实验三 二阶系统的特性测量
一、实验目的
1、掌握二阶网络的构成方法。
2、掌握二阶网络的系统响应特性。
3、了解二阶网络波特图的测量方法。
二、实验内容
1、通过阶跃信号观察其阶跃响应。
2、通过正弦信号观察系统的幅频特性,学会绘制波特图。
三、预备知识
了解波特图的绘制。
四、实验仪器
1、信号与系统实验箱一台。
2、二阶系统分析模块一块。
3、20MHz 示波器一台。
五、实验原理
1、波特图
频率特性曲线是实际中用的最多的频率特性形式,而波特图则是描述频率特性曲线的一种很好方式,同时波特图提出用对数坐标绘制波特图的 方法,简化了计算和作图。
下面分析波特图的绘制原理:
设系统传函为
()()()j H H H e <ΩΩ=Ω 对其两边取自然对数,有
()()()()()ln ln H H j H G j H Ω=Ω+∠Ω=Ω+∠Ω????
式中,()()ln G H Ω=Ω称为对数增益,简称为增益,()H ∠Ω是相位,单位为弧度或度。工程应用中增益通常用分贝(dB )为单位表示,此时应对()H Ω取常用对数并乘以20,即
()()20lg G H Ω=Ω (dB )
工程应用中,通常将频率坐标用对数尺度表示,称以系统频率响应模的对数和相位大小关于对数频率坐标所作出的频率特性曲线为波特图。其中 ()G Ω~20lg Ω曲线称为幅度波特图,()H ∠Ω~20lg Ω曲线称为相位波特图。
2、二阶系统
在电路系统中,二阶系统是一阶系统的扩展,与一阶系统一样是构成复杂系统基本单元。一般二阶系统的构成电路如下图:
图2-7-1 二阶系统
二阶系统的传输函数一般可以写成: 2
n 2n n
()2H s s s 2Ω=
+ξΩ+Ω
其中
n Ω=
,ξ=二阶网络的频响函数可以进一步化解为:
222
12()()2()()
n n n b H j j j C j C Ω-Ω==Ω+ξΩΩ+ΩΩ-Ω-
1n C =-ξΩ+Ω
2n C =-ξΩ-Ω
在二阶系统中ξ为二阶系统的阻尼系数,当0<ξ<1时系统处于欠阻尼振荡,其单位冲激响应是一个振荡的过程。当ξ>1时系统处于过阻尼振荡,其单位冲激响应是一个衰减过程。当ξ=1时系统处于临界阻尼状态。
二阶网络在不同阻尼状态下的单位冲激响应与单位阶跃响应曲线如下图所示:
图2-7-2 二阶系统的阶跃响应
实验电路如下图所示:
图2-7-4 二阶网络实验电路
六、实验步骤
1、把二阶系统分析模块插在主板上,用导线接通此模块“电源接入”和主板上的电
源(看清标识,防止接错,带保护电路),并打开此模块的电源开关。
2、二阶网络单位阶跃响应测量:函数信号发生器模块产生一频率为1KHz,峰峰值为
5V左右的方波信号,将方波信号加入到此实验模块的“输入”端。用示波器测量二阶网
络的单位阶跃响应,改变系统的阻尼系数,可以观察不同阻尼情况下的阶跃响应。与图2-7-2进行比较。
3、二阶网络波特图的测量
幅频特性的测量:
(1)首先用函数信号发生器模块的频率选择在中频段,“频率调节”选择最小频率(约为1KHz),使其产生一峰峰值为5V左右的正弦信号,加入到此实验模块的插孔“输入”
端。
(2)用示波器测量“输出”,观察二阶网络的输出信号。
(3)然后不断增加信号源的输出频率(以二倍频为一步进,即2K 、4K 、6K ……),并保持其输出幅度不变,测量相应频点,并记录下输出信号的幅度、输出信号与输入信号的相位差。以频率与输出幅度(可换算成相对0点的相对电平值,单位为dB )为变量画出一曲线,即为二阶网络的幅频特性。 相频特性的测量:
(1)首先用函数信号发生器模块的频率选择在中频段,“频率调节”选择最小频率(约为1 K ),使其产生一峰峰值为5V 左右的正弦信号,加入到此实验模块的插孔“输入”端。 (2)用示波器的两个探头测量,一个测输出,一个测输入,用李沙育图的方法观察(以45、90、135、180为特征角度)。
不同系统阻尼情况下的幅频和相频特性:
先使二阶系统工作在欠阻尼状态下,即1<ξ ,进行观察,可以改变系统的工作阻尼状态,测量过阻尼状态的幅频特性和相频特性。
七、实验报告
1、绘制不同阻尼情况下,系统的波特图曲线 1K
2K
6K
2、绘制不同阻尼情况下,系统的阶跃响应曲线。频率为1KHz的情况下:
频率为2KHz:
频率为4KHz:
频率为6KHz:
八、实验测试点的说明
1、测试点分别为:
“输入”:模拟信号的输入。
“输出”:测试信号的输出。
“GND”:与实验箱上的地相连。
2、调节点分别为:
“S7”:此试验模块的电源开关。
ξ=
“阻尼系数调节”:
第十一章实验设计的统计学基本原则 实验(Experiment):指由研究者主动地决定给予部分实验对象某种处理,给予另部分对象某种对照处理的研究设计形式,这种处理的分配常常是随机的。 实验设计(Experimental design):是通过良好地计划对象的选择、处理因素的分配、结果指标的测量和资料分析来保证比较组间对象和实验条件是均衡的,实验结果有较好的可比性,并且较好地控制误差以能用较小的样本获取可靠的结论。 一.实验设计的三要素:受试对象、处理因素和实验效应。 1.处理因素(treatment):根据研究目的,对受试对象施加的某种措施,称为处理因素。 注意:①抓住主要因素。 ②控制混杂因素(“非处理因素”在各组中应尽可能相同)。 ③标准化(处理因素应该标准化,即研究过程中处理应该自始至 终保持一致,不能因任何原因中途改变。)
2.受试对象(subject):动物——种类,品系,窝别 人——诊断,依从性 注意受试对象的同质性 (homogeneity) 3.实验效应(effect): 指标选择:有效,客观,灵敏,精确。(头痛,发烧) 指标观察:对人的观察应注意避免偏性,提倡盲法。 主观指标的量化:如划记评分。 完全不满意完全满意 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 二.实验研究的分类:根据实验的对象不同,实验分成三类。 1. 动物实验(animal experiment) 2. 临床试验(Clinical trial) 3. 现场干预试验(Intervention trial)
三.实验中的变异及其来源: 在实验中,由于实验对象自身特点、实验条件的变化和实验结果测量的不确定性造成实验结果与真值的差别称实验误差,根据统计分析上的处理不同,实验误差分成两类: 1. 随机误差:由大量、微小的、偶然的因素的共同作用引起的不易控制的误差称随机误差。如在实验中,温度、湿度、风向、振动、试剂、仪器、操作员等都可能造成结果的偏差。 随机变异是没有倾向性的,在大量观察条件下,随机误差的分布呈标准N。随机误差的规律可以用统计方法分析。 正态分布()1,0 2.系统误差(systematic error):由于在对象选择、处理因素分配的不随机、测量结果的不准确造成实验结果有倾向性地偏离真值称系统误差,或称偏倚(bias)。
2011——2012第二学期三年级数学实验方案 课题名称:如何提高学生的计算能力 参与人:三年级全体数学教师一、指导思想 计算能力是学生学习数学所必备的基本能力,是学习数学的基础。培养和提高学生的计算能力是小学数学的主要任务之一,是一项涉及到多方面教学内容的系统工程。“计算”在教学中所占的比重相当大,无论是应用题、统计知识,还是简易方程,都离不开计算。计算的准确率和速度如何,将直接影响学生学习的质量,因此,计算教学不容忽视。数学大纲中明确提出,要使学生能“正确、迅速、灵活、合理”地进行计算。计算教学应跳出认知技能的框框,不把法则的得出,技能的形成作为唯一的目标,而应更关注学生的学习过程,让学生参与算理算法的探索过程,让学生在实践探索的过程中实现发展性领域目标。 二、实验内容: 1、小数的加减法。 2、三位数乘两位数 3、除数是两位数的除法(口算和竖式计算)以及乘除混合运算。 三、实验目标: 1、弄清算理,讲明算理。 2、在规定时间里完成一定数量的计算,保证计算的准确率。 3、养成良好的计算习惯。 四、实验的具体做法: (一)培养学生计算的兴趣。 “兴趣是最好的老师”,在计算教学中,首先要激发学生的计算兴趣,让学生乐于学、乐于做,教会学生用口算、笔算和计算工具进行计算,并掌握一定的计算方法,达到算得准、快的目的。 讲究训练形式,激发计算兴趣。为了提高学生的计算兴趣,寓教于乐,结合每天的教学内容,可以让学生练习一些口算。在强调计算的同时,讲究训练形式多样化。如:用游戏、竞赛等方式训练;用卡片、小黑板视算,听算;限时口算,自编计算题等。多种形式的训练,不仅提高学生的计算兴趣,还培养学生良好的计算习惯。 以中外数学家的典型事例或与课堂教学内容有关的小故事激发兴趣。教
软件工程学院 软件工程实验报告 专业: 班级: 学号: 姓名: 指导老师:
实验一:软件开发的过程计划 实验课时:2课时 一、实验目的 项目计划的目的是为项目的研发和管理工作制定合理的行动纲领,以便所有相关人员按照计划有条不紊地开展工作。 ⑴估计项目的总体规模、工作量和成本。 ⑵制定项目计划,重点放在产品生命周期中的主要关键任务。 ⑶制定项目时间表和预算。 二、实验环境 1.硬件环境 P4以上的个人计算机环境,要求内存不少于512MB,硬盘不小于20G.。 2.软件环境 操作系统:Windows XP 数据库:Sql Server 2000以上或Access 2003以上 3.通用工具软件 通用绘图工具:MicroSoft Visio 2003以上 文本编辑工具:MicroSoft Word 2003以上 4.CASE工具 UML建模工具:Rational Rose 2000 三、实验要求、实验内容 1、实验要求: 在进行实验之前,必须掌握软件开发过程的一些基础知识,准备参考资料和阅读相关的过程模型的文档。 2、实验内容 熟悉RUP(Rational Unified Process)软件开发统一过程的思想,RUP(Rational Unified Process)是由Rational公司(现已是IBM公司的一部分)提出的过程模型,它软件工程史上最完整、最成熟、最优秀的过程模型之一。 学习软件开发的组织和管理,将项目开发各阶段的任务明确,掌握各阶段的里程碑,并熟悉相应的工具。
四、思考题 1、项目开发首先要做的事是什么? 答:进行需求分析和定义,了解客户或用户的需求,然后再进行后续。 2、你认为该软件应具备的最重要的特性是什么。 答:安全性、实用性、灵活性。 3、你认为怎样分工是最合理的? 答:该项目已经采取项目经理制,但是在具体开发过程中,情况也许会比预计的复杂,因此,在了解了各组员的工作风格的情况下,根据性格类型进行工作分配,比如:外向而且善于交流的,可以给他安排和客户交流沟通,让客户随时了解我们 的工作情况,并且反应客户的需求改变;为了让项目更好的组织和管理,可以采取 主程序员负责制;这样,在项目经理的带领下,内部安排主程序员和副程序员,工 作员有问题的话,内部自己解决,只要按时汇报工作就可以了。 五、实验内容: 项目背景 项目名称:银行计算机储蓄系统 随着社会经济的发展,XX银行的业务不断增长,传统的依靠手工的存取款业务办理方式已经不能满足不断增长的业务需求。其一,业务需求的增加需要消耗大量人力物力资源;其二,业务复杂化导致人工处理方式出错率增加,从而引起储户不满。一方面可以减轻银行业务员的工作量,另一方面可以减少工作的出错率,从而提高工作效率。现在计算机网络的告诉发现使越来越多的人更喜欢在网购物、在家存款取款。在这样的背景下,很明显现在的银行储蓄系统已经不能满足人们越益增长的需求,急切需要建立一个新的、高效的、方便的、互联的计算机储蓄系统。为解决此问题,拟为其开发计算机储蓄系统。 项目进度: 项目在项目经理的制度下,在整个开发过程中,树立“里程碑”,而且严格按照计划进行,各阶段任务必须完成,现把任务进度历程绘制如下:
医学科研实验设计的三大要素[关键词] 医学科研要素健康网讯: 熊国强(湖南医科大学卫生统计学教研室长沙410078)贺石林(湖南医科大学生理学教研室长沙410078)科研的基本要素包括处理因素、受试对象和实验效应。如用某种传统西药或中成药治疗缺铁性贫血病人,观察比较两组病人血红蛋白的上升趋势,该研究中所用的两种药物称为处理因素,缺铁性贫血病人称为受试对象,血红蛋白称为实验效应。如何正确选择三大要素是科研中专业设计的关键问题。处理因素(受试因素) 通常指由外界施加于受试对象的因素,包括生物的、化学的、物理的或内外环境的。但是生物本身的某些特征(如性别、年龄、民族、遗传特性、心理因素等)也可作为处理因素来进行观察。因此,研究者应正确、恰当地确定处理因素。一般应注意以下几点:①抓住实验研究中的主要因素。研究中的主要因素是按以往研究基础上(本人或他人)提出的某些假设和要求来决定的。一次实验涉及的处理因素不宜太多,否则会使分组增多,受试对象的例数增多,在实施中难以控制误差。然而,处理因素过少,又难以提高实验的广度和深度。因此,需根据研究目的的需要与实施的可能来确定带有关键性的因素。②找出非处理因素。除了确定的处理因素以外,凡是影响实验结果的其他因素都称为非处理因素,所产生的混杂效应也影响了处理因素产生的效应对比和分析,这些非处理因素又称混杂因素。例如上述两种不同药物治疗缺铁性贫血病人的试验,非处理因素可能有年龄、性别、营养状况等。如果两组病人的年龄、性别、营养等构成不一,则可能影响药物疗效的比较。因此设计时便设法控制这些非处理因素,只有这样才能消除它们的干扰作用,减小实验误差。③处理因素必须标准化。处理因素的强度、频率、持续时间与施加方法等,都要通过查阅文献和预备试验找出各自的最适条件,然后订出有关规定和制度,并使之相对固定,否则会影响试验结果的评价。如处理因素是药物,必须正确选择批号,给药途径和时间也应标准化和相对固定化。受试对象(研究对象) 受试对象的选择十分重要,对实验结果有着极为重要的影响。大多数医学科研的受试对象是动物和人,也可以是器官、细胞或分子。但中药种植中培育品系的研究则将药用植物列为受试对象。在医学科研中,作为受试对象的前提是所选对象必须同时满足两个基本条件:①必须对处理因素敏感;②反应必须稳定。因此,在观察新药的临床疗效试验中,应当选择中等程度中青年患者,只有这样才能显示疗效率高低的差别。受试对象的疾病应诊断明确(依照国内或国际统一的诊断标准),且表现具有典型性。研究者必须深知病人的心理状况、情绪起落、病情程度、病程长短、生活习惯、个人嗜好、家庭经济收入、食品种类等都不同程度地影响疗效,这些影响因素必须很好地加以控制,使组间均衡化。根据研究目的不同,对实验动物的选择要求也不同。动物的选择应有针对性地注意种类、品系、年龄(月龄)、性别、体重、窝别和营养状况等。为保证实验效应的精确性,某些动物的生活环境还有严格要求。 [!--empirenews.page--] 试验效应试验效应内容包括试验指标的选择和观察方法两个部分。指标的选择有以下要求:①指标的关联性,选用的指标必须与所研究的题目具有本质性联系,且能确切反映被试因素的效应。所选指标是否具有关联性,充分反映了研究者的专业知识与技术水平。②指标的客观性,指标数据来源决定它的主、客观性质。主观性指标来自观察者或受试对象,易受心理状态与暗示作用的影响,在科研中一般尽量少用。客观性指标是指通过精密设备或仪器测定的数据,能真实显示试验效应的大小或性质;排除了人为因素的干扰。③指标的灵敏度,通常是由该指标所能正确反映的最小数量级或水平来确定。如溶液中物质含量的测定,除测出下限值以外,还可测出最低改变浓度来反映灵敏度。一般要求其灵敏度能正确反映处理因素对受试对象所引起的反应就够了,并非灵敏度越高越好。④测定值的精确性,精确性具有指标的精密度与准确度双重含义。准确度是测定值与真实值接近的程度。精密度是重复测定值的集中程度。从设计角度来分析,第一强调准确,第二要求精密。既准确又精密最好,准确但精密度不理想尚可,而精密度高但准确度低则不行。应当强调指标的精确性除与检测指标的方法、仪器、试剂及试验条件有关外,还取决于研究者的技术水平及操作情况。⑤指标的
实验3插值与数值积分 实验报告 一、实验目的 1、掌握用Matlab计算拉格朗日、分段线性、三次样条三种插值的方法,改变节点的数目,对三种插值结果进行初步分析; 2、掌握用Matlab及梯形公式、辛普森公式计算数值积分; 3、通过实例学习用插值和数值积分解决实际问题。 二、实验内容 10、表3.7给出的R,R数据位于机翼剖面的轮廓线上,R1和R2分别对应轮廓的上下线。假设需要得到R坐标每改变0.1时的R坐标。试完成加工所需数据,画出曲线,求机翼剖面的面积。 曲线绘制 利用Matlab编程画出机翼轮廓线,内容如下: (1)三次样条插值 R=[035791112131415]; R1=[01.82.22.73.03.12.92.52.01.6]; R2=[01.21.72.02.12.01.81.21.01.6]; u=0:0.1:15; v1=spline(R,R1,u); v2=spline(R,R2,u); plot(u,v1,u,v2);grid; Rlabel('R');Rlabel('R1或R2'); gteRt('R1(R)');gteRt('R2(R)'); 其中,u为插值设置了步长和范围,grid命令可以为曲线图添加网格线,Rlabel、Rlabel分别为横坐标、纵坐标添加标签,gteRt命令可以实现曲线名称的添加。得到的结果如下:
(2)分段线性插值 将v1、v2部分代码改为 v1=interp1(R,R1,u); v2=interp1(R,R2,u); 得到的图形如下: 可见,用分段线性插值会使得曲线不够光滑(特别是区间[10,15]的部分)。 (3)拉格朗日插值 根据教材内容,用Matlab编程,内容如下: functionR=lagr(R0,R0,R)
实验指导书 课程名称软件工程导论 学院信息工程学院 班级 学号 姓名 2018年 2 月 24 日 实验名称分析系统业务流程和绘制系统业务流程图 实验目的: 1、掌握结构化分析方法 2、掌握业务流程分析方法和业务流程图的绘制 实验内容: 任务一绘制系统业务流程图 试绘制工资管理系统的系统流程图,根据系统流程图的符号说明仔细理解如图含义: 任务二分析系统业务流程和绘制系统业务流程图 案例一:总务办公管理系统
系统简介:某单位准备开发一个购买办公用品和设备的总务办公管理系统。办公用品的购买申请由各科室提出,由负责总务工作的办公室统一收集。其中,购买申请的金额低于500元(含500元)可以由总务办公室直接审批,而高于500元的购买申请由机构主管领导审批,批准的购买申请形成采购清单由采购员负责购买,同时应记录每次实际购买清单,进行入账。在提出购买申请时要包括下述数据:申请单位、物品名称、物品数量、预计价格、物品用途等。每次购买完成后应记录以下数据:物品名称、物品数量、价格、总金额、购买日期、经办人等。 案例二:火车票预订系统 系统简介:某高校后勤集团为了学生寒暑假返乡,办理代学生预订返乡火车票事务,订票必须提前三天办理,后勤订票处提前三天向火车站办理购票事务。订票处使用一台微机处理订票后购票事务,学生订票一次称为一个事务,由订票员将其输入在微机中,系统核实订单后,将订票信息记录放在订票库中。系统每天打印预订三天的购票单,并更新订票库。 请对以上系统进行业务流程分析后,绘制出该系统的系统流程图。 实验原理: 系统流程图是描绘物理系统的传统工具。是用图形符号以黑盒子形式描绘系统里面的每个部件(程序、文件、数据库、表格、人工过程等等)。表达的是信息在系统各部件之间流动的情况,而不是对信息进行加工处理的控制过程。 系统业务流程图的符号:
实验设计的三要素与四原则 众所周知,科研工作者在进行医药方面的科学研究之前,需要制定完善的统计研究设计方案,那么什么样的设计方案才称得上是完善的呢? 完善的设计方案需具备六个条件 一般来说,应具备以下条件:人力、物力和时间满足设计要求;实验设计的“三要素”和“四原则”均符合专业和统计学要求;重要的实验因素和观测指标没有遗漏,并做了合理安排;重要的非实验因素(包括可能产生的各种偏性)都得到了很有效的预防和控制;研究过程中可能出现的各种情况都已考虑在内,并有相应的对策和严格的质量控抗对操作方法、实验数据的收集、整理、分析等均有一套规范的规定和正确的方法。而其中准确把握统计研究设计的“三要素和四原则”,无疑是其设计方案科学严谨的象征。 实验设计的“三要素” 实验设计三要素应着重考虑: 一、受试对象的种类问题。这里面包含以下几种情形:l、一般医学科研——常用动物、离体标本或人体内取得的某些样本作为受试对象;2、新药的临床前试验——一般用动物作为受试对象;3.新药的临床试验阶段——一般用人作为受试对象。新药临床试验一般分为4期,在1期临床试验阶段,通常用健康志愿者作为受试对象;而在其他各期临床试验阶段,常用患特定疾病的患者作为受试对象。选择什么样的患者,应有严格的规定。 二、实验因素。实验研究的目的不同,对实验的要求也不同。若在整个实验过程中影响观察结果的因素很多,就必须结合专业知识,对众多的因素做全面分析,必要时做一些预实验,区分哪些是重要的实验因素,哪些是重要的非重要的实验因素,以便选用合适的实验设计方法妥善安排这些因素。水平选取的过于密集,实验次数就会增多,许多相邻的水平对结果的影响十分接近,不仅不利于研究目的的实现,而且将会浪费人力、物力和时间;反之,该因素的不同水平对结果的影响规律不能真实地反映出来,易于得出错误的结论。在缺乏经验的前提下,应进行必要的预实验或借助他人的经验,选取较为合适的若干个水平。所谓质量因素,就是因素水平的取值是定性的,如药物的种类、处理方法的种类等。应结合实际情况和具体条件,选取质最因素的水平,千万不能不顾客观条件而盲目选取。 三、实验效应。实验效应是反映实验因素作用强弱的标志,它必须通过具体的指标来体现。要结合专业知识,尽可能多地选用客观性强的指标,在仪器和试剂允许的条件下,应尽可能多选用特异性强、灵敏度高的客观指标。对一些半客观(如读取病理切片或X片上所获得的结果)或主观指标(如给某些定性实验结果人为打分或赋值),一定要事先规定读取数值的严格标准,必要时还应进行统一的技术培训。 实验设计的“四原则” 实验设计四原则的实施主要包括:
1.(1) [1 2 3 4;0 2 -1 1;1 -1 2 5;]+(1/2).*([2 1 4 10;0 -1 2 0;0 2 3 -2]) 2. A=[3 0 1;-1 2 1;3 4 2],B=[1 0 2;-1 1 1;2 1 1] X=(B+2*A)/2 3. A=[-4 -2 0 2 4;-3 -1 1 3 5] abs(A)>3 % 4. A=[-2 3 2 4;1 -2 3 2;3 2 3 4;0 4 -2 5] det(A),eig(A),rank(A),inv(A) 求计算机高手用matlab解决。 >> A=[-2,3,2,4;1,-2,3,2;3,2,3,4;0,4,-2,5] 求|A| >> abs(A) ans = ( 2 3 2 4 1 2 3 2 3 2 3 4 0 4 2 5 求r(A) >> rank(A) ans =
4 求A-1 《 >> A-1 ans = -3 2 1 3 0 -3 2 1 2 1 2 3 -1 3 -3 4 求特征值、特征向量 >> [V,D]=eig(A) %返回矩阵A的特征值矩阵D 与特征向量矩阵V , V = - + + - - + - + - + - + D = { + 0 0 0 0 - 0 0 0 0 + 0 0 0 0 - 将A的第2行与第3列联成一行赋给b >> b=[A(2,:),A(:,3)'] b = 《 1 - 2 3 2 2 3 3 -2