自动控制原理
实验报告册
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2010年1月2日
目录
实验一一、二阶系统的电子模拟及时域响应的动态测试 . 3实验二频率响应测试 (8)
实验三控制系统串联校正 (18)
实验一一、二阶系统的电子模拟及时域响应的动态测试
一、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。
二、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时的阶跃响应曲线，并测定其过渡过程时间
Ts。
2、建立二阶系统的电子模型，观测并记录在不同阻尼
比时的阶跃响应曲线，并测定其超调量及过渡过程
时间。
三、实验原理
1．一阶系统：系统传递函数为：φ(s)=
模拟运算电路如图1- 1所示：
图 1- 1
由图 1-1得
在实验当中始终取R2= R1，则K=1，T= R2C取不同的时
间常数T分别为： 0.25、 0.5、1
2．二阶系统:
其传递函数为：
令ωn=1弧度/秒，则系统结构如图1-2所示：
图1-2
根据结构图，建立的二阶系统模拟线路如图1-3所示：
图1-3
取R2C1=1 ，R3C2 =1，则及
ζ取不同的值ζ=0.25 , ζ=0.5 , ζ=1
实验电路图：
一阶：
二阶：
四、实验数据表
根据实验要求选取的参数如下：
一阶
T0.250.51
R2510K510K1M
C0.47μ1M1μTs实测0.7190 1.5790 3.0900
Ts理论0.75 1.53
二阶
ζ0.25 0.5 1
R4 2M 1M 470K
C2 1μ1μ1μσ实测40.1460 16.1408 0
%
σ理论44.4344 16.3034 0
%
Ts 实测10.8790 5.4380 4.8780
Ts 理论14 7 4.75
五、实验结果图
注：时间轴单位：t/10ms，下面实验同。
依次取ζ=0.25、0.5、1.0
一阶：
二阶：
六、数据分析
实验数据结果与理论数据间存在差异，主要原因在于用510千欧电阻代替500欧电阻，其他原因包括模拟程序中各元件的实际物理值与理论之间存在差异，实际运行中会有互相之间的干扰，外界的干扰、储能元件放电不完全等，导致了最终实际模拟结果与理论之间有一定差异。
七、实验总结
本次实验过程中表现出来的主要问题是对实验仪器的不了
解、对Matlab软件的生疏、与对电器元件及导线的预测量的缺失，导致耽误了很长时间，直到第三次实验时才补做完。所得数据与理论数据间的差异在误差范围内，可以接受。
实验二频率响应测试
一、实验目的
1.掌握频率特性的测试原理及方法。
2.学习根据所测定出的系统的频率特性，确定系统传递函数
的方法。
二、实验内容
3.测定给定环节的频率特性。
4.系统模拟电路图及系统结构图分别如图2-1及图2-2。
5.系统传递函数为：
取R=200KΩ，则
取R=500KΩ，则
若正弦输入信号为Ui(t)=A1Sin(ωt),则当输出达到稳态时，其输出信号为Uo(t)=A2Sin(ωt+ψ)。改变输入信号
频率值，便可测得二组A1/A2和ψ随f(或ω)变化的数值，这个变化规律就是系统的幅频特性和相频特性。
三、实验原理
1. 幅频特性即测量输入与输出信号幅值A1及A2，然后计算其比值A2/A1。
2. 实验采用“李沙育图形”法进行相频特性的测试。以下简单介绍一下这种测试方法的原理。
设有两个正弦信号:
X(ωt)=XmSin(ωt) Y(ωt)=YmSin(ωt+ψ) 若以X(t)为横轴，Y(t)为纵轴，而以ω作为参变量，则随着ωt的变化，X(t)和Y(t)所确定的点的轨迹，将在X-Y平面上描绘出一条封闭的曲线。这个图形就是物理学上成称为的“李萨如图形”。
３. 相位差角Ψ的求法:
对于X(ωt)=XmSin(ωt)及Y(ωt)= YmSin(ωt)
当ωt=0时，有 X(0)=0 ；Y(0)=Ym Sin(ψ)
即ψ=ArcSin（Y(0)/ Ym）, 0≤ψ≤π/2时成立。
实验电路图：
四、实验数据表
K=2
123456789 f0.9551.273 1.592 2.069 2.228 2.387 3.183 3.979 4.775
w6810131415202530
Ac/Ar 1.135 1.229 1.318 1.303 1.223 1.139 0.759 0.539 0.392
Ym/Y0 2.381 1.658 1.260 1.008 1.002 1.039 1.689 3.365 5.764
Φ
25.35 37.0952.53 82.93 86.02 74.32 36.30 17.29 9.99
/(°)
K=5
123456789 f0.637 0.955 1.273 1.592 2.228 2.546 2.865 3.183 3.501
第一章Matlab 基本运算 [范例1-2] 建立矩阵A={7 8 9}，B={7 8 9} >> A=[7,8,9] A = 7 8 9 >> B=A' B = 7 8 9 （2） >> B=[1 1 2 ; 3 5 8 ; 10 12 15] B= 1 1 2 3 5 8 10 12 15 （3） >> a=1:1:10 a = 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 >> t=10:-1:1
t = 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 [范例1-3]求多项式D（S）=（5S^2+3）(S+1)(S-1)的展开式 >> D=conv([5 0 3],conv([1 1],[1 -2])) D = 5 -5 -7 -3 -6 [范例1-4]求多项式P（X）=2X^4-5X^3-X+9 （1） >> P=[2 -5 6 -1 9] P = 2 -5 6 -1 9 >> x=roots(P) x = 1.6024 + 1.2709i 1.6024 - 1.2709i -0.3524 + 0.9755i -0.3524 - 0.9755i 第二章控制系统的数学模型 [范例2-1]已知系统传递函数G(S)= s + 3/ s^3 + 2 s^2 + 2 s + 1 >> num=[0 1 3]; >> den=[1 2 2 1]; >> printsys(num,den) num/den = s + 3 --------------------- s^3 + 2 s^2 + 2 s + 1 [范例2-2]已知系统传递函数G(S)=【5*（S+2）^2(S^2+6S+7)】/S(S+1)^3(S^3+2S+1)],试
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931自动控制原理综合考试大纲（2008版） 一、考试组成 自动控制原理占90分; 理论力学占60分； 二、自动控制原理部分的考试大纲 （一）复习内容及基本要求 1．自动控制的一般概念 主要内容：自动控制的任务；基本控制方式：开环、闭环（反馈）控制；自动控制的性能要求：稳、快、准。 基本要求：反馈控制原理与动态过程的概念；由给定物理系统建原理方块图。 2．数学模型 主要内容：传递函数及动态结构图；典型环节的传递函数；结构图的等效变换、梅逊公式。 基本要求：典型环节的传递函数；闭环系统动态结构图的绘制；结构图的等效变换。 3．时域分析法 主要内容：典型响应及性能指标、一、二阶系统的分析与计算。系统稳定性的分析与计算：劳斯、古尔维茨判据。稳态误差的计算及一般规律。 基本要求：典型响应（以一、二系统的阶跃响应为主）及性能指标计算；系统参数对响应的影响；劳斯、古尔维茨判据的应用；系统稳态误差、终值定理的使用条件。 4．根轨迹法 主要内容：根轨迹的概念与根轨迹方程；根轨迹的绘制法则；广义根轨迹；零、极点分布与阶跃响应性能的关系；主导极点与偶极子。 基本要求：根轨迹法则（法则证明只需一般了解）及根轨迹的绘制；主导极点、偶极子等的概念；利用根轨迹估算阶跃响应的性能指标。 5．频率响应法 主要内容：线性系统的频率响应；典型环节的频率响应及开环频率响应；Nyquist稳定判据和对数频率稳定判据；稳定裕度及计算；闭环幅频与阶跃响应的关系，峰值及频宽的概念；开环频率响应与阶跃响应的关系，三频段（低频段，中频段和高频段）的分析方法。 基本要求：典型环节和开环系统频率响应曲线(Nyquist曲线和对数幅频、相频曲线)的绘制；系统稳定性判据（Nyquist判据和对数判据）；等M、等N圆图，尼柯尔斯图仅作一般了解；相稳定裕度和模稳定裕度的计算；明确最小相位和非最小相位系统的差别，明确截止频率和带宽的概念。 6．线性系统的校正方法 主要内容：系统设计问题概述；串联校正特性及作用：超前、滞后及PID；校正设计的频率法及根轨迹法；反馈校正的作用及计算要点；复合校正原理及其实现。 基本要求：校正装置的作用及频率法的应用；以串联校正为主，反馈校正为辅；以频率法为主，根轨迹法为辅；复合校正的应用。 7．线性连续系统的状态空间分析方法
自动控制原理 实验报告 实验一二阶系统的电子模拟及时域响应的动态测试实验二频率响应测试 实验三控制系统串联校正 实验四控制系统数字仿真 ： 学号：单位：仪器科学与光电工程学院 日期：2013年12月27日
实验一二阶系统的电子模拟及时域响应的动态测试 一、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。 二、实验容 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时的跃响应曲线,并测定其过渡过程时间TS。 2. 建立二阶系统的电子模型,观测并记录在不同阻尼比ζ时的跃响应曲线,并测定其超调量σ%及过渡过程时间TS。 三、实验原理 1．一阶系统：系统传递函数为： 模拟运算电路如图1- 1所示： 图1- 1 由图1-1得 在实验当中始终取R2= R1，则K=1，T= R2C取不同的时间常数T分别为：0.25、0.5、1 2．二阶系统: 其传递函数为： 令=1弧度/秒，则系统结构如图1-2所示： 图1-2 根据结构图，建立的二阶系统模拟线路如图1-3所示：
图1-3 取R2C1=1 ，R3C2 =1，则及 ζ取不同的值ζ=0.25 , ζ=0.5 , ζ=1 四、实验步骤 1. 确定已断开电子模拟机的电源，按照实验说明书的条件和要求，根据计算的电阻电容值，搭接模拟线路； 2. 将系统输入端与D/A1相连，将系统输出端与A/D1相； 3. 检查线路正确后，模拟机可通电； 4. 双击桌面的“自控原理实验”图标后进入实验软件系统。 5. 在系统菜单中选择“项目”——“典型环节实验”；在弹出的对话框中阶跃信号幅值选1伏，单击按钮“硬件参数设置”，弹出“典型环节参数设置”对话框，采用默认值即可。 6. 单击“确定”，进行实验。完成后检查实验结果，填表记录实验数据，抓图记录实验曲线。 五、实验设备 HHMN-1电子模拟机一台、PC机一台、数字式万用表一块 六、实验数据 T 0.25 0.5 1 R2 250K 500K 1M C 1μF 1μF 1μF Ts理论0.75s 1.5s 3.0s Ts实测0.763s 1.543s 3.072s Ts误差 1.73% 2.87% 2.40% 响应图形图1 图2 图3
实验一字符串排序 实验时间：2015.11.21 实验编号：同组同学：无一、实验背景 本实验可以实现对任意长度字符串的进行从小到大的排序并回显到屏幕上。 二、实验原理 本实验的采用的实验原理主要是冒泡法 原理图如下： 三、预习思考题的实验验证分析 预习思考题的实验分析验证（包括程序代码以及程序的执行结果）已经在预习报告中做出回答，在此不再进行赘述。 四、实验过程与结果 1、实验过程：(1)双击计算机桌面上的TPC-2003实验系统配套的软件；
(2)新建一个源程序，在当前运行环境下，选择菜单栏中的“文件”菜单，菜单下拉后选择“新建”，会弹出新建窗口，选择新建表单中的“ASM”，点击“确定”，新建汇编程序； (2)根据题目要求设计程序，并将其输入到软件界面上； (3)保存新建的源程序； (4)点击“汇编”的快捷键，编译调试窗口中显示出汇编结果，程序没有错误； (5)打开命令提示符操作界面，将生成的可执行文件拖入到其中，回车即可运行该程序； (6)对程序是否达到实验要求进行实验验证。 2、实验结果：本实验达到了以下要求 1、利用INT 21H的1号功能，从键盘输入任意长度的字符串，以回车符结束； 2、将输入的字符串存放在数据段中； 3、对输入的字符串按ASCII码从小到大排序（ASCII小者占低地址存放）； 4、将排好序的字符串利用INT 21H的9号功能显示在微机屏幕上。 实验程序如下： STACK SEGMENT STACK DB 100 DUP(?) STACK ENDS DATA SEGMENT STR DB 100 DUP(?) DATA ENDS CODE SEGMENT ASSUME CS:CODE,DS:DATA,SS:STACK MAIN PROC MOV AX,DATA MOV DS,AX MOV SI,OFFSET STR
成绩 北京航空航天大学 自动控制原理实验报告 学院机械工程及自动化学院 专业方向机械工程及自动化 班级 学号 学生姓名刘帆 自动控制与测试教学实验中心
实验一 一、二阶系统的电子模拟及时域响应的动态测试 实验时间2014年11月15日 实验编号 同组同学 一、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。 二、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 时的跃响应曲线,并测定其过渡过程时间T s 。 2、 建立二阶系统的电子模型,观测并记录在不同阻尼比ζ时的跃响应曲线,并测定其超调量σ%及过渡过程时间T s 。 三、实验原理 1、一阶系统阶跃响应性能指标的测试 系统的传递函数为:()s ()1 C s K R s Ts φ=+（）= 模拟运算电路如下图 : 其中2 1 R K R = ,2T R C =;在实验中，始终保持21,R R =即1K =，通过调节2R 和C 的不同取值，使得T 的值分别为0.2,0.51,1.0。记录实验数据，测量过度过程的性能指标，其中取正负5%误差带，按照经验公式取3s t T =
2、二阶系统阶跃响应性能指标的测试 系 统 传递函数为： 令ωn=1弧度/秒，则系统结构如下图： 二阶系统的 模拟电路图如下： 在实验过程中，取22321,1R C R C ==，则 442312R R C R ζ==，即42 12R C ζ=；在实验当中取123121,1R R R M C C F μ===Ω==，通过调整4R 取不同的值，使得ζ分别为0.25,0.5,0.707,1；记录所测得的实验数据以及其性能指标，取正负5%误差 带，其中当ζ<1时经验公式为2 1 3.5 %100%,s n e t ζσζω- -=?= ，当ζ=1时经验公式 为n 4.75 ts ω= 四、试验设备： 1、HHMN-1型电子模拟机一台。 2、PC 机一台。 3、数字万用表一块。 4、导线若干。
实验三UC-OS移植实验 一、实验目的 在内核移植了uCOS-II 的处理器上创建任务。 二、实验内容 1．运行实验十，在超级终端上观察四个任务的切换。 2. 任务1~3，每个控制“红”、“绿”、“蓝”一种颜色的显示，适当增加OSTimeDly()的时间，且优先级高的任务延时时间加长，以便看清三种颜色。 3.引入一个全局变量BOOLEAN ac_key，解决完整刷屏问题。 4. #define rUTRSTAT0 (*(volatile unsigned *)0x50000010) #define RdURXH0（）(*(volatile unsigned char *)0x50000024) 当键盘有输入时在超级终端上显示相应的字符。 三、实验设备 硬件：ARM嵌入式开发平台、用于ARM920T的JTAG仿真器、PC机Pentium100以上。 软件：PC机操作系统Win2000或WinXP、ARM ADS1.2集成开发环境、仿真器驱动程序、超级终端通讯程序。 四、实验原理 所谓移植，指的是一个操作系统可以在某个微处理器或者微控制器上运行。虽然uCOS-II的大部分源代码是用C语言写成的，仍需要用C语言和汇编语言完成一些与处理器相关的代码。比如:uCOS-II在读写处理器、寄存器时只能通过汇编语言来实现。因为uCOS-II在设计的时候就己经充分考虑了可移植性，所以，uCOS-II的移植还是比较容易的。 要使uCOS一工工可以正常工作，处理器必须满足以下要求: 1）处理器的C编译器能产生可重入代码。 2）在程序中可以打开或者关闭中断。 3）处理器支持中断，并A能产生定时中断(通常在10Hz}1000Hz之间)。 4）处理器支持能够容纳一定量数据的硬件堆栈。 5）处理器有将堆栈指针和其它CPU寄存器存储和读出到堆栈(或者内存)的指
实验报告
实验四 8251可编程串行口与PC机通信实验一、实验要求 利用实验箱内的8251A芯片，实现与PC机的通信。 二、实验目的 1.掌握8251A芯片结构和编程方法； 2.了解实现串行通信的硬件环境，数据格式和数据交换协议； 3.了解PC机通信的基本要求。 三、实验原理 （一）8251A芯片工作方式配置： 1. 8个数据位； 2.无奇偶校验位； 3.1个停止位； 4.波特率因子设为16； 5. 波特率设为9600。 （二）8251A主要寄存器说明 图4-1 模式字 图4-2 命令字
CO MMAN D I NSTR UCT ION FO RMA T 图4-3 状态字 （三）8251编程 对8251 的编程就是对8251 的寄存器的操作，下面分别给出8251 的几个寄存器的格式。（1）方式控制字 方式控制字用来指定通信方式及其方式下的数据格式，具体各位的定义如图4-4所示。 图4-4 方式控制字说明 （2）命令控制字 命令控制字用于指定8251 进行某种操作（如发送、接收、内部复位和检测同步字符等）或处于某种工作状态，以便接收或发送数据。图4-5 所示的是8251 命令控制字各位的定义。 图4-5命令控制字说明 （3）状态字 CPU 通过状态字来了解8251 当前的工作状态，以决定下一步的操作，8251 的状态字如 图4-6所示。 图4-6 状态字说明 四、实验电路连接： 1.CS8251接228H，CS8279已固定接至238H； 2.扩展通信口18中的232RXD连8251RXD ，232TXD连8251TXD；
3.计算机的两个RS232通信口，一个连至仿真机通信口，一个连至扩展通信口18（所有通信口均为DB9）。注意：RS232通信口必须在设备断电状态下插拔！ 图4-7 连线图 五、实验内容及要求 1. 将例程从PDF文档中导入到WMD86软件编辑环境中，调试通过。使用软件自带的示波器，观察Txd管脚的输出，验证结果的正确性。将结果截图保存，贴入实验报告。 2.剔除例程中冗余部分，实现对例程的精简和优化。将精简内容与相应理由写入实验报告。 3.将自己学号的后三位数字通过RS232端口的Txd管脚输出。使用软件自带的示波器，观察Txd管脚的输出，验证结果的正确性。将结果截图保存，贴入实验报告。 4.通过读状态寄存器的方法，获得发送移位寄存器是否为空的信息，实现学号后三位数字的循环发送。将结果截图保存，贴入实验报告。 5.给每帧数据间添加固定的时间间隔，时间间隔为10000个指令周期。将结果截图保存，
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
微 机 原 理 实 验 报 告 班级： 指导老师：学号： 姓名：
实验一两个多位十进制数相加的实验 一、实验目的 学习数据传送和算术运算指令的用法 熟悉在PC机上建立、汇编、链接、调试和运行汇编语言程序的过程。 二、实验内容 将两个多位十进制数相加，要求被加数和加数均以ASCII码形式各自顺序存放在以DATA1、DATA2为首的5个内存单元中（低位在前），结果送回DATA1处。 三、程序框图 图3-1
四、参考程序清单 DATA SEGMENT DATA1 DB 33H,39H,31H,37H,34H;被加数 DATA1END EQU $-1 DATA2 DB 34H,35H,30H,38H,32H;加数 DATA2END EQU $-1 SUM DB 5 DUP(?) DATA ENDS STACK SEGMENT STA DB 20 DUP(?) TOP EQU LENGTH STA STACK ENDS CODE SEGMENT ASSUME CS:CODE,DS:DATA,SS:STACK,ES:DATA START: MOV AX,DATA MOV DS,AX MOV AX,STACK MOV SS,AX MOV AX,TOP MOV SP,AX
MOV SI,OFFSET DATA1END MOV DI,OFFSET DATA2END CALL ADDA MOV AX,4C00H INT 21H ADDA PROC NEAR MOV DX,SI MOV BP,DI MOV BX,05H AD1: SUB BYTE PTR [SI],30H SUB BYTE PTR [DI],30H DEC SI DEC DI DEC BX JNZ AD1 MOV SI,DX MOV DI,BP MOV CX,05H CLC AD2: MOV AL,[SI] MOV BL,[DI] ADC AL,BL
光电子技术实验报告
实验五光电池特性实验 一．实验目的： 1．学习掌握硅光电池的工作原理。 2．学习掌握硅光电池的基本特性。 3．掌握硅光电池基本特性测试方法。 二．实验原理： 光电池是一种不需要加偏置电压就能把光能直接转换成电能的ＰＮ结光电器件，按光电池的功用可将其分为两大类：即太阳能光电池和测量光电池，本仪器用的是测量用的硅光电池，其主要功能是作为光电探测，即在不加偏置的情况下将光信号转换成电信号。 图（20）图（21）如图（20）所示为2DR型硅光电池的结构，它是以P型硅为衬底（即在本征型硅材料中掺入三价元素硼或镓等），然后在衬底上扩散磷而形成N型层并将其作为受光面。如图（21）所示当光作用于PN结时，耗尽区内的光生电子与空穴在内建电场力的作用下分别向N区和P区运动，在闭合电路中将产生输出电流IL,且负载电阻RL上产生电压降为U。显然，PN结获得的偏置电压U与光电池输出电流IL与负载电阻RL有关，即U=IL?RL，当以输出电流的IL为电流和电压的正方向时，可以得到如图（22）所示的伏安特性曲线。
图（22）图（23）光电池在不同的光强照射下可以产生不同的光电流和光生电动势，硅光电池的光照特性曲线如图（23）所示，短路电流在很大范围内与光强成线性关系，开路电压随光强变化是非线性的，并且当照度在2000lx时就趋于饱和，因此，把光电池作为测量元件时，应把它当作电流源来使用，不宜用作电压源。 硒光电池和硅光电池的光谱特性曲线如图（25）所示，不同的光电池其光谱峰值的位置不同，硅光电池的在800nm附近，硒光电池的在540nm附近，硅光电池的光谱范围很广，在450～1100nm之间，硒光电池的光谱范围为340～750nm。 图（24）图（25）光电池的温度特性主要描述光电池的开路电压和短路电流随温度变化的情况，由于它关系到应用光电池设备的温度漂移，影响到测量精度或控制精度等主要指标，光电池的温度特性如图（24）所示。开路电压随温度升高而下降的速度较快，而短路电流随温度升高而缓慢增加，因此，当使用光电池作为测量元件时，在系统设计中应考虑到温度的漂移，并采取相应的措施进行补偿。 三．实验所需部件： 两种光电池、各类光源、实验选配单元、数字电压表(4 1/2位)自备、微安表（毫安表）、激光器、照度计（用户选配）。
自动控制原理 实验报告
实验一一、二阶系统的电子模拟及时域响应的动态测试 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。 二、实验内容 1.立一阶系统的电子模型,观测并记录在不同时间常数T时的跃响应曲线, 并测定其过渡过程时间TS。 2.立二阶系统的电子模型,观测并记录在不同阻尼比ζ时的跃响应曲线, 并测定其超调量σ%及过渡过程时间TS。 三、实验原理 1．一阶系统： 系统传递函数为：错误！未找到引用源。 模拟运算电路如图1-1所示： 图1-1 由图得： 在实验当中始终取错误！未找到引用源。, 则错误！未找到引用源。, 错误！未找到引用源。 取不同的时间常数T分别为： 0.25、 0.5、1。 记录不同时间常数下阶跃响应曲线，测量纪录其过渡过程时 ts。（取错误！ 未找到引用源。误差带） 2．二阶系统: 其传递函数为： 错误！未找到引用源。 令错误！未找到引用源。，则系统结构如图1-２所示：
图1-2 根据结构图，建立的二阶系统模拟线路如图1-３所示： 图1-3 取错误！未找到引用源。，错误！未找到引用源。，则错误！未找到引用源。及错误！未找到引用源。 错误！未找到引用源。取不同的值错误！未找到引用源。 , 错误！未找到引用源。, ,观察并记录阶跃响应曲线，测量超调量σ%（取错误！未找到引用源。误差带）,计算过渡过程时间Ts。 四、实验设备 1.HHMN-1型电子模拟机一台。 2.PC 机一台。 3.数字式万用表一块。 4.导线若干。 五、实验步骤 1.熟悉HHMN-1型电子模拟机的使用方法，将各运算放大器接成比例器，通电调零。 2.断开电源，按照实验说明书上的条件和要求，计算电阻和电容的取值，按照模拟线路图搭接线路，不用的运算放大器接成比例器。 3.将D/A1与系统输入端Ui连接，将A/D1与系统输出端UO连接（此处连接必须谨慎，不可接错）。线路接好后，经教师检查后再通电。 4.在Windows XP桌面用鼠标双击MATLAB图标后进入，在命令行处键入autolab 进入实验软件系统。 5.在系统菜单中选择实验项目，选择实验一，在窗口左侧选择实验模型，其它步骤察看概述3.2节内容。 6.观测实验结果，记录实验数据，绘制实验结果图形，填写实验数据表格，完成实验报告。 7.研究性实验方法。实验者可自行确定典型环节传递函数，并建立系统的SIMULINK模型，验证自动控制理论相关的理论知识。实现步骤可察看概述3.3节内容。
微机原理与接口技术 实验报告 实验内容：汇编语言程序设计实验 组别：12 姓名： 班级： 学号：
一、实验目的 1、熟悉IDE86集成开发环境的使用。 2、通过编程、上机调试，进一步理解汇编语言的设计思路与执行过程。 3、熟悉DOS命令调用，以达到输入输出、返回DOS系统等目的。 4、掌握利用汇编实现求和与求最值的方法。 5、掌握利用汇编实现数制转换的方法。 6、巩固理论知识，锻炼动手编程，独立思考的能力。 二、实验内容（具体内容） 1、求从TABLE开始的10个无符号字节数的和，并将结果放在SUM字单元中。并查看前5个，前8 个数之和以及各寄存器和内存的状态。 2、在1的基础上修改程序，求出10个数中的最大值和最小值，最后将最大最小值分别赋给MAX及 MIN。 3、求1到 100 的累加和，并用十进制形式将结果显示在屏幕上。要求实现数据显示，并返回DOS 状态。 三、实验方法 1、设计思路 （1）实验1的设计思路：先将10个要相加的数存在以TABLE为首的10个连续的存储单元中，然后利用循环结构依次取出数值放在AL中并累加，若有进位则加到AH中直至循环10次累加结束，将累加的结果放在SUM中并返回DOS状态。 （2）实验2的设计思路：先将10个要比较的数放在以TABLE为首的10个连续的存储单元中。 将第一个数首先赋给AL和AH（分别存储相对最小和最大值）在利用LOOP循环结构，依次和下面的数进行比较，每次把相对的最大值与最小值存储到AH和AL中直至循环9次比较结束，将AH和AL里面的最大值与最小值赋给MAX和MIN，返回DOS状态 （3）实验3的设计思路：先在内存中定义COUNT=100，表示1-100求和，若相求1-n的和并显示只需COUNT的值为n即可，同时定义一块以DNUM为首地址的数据区用于存储累加和的十进制数对应的ASCII码。先利用AX和LOOP求出1-COUNT的累加和存在AX中;在进行数值转化，AX 依次除10取余数保存，将16进制数转化为10进制ASCII码值并存在DUNM中。最后在屏幕上显示并返回DOS状态。 2程序流程图 实验一、二和三的流程图分别如图1、图2和图3所示
微机原理实验报告 计算机网络的设计是一个要求动手能力很强的一门实践课程，在课程设计期间我努力将自己以前所学的理论知识向实践方面转化，尽量做到理论与实践相结合，在课程设计期间能够遵守纪律规章，不迟到、早退，认真完成老师布置的任务，同时也发现了自己的许多不足之处。 在课程设计过程中，我一共完成了11个实验，分别是1.制作直通电缆和交叉UTP、2.交换机Console口和Telnet配置、3.交换机端口和常规配置、4.虚拟局域网VLAN配置、5.路由器Console口Telnet 配置方法和接口配置、6.路由器静态路由配置、7单臂路由配置、8.动态路由协议配置、9.PPP协议配置、10路由器访问控制表(ACL)、11.网络地址转换(NAT)。 在制作直通电缆和交换UTP的实验中，我起初不能完全按照要求来剪切电缆，导致连接不通，后来在同学的帮助下，终于将实验完成。 在做到单臂路由配置和动态路由协议配置的实验，由于自身的基础知识掌握不牢，忘掉了一些理论知识，在重新翻阅课本和老师的指导之下，也成功的完成了试验。 从抽象的理论回到了丰富的实践创造，细致的了解了计算机网络连接的的全过程，认真学习了各种配置方法，并掌握了利用虚拟环境配置
的方法，我利用此次难得的机会，努力完成实验，严格要求自己，认真学习计算机网络的基础理论，学习网络电缆的制作等知识，利用空余时间认真学习一些课本内容以外的相关知识，掌握了一些基本的实践技能。 课程设计是培养我们综合运用所学知识，发现、提出、分析、解决问题的一个过程，是对我们所学知识及综合能力的一次考察。随着科学技术日新月异的不断发展，计算机网络也在不断的变化发展当中，这就要求我们用相应的知识来武装自己，夯实基础，为将来走向工作岗位，贡献社会做好充分的准备。
电涡流传感器实验报告 38030414蔡达 一、实验目的 1.了解电涡流传感器原理; 2.了解不同被测材料对电涡流传感器的影响。 二、实验仪器 电涡流传感器实验模块，示波器:DS5062CE，微机电源:WD990型，士12V，万用表:VC9804A型，电源连接电缆，螺旋测微仪 三、实验原理 电涡流传感器由平面线圈和金属涡流片组成，当线圈中通以高频交变电流后，在与其平行的金属片上会感应产生电涡流，电涡流的大小影响线圈的阻抗Z，而涡流的大小与金属涡流片的电阻率、导磁率、厚度、温度以及与线圈的距离X有关，当平面线圈、被测体(涡流片)、激励源确定，并保持环境温度不变，阻抗Z只与距离X有关，将阻抗变化转为电压信号V输出，则输出电压是距离X的单值函数。
四． 实验数据及处理 1.铁片 0.5 1 1.52 2.5 3 3.5 电涡流传感器电压位移曲线—铁片 电压/V 位移/mm
0.5 1 1.5 2 2.53 3.5 电涡流传感器电压位移拟合曲线—铁片 电压/V 位移/mm 其线性工作区为0.6——3.4，对该段利用polyfit 进行函数拟合，可得V=-1.0488X-1.2465 2.铜片
电涡流传感器电压位移曲线—铜片 电压/V 位移/mm 2.2 2.4 2.6 2.83 3.2 3.4 3.6 -6-5.95-5.9-5.85 -5.8-5.75-5.7 -5.65-5.6-5.55-5.5电涡流传感器电压位移拟合曲线—铜片 电压/V 位移/mm 其线性工作区为2.4——3.4，对该段利用polyfit 进行函数拟合，可得V= -0.4500X -4.4667
微机原理实验报告记录
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微机原理实验报告 班级：自动化72 组员梁慕佳 07054031 张乐 07054033 张林鹏 07054034
实验一：8255 并行接口实验 1 实验目的 1. 学习并掌握8255 的工作方式及其应用； 2. 掌握8255 典型应用电路的接法。 2 实验设备 PC机一台，TD-PITE 实验装置一套。 3 实验内容 1. 基本输入输出实验。编写程序，使8255 的A口为输入，B口为输出，完成拨动开关到数据灯的数据传输。要求只要开关拨动，数据灯的显示就发生相应改变。 2. 流水灯显示实验。编写程序，使8255 的A口和B口均为输出，数据灯D7～D0由左向右，每次仅亮一个灯，循环显示，D15～D8与D7～D0 正相反，由右向左，每次仅点亮一个灯，循环显示。 4 实验原理 并行接口是以数据的字节为单位与I/O 设备或被控制对象之间传递信息。CPU和接口之间的数据传送总是并行的，即可以同时传递8 位、16 位或32 位等。8255可编程外围接口芯片是Intel公司生产的通用并行I/O 接口芯片，它具有A、B、C 三个并行接口，用+5V单电源供电，能在以下三种方式下工作：方式0--基本输入/输出方式、方式1--选通输入/输出方式、方式2--双向选通工作方式。8255的内部结构及引脚如图2-6-1 所示，8255工作方式控制字和C口按位置位/复位控制字格式如图2-6-2所示。 图2-6-1 8255内部结构及外部引脚图
《自动控制原理》习题解答 郑州轻工业学院 电气信息工程学院
第一章习题及答案 1-1 根据题1-1图所示的电动机速度控制系统工作原理图 (1) 将a ，b 与c ，d 用线连接成负反馈状态； (2) 画出系统方框图。 解 （1）负反馈连接方式为：d a ?，c b ?； （2）系统方框图如图解1-1 所示。 1-2 题1-2图是仓库大门自动控制系统原理示意图。试说明系统自动控制大门开闭的工作原理，并画出系统方框图。 题1-2图 仓库大门自动开闭控制系统 解 当合上开门开关时，电桥会测量出开门位置与大门实际位置间对应的偏差电压，偏差电压经放大器放大后，驱动伺服电动机带动绞盘转动，将大门向上提起。与此同时，和大
门连在一起的电刷也向上移动，直到桥式测量电路达到平衡，电动机停止转动，大门达到开启位置。反之，当合上关门开关时，电动机带动绞盘使大门关闭，从而可以实现大门远距离开闭自动控制。系统方框图如图解1-2所示。 1-3 题1-3图为工业炉温自动控制系统的工作原理图。分析系统的工作原理，指出被控对象、被控量和给定量，画出系统方框图。 题1-3图 炉温自动控制系统原理图 解 加热炉采用电加热方式运行，加热器所产生的热量与调压器电压c u 的平方成正比，c u 增高，炉温就上升，c u 的高低由调压器滑动触点的位置所控制，该触点由可逆转的直流电动机驱动。炉子的实际温度用热电偶测量，输出电压f u 。f u 作为系统的反馈电压与给定电压r u 进行比较，得出偏差电压e u ，经电压放大器、功率放大器放大成a u 后，作为控制电动机的电枢电压。 在正常情况下，炉温等于某个期望值T °C ，热电偶的输出电压f u 正好等于给定电压r u 。此时，0=-=f r e u u u ，故01==a u u ，可逆电动机不转动，调压器的滑动触点停留在某个合适的位置上，使c u 保持一定的数值。这时，炉子散失的热量正好等于从加热器吸取的热量，形成稳定的热平衡状态，温度保持恒定。 当炉膛温度T °C 由于某种原因突然下降(例如炉门打开造成的热量流失)，则出现以下的控制过程,控制的结果是使炉膛温度回升，直至T °C 的实际值等于期望值为止。
北京航空航天大学电气实验报告 FPGA实验 张天 130325班 学号：13031220
一．实验目的 略 二．实验要求 略 三．实验设备 略 四．实验内容 略 五．实验实例 1.实例6-1 思考题1：输出信号q3q2q1绑定接口电路的七段数码管或米字型数码管或LED点 阵显示？ 答： 思考题2：怎样修改成4位二进制减法计数器，具有清零，启动控制功能等？ 答： 思考题3：把计数器修改成2位或更多位十进制计数功能，再用七段数码管进行显示等？ 答： 2.实例6-2 思考题：一位半加器电路采用VHDL语言实验 答： library ieee; use ieee.std_logic_1164.all; use iee.std_logic_unsigned.all; entity halfadd is port (a,b;in std_logic sum,carry; out std_logic) end entity halfadd; architecture halfadd is begin sum<=a and(not b)+b and (not a); carry<= a and b; end architecture halfadd; 六．实验过程 我们组做的是一个利用led点阵规律亮灭变化形成字体，并且字体产生变化，形成“自动化?”的样子，实现图片如下图：
1.实验分析： 实验设计思路： 本实验的设计思路是利用led灯的 辉光效应，利用逐行扫描，在高频情况下就会显示所有行的亮灯，进而形成汉字，并且有时钟计数程序，当时钟数字达到规定值（本实验为111111111b）时，跳转到下一个状态，显示第二个憨子。每个汉字的颜色由led灯决定，改led矩阵有红绿两种led灯，因此有红绿橙三种颜色显示。 2.实现过程 对设计思路的实现并非一帆风顺，最初编写的时候遇到了一些问题。首先，定义输入输出角是个繁琐的事情（需要定义40+次，每次必须手动），另外，在程序编写过程中，也出现了一些逻辑错误，对于错误，我们仔细逐条语句分析，最终解决了错误，解决过程中也加深了对FPGA的语言逻辑及硬件结构的理解。 七.FPGA使用心得 在学习FPGA过程中，我获得了很多收获。首先，由于有单片机的基础，上手过程并不是十分复杂，对于输入输出的理解我没有遇到太多阻碍。这次学习也验证了我具有短时间内掌握一款新型的芯片的能力。学习过程中最大的困难就是VDHL语言的编写。我们以前有c语言的基础，不过学习这种新的语言还是花出了不少时间与精力，现在可以说基本掌握的VDHL的基本写法和思路，能运 用到需要的程序中来。另外，调试的过程能极强地加大对程序的理解及逻辑的构建，在调试中，逐渐明白了以前不懂的东西，对FPGA的工作原理的理解更加透彻了。 不了解的人可能会把FPGA当做一种单片机，但其实，相比于单片机，FPGA 是有很多优势的。其无固定的硬件结构使其具有远超单片机的灵活性，另外，它的编程方法可以同步进行多个process 使其能同步处理多个进程，因此，它的
实验一汇编语言上机实验 实验目的： 1、学习及掌握汇编语言源程序的书写格式和要求。 2、学会使用EDIT、MASM、LINK、DEBUG等软件工具。 3、熟练掌握在计算机上编辑、汇编、连接及运行汇编语言程序的方法。 实验仪器： 1、微型计算机一台（带DOS或WINDOWS操作系统） 2、MASM开发套件 实验原理： 1、调试程序DEBUG能进行汇编程序调试。 2、DOS功能调用 为了使用方便,将DOS层功能模块所提供的88个子程序统一顺序编号从00H到57H。DOS系统功能调用方式如： （1）将子程序编号送入AH寄存器； （2）置入口参数； （3）执行中断指令：INT 21H。 实验步骤： 1、通过DEBUG编写、运行汇编程序 （1）DEBUG程序的启动 在DOS操作系统状态下，可直接调入DEBUG程序，键入命令格式如下： A或C>DEBUG[d:][path][filename[.exe] 在启动DEBUG时，如果输入了文件名(filename)，则DEBUG程序把指定文件装入内存。 (1)（2）键入程序并汇编 用DEBUG的A命令送入程序（下划线部分为程序员输入部分）： E:\huibian>debug↙ -a↙ 1387:0100 mov al,32↙ 1387:0102 mov dl,34↙ 1387:0104 add dl,al↙ 1387:0106 sub dl,30↙ 1387:0109 mov ah,2↙ 1387:010B int 21↙ 1387:010D int 20↙ 1387:010F↙ - （要求学生截图） 当键入A命令时,自动产生所送内存单元的段地址和偏移地址。通过偏移地址可以看到每条指令占有内存单元多少个字节，当程序段键完后,只键入回车键，就退出汇编状态，回到DEBUG状态‘—’。其中送入数据为十六进制数，不需要键入H。 (2)将汇编程序段存入磁盘，其中‘e1’为文件名。 -n e1↙
实 验一 陀螺仪关键参数测试与分析实验 加速度计关键参数测试与分析实验 二零一三年五月十二日 实验一陀螺仪关键参数测试与分析实验 一、实验目得 通过在速率转台上得测试实验,增强动手能力与对惯性测试设备得感性认识；通过对陀螺仪测试数据得分析,对陀螺漂移等参数得物理意义有清晰得认识,同时为在实际工程中应用陀螺仪与对陀螺仪进行误差建模与补偿奠定基础。 二、实验内容 利用单轴速率转台,进行陀螺仪标度因数测试、零偏测试、零偏重复性测试、零漂测试实验与陀螺仪标度因数与零偏建模、误差补偿实验。 三、实验系统组成 单轴速率转台、MEMS 陀螺仪(或光纤陀螺仪)、稳压电源、数据采集系统与分析系统。
四、实验原理 1.陀螺仪原理 陀螺仪就是角速率传感器,用来测量载体相对惯性空间得角速度，通常输出与角速率对应得电压信号。也有得陀螺输出频率信号(如激光陀螺）与数字信号（把模拟电压数字化)。以电压表示得陀螺输出信号可表示为: (1-1）式中就是与比力有关得陀螺输出误差项，反映了陀螺输出受比力得影响,本实验不考虑此项误差。因此，式（１－１）简化为 (１-2）由（１－2）式得陀螺输出值所对应得角速度测量值: (1－3) 对于数字输出得陀螺仪,传感器内部已经利用标度因数对陀螺仪模拟输出进行了量化,直接输出角速度值,即： （１－4）就是就是陀螺仪得零偏，物理意义就是输入角速度为零时，陀螺仪输出值所对应得角速度。且 (１-5) 精度受陀螺仪标度因数、随机漂移、陀螺输出信号得检测精度与得影响。通常与表现为有规律性,可通过建模与补偿方法消除,表现为随机特性,可通过信号滤波方法抵制。因此，准确标定与就是实现角速度准确测量得基础。 五、陀螺仪测试实验步骤 1)标度因数与零偏测试实验 ａ、接通电源，预热一定时间; b、陀螺工作稳定后，测量静止情况下陀螺输出并保存数据;
微机原理实验报告 班级：自动化72 组员梁慕佳 07054031 张乐 07054033 张林鹏 07054034
实验一：8255 并行接口实验 1 实验目的 1. 学习并掌握8255 的工作方式及其应用； 2. 掌握8255 典型应用电路的接法。 2 实验设备 PC机一台，TD-PITE 实验装置一套。 3 实验内容 1. 基本输入输出实验。编写程序，使8255 的A口为输入，B口为输出，完成拨动开关到数据灯的数据传输。要求只要开关拨动，数据灯的显示就发生相应改变。 2. 流水灯显示实验。编写程序，使8255 的A口和B口均为输出，数据灯D7～D0由左向右，每次仅亮一个灯，循环显示，D15～D8与D7～D0 正相反，由右向左，每次仅点亮一个灯，循环显示。 4 实验原理 并行接口是以数据的字节为单位与I/O 设备或被控制对象之间传递信息。CPU和接口之间的数据传送总是并行的，即可以同时传递8 位、16 位或32 位等。8255可编程外围接口芯片是Intel公司生产的通用并行I/O 接口芯片，它具有A、B、C 三个并行接口，用+5V单电源供电，能在以下三种方式下工作：方式0--基本输入/输出方式、方式1--选通输入/输出方式、方式2--双向选通工作方式。8255的内部结构及引脚如图2-6-1 所示，8255工作方式控制字和C口按位置位/复位控制字格式如图2-6-2所示。 图2-6-1 8255内部结构及外部引脚图
图2-6-2 8255控制字格式 5 实验步骤 1. 基本输入输出实验 本实验使8255 端口A工作在方式0 并作为输入口，端口B工作在方式0 并作为输出口。用一组 开关信号接入端口A，端口B 输出线接至一组数据灯上，然后通过对8255 芯片编程来实现输入输出 功能。具体实验步骤如下述： （1）实验接线图如图2-6-3所示，按图连接实验线路图； （2）编写实验程序，经编译、连接无误后装入系统； （3）运行程序，改变拨动开关，同时观察LED 显示，验证程序功能。 图2-6-3 8255基本输入输出实验接线图 程序如下： ;========================================================= ; 文件名: A82551.ASM ; 功能描述: A口为输入，B口为输出，将读入的数据输出显示 ; IOY1