东南大学能源与环境学院
实验报告课程名称：自动控制原理实验
实验名称：采样控制系统的分析
院（系）：能源与环境学院专业：热能与动力工程姓名：学号：
同组人员：实验时间：2015.12.17
评定成绩：审阅教师：
一．实验目的
1. 熟悉并掌握Simulink 的使用；
2. 通过本实验进一步理解香农定理和零阶保持器ZOH 的原理及其实现方法；
3. 研究开环增益K 和采样周期T 的变化对系统动态性能的影响；
二．实验设备
装有Matlab 软件的PC 机一台。
三．实验原理
1. 采样定理
图2-1为信号的采样与恢复的方框图，图中X(t)是t 的连续信号，经采样开关采样后，变为离散信号)(*t x 。
图2-1 连续信号的采样与恢复
香农采样定理证明要使被采样后的离散信号X *(t)能不失真地恢复原有的连续信号X(t)，其充分条件为：
max 2ωω≥S
式中S ω为采样的角频率，max ω为连续信号的最高角频率。由于T
S πω2=，因而式可为：max
ωπ≤
T 其中：T 为采样周期。
2. 采样控制系统性能的研究
图2-2为二阶采样控制系统的方块图。
图2-2
采样控制系统稳定的充要条件是其特征方程的根均位于Z 平面上以坐标原点为圆心的单位圆内，且这种系统的动、静态性能均只与采样周期T 有关。
由图2-2所示系统的开环脉冲传递函数为：
]
25
.05.01[)1(25])2(2[)1(25])15.0()1(25[)(21212++--=+-=+-==---S S S Z Z S S Z Z S S e Z z G S T
]5.015.0)
1([
)1(25221T e Z Z
Z Z Z TZ Z Z ---+----= )
)(1()]
21()12[(5.122222T
T T T e Z Z Te e Z e T --------++-= 闭环脉冲传递函数为：
)]21(]12[5.12)1()]
21(12[5.12)()(222222
222T
T T T T T T T Te e Z e T e Z e Z Te e Z e T z R z C ----------++-+++---++-=）（ 5.12)5.1125()5.115.1325()]
21(12[5.12222
222++-+-+--++-=-----T e Z e T Z Te e Z e T T T T T T ）（
根据上式，根据朱利判据可判别该采样控制系统否稳定，并可用迭代法求出该系统的阶跃输出响应。
四．实验内容
1. 使用Simulink 仿真采样控制系统
2. 分别改变系统的开环增益K 和采样周期T ，研究它们对系统动态性能及稳态精度的影响。
五．实验步骤
5-1．验证香农采样定理
利用Simulink 搭建如下对象，如图2-3。
图2-3
设定正弦波的输入角频率w = 5，选择采样时间T 分别为0.01s 、0.1s 和1s ，
观察输入输出波形，并结合香农定理说明原因，感兴趣的同学可以自选正弦波频率和采样时间T的值.。
5-2．采样系统的动态特性
利用Simulink搭建如下二阶系统对象，如图2-4。
当系统的增益K=10，采样周期T分别取为0.003s，0.03s，0.3s进行仿真实验。
更改增益K的值，令K=20，重复实验一次。
感兴趣的同学可以自己设定采样时间以及增益K的值，要求能够说明系统的动态特性即可。
系统对象simulink仿真图：
图2-4
六．报告要求
画出采样-保持器在各种采样频率下的波形，并分析说明。
七．实验结果与分析
5-1．验证香农采样定理
利用Simulink搭建如下对象：
设定正弦波的输入角频率w = 5，采样周期分别为0.01s、0.1s和1s时的波
形图如下：
T=0.01s
T=0.1s
T=1s
由以上图像可知，当T=0.01s时，输入输出的波形几乎一致；当T=0.1s时，输出波形虽然大致成正弦波形，但是明显成阶梯状，信号还原较差；T=1s时，输出波形杂乱无章，信号几乎没有得到还原。
5-2．采样系统的动态特性
利用Simulink搭建如下二阶系统对象：
当K=10，T=0.003s时，
当K=10，T=0.03s时，
当K=10，T=0.3s时，
当K=20，T=0.003s时，
当K=20，T=0.03s时，
当K=20，T=0.3s时，
由以上波形图可知：若K保持不变，当T=0.003s时，由于采样周期小，频率高，输入输出曲线几乎一致，复现较好；当T=0.03s时，由于采样周期变大，频率变小，输入输出曲线开始出现偏差；当T=0.3s时，由于采样周期过大，频率小，对于一个原先稳定的连续系统，加入采样器和零阶保持器后，降低了系统的稳定裕量，使系统出现不稳定。而若T保持不变，开环增益系数K越大，偏
差越明显。
八．思考与回答
1．连续二阶线性定常系统，不论开环增益K多大，闭环系统均是稳定的，而为什么离散后的二阶系统在K大到某一值会产生不稳定？
答：连续二阶线性定常系统，不论开环增益K多大，闭环系统均是稳定的，在加入采样器和零阶保持器后，随着开环增益K的增大，系统稳定性也会发生变化。未加采样系统时，闭环特征方程为：0.5s^2+s+K=0，由劳斯判据判断，不管K为多大，系统总是稳定的。
加入采样器和零阶保持器后，为了保证系统稳定，K值就要受到限制。以上例T=0.03为例，系统特征方程为：1+G(Z1)=0，即4(Z2-1.94Z+0.94)+0.0016K，
应用劳斯判据，系统的稳定条件为0
2．用朱利判据求出本实验系统稳定条件：
1）当增益K不变时，采样周期T的范围。
2）当采样周期T不变时，增益K的范围。
答：(1)系统特征函数D（z）且K=10，由计算可知当T1<0.655s时，系统临界稳定，而由香农采样定理可知，T<0.1*T1=0.0655时，系统里离散化后输出的和连续的输出能够很好地符合，由此可知T=0.3s时，离散系统发散，不再稳定。
（2）当系统采样周期T不变时，设T=0.5s，则闭环特征方程D(Z)，计算可得0 九．实验总结 在本次实验中，我进一步熟悉并掌握了Simulink的使用，理解了香农定理 和零阶保持器ZOH的原理及其实现方法，懂得了开环增益K和采样周期T的变化对系统动态性能的影响。 数值分析上机题 第一章 17.（上机题）舍入误差与有效数 设∑=-= N j N j S 2 2 11 ，其精确值为）111-23（21+-N N 。 （1）编制按从大到小的顺序1 -1 ···1-311-21222N S N +++=，计算N S 的通用 程序； （2）编制按从小到大的顺序1 21 ···1)1(111 222-++--+ -=N N S N ，计算N S 的通用程序； （3）按两种顺序分别计算210S ,410S ,610S ,并指出有效位数（编制程序时用单精度）； （4）通过本上机题，你明白了什么？ 解： 程序： （1）从大到小的顺序计算1 -1 ···1-311-21222N S N +++= ： function sn1=fromlarge(n) %从大到小计算sn1 format long ; sn1=single(0); for m=2:1:n sn1=sn1+1/(m^2-1); end end （2）从小到大计算1 21 ···1)1(111 2 22 -++--+-= N N S N function sn2=fromsmall(n) %从小到大计算sn2 format long ; sn2=single(0); for m=n:-1:2 sn2=sn2+1/(m^2-1); end end （3） 总的编程程序为： function p203() clear all format long; n=input('please enter a number as the n:') sn=1/2*(3/2-1/n-1/(n+1));%精确值为sn fprintf('精确值为%f\n',sn); sn1=fromlarge(n); fprintf('从大到小计算的值为%f\n',sn1); sn2=fromsmall(n); fprintf('从小到大计算的值为%f\n',sn2); function sn1=fromlarge(n) %从大到小计算sn1 format long; sn1=single(0); for m=2:1:n sn1=sn1+1/(m^2-1); end end function sn2=fromsmall(n) %从小到大计算sn2 format long; sn2=single(0); for m=n:-1:2 sn2=sn2+1/(m^2-1); end end end 运行结果： 东南大学VS 大连理工VS 华南理工 从此爱上她(cathy430073) 级别:新手上路 发帖:4 积分:4 来自:202.118.71.208 注册:2006-10-27 :0 :0 该三校均属当年的四大工学院行列. 四大工学院中,除了华科异军突起外 该三校综合实力属伯仲之间,值得PK 欢迎大家讨论,谢绝漫骂!!!! ------ 此帖被 likuns 在 2006-10-27 12:42:12 修改过 来自：219.133.230.* .楼主. 2006-10-27 12:29:42 从此爱上她(cathy430073) 级别:新手上路 发帖:4 积分:4 来自:202.118.71.208 注册:2006-10-27 :0 :0 东南大学是中央直管、教育部直属的全国重点大学，是国家“985工程”和“211工程”重点建设的大学之一。是国务院授权首批可授予博士、硕士、学士学位，审定教授、副教授任职资格及自批增列博士生导师的高校。学校座落在历史文化名城南京，主校区位于四牌楼2 号，是六朝宫苑的遗址，也曾是明朝国子监所在地，千百年来书声不断，学泽绵延。 东南大学是我国最早建立的高等学府之一，素有“学府圣地”和“东南学府第一流”之美誉。东南大学前身是创建于1902年的三江师范学堂。1921年经近代著名教育家郭秉文先生竭力倡导，以南京高等师范学校为基础正式建立东南大学，成为当时国内仅有的两所国立综合性大学之一。郭秉文先生出任首任校长。他周咨博访、广延名师，数十位著名学者、专家荟萃东大,遂有“北大以文史哲著称、东大以科学名世”之誉。1928年学校改名为国立中央大学，设理、工、医、农、文、法、教育七个学院，学科设置之全和学校规模之大为全国各高校之冠。1952年全国院系调整，文理等科迁出，以原中大工学院为主体，先后并入复旦大学、交通大学、浙江大学、金陵大学等校的有关系、科，在中央大学本部的原址建立了南京工学院。1988年5月，学校复更名为东南大学。 东南大学经过一百多年的创业发展，如今已成为一所以工为特色，理、工、医、文、管、艺等多学科协调发展的综合性大学。学校现有教职工6000多人，其中正、副教授1500多人，博士生导师300多人，两院院士8人，国务院学位委员会委员1人，国务院学位委员会学科评议组成员9人，“长江学者奖励计划”特聘教授、讲座教授20人，国家级、省部级有突出贡献的中青年专家，杰出青年科学基金获得者，“863”、“973”专家组成员等优秀人才130余人。 近年来，学校大力加强学科建设，取得了丰硕的成果。11个一级学科在2002-2004全国学科整体水平评估中名列全国前十名，其中６个一级学科位列全国前五名。目前，学校拥有60个本科专业，206个硕士点，93个二级学科博士点，16个一级学科博士学位授权点，15个博士后科研流动站，10个国家重点学科，6个国家重点学科培育点，10个江苏省重点学科（其中1个江苏省“重中之重”学科），22个国家级、省部级重点实验室和工程研究中心。 在长期的办学实践中，东南大学加大教育教学改革力度，努力推进素质教育，着力培养学生的创新精神和实践能力。1996年通过“本科教学优秀学校评价”，是全国首批获此殊荣的3所高校之一。2004年，在20年强化班办学经验基础上成立了吴健雄学院。该学院依托学校的重点学科，汇集学校一流教师，享用学校一流资源，采用分级导师制，是东南大学精英教育的“人才培养特区”。2005年，全校共有15门课程入选国家精品课程，其中大学语文、大学英语、大学数学、大学体育、大学物理和物理实验等课程，几乎惠及所有在校学生，精品课程数名列全国高校第七。学校共设有40多个院、系，全日制在校生26000多人，其中研究生9000多人。另有专业学位教育研究生近3000人。 东南大学办学条件优异。学校设有国家级电工电子基础课程教学基地、计算中心、现代分析测试中心、电化教育中心、工业发展与培训中心等教学实习基地，并建立了网上远程教育系统，实现了教学科研手段的现代化。学校图书馆面积3万多平方米，藏有各类图书资料227万册。 东南大学学校总面积427公顷，校园环境优美，历史文化底蕴深厚。建成于1930年的大礼堂、吴健雄先生曾经就读的“健雄院”、古劲苍笼的六朝松、为纪念清朝大书法家李瑞清先生而建的“梅庵”、典雅端庄的老图书馆、1923年落成的体育馆与新落成的吴健雄纪念馆、 《控制系统仿真与CAD》 实验课程报告 一、实验教学目标与基本要求 上机实验是本课程重要的实践教学环节。实验的目的不仅仅是验证理论知识，更重要的是通过上机加强学生的实验手段与实践技能，掌握应用 MATLAB/Simulink 求解控制问题的方法，培养学生分析问题、解决问题、应用知识的能力和创新精神，全面提高学生的综合素质。 通过对MATLAB/Simulink进行求解，基本掌握常见控制问题的求解方法与命令调用，更深入地认识和了解MATLAB语言的强大的计算功能与其在控制领域的应用优势。 上机实验最终以书面报告的形式提交，作为期末成绩的考核内容。 二、题目及解答 第一部分：MATLAB 必备基础知识、控制系统模型与转换、线性控制系统的计算机辅助分析 1. >>f=inline('[-x(2)-x(3);x(1)+a*x(2);b+(x(1)-c)*x(3)]','t','x','flag','a','b','c');[t,x]=ode45( f,[0,100],[0;0;0],[],0.2,0.2,5.7);plot3(x(:,1),x(:,2),x(:,3)),grid,figure,plot(x(:,1),x(:,2)), grid 2. >>y=@(x)x(1)^2-2*x(1)+x(2);ff=optimset;https://www.doczj.com/doc/cb3846832.html,rgeScale='off';ff.TolFun=1e-30;ff.Tol X=1e-15;ff.TolCon=1e-20;x0=[1;1;1];xm=[0;0;0];xM=[];A=[];B=[];Aeq=[];Beq=[];[ x,f,c,d]=fmincon(y,x0,A,B,Aeq,Beq,xm,xM,@wzhfc1,ff) Warning: Options LargeScale = 'off' and Algorithm = 'trust-region-reflective' conflict. Ignoring Algorithm and running active-set algorithm. To run trust-region-reflective, set LargeScale = 'on'. To run active-set without this warning, use Algorithm = 'active-set'. > In fmincon at 456 Local minimum possible. Constraints satisfied. fmincon stopped because the size of the current search direction is less than twice the selected value of the step size tolerance and constraints are satisfied to within the selected value of the constraint tolerance. 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。 东南大学数值分析上机作业 汇总 -标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII 数值分析上机报告 院系： 学号： 姓名： 目录 作业1、舍入误差与有效数 (1) 1、函数文件cxdd.m (1) 2、函数文件cddx.m (1) 3、两种方法有效位数对比 (1) 4、心得 (2) 作业2、Newton迭代法 (2) 1、通用程序函数文件 (3) 2、局部收敛性 (4) （1）最大δ值文件 (4) （2）验证局部收敛性 (4) 3、心得 (6) 作业3、列主元素Gauss消去法 (7) 1、列主元Gauss消去法的通用程序 (7) 2、解题中线性方程组 (7) 3、心得 (9) 作业4、三次样条插值函数 (10) 1、第一型三次样条插值函数通用程序： (10) 2、数据输入及计算结果 (12) 作业1、舍入误差与有效数 设∑ =-=N j N j S 2 2 11 ，其精确值为?? ? ??---1112321N N . （1）编制按从小到大的顺序1 1 131121222-? ??+-+-=N S N ，计算N S 的通用程序； （2）编制按从大到小的顺序()1 21 11111222-???+--+-=N N S N ，计算N S 的通用程序； （3）按两种顺序分别计算642101010,,S S S ,并指出有效位数； （4）通过本上机你明白了什么？ 程序： 1、函数文件cxdd.m function S=cxdd(N) S=0; i=2.0; while (i<=N) S=S+1.0/(i*i-1); i=i+1; end script 运行结果（省略>>）： S=cxdd(80) S= 0.737577 2、函数文件cddx.m function S=cddx (N) S=0; for i=N:-1:2 S=S+1/(i*i-1); end script 运行结果（省略>>）： S=cddx(80) S= 0.737577 3、两种方法有效位数对比 扫描电镜的网上预约及使用办法 本办法包括了XL30环境扫描电镜和Sirion场发射扫描电镜的网上预约及使用办法，开放运行时的开放时段和限定时间将视预约情况增减。 各课题组至少可获得一个“用户名/密码”，可随时查询或预约。机组实际操作人员必须通过考核获得上岗证，严禁无证人员独立操作机组。 应至少提前3个工作日预约，最多可预约到第三周，每1小时为一个预约基本单元。每个用户每次预约时间不得低于1小时，但不得超过限定值（大、中、小用户的限定值分别由管理员设定）；在可预约资源紧张时（即忙时），每个用户（大、中、小）每周预约时间不得超过限定值，且均需在一天内安排。 在完成预约、管理员确认前，委托人应填写“扫描电镜预约使用确认单”（在中心首页“下载区域”），经指导老师或其委托人签名确认后，交中心网管人员，网管人员在收到“预约使用确认单”后的1个工作日内完成预约的网上审核确认；确认后的预约不得随意撤除，若需撤销已经确认的上机时间，应提前1个工作日通知中心网管人员，否则认定为违约，违约金按已确认预约时间的50%收取。 拟上机人员应在预约时间的前1个工作日前将老师签名后的“预约使用确认单”交中心网管人员。若逾期未交，原预约时间将被取消。 应严格按照预约时间进行上机操作。上机人员应提前做好制样、表面处理等样品前处理工作，按时进出机组，不得延时以免影响后续人员使用；在后面无人上机的情况下，确需延时继续使用，应征得设备管理人员同意。 上机时间结束后由设备管理人员确认并记录实际使用时间和违约时间。如因预约人员原因迟到，仍按原约定时间开始计费；如预约时间比实际使用时间多30分钟以上，则余下时间收取50%的违约金。 各用户使用费用的统计结果可实时进行网上查询。 因设备或设备管理人员原因需取消有关上机预约，应提前通知委托人。 中心网管人员及联系方式：晏井利，52090661 东南大学分析测试中心 2009年2月制定，2011年1月修订 实验一 Matlab使用方法和程序设计 一、实验目的 1、掌握Matlab软件使用的基本方法； 2、熟悉Matlab的数据表示、基本运算和程序控制语句 3、熟悉Matlab绘图命令及基本绘图控制 4、熟悉Matlab程序设计的基本方法 二、实验内容 1、帮助命令 使用help命令，查找sqrt（开方）函数的使用方法； 2、矩阵运算 （1）矩阵的乘法 已知A=[1 2;3 4]; B=[5 5;7 8]; 求A^2*B （2）矩阵除法 已知A=[1 2 3;4 5 6;7 8 9]; B=[1 0 0;0 2 0;0 0 3]; A\B,A/B （3）矩阵的转置及共轭转置 已知A=[5+i,2-i,1;6*i,4,9-i]; 求A.', A' （4）使用冒号选出指定元素 已知：A=[1 2 3;4 5 6;7 8 9]; 求A中第3列前2个元素；A中所有列第2，3行的元素； （5）方括号[] 用magic函数生成一个4阶魔术矩阵，删除该矩阵的第四列 3、多项式 （1）求多项式p(x) = x3 - 2x - 4的根 （2）已知A=[1.2 3 5 0.9;5 1.7 5 6;3 9 0 1;1 2 3 4] ， 求矩阵A的特征多项式; 求特征多项式中未知数为20时的值； 4、基本绘图命令 （1）绘制余弦曲线y=cos(t)，t∈[0，2π] （2）在同一坐标系中绘制余弦曲线y=cos(t-0.25)和正弦曲线y=sin(t-0.5)，t∈[0，2π] 5、基本绘图控制 绘制[0，4π]区间上的x1=10sint曲线，并要求： （1）线形为点划线、颜色为红色、数据点标记为加号； （2）坐标轴控制：显示范围、刻度线、比例、网络线 （3）标注控制：坐标轴名称、标题、相应文本； 6、基本程序设计 （1）编写命令文件：计算1+2+?+n<2000时的最大n值； （2）编写函数文件：分别用for和while循环结构编写程序，求2的0到n次幂的和。 三、预习要求 利用所学知识，编写实验内容中2到6的相应程序，并写在预习报告上。 东南大学 电机实验报告 姓名：学号： 专业：自动化 组员： 时间：2014年6月 实验一、二电器控制（一、二） 一、实验目的 1、了解接触器、按扭等元件的功能特点，掌握其工作原理及接线方法； 2、学会使用接触器、按钮组合控制风扇开关。 二、实验原理 1. 接触器型号划分 在电工学上。接触器是一种用来接通或断开带负载的交直流主电路或大容量控制电路的自动化切换器，主要控制对象是电动机，此外也用于其他电力负载，如电热器，电焊机，照明设备，接触器不仅能接通和切断电路，而且还具有低电压释放保护作用/。接触器控制容量大。适用于频繁操作和远距离控制。是自动控制系统 中的重要元件之一。通用接触器可大致分以下两类。 （1）交流接触器。主要由电磁机构、触头系统、灭弧装置等组成。常用的是CJ10、CJ12、CJ12B等系列。 （2）直流接触器。一般用于控制直流电器设备，线圈中通以直流电，直流接触器的动作原理和结构基本上与交流接触器是相同的。 但现在接触器的型号都重新划分了。都是AC系列的了。 AC-1类接触器是用来控制无感或微感电路的。 AC--2类接触器是用来控制绕线式异步电动机的启动和分断的。 AC-3和AC--4接触器可用于频繁控制异步电动机的启动和分断。 2. 交流接触器（CJX1-12） 实验室所用的是交流接触器（CJX1-12）如下图所示 铭牌如下 工作原理 当线圈通电时,静铁芯产生电磁吸力,将动铁芯吸合,由于触头系统是与动铁芯联动的,因此动铁芯带动三条动触片同时运行,触点闭合,从而接通电源。当线圈断电时,吸力消失, 动铁芯联动部分依靠弹簧的反作用力而分离,使主触头断开,切断电源。 使用接法 1、一般三相接触器一共有8个点，三路输入，三路输出，还有是控制点两个。输出和输入是对应的，很容易能看出来。如果要加自锁的话，则还需要从输出点的一个端子将线接到控制点上面。 2、首先应该知道交流接触器的原理。他是用外界电源来加在线圈上，产生电磁场。加电吸合，断电后接触点就断开。知道原理后，外加电源的接点，也就是线圈的两个接点，一般在接触器的下部，并且各在一边。其他的几路输入和输出一般在上部。还要注意外加电源的电压是多少（220V或380V），一般都标得有。并且注意接触点是常闭还是常开。 第一章绪论 误差的基本概念：了解误差的来源，理解绝对误差、相对误差和有效数的概念，熟练掌握数据误差对函数值影响的估计式。 机器数系：了解数的浮点表示法和机器数系的运算规则。 数值稳定性：理解算法数值稳定性的概念，掌握分析简单算例数值稳定性的方法，了解病态问题的定义，学习使用秦九韶算法。 第二章非线性方程解法 简单迭代法：熟练掌握迭代格式、几何表示以及收敛定理的内容，理解迭代格式收敛的定义、局部收敛的定义和局部收敛定理的内容。 牛顿迭代法：熟练掌握Newton迭代格式及其应用，掌握局部收敛性的证明和大范围收敛定理的内容，了解Newton法的变形和重根的处理方法。 第三章线性方程组数值解法 （1）Guass消去法：会应用高斯消去法和列主元Guass消去法求解线性方程组，掌握求解三对角方程组的追赶法。 （2）方程组的性态及条件数：理解向量范数和矩阵范数的定义、性质，会计算三种常用范数，掌握谱半径与2- 范数的关系，会计算条件数，掌握实用误差分析法。 （3）迭代法：熟练掌握Jacobi迭代法、Guass-Seidel迭代法及SOR方法，能够判断迭代格式的收敛性。 （4）幂法：掌握求矩阵按模最大和按模最小特征值的幂法。 第四章插值与逼近 （1）Lagrange插值：熟练掌握插值条件、Lagrange插值多项式的表达形式和插值余项。（2）Newton插值：理解差商的定义、性质，会应用差商表计算差商，熟练掌握Newton插值多项式的表达形式，了解Newton型插值余项的表达式。 （3）Hermite插值：掌握Newton型Hermite插值多项式的求法。 （4）高次插值的缺点和分段低次插值：了解高次插值的缺点和Runge现象，掌握分段线性插值的表达形式及误差分析过程。 （5）三次样条插值：理解三次样条插值的求解思路，会计算第一、二类边界条件下的三次样条插值函数，了解收敛定理的内容。 （6）最佳一致逼近：掌握赋范线性空间的定义和连续函数的范数，理解最佳一致逼近多项式的概念和特征定理，掌握最佳一致逼近多项式的求法。 （7）最佳平方逼近：理解内积空间的概念，掌握求离散数据的最佳平方逼近的方法，会求超定方程组的最小二乘解，掌握连续函数的最佳平方逼近的求法。 东南大学电工电子实验中心实验报告 数字逻辑设计实践 实验一数字逻辑电路实验基础 学院电气工程学院 指导老师团雷鸣 地点 104 姓名 学号 __________得分实验日期 1．实验目的 （1）认识数字集成电路，能识别各种类型的数字器件和封装； （2）学习查找器件资料，通过器件手册了解器件； （3）了解脉冲信号的模拟特性，了解示波器的各种参数及其对测量的影响，了解示波器探头的原理和参数，掌握脉冲信号的各项参数； （4）了解逻辑分析的基本原理，掌握虚拟逻辑分析的使用方法； （5）掌握实验箱的结构、功能，面包板的基本结构、掌握面包板连接电路的基本方法和要求； （6）掌握基本的数字电路的故障检查和排除方法。 2．必做实验 （1）复习仪器的使用，TTL信号参数及其测量方法 用示波器测量并记录频率为200KHz的TTL信号的上升沿时间、下降沿时间、脉冲宽度和高、低电平值。 接线图 理论仿真TTL图像 TTL实验数据表格 （2）节实验：电路安装调试与故障排除 要求：测出电路对应的真值表，并进行模拟故障排查，记录故障设置情况和排查过程。 接线图 真值表 F=1，G=1 序号S1B1S2B2L 100000110100001020110 103 110040 150110 006101107111001800 001190 思考题 ①能否用表格表示U8脚输出端可能出现1的全部情况 2 ②存在一个使报警器信号灯持续接通的故障，它与输入的状态无关。那么，什么是最有可能的故障？ 答：两个集成电路74HC00与74HC20未加工作电压VCC并接地，造成集成电路无法工作，L一直为低电平，Led发光。 ③下列故障的现象是什么样的？ a.U8脚输出端的连线开路。1答：无论S2与B2输入什么信号，都视为U4 与U5输入0信号(副驾驶有人22且安全带未扣上)，会造成报警。 b.U3脚的输出停留在逻辑0。1答：无论B1输入什么信号，都视为U13输 入0信号。（驾驶座安全带扣上）1 ④当汽车开始发动，乘客已坐好，而且他的座位安全带已扣上，报警灯亮，这结果仅与司机有关，列出可能的故障，并写出寻找故障的测试顺序。 可能情况：司机未系安全带 数值分析上机题1 设2 21 1N N j S j ==-∑ ，其精确值为1311221N N ??-- ?+?? 。 （1）编制按从大到小的顺序222 111 21311 N S N = +++---，计算N S 的通用程序。 （2）编制按从小到大的顺序22 21111(1)121 N S N N =+++----，计算N S 的通用程序。 （3）按两种顺序分别计算210S ，410S ，610S ，并指出有效位数。（编制程序时用单精度） （4）通过本上机题，你明白了什么？ 程序代码（matlab 编程）： clc clear a=single(1./([2:10^7].^2-1)); S1(1)=single(0); S1(2)=1/(2^2-1); for N=3:10^2 S1(N)=a(1); for i=2:N-1 S1(N)=S1(N)+a(i); end end S2(1)=single(0); S2(2)=1/(2^2-1); for N=3:10^2 S2(N)=a(N-1); for i=linspace(N-2,1,N-2) S2(N)=S2(N)+a(i); end end S1表示按从大到小的顺序的S N S2表示按从小到大的顺序的S N 计算结果 通过本上机题，看出按两种不同的顺序计算的结果是不相同的，按从大到小的顺序计算的值与精确值有较大的误差，而按从小到大的顺序计算的值与精确值吻合。从大到小的顺序计算得到的结果的有效位数少。计算机在进行数值计算时会出现“大数吃小数”的现象，导致计算结果的精度有所降低，我们在计算机中进行同号数的加法时，采用绝对值较小者先加的算法，其结果的相对误差较小。 哈尔滨理工大学实验报告 控制系统仿真 专业：自动化12-1 学号：1230130101 姓名： 一．分析系统性能 课程名称控制系统仿真实验名称分析系统性能时间8.29 地点3# 姓名蔡庆刚学号1230130101 班级自动化12-1 一．实验目的及内容： 1. 熟悉MATLAB软件的操作过程； 2. 熟悉闭环系统稳定性的判断方法； 3. 熟悉闭环系统阶跃响应性能指标的求取。 二．实验用设备仪器及材料： PC, Matlab 软件平台 三、实验步骤 1. 编写MATLAB程序代码； 2. 在MATLAT中输入程序代码，运行程序； 3.分析结果。 四．实验结果分析： 1.程序截图 得到阶跃响应曲线 得到响应指标截图如下 2.求取零极点程序截图 得到零极点分布图 3.分析系统稳定性 根据稳定的充分必要条件判别线性系统的稳定性最简单的方法是求出系统所有极点,并观察是否含有实部大于0的极点，如果有系统不稳定。有零极点分布图可知系统稳定。 二．单容过程的阶跃响应 一、实验目的 1. 熟悉MATLAB软件的操作过程 2. 了解自衡单容过程的阶跃响应过程 3. 得出自衡单容过程的单位阶跃响应曲线 二、实验内容 已知两个单容过程的模型分别为 1 () 0.5 G s s =和5 1 () 51 s G s e s - = + ，试在 Simulink中建立模型，并求单位阶跃响应曲线。 三、实验步骤 1. 在Simulink中建立模型，得出实验原理图。 2. 运行模型后，双击Scope，得到的单位阶跃响应曲线。 四、实验结果 1．建立系统Simulink仿真模型图，其仿真模型为 东南大学自动控制实验室 实验报告 课程名称：自动控制原理 实验名称：闭环电压控制系统研究 院（系）：仪器科学与工程专业：测控技术与仪器姓名：学号： 实验室：常州楼五楼实验组别：/ 同组人员：实验时间：2018/10/17 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。 （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、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。 （2）自动控制的根本是闭环，尽管有的系统不能直接感受到它的闭环形式，如步进电机控制，专家系统等，从大局看，还是闭环。闭环控制可以带来想象不到的好处，本实验就是用开环和闭环在负载扰动下的实验数据，说明闭环控制效果。自动控制系统性能的优劣，其原因之一就是取决调节器的结构和算法的设计（本课程主要用串联调节、状态反馈），本实验为了简洁，采用单闭环、比例调节器K。通过实验证明：不同的K，对系性能产生不同的影响，以说明正确设计调节器算法的重要性。 （3）为了使实验有代表性，本实验采用三阶（高阶）系统。这样，当调节器K值过大时，控制系统会产生典型的现象——振荡。本实验也可以认为是一个真实的电压控制系统。 三、实验设备： THBDC-1实验平台 四、实验线路图： 五、实验步骤： 2015.1.9 上机作业题报告 JONMMX 2000 1.Chapter 1 1.1题目 设S N =∑1j 2?1 N j=2 ，其精确值为 )1 1 123(21+--N N 。 （1）编制按从大到小的顺序1 1 131121222-+ ??+-+-=N S N ，计算S N 的通用程序。 （2）编制按从小到大的顺序1 21 1)1(111222-+ ??+--+-= N N S N ，计算S N 的通用程序。 （3）按两种顺序分别计算64210,10,10S S S ,并指出有效位数。（编制程序时用单精度） （4）通过本次上机题，你明白了什么？ 1.2程序 1.3运行结果 1.4结果分析 按从大到小的顺序，有效位数分别为：6，4，3。 按从小到大的顺序，有效位数分别为：5，6，6。 可以看出，不同的算法造成的误差限是不同的，好的算法可以让结果更加精确。当采用从大到小的顺序累加的算法时，误差限随着N 的增大而增大，可见在累加的过程中，误差在放大，造成结果的误差较大。因此，采取从小到大的顺序累加得到的结果更加精确。 2.Chapter 2 2.1题目 （1）给定初值0x 及容许误差ε，编制牛顿法解方程f(x)=0的通用程序。 （2）给定方程03 )(3 =-=x x x f ,易知其有三个根3,0,3321= *=*-=*x x x ○1由牛顿方法的局部收敛性可知存在,0>δ当),(0δδ+-∈x 时，Newton 迭代序列收敛于根x2*。试确定尽可能大的δ。 ○2试取若干初始值，观察当),1(),1,(),,(),,1(),1,(0+∞+-----∞∈δδδδx 时Newton 序列的收敛性以及收敛于哪一个根。 （3）通过本上机题，你明白了什么？ 2.2程序 东南大学电工电子实验中心 实验报告 课程名称: 第次实验 实验名称: 院 (系 :专业: 姓名:学号: 实验室 : 实验组别: 同组人员:实验时间:年月日评定成绩:审阅教师: 一、实验目的 二、实验原理 三、预习思考题 1、下图中的两个电路在实际工程中经常用到,其中反相器为 74LS04,电路中的电阻起到了保证输出电平的作用。分析电路原理,并根据器件的直流特性计算电阻值的取值范围。 N 个 N 个 (a (b 答:①电路 (a使用条件是驱动门电路固定输出为低电平 ②电路 (b使用条件是驱动门电路固定输出为高电平 2、下图中的电阻起到了限制前一级输出电流的作用,根据器件的直流特性计算电阻值的取值范围。 N 个 答: 3、图 2.4.1 用上拉电阻抬高输出电平中, R 的取值必须根据器件的静态直流特性来计 算,试计算 R 的取值范围。 5 V 图 2.4.1 用上拉电阻抬高输出电平 答: 4、图 2.4.3(a中 OC 外接上拉电阻的值必须取的合适,试计算在这个电路中 R 的取值范围。 (a OC 门做驱动 答: 5、下图中 A 、 B 、 C 三个信号经过不同的传输路径传送到与门的输入端,其中计数器为顺序循环计数, 即从 000顺序计到 111, C 为高位, A 为低位。 A 、 B 、 C 的传输延分别为 9.5nS 、 7.1nS 和 2nS 。试分析这个电路在哪些情况下会出现竞争-冒险,产生的毛刺宽度分别是多少。 答: 四、实验内容 必做实验: A 2.5节实验:门电路静态特性的测试 内容 7. 用 OC 门实现三路信号分时传送的总线结构框图如图 2.5.4所示, 功能如表 2.5.2所示。 (注意 OC 门必须外接负载电阻和电源, E C 取 5V D 2 D 1 D 0 图 2.5.4 三路分时总线原理框图①查询相关器件的数据手册,计算 OC 门外接负载电阻的取值范围,选择适中的电阻 值,连接电路。 昆明理工大学电力工程学院学生实验报告 实验课程名称：控制系统仿真实验 开课实验室：年月日 实验一 电路的建模与仿真 一、实验目的 1、了解KCL 、KVL 原理； 2、掌握建立矩阵并编写M 文件； 3、调试M 文件，验证KCL 、KVL ； 4、掌握用simulink 模块搭建电路并且进行仿真。 二、实验内容 电路如图1所示，该电路是一个分压电路，已知13R =Ω，27R =Ω，20S V V =。试求恒压源的电流I 和电压1V 、2V 。 I V S V 1 V 2 图1 三、列写电路方程 （1）用欧姆定律求出电流和电压 （2）通过KCL 和KVL 求解电流和电压 四、编写M文件进行电路求解（1）M文件源程序 （2）M文件求解结果 五、用simulink进行仿真建模（1）给出simulink下的电路建模图（2）给出simulink仿真的波形和数值 六、结果比较与分析 实验二数值算法编程实现 一、实验目的 掌握各种计算方法的基本原理，在计算机上利用MATLAB完成算法程序的编写拉格朗日插值算法程序，利用编写的算法程序进行实例的运算。 二、实验说明 1．给出拉格朗日插值法计算数据表； 2．利用拉格朗日插值公式，编写编程算法流程，画出程序框图，作为下述编程的依据； 3．根据MATLAB软件特点和算法流程框图，利用MATLAB软件进行上机编程； 4．调试和完善MATLAB程序； 5．由编写的程序根据实验要求得到实验计算的结果。 三、实验原始数据 上机编写拉格朗日插值算法的程序，并以下面给出的函数表为数据基础，在整个插值区间上采用拉格朗日插值法计算(0.6) f，写出程序源代码，输出计算结果： 四、拉格朗日插值算法公式及流程框图 东南大学自动化学院 实验报告课程名称：检测技术 第1 次实验 实验名称：实验一、三、五、八、九 院（系）：自动化专业：自动化 ：学号： 实验室：实验组别： 同组人员：实验时间：2013 年11月16日 评定成绩：审阅教师： 实验一金属箔式应变片——单臂电桥性能实验一、基本原理 电阻丝在外力作用下发生机械变形时，其电阻值发生变化，这就是电阻应变效应。 描述电阻应变效应的关系式为：ΔR／R＝Kε式中：ΔR／R 为电阻丝电阻相对变化，K 为应变灵敏系数，ε=ΔL/L为电阻丝长度相对变化。 金属箔式应变片就是通过光刻、腐蚀等工艺制成的应变敏感元件，通过它反映被测部位受力状态的变化。电桥的作用是完成电阻到电压的比例变化，电桥的输出电压反映了相应的受力状态。单臂电桥输出电压Uo1= EKε/4。 二、实验器材及连线 主机箱(±4V、±15V、电压表)、应变传感器实验模板、托盘、砝码、万用表、导线等。 图2-1 应变式传感器安装示意图 图2-2 应变传感器实验模板、接线示意图图2-3 单臂电桥工作原理图 三、实验步骤 1、根据图2-3 工作原理图、图2-2 接线示意图安装接线。 2、放大器输出调零 将实验模板上放大器的两输入端口引线暂时脱开，再用导线将两输入端短接(Vi＝0)；调节放大器的增益电位器RW3 大约到中间位置(先逆时针旋到底，再顺时针旋转2 圈)；将主机箱电压表的量程切换开关打到2V 档，合上主机箱电源开关；调节实验模板放大器的调零电位器RW4，使电压表显示为零。 3、电桥调零 拆去放大器输入端口的短接线，将暂时脱开的引线复原。调节实验模板上的桥路平衡电位器RW1，使电压表显示为零。 4、应变片单臂电桥实验 在应变传感器的托盘上放置一只砝码，读取数显表数值，依次增加砝码和读取相应的数显表值，直到200g（或500 g）砝码加完。实验结果填入表2-1，画出实验曲线。 表2-1 重量(g) 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 电压(mv) 15.2 30.5 45.9 61.5 77.0 92.4 108.0 132.8 148.3 163.9 拟合方程为：0.834 4.1933 U W =?- 重量20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 第一章 一、题目 设∑ =-=N j N j S 22 1 1，其精确值为)11 123(21+--N N 。 （1）编制按从大到小的顺序1 1 131121222-+ ??+-+-=N S N ，计算SN 的通用程序。 （2）编制按从小到大的顺序1 21 1)1(111222-+ ??+--+-=N N S N ，计算SN 的通用程序。 （3）按两种顺序分别计算64210,10,10S S S ,并指出有效位数。（编制程序时用单精度） （4）通过本次上机题，你明白了什么？ 二、MATLAB 程序 N=input('请输入N(N>1)：'); AccurateValue=single((0-1/(N+1)-1/N+3/2)/2); %single 使其为单精度 Sn1=single(0); %从小到大的顺序 for a=2:N; Sn1=Sn1+1/(a^2-1); end Sn2=single(0); %从大到小的顺序 for a=2:N; Sn2=Sn2+1/((N-a+2)^2-1); end fprintf('Sn 的值 (N=%d)\n',N); disp('____________________________________________________') fprintf('精确值 %f\n',AccurateValue); fprintf('从大到小计算的结果 %f\n',Sn1); fprintf('从小到大计算的结果 %f\n',Sn2); disp('____________________________________________________') 东南大学 2001－2002学年教育基金会奖教金获奖名单 一、吴健雄、袁家骝奖(吴仲裔教育基金会)(奖金总额4000元) 李敏(材料系)）潮小李（应用数学系）吴桂平(物理系) 葛裕华（化学化工系） 何农跃（生医系） 二、东南大学――华为奖教金（深圳华为技术有限公司设立）（奖金总额65000元） 达庆利（经济管理学院）单建（土木工程学院）钱春香（材料科学与工程系） 费树岷（自动控制系）孙桂菊（公共卫生学院）万德钧（仪器科学与工程系） 归柯庭（动力系）刘必成（临床医学院）吴国新（计算机系） 杨永宏（物理系）吴镇扬（无线电系）张道一（艺术学系） 张丽珊（基础医学院） 三、中国移动通信教奖金(江苏移动通信有限责任公司设立)(奖金总额20000万) 孙达明（党委办公室）冀民（学生处）施建宁（校长办公室）周志林（保卫处） 俞元生（科技处）王振华(后勤管理处) 周虹（宣传部）陈涛（团委） 杨向东（党委武装部）吴荣(人事处) 张敬慧（工会）支海坤（审计处） 梁尚荣(机关总支) 程永元（研究生院）郑又楷（老干部处）高进（财务处） 王振芬（研究生院）陈怡（教务处）余嘉龙（纪委）姚林（国际合作处）刘平（教务处） 四、常州市人民政府奖教金（常州市人民政府设立）（奖金总额50000元） 李东（经济管理学院）周敏倩（经济管理学院）蒋犁（临床医学院） 陆惠民（土木工程学院）喻开安（机械工程系）陆健（交通学院） 袁晓辉（自动控制系）王蓓（公共卫生学院）周健义（无线电系） 高建明（材料科学与工程系）蒋平（电气工程系）蔡旭东（外语系） 王培红（动力工程系）程向红（仪嚣科学工程系）飞鹏（自动化所） 吕晓迎（生物医学工程系）翟亚（物理系）陶思炎（艺术学系） 王海燕（应用数学系）王勤（体育系）刘桦（基础医学院） 金远平（计算机系）沈军（计算机系）何伦（文学院） 张萌（电子工程系） 五、诺基亚奖教金（诺基亚中国投资有限公司设立）（奖金总额10000元） 张建琼（基础医学院）陈爱华（哲科系） 六、金坛市政府奖教金（金坛市人民政府设立）（奖金总额5000元） 张晓（公共卫生学院）戚晓芳（材料科学与工程系）张来明（体育系） 高山（电气工程系）赵兴朋（生医系） 七、常锻奖教金（常州锻造总厂设立）（奖金总额24000万） 俞燕（土木工程学院）郑建芳（土木工程学院）陈锋（材料系）赵永利（交通学院）方磊（交通学院）何红嫒（机械工程系）贾宁（机械工程系）陈斌（机械工程系）黄克（机械工程系）储成林（机械工程系）王海燕（机械工程系）董寅生（机械工程系）八、许尚龙奖教金（许尚龙设立）（奖金总额20000元） 梅姝娥（经济管理学院）袁榴娣（基础医学院）余新泉（材料科学与工程系） 仲兆平（动力系）胡济群（体育系）胡平（艺术学系） 王宁华（外语系）蒯劲超（外语系）胡伍生（交通学院） 唐洪丽（临床医学院） 九、如皋市人民政府奖励金(如皋市人民政府设立)(奖金总额10000元)东南大学数值分析上机题答案
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