、扰动量（干扰） 4、控制系统的分类 1）按反馈的情况分类 a、开环控制系统：当系统的输出量对系统没有控制作用，即系统没有反馈回路时，该系 统称开环控制系统。 特点：结构简单，不存在稳定性问题，抗干扰性能差，控制精度低。 b、闭环控制系统：当系统的输出量对系统有控制作用时，即系统存在反馈回路时，该系 统称闭环控制系统。 特点：抗干扰性能强，控制精度高，存在稳定性问题，设计和构建较困难，成本高。 2）按输出的变化规律分类 自动调节系统 随动系统 程序控制系统 3）其他分类 线性控制系统连续控制系统 非线性控制系统离散控制系统 5、对控制系统的基本要求 1）系统的稳定性：首要条件 是指动态过程的振荡倾向和系统能够恢复平衡状态的能力。 2）系统响应的快速性 是指当系统输出量与给定的输出量之间产生偏差时，消除这种偏差的能力。 3）系统响应的准确性（静态精度） 是指在调整过程结束后输出量与给定的输入量之间的偏差大小。
第二章系统的数学模型 1、系统的数学模型：描述系统、输入、输出三者之间动态关系的数学表达式。 时域的数学模型：微分方程；时域描述输入、输出之间的关系。→单位脉冲响应函数复数域的数学模型：传递函数；复数域描述输入、输出之间的关系。 频域的数学模型：频率特性；频域描述输入、输出之间的关系。 2、线性系统与非线性系统 线性系统：可以用线性方程描述的系统。 重要特性是具有叠加原理。 3、系统微分方程的列写 4、非线性系统的线性化 5、传递函数的概念： 1）定义：初始状态为零时，输出的拉式变换与输入的拉氏变换之比。即 G(s) =Y(s)/X(s) 2）特点： （a）传递函数反映系统固有特性，与外界无关。 （b）传递函数的量纲取决于输入输出的性质，同性质的物理量无量纲；不同性质的物理量有量纲，为两者的比值。 （c）不同的物理系统可以有相似的传递函数，传递函数不反映系统的真实的物理结构。（d）传递函数的分母为系统的特征多项式，令分母等于零为系统的特征方程，其解为特征根。 （e）传递函数与单位脉冲响应函数互为拉氏变换与拉氏反变换的关系。
计算机组成原理 实 验 指 导 书 软件学院 2015.9
实验报告要求 一、该实验为计算机组成原理课程的仿真训练项目，包括实验1-5，每个实验6分，共30分，计入最终考核成绩。 二、每人每个实验写一份实验报告。要求在熟悉仿真软件和相关理论知识的基础上，按照实验步骤，认真观察实验结果数据，做好记录或截图，并对结果进行分析，最后总结实验中遇到的问题和解决方法，写出实验心得体会。 三、每个实验应在相对应的理论知识讲授完毕后进行，实验完成后以答辩形式组织考核打分。实验报告需要同时上交电子版和A4纸打印版，封面参考附件。
附件 计算机组成原理 实验报告 学院（系）： 专业： 班级： 学号： 姓名： 年月日
实验1 Cache模拟器的实现 一.实验目的 (1)加深对Cache的基本概念、基本组织结构以及基本工作原理的理解。 (2)掌握Cache容量、相联度、块大小对Cache性能的影响。 (3)掌握降低Cache不命中率的各种方法以及这些方法对提高Cache性能的好处。 (4)理解LRU与随机法的基本思想以及它们对Cache性能的影响。 二、实验内容和步骤 1、启动CacheSim。 2、根据课本上的相关知识，进一步熟悉Cache的概念和工作机制。 3、依次输入以下参数：Cache容量、块容量、映射方式、替换策略和写策略。 4、读取cache-traces.zip中的trace文件。 5、运行程序，观察cache的访问次数、读/写次数、平均命中率、读/写命中率。思考：1、Cache的命中率与其容量大小有何关系？ 2、Cache块大小对不命中率有何影响？ 3、替换算法和相联度大小对不命中率有何影响？ 三.实验结果分析 四.实验心得
CENTRAL SOUTH UNIVERSITY 题目利用Matlab模拟点电荷电场的分布姓名xxxx 学号xxxxxxxxxx 班级电气xxxx班 任课老师xxxx 实验日期2010-10
电磁场理论 实验一 ——利用Matlab 模拟点电荷电场的分布 一．实验目的： 1．熟悉单个点电荷及一对点电荷的电场分布情况； 2．学会使用Matlab 进行数值计算，并绘出相应的图形； 二．实验原理： 根据库伦定律：在真空中，两个静止点电荷之间的作用力与这两个电荷的电量乘积成正比，与它们之间距离的平方成反比，作用力的方向在两个电荷的连线上，两电荷同号为斥力，异号为吸力，它们之间的力F 满足： R R Q Q k F ? 212 = (式1) 由电场强度E 的定义可知： R R kQ E ? 2 = (式2) 对于点电荷，根据场论基础中的定义，有势场E 的势函数为 R kQ U = (式3) 而 U E -?= (式4) 在Matlab 中，由以上公式算出各点的电势U ，电场强度E 后，可以用Matlab 自带的库函数绘出相应电荷的电场分布情况。 三．实验内容： 1. 单个点电荷 点电荷的平面电力线和等势线 真空中点电荷的场强大小是E=kq /r^2 ,其中k 为静电力恒量, q 为电量, r 为点电荷到场点P(x,y)的距离。电场呈球对称分布, 取电量q> 0, 电力线是以电荷为起点的射线簇。以无穷远处为零势点, 点电荷的电势为U=kq /r,当U 取
常数时, 此式就是等势面方程.等势面是以电荷为中心以r 为半径的球面。 平面电力线的画法 在平面上, 电力线是等角分布的射线簇, 用MATLAB 画射线簇很简单。取射线的半径为( 都取国际制单位) r0=, 不同的角度用向量表示( 单位为弧度) th=linspace(0,2*pi,13)。射线簇的终点的直角坐标为: [x,y]=pol2cart(th,r0)。插入x 的起始坐标x=[x; *x].同样插入y 的起始坐标, y=[y; *y], x 和y 都是二维数组, 每一列是一条射线的起始和终止坐标。用二维画线命令plot(x,y)就画出所有电力线。 平面等势线的画法 在过电荷的截面上, 等势线就是以电荷为中心的圆簇, 用MATLAB 画等势 线更加简单。静电力常量为k=9e9, 电量可取为q=1e- 9; 最大的等势线的半径应该比射线的半径小一点 r0=。其电势为u0=k8q /r0。如果从外到里取7 条等势线, 最里面的等势线的电势是最外面的3 倍, 那么各条线的电势用向量表示为: u=linspace(1,3,7)*u0。从- r0 到r0 取偶数个点, 例如100 个点, 使最中心点的坐标绕过0, 各点的坐标可用向量表示: x=linspace(- r0,r0,100), 在直角坐标系中可形成网格坐标: [X,Y]=meshgrid(x)。各点到原点的距离为: r=sqrt(X.^2+Y.^2), 在乘方时, 乘方号前面要加点, 表示对变量中的元素进行乘方计算。各点的电势为U=k8q. /r, 在进行除法运算时, 除号前面也要加点, 同样表示对变量中的元素进行除法运算。用等高线命令即可画出等势线 contour(X,Y,U,u), 在画等势线后一般会把电力线擦除, 在画等势线之前插入如下命令hold on 就行了。平面电力线和等势线如图1, 其中插入了标题等等。越靠近点电荷的中心, 电势越高, 电场强度越大, 电力线和等势线也越密。