《无线网络通信技术》实验指导书
太原理工大学
计算机科学与技术学院
软件学院
二〇一五年四月
实验教学大纲
课程名称：无线网络通信技术
课程总学时： 40 学时[理论： 32 学时；实验： 8 学时]
课程总学分: 2.5 学分
适用专业和年级：软件工程专业3年级
先修课程：电路与信号分析基础等课程
一、实验的性质与目的
无线网络通信技术是软件工程专业移动互联方向的一门重要专业方向课，它是针对高年级学生开设的一门综合性、实用性较强的课程。通过实验，使学生掌握移动及无线通信系统的基本原理和基本设计方法；使学生能灵活运用所学原理和方法，自顶向下或自下向上地分析和设计相应系统；通过科学而系统的实验训练，培养学生逻辑思维能力，分析和解决问题的能力，培养学生知识自我更新和不断创新的能力。根据课程情况，设定4个实验，其中3个基础性实验， 1个综合性实验。
二、实验方式与基本要求
1、实验方式：指导教师先介绍实验内容和实验中的注意事项，然后学生根据课堂讲授知识自己动手编程、调试、运行、写实验报告。
2、基本要求：
?掌握四相移相键控调制及解调的基本原理；
?掌握CDMA码序列的基本原理；
3、实验报告基本要求
?实验报告内容的完整性。
实验报告必须包括实验目的、实验内容、实验程序、实验结果、实验总结（通过实验学到了什么；出错及修改过程）；
?书写规范、工整。
绪言 MATLAB与通信系统的仿真
1.1MATLAB简介
1.1.1MATLAB介绍
MATLAB是由matrix和laboratory两个词各取前三个字母组合而成的，且均用大写，含义是矩阵实验室。它是MathWorks公司于1982年推出的一套高性能的数值计算和可视化数学软件。使用MATLAB编程运算与人进行科学计算的思路和表达方式完全一致，不像其它高级语言那样难于掌握。
MATLAB自问世以来，便以数值计算称雄。MATLAB进行数值计算的基本单位是复数数组，这使得MATLAB高度“向量化”。经过近30年的完善和扩充，其现已发展成为线性代数的标准工具。由于它不需定义数组的维数，并提供了矩阵函数、特殊矩阵等专门的库函数，使之在求解诸如信号处理等领域问题时，显得大为简捷，这是其它高级语言所不能比拟的。
MATLAB中包括了被称做工具箱（Toolbox ）的各类应用问题的求解工具。MATLAB 7.0.1中包括了图形界面编辑GUI，改变了以前单一的“在指令窗口通过文本型的指令进行各种操作”的状况。这可让使用者也可以像VB、VC等语言那样进行一般的可视化程序编辑。在MATLAB指令窗口“Command Window”键入“simulink”就可以打开“simulink”窗口。以往十分困难的系统仿真问题，在“simulink”窗口只需拖动鼠标即可轻而易举地解决。良好的人机界面使MATLAB 得到了使用者的青睐。
1.1.2 MATLAB集成开发环境
MATLAB启动后如图1-1所示，光标处在命令窗口“Command Window”下。
图1-1 MATLAB命令窗口
输入命令pwd，可以显示当前所处的目录。
输入cd d:\ls，可以切换到D盘ls文件夹下。如下图：
图1-2 pwd和cd命令
MATLAB共有File、Edit、Debug、Desktop、Window、Help等6个选单，每个主要功能之下又有下一层的功能。对于初学者，可以在命令窗口键入“demo”，在出现的“Help”窗口中会有使用MATLAB进行仿真的流程，方便初学者学习。
如有不熟悉的函数，可在“Command Window”窗口键入“Help+函数名”查询函数的具体用法。例如，要了解sin命令的意义与用法，可键入 Help sin
其执行结果如下：
SIN Sine.
SIN(X) is the sine of the element of X.
Overloaded methods
help sym/sin.m
在MATLAB下进行基本数学运算时，只需直接在提示号（>>）之后输入运算式，并按“Enter”键即可。例如：
（10*19+2/4-34）/2*3
ans=
234.7500
MATLAB的结果直接存入一变数ans，并将其显示在屏幕上，若在所输入的结尾加上“；”则计算结果不会显示；要想得知计算值，只须键入该变数名ans即可。
MATLAB使用中括号来建立一个行向量[1 3 5 2]，将其储存在变量s中。如>>s=[1 3 5 2];。
若要一次执行大量的MATLAB语句，可将这些语句存放到一个扩展名为m的文件中，并在MATLAB命令提示号下输入此文件的主文件名即可。这种包含MATLAB 语句的文件都以m为扩展名，因此通称M文件。例如一个名为test.m的M文件，包含许多的MATLAB语句，那么只要直接输入test，即可执行其所包含的语句。
MATLAB语句区分字母大小写。
MATLAB利用“↑”“↓”两个游标键将所操作过的指令“唤醒”，使之被重复使用。按下“↑”键，则前一次指令重复出现，之后再按“Enter”键，即可执行该指令。而“↓”键的功用则是往后执行指令。当要在MATLAB中执行操作系统（例如DOS）的指令时，可以利用“！”再加上原操作系统的指令，例
如!dir，!format a：。
“Ctrl+C”（即同时按“Ctrl”及“C”两个键）可以终止执行中的MATLAB 工作。有下述三种方法可以结束MATLAB：
●Exit
●Quit
●直接关闭MATLAB的指令窗口“Command Window”。
1.1.3 MATLAB基本操作
1. 变量及其命名规则与表达式
1）变量及其命名规则如下：
（1）MATLAB对变量名的大小写是敏感的。
（2）变量名的第一个字符必须为英文字母。
（3）预定义的变量如表1-1所示，这些变量名有特定的含义。
（4）键入“clear”，则是去除所有定义过的变量名称。
表1-1 预定义的变量
2）表达式
MATLAB书写表达式的规则与“手写算式”的基本类同。如果一个指令过长，则可以在结尾加上…（代表此行指令与下一行连续），例如：
3*…
6
ans=
18
2. MATLAB系统命令
MATLAB系统命令如表1-2所示。
表1-2 系统命令
4.MATLAB语言中的关系与逻辑运算
电机实验指导书菏泽学院2
2 目录 第一章直流电机 (4) 实验一认识实验 (4) 实验二直流发电机 (9) 实验三直流并励电动机 (17) 第二章变压器 (22) 实验一单相变压器 (22) 实验二三相变压器 (28) 实验三三相变压器的联接组和不对称短路 (34) 第三章异步电机 (42) 实验一三相鼠笼异步电动机的工作特性 (42) 实验二三相异步电动机的起动与调速 (50) 实验三单相电容起动异步电动机 (55) 实验四单相电容运转异步电动机 (59) 实验五双速异步电动机 (62) 第四章同步电机 (65) 实验一三相同步发电机的运行特性 (51) 实验二三相同步发电机的并联运行 (56) 实验三三相同步电动机 (61)
实验四三相同步电机参数的测定 (88) 第五章电机机械特性的测定 (94) 实验一直流他励电动机机械特性 (94) 实验二三相异步电动机在各种运行状态下的机械特性 (100) 实验三异步电机的M-S曲线测绘 (104) 第六章控制电机实验 (109) 实验一步进电动机实验 (109) 实验二交流伺服电机实验 (112) 实验三直流伺服电机实验 (116) 3
4 第一章直流电机 实验一认识实验 一．实验目的 1．学习电机实验的基本要求与安全操作注意事 项。 2．认识在直流电机实验中所用的电机、仪表、变阻器等组件及使用方法。 3．熟悉他励电动机（即并励电动机按他励方式）的接线、起动、改变电机方向与调速的方法。 二．预习要点 1．如何正确选择使用仪器仪表，特别是电压表、电流表的量程。 2．直流他励电动机起动时，为什么在电枢回路中需要串联起动变阻器？不连接会产生什么严重后果？ 3．直流电动机起动时，励磁回路连接的磁场变阻器应调至什么位置？为什么？若励磁回路断开造成失磁时，会产生什么严重后果？ 4．直流电动机调速及改变转向的方法。 三．实验项目 1．了解电机系统教学实验台中的直流稳压电源、涡流测功机、变阻器、多量程直流电压表、电流表、毫安表及直流电动机的使用方法。 2．用伏安法测直流电动机和直流发电机的电枢绕组的冷态电阻。 3．直流他励电动机的起动，调速及改变转向。 四．实验设备及仪器 1．教学实验台主控制屏 2．电机导轨及测功机、转速转矩测量（NMEL-13A） 3．直流并励电动机M03 4．直流电机仪表、电源（NMEL-18A）（位于实验台主控制屏的下部）
题目 1：永磁同步电机双闭环矢量控制系统仿真 一．实验目的 1．加深理解永磁同步电机矢量控制系统的工作原理 2．掌握永磁同步电机驱动系统仿真分析方法 二．实验要求： 1.永磁同步电机双闭环控制系统建模 2.电流控制器设计 3.电流环动态跟随性能仿真实验 4.转速控制器设计 5.转速环抗负载扰动性能仿真实验 6.给出仿真实验结果与理论分析结果的对比及结论 三．预习内容 注：以下所有找不到的器件均可以通过搜索框搜索 Simulink的启动在MATLAB中键入>>Simulink，进入Simulink library，2014 版本的可直接点击MATLAB界面上的 Simulink library，在Simulink界面上选择 File->New->Model 。如图 1 所示： 图 1 Simulink界面 在 Simulink一级标题下点击source 将 step( 阶跃函数 ) 拖入空白文件作为
转速给定，也可用两个ramp 函数相减，使转速缓慢达到预定转速，如图2： 图2 转速给定 在 Simulink一级标题下点击Ports & Subsystems 选择Subsystem 放入空白文件并双击，删除In1 和 Out1 的连线，如图 3： 图3 子函数模块 选择 Simulink>Continuous下的integrator、Simulink>discontinuous下的 Saturation、Simulink>math operation下的gain和Add，连好线后保存并返回，作为 PI 调节器，其中 saturation可设置上下限为100和-100，如图4：
《电力机车电机》实验指导书 实验一直流电机认识实验 一．实验目的 1．学习电机实验的基本要求与安全操作注意事项。 2．认识在直流电机实验中所用的电机、仪表、变阻器等组件及使用方法。 3．熟悉他励电动机（即并励电动机按他励方式）的接线、起动、改变电机方向与调速的方法。 二．预习要点 1．如何正确选择使用仪器仪表。特别是电压表、电流表的量程。 2．直流他励电动机起动时，为什么在电枢回路中需要串联起动变阻器？不连接会产生什么严重后果？ 3．直流电动机起动时，励磁回路连接的磁场变阻器应调至什么位置？为什么？若励磁回路断开造成失磁时，会产生什么严重后果？ 4．直流电动机调速及改变转向的方法。 三．实验项目 1．了解MEL系列电机系统教学实验台中的直流稳压电源、涡流测功机、变阻器、多量程直流电压表、电流表、毫安表及直流电动机的使用方法。 2．用伏安法测直流电动机和直流发电机的电枢绕组的冷态电阻。 3．直流他励电动机的起动，调速及改变转向。 四．实验设备及仪器 1．MEL系列电机系统教学实验台主控制屏（MEL-I、MEL-IIA、B） 2．电机导轨及测功机、转速转矩测量（MEL-13）或电机导轨及校正直流发电机 3．直流并励电动机M03 4．220V直流可调稳压电源（位于实验台主控制屏的下部） 5．电机起动箱（MEL-09）。 6．直流电压、毫安、安培表（MEL-06）。 五．实验说明及操作步骤 1．由实验指导人员讲解电机实验的基本要求，实验台各面板的布置及使用方法，注意事项。 2．在控制屏上按次序悬挂MEL-13、MEL-09组件，并检查MEL-13和涡流测功机的连接。 3．直流仪表、转速表和变阻器的选择。 直流仪表、转速表量程是根据电机的额定值和实验中可能达到的最大值来选择，变阻器根据实验要求来选用，并按电流的大小选择串联，并联或串并联的接法。 （1）电压量程的选择
信息系统分析与设计实验指导书 内蒙古财经学院
目录 一、实验目的 (186) 二、实验要求 (186) 三、实验题目及内容 (187) 四、考核要求 ........................................................................................................ 错误!未定义书签。附录：实践参考题目及内容.. (187) 题目一“教务管理系统之子系统——系内课程安排”（综合性） (187) 题目二“学校教材订购系统”（综合性） (189) 题目三“机票预订系统”（综合性） (190) 题目四“学校内部房产管理系统”（综合性） (191) 题目五“学校内部工资管理系统”（综合性） (192) 题目六“学校校园网络管理信息系统”（综合性） (193) 题目七“实验室设备管理系统”（综合性） (194) 题目八“饭店餐饮业务管理系统”（综合性） (195) 题目九“图书管理系统”（综合性） (196)
一、实验目的 《信息系统分析与设计》是信息管理系统专业教学计划中一门综合性和实践性很强的核心课程。通过实验，可以使学生对软件系统的设计思想、开发方法和软件开发工作的具体过程，包括软件可行性分析、需求分析、概要设计、详细设计、面向对象分析与设计、编码、软件质量与质量保证、项目计划与管理等有一个完整的了解，为今后参加工作、适应环境的要求，开发出满足各种需要的软件系统打下基础。 本课程实习的主要任务是： 1、理解信息系统分析与设计的基本概念、原理等内容； 2、掌握软件项目过程各阶段的工作流程、管理方法和策略； 3、加深对开发过程中所涉及的各种方法和工具的认识和理解； 4、学会针对具体的项目如何来裁减和定制软件工程过程和编制相应文档。 5、培养基本的软件项目管理和开发团队整体协作精神； 二、实验要求 学生可以根据自己的兴趣，从附录提供的题目中选择或自拟题目，协作完成实习任务，具体要求如下： 1、实习过程必须紧密结合信息系统分析与设计的基本思想和软件系统的设计 方法； 2、实习完成须提交以下内容：
实验一步进电机基本原理实验 一、实验目的 1、了解步进电动机的基本结构和工作原理。 2、掌握步进电机驱动程序的设计方法。 二、实验原理 步进电动机又称为脉冲电机，是工业过程控制和仪表中一种能够快速启动、反转和 制动的执行元件。其功能是将电脉冲转换为相应的角位移或直线位移。步进电动机的运 转是由电脉冲信号控制的，步进电动机的角位移量或线位移量与脉冲数成正比，每给一 个脉冲，步进电机就转动一个角度（步距角）或前进/倒退一步。步进电机旋转的角度由 输入的电脉冲数确定，所以，也有人称步进电动机为一个数字/角度转换器。 当某一相绕阻通电时，对应的磁极产生磁场，并与转子形成磁路，这时，如果定子 和转子的小齿没有对齐，在磁场的作用下，由于磁通具有力图走磁阻最小路径的特点， 转子将转动一定的角度，使转子与定子的齿相互对齐，由此可见，错齿是促使电机旋转 的原因。 四相步进电动机以四相单四拍、四相双四拍、四相八拍方式工作时的脉冲分配表如 表1，表2和表3 表1 四相单四拍脉冲分配表表2 四相双四拍脉冲分配表 时，若用手旋转它，感觉很难转动。
三、实验步骤： 1.将DRYDC-A型运动控制台的电源线和串行通信接口线连接好。 2.打开DRMU-ME-B综合实验台的电源总开关，开关电源的开关，采集仪开关。 启动硬件设备。 3.打开计算机，从桌面或程序组运行DRLink主程序，然后点击DRLink快捷 工具条上的“联机注册”图标，选择“DRLink采集主卡检测”进行注册。 没有使用信号采集主卡的用户可选择：“局域网服务器”进行注册，此时，必需在对话框中填入DRLink服务器的主机IP地址。 4.点击DRLink快捷工具条上“文件夹”图标，出现文件选择对话框，在实验 目录中选择“步进电机基本原理”实验，并启动该实验。 5.点击该实验脚本中的“开关”按钮，向运动控制卡下载实验程序。 6.本实验中先做步进电机的驱动实验：选择运行方式为“连续驱动”，依次选 择步进电机的工作方式为：四相单四拍、四相双四拍、四相八拍；方向可以是任意的；脉冲间隔参数可用5～10ms。点“电机驱动”按钮，驱动电机工作。观察电机的工作情况。（对于四相八拍的工作方式，脉冲间隔最小可以到2ms）终止电机运行请在运行方式中选择“停止保持”或“停止不保持”。 7.步进电机的自锁实验：运行方式选择“停止保持”，其它参数不变，点“电 机驱动”按钮。可以使步进电机某相通电，处于“自锁”状态。此时，用手转动电机的皮带轮，可以感到转动比较困难。 8.步进电机的步距角演示：运行方式选择“单步驱动”，点“电机驱动”按钮。 每点击一次“电机驱动”按钮，步进电机旋转一个角度，这个角度就是步距角。对于本实验台步距角为1.8o。 除了可以使用DRLink平台下的实验脚本进行本实验外，还可以使用C-51的C语言程序进行本实验。本运动控制平台在内部使用了DRMC-A型运动控制卡，其CPU是ADUC842，关于ADUC842的硬件的详细信息，请参考我们提供的pdf 文档。在DRMC-A型运动控制台，步进电机的端口地址：0x8000，用低4位表示电机的4相，1表示发送脉冲，0表示空。根据步进电机的工作方式的脉冲分配表（表1～3），逐步向端口的低4位写入0和1就可以了。具体的程序请参考StepMotor1.c～StepMotor5.c。在生成执行代码后，按运动控制台的“PRG”+“RST”按钮后，使用Windows Serial Downloader将执行程序下载到单片机内。 四、实验报告要求 1.简述步进电机的工作原理。 2.简述步进电机的四相八拍工作方式的优、缺点。 五、思考题 根据四相双四拍脉冲分配表（表2），参考StepMotor1.c，设计四相双四拍工作
电力电子技术及电机控制实验装置实验指导书(doc 61页)
电力电子技术实验指导书武夷学院机电工程学院
目录 第一章DJDK-1型电力电子技术及电机控制实验装置简介 (1) 1-1 控制屏介绍及操作说明 (1) 1-2 DJK01电源控制屏 (1) 1-3 各挂件功能介绍 (4) 第二章电力电子及电机控制实验的基本要求和安全操作说明 (80) 1-1 实验的特点和要求 (81) 1-2 实验前的准备 (82) 1-3 实验实施 (83) 1-4 实验总结 (85) 1-5 实验安全操作规程 (87) 第三章电力电子技术实验 (89) 实验一 SCR、GTO、MOSFET、GTR、IGBT特性实验 (89) 实验二锯齿波同步移相触发电路实验 (95) 实验三单相桥式半控整流电路实验 (100) 实验四直流斩波电路原理实验 (108) 实验五单相交流调压电路实验 (116) 实验六三相半波可控整流电路实验 (124) 1
第一章DJDK-1 型电力电子技术及电机控制实验装置简介 1-1 控制屏介绍及操作说明 一、特点 (1)实验装置采用挂件结构，可根据不同实验内容进行自由组合，故结构紧凑、使用方便、功能齐全、综合性能好，能在一套装置上完成《电力电子技术》、《自动控制系统》、《直流调速系统》、《交流调速系统》、《电机控制》及《控制理论》等课程所开设的主要实验项目。 (2)实验装置占地面积小，节约实验室用地，无需设置电源控制屏、电缆沟、水泥墩等，可减少基建投资；实验装置只需三相四线的电源即可投入使用，实验室建设周期短、见效快。 (3)实验机组容量小，耗电小，配置齐全；装置使用的电机经过特殊设计,其参数特性能模拟3KW 左右的通用实验机组。 (4)装置布局合理，外形美观，面板示意图明确、清晰、直观；实验连接线采用强、弱电分开的手枪式插头，两者不能互插，避免强电接入弱电设备， 1
Tianhuang Teaching Apparatuses 天煌教仪 电机系列实验 DDSZ－1型 电机及电气技术实验装置Motor And Electric Technique Experimental Equipment 实验指导书 天煌教仪 浙江天煌科技实业有限公司
DDSZ-1型电机及电气技术实验装置受试电机铭牌数据一览表
DDSZ-1型电机及电气技术实验装置交流及直流电源操作说明 实验中开启及关闭电源都在控制屏上操作。开启三相交流电源的步骤为： 1）开启电源前。要检查控制屏下面“直流电机电源”的“电枢电源”开关（右下角）及“励磁电源”开关（左下角）都须在“关”断的位置。控制屏左侧端面上安装的调压器旋钮必须在零位，即必须将它向逆时针方向旋转到底。 2）检查无误后开启“电源总开关”，“关”按钮指示灯亮，表示实验装置的进线接到电源，但还不能输出电压。此时在电源输出端进行实验电路接线操作是安全的。 3）按下“开”按钮，“开”按钮指示灯亮，表示三相交流调压电源输出插孔U、V、W及N上已接电。实验电路所需的不同大小的交流电压，都可适当旋转调压器旋钮用导线从这三相四线制插孔中取得。输出线电压为0-450V（可调）并可由控制屏上方的三只交流电压表指示。当电压表下面左边的“指示切换”开关拨向“三相电网电压”时，它指示三相电网进线的线电压；当“指示切换”开关拨向“三相调压电压”时，它指示三相四线制插孔U、V、W和N输出端的线电压。 4）实验中如果需要改接线路，必须按下“关”按钮以切断交流电源，保证实验操作安全。实验完毕，还需关断“电源总开关”，并将控制屏左侧端面上安装的调压器旋钮调回到零位。将“直流电机电源”的“电枢电源”开关及“励磁电源”开关拨回到“关”断位置。 开启直流电机电源的操作： 1）直流电源是由交流电源变换而来，开启“直流电机电源”，必须先完成开启交流电源，即开启“电源总开关”并按下“开”按钮。 2）在此之后，接通“励磁电源”开关，可获得约为220V、0.5A不可调的直流电压输出。接通“电枢电源”开关，可获得40～230V、3A可调节的直流电压输出。励磁电源电压及电枢电源电压都可由控制屏下方的1只直流电压表指示。当将该电压表下方的“指示切换”开关拨向“电枢电压”时，指示电枢电源电压，当将它拨向“励磁电压”时，指示励磁电源电压。但在电路上“励磁电源”与“电枢电源”，“直流电机电源”与“交流三相调压电源”都是经过三相多绕组变压器隔离的，可独立使用。 3）“电枢电源”是采用脉宽调制型开关式稳压电源，输入端接有滤波用的大电容，为了不使过大的充电电流损坏电源电路，采用了限流延时的保护电路。所以本电源在开机时，从电枢电源开合闸到直流电压输出约有3～4秒钟的延时，这是正常的。 4）电枢电源设有过压和过流指示告警保护电路。当输出电压出现过压时，会自动切断输出，并告警指示。此时需要恢复电压，必须先将“电压调节”旋钮逆时针旋转调低电压到正常值（约240V以下），再按“过压复位”按钮，即能输出电压。当负载电流过大（即负载电阻过
系统仿真综合实验指导书 电气与自动化工程学院 自动化系 2011年6月
前言 电气与自动化工程学院为自动化专业本科生开设了控制系统仿真课程，为了使学生深入掌握MATLAB语言基本程序设计方法，运用MATLAB语言进行控制系统仿真和综合设计，同时开设了控制系统仿真综合实验，30学时。为了配合实验教学，我们编写了综合实验指导书，主要参考控制系统仿真课程的教材《自动控制系统计算机仿真》、《控制系统数字仿真与CAD》、《反馈控制系统设计与分析——MATLAB语言应用》及《基于MATLAB/Simulink的系统仿真技术与应用》。
实验一MATLAB基本操作 实验目的 1．熟悉MATLAB实验环境，练习MATLAB命令、m文件、Simulink的基本操作。 2．利用MATLAB编写程序进行矩阵运算、图形绘制、数据处理等。 3．利用Simulink建立系统的数学模型并仿真求解。 实验原理 MATLAB环境是一种为数值计算、数据分析和图形显示服务的交互式的环境。MATLAB有3种窗口，即：命令窗口（The Command Window）、m-文件编辑窗口（The Edit Window）和图形窗口（The Figure Window），而Simulink另外又有Simulink模型编辑窗口。 1．命令窗口（The Command Window） 当MATLAB启动后，出现的最大的窗口就是命令窗口。用户可以在提示符“>>”后面输入交互的命令，这些命令就立即被执行。 在MATLAB中，一连串命令可以放置在一个文件中，不必把它们直接在命令窗口内输入。在命令窗口中输入该文件名，这一连串命令就被执行了。因为这样的文件都是以“.m”为后缀，所以称为m-文件。 2．m-文件编辑窗口（The Edit Window） 我们可以用m-文件编辑窗口来产生新的m-文件，或者编辑已经存在的m-文件。在MATLAB 主界面上选择菜单“File/New/M-file”就打开了一个新的m-文件编辑窗口；选择菜单“File/Open”就可以打开一个已经存在的m-文件，并且可以在这个窗口中编辑这个m-文件。 3．图形窗口（The Figure Window） 图形窗口用来显示MATLAB程序产生的图形。图形可以是2维的、3维的数据图形，也可以是照片等。 MATLAB中矩阵运算、绘图、数据处理等内容参见教材《自动控制系统计算机仿真》的相关章节。 Simulink是MATLAB的一个部件，它为MATLAB用户提供了一种有效的对反馈控制系统进行建模、仿真和分析的方式。 有两种方式启动Simulink:
电机控制实验指导书 广东工业大学信息工程学院 2013.1
实验安全操作规程 为了顺利完成电力电子技术及电机控制实验，确保实验时人身安全与设备可靠运行要严格遵守如下安全操作规程： (1)在实验过程时，绝对不允许实验人员双手同时接到隔离变压器的两个输出端，将人体作为负载使用。 (2)为了提高学生的安全用电常识，任何接线和拆线都必须在切断主电源后方可进行。 (3)为了提高实验过程中的效率，学生独立完成接线或改接线路后，应仔细再次核对线路，并使组内其他同学引起注意后方可接通电源。 (4)如果在实验过程中发生过流告警，应仔细检查线路以及电位器的调节参数，确定无误后方能重新进行实验。 (5)在实验中应注意所接仪表的最大量程，选择合适的负载完成实验，以免损坏仪表、电源或负载。 (6)电源控制屏以及各挂件所用保险丝规格和型号是经我们反复实验选定的，不得私自改变其规格和型号，否则可能会引起不可预料的后果。 (7)在完成电流、转速闭环实验前一定要确保反馈极性是否正确，应构成负反馈，避免出现正反馈，造成过流。 (8)除作阶跃起动试验外，系统起动前负载电阻必须放在最大阻值，给定电位器必须退回至零位后，才允许合闸起动并慢慢增加给定，以免元件和设备过载损坏。 (9)在直流电机启动时，要先开励磁电源，后加电枢电压。在完成实验时，要先关电枢电压，再关励磁电源。
目录 实验安全操作规程........................................................................ 错误!未定义书签。目录............................................................................................ 错误!未定义书签。实验一晶闸管直流调速系统参数和环节特性的测定实验.... 错误!未定义书签。实验二晶闸管直流调速系统主要单元的调试........................ 错误!未定义书签。实验三单闭环不可逆直流调速系统实验................................ 错误!未定义书签。实验四双闭环不可逆直流调速系统实验.............................. 错误!未定义书签。实验五逻辑无环流可逆直流调速系统实验.......................... 错误!未定义书签。实验六双闭环三相异步电机调压调速系统实验.................... 错误!未定义书签。实验七双闭环三相异步电机串级调速系统实验.................... 错误!未定义书签。
机电、微电子专业控制工程基础课程实验 实验指导书 机电工程学院 张 旭 2009年9月
实验1 系统的瞬态响应（验证性实验） 1.1 实验内容和目的 已知一个电路系统的原理图和传递函数如下： ()00 252500 252 ++= s s s G 测试该系统的阶跃响应，同时在MATLAB/simulink 环境下用该系统的传递函数进行单位阶跃响应仿真。从测试和仿真结果中获取上升时间、峰值时间、调整时间、超调量这几个特征值，另外再用理论公式计算这些特征值，对比实际测试、计算机仿真、理论计算的结果。初步建立对二阶系统阶跃响应的感性认识，初步掌握系统阶跃响应的工程测试方法和计算机仿真方法。 1.2 二阶系统的单位阶跃响应 二阶系统典型的单位阶跃响应及主要特征指标如下图所示：
1.3 系统阶跃响应的计算机仿真方法 完成在MATLAB/simulink 环境下对系统单位阶跃响应的仿真分为三个步骤： 第1步： 建立仿真模型 第2步： 设置仿真参数 第3步： 观察仿真结果 下面以二阶系统()00 646400 642 ++=s s s G 为例介绍仿真单位阶跃响应的步骤和方法。 1.3.1 建立仿真模型 建成后的仿真模型为： 仿真模型由阶跃信号源Step 、示波器Scope 、被测系统的传递函数Transfer Fcn 、常数Constant 、多入单出的信号路由器Mux 等模块构成。建立该仿真模型的过程如下： 运行MATLAB 软件，在MATLAB 窗中点击Simulink 按钮： 点击后打开的Simulink Library Browser 窗（仿真库浏览窗）如下： 点击Simulink Library Browser 窗中新建模型按钮：
安徽工程大学 《控制电机》课程实验指导书 专业：自动化 安徽工程大学电气工程学院 2013年12月
目录 步进电动机使用说明 (2) 实验一步进电动机（2学时） (5) 实验二交流伺服机电动机（2学时） (10)
步进电动机说明 步进电动机又称脉冲电机，是数字控制系统中的一种重要的执行元件，它是将电脉冲信号变换成转角或转速的执行电动机，其角位移量与输入电脉冲数成正比；其转速与电脉冲的频率成正比。在负载能力范围内，这些关系将不受电源电压、负载、环境、温度等因素的影响，还可在很宽的范围内实现调速，快速启动、制动和反转。随着数字技术和电子计算机的发展，使步进电机的控制更加简便、灵活和智能化。现已广泛用于各种数控机床、绘图机、自动化仪表、计算机外设，数、模变换等数字控制系统中作为元件。 一、使用说明 D54步进电机实验装置由步进电机智能控制箱和实验装置两部分构成。 （一）步进电机智能控制箱 本控制箱用以控制步进电机的各种运行方式，它的控制功能是由单片机来实现的。通过键盘的操作和不同的显示方式来确定步进电机的运行状况。 本控制箱可适用于三相、四相、五相步进电动机各种运行方式的控制。 因实验装置仅提供三相反应式步进电动机，故控制箱只提供三相步进电动机的驱动电源，面板上也只装有三相步进电动机的绕组接口。 1、面板示意图（见附录） 2、技术指标 功能：能实现单步运行、连续运行和预置数运行；能实现单拍、双拍及电机的可逆运行。 电脉冲频率：5Hz～1KHz 工作条件：供电电源AC220V±10%，50Hz 环境温度-5℃～40℃ 相对湿度≥80% 重量：6kg 尺寸：390×200×230mm3 3、使用说明 (1)开启电源开关，面板上的三位数字频率计将显示“000”；由六位LED数码管组成的步 进电机运行状态显示器自动进入 “9999→8888→7777→6666→5555→4444→3333→2222→1111→0000”动态自检过程，而 后停显在系统的初态“┤.3”。 (2)控制键盘功能说明 设置键：手动单步运行方式和连续运行各方式的选择。
同步电机实验指导书 实验一三相同步发电机的运行特性一．实验目的 1.用实验方法测量同步发电机在对称负载下的运行特性。 2.由实验数据计算同步发电机在对称运行时的稳态参数。 二．预习要点 1.同步发电机在对称负载下有哪些基本特性？ 2.这些基本特性各在什么情况下测得？ 3.怎样用实验数据计算对称运行时的稳态参数？ 三．实验项目 1．测定电枢绕组实际冷态直流电阻。 2．空载试验：在n=n N、I=0的条件下，测取空载特性曲线U0=f（I f）。 3．三相短路实验：在n=n N、U=0的条件下，测取三相短路特性曲线I K=f（I f）。 4．纯电感负载特性：在n=n N、I=I N、cos?≈0的条件下，测取纯电感负载特性曲线。 5．外特性：在n=n N、I f=常数、cos?=1和cos?=0.8（滞后）的条件下，测取外特性曲线U=f（I）。 6．调节特性：在n=n N、U=U N、cos?=1的条件下，测取调节特性曲线I f=f（I）。 四．实验设备及仪器 1．MEL系列电机系统教学实验台主控制屏。 2．电机导轨及测功机，转矩转速测量（MEL-13、MEL-14）。 3．功率、功率因数表（或在主控制屏，或采用单独的组件MEL-20、MEL-24）。 4．同步电机励磁电源（含在主控制屏右下方）。 5．三相可调电阻器900Ω（MEL-03）。 6．三相可调电阻器90Ω（MEL-04）。 7．波形测试及开关板（MEL-05）。 8．自耦调压器、电抗器（MEL-08）。 9．三相同步电机M08。 10．直流并励电动机M03。
五．实验方法及步骤 1．测定电枢绕组实际冷态直流电阻。 被试电机采用三相凸极式同步电机M08。 测量与计算方法参见实验3-1。记录室温，测量数据记录于表4-1中。 同步电机励磁电源为0~2.5A可调的恒流源，按装在主控制屏的右下部。须注意，切不
电力系统仿真实验指导书 南华大学电气工程系 2016 年9 月
实验一大电流接地系统短路故障仿真实验 一、实验目的与要求 通过实验教学加深学生的基本概念，掌握电力系统各类短路故障的特点，使学生通过系统进行物理模拟和数学模拟，对大电流接地系统进行输电线路短路故障仿真实验，以达到理论联系实际的效果，提高学生的感性认识及对电力系统仿真过程的分析能力。 本实验要求学生掌握Simulink 中电力系统常用元件的模型及使用方法，并了解建模的 基本过程，以及完成模型的仿真，结合短路相关的理论知识对仿真结果加以分析。 二、实验内容 搭建如图1-1 所示的系统模型并仿真，该系统有3 个电源，4 条输电线路，在 Line1 的末端设置各种类型的短路故障，观察示波器中的电压和电流波形，记录下故障电压电流 的有效值。
图1-1 大电流接地系统短路故障的Simulink 仿真模型 三、实验仪器设备及耗材 1.每组计算机1 台、软件Matlab7.0 套。 四、实验原理 1、SimuLink 简要说明 SimuLink 是基于MATLAB的图形化仿真设计环境，它是MATLAB提供对系统进行建 模、仿真和分析的一个软件包。它使用图形化的系统模块对动态系统进行描述，并在此基础 之上采用MATLAB引擎对动态系统在时域内进行求解。 进入SimuLink 的2 种方法： 1) 在MATLAB命令行中敲出SimuLink ，回车，就打开了SimuLink 。 2) 点击工具栏中的按钮，看图： 图1-2 进入Simulink 2、SimPowerSystems 说明 SimuLink 下的SimPowerSystems 可以实现电路、电力系统、电机、电力电子电路的建 模与仿真分析，它提供了典型的电气设备和元件，比如变压器、传输线、电机、电力电子 进入SimPowerSystems 的2 种方法： 1) 在MATLAB命令行中敲出powerlib ，回车，就打开了SimPowerSystems的元件库。
电机系统教学实验台使用说明 概述 ＭEL—Ⅰ型电机系统教学实验台总体外观结构如图1所示。图中序号5为涡流测功机及其导轨,序号8为安装在电机工作台上得被试电机。被试电机可以根据不同得实验内容进行更换。为了实验时机组安装方便与快速得要求,实验台得各类电机均设计成相同得中心高。同时,各电机得底脚采用了与普通电机不同得特殊结构形式。在机组安装时，将各电机之间通过联轴器同轴联结,被试电机得底脚安放在电机工作台得导轨上,只要旋紧两只底脚螺钉，不需做任何调整,就能准确保证各电机之间同心度，达到快速安装得目得。当测量被试电动机输出转矩时,可从序号4得测功机力矩显示窗中直接读取。被试电机得转速就是通过与测功机同轴联接得直流测速发电机来测量得。转速高低可以从图4得转速表直接读取。 图１电机系统教学实验台总体外观 序号2为电源控制屏,通过调压器输出单相或三相连续可调得交流电源。 序号1为仪表屏,根据用户得需要配置指针式与数字式表。
序号3为实验桌,内可放置各种组件及电机,桌面上放置测功机及导轨。 序号６为实验时所需得仪表,可调电阻器,可调电抗器与开关箱等组件。这些组件在 实验台上可任意移动。组件内容可以根据实验要求进行搭配。 第一章主要结构部件 2.电压表。可指示实验台输入得电压与交流电源输出得线电压,通过指针表旁边得开关切换。 3.三相主电源U、Ｖ、W输出。 4．保险丝座。３只3A保险丝分别就是u、v、w三相电源输出得保险丝，进行电源得短路保护,一旦电网电压对称输入,而电源输出不对称,则有可能烧毁保险丝。 5.调压器。 三相调压器得容量为１、5KVＡ,线电压0～４３０V连续可调,为了保证实验者得实验,电网与三相调压器之间接有隔离变压器或漏电保护器。三相调压器可调节单相或三相电压输出。当沿逆时针旋到底输出电压最小，改变旋钮位置,即可调节输出交流电源电压得大小。 6．主电源控制开关。当按下此开关时，红灯灭绿灯亮，主电路接触器闭合,U、V、W输出交流电。
《数控机床》 实 验 指 导 书 （简本） 蚌埠学院机电系李大胜2008年9月修订
实验一数控车床操作模拟（计算机仿真） 一、实验目的和要求 数控加工在制造业中占有非常重要的地位，数控机床是一种高效的自动化设备，它可以按照预先编制好的零件数控加工程序自动地对工件进行加工。宇航数控加工仿真系统可以在计算机屏幕上仿真完成数控加工程序的输入输出、数控机床操作、工件加工、虚拟测量等数控加工全过程，而且在数控加工仿真系统中，机床操作面板和操作步骤与相应的实际数控机床完全相同，学生在这种虚拟工业环境中可以学习掌握典型数控车床的加工操作方法，通过数控加工仿真系统可以使培训得到实物操作训练的目的，本次实验主要要求学生了解宇航仿真软件的使用和熟悉配备主流数控系统的数控车床的操作及对刀方法。 二、实验内容 1、了解数控车床的基本运动、加工对象及其用途； 2、了解数控车床操作面板各按键（CNC界面）的功用； 3、掌握数控车床的调整及加工前的准备工作、尤其要熟练掌握FANUC0i系统的多种对刀方法； 三、实验仪器 软件要求：宇航数控仿真系统30节点 硬件要求：微机30台 四、实验内容及步骤 YHCNC仿真系统及虚拟机床操作（FANUC 0i） 1、机床操作面板 机床操作面板位于窗口的右下侧，如下图所示,主要用于控制机床运行状态，由模式选择按钮、运行控制开关等多个部分组成，每一部分的详细说明如下： FANUC 0i面板 AUTO：自动加工模式。EDIT：编辑模式。MDI：手动数据输入。 INC：增量进给。 HND：手轮模式移动机床。 JOG：手动模式，手动连续移动机床。 REF：回参考点。
电机学实验指导书 电气信息工程学院 2017年07月
前言 1、电机实验是学习研究电机理论的重要环节，其目的在于通过实验验证和研究电机理论，使学生掌握电机实验的方法和基本技能，培养学生严肃认真事实求是的科学作风。所设置的实验项目均为验证性实验。 2、本实验主要介绍电气自动化和电力系统自动化中常用的直流电机、变压器、异步电机的相关实验和实验原理，学生可以掌握实验方法，学会选择仪表，测取实验数据等基本实验研究技能。通过实验，加深对电机学理论知识的理解。 3、本实验指导书可作为电气工程及其自动化和自动化等强电方向专业的辅助教材和参考书。 4、本次修订工作主要针对电机学教学大纲并结合教仪设备进行了必要的调整。
目录 本实验课程的说明 (2) 实验一他励直流电机的工作特性与调速性能测定(Ⅰ) (3) 实验二他励直流电机的工作特性与调速性能测定(Ⅱ) (9) 实验三单相变压器空载、短路和负载实验 (17) 实验四三相异步电动机工作特性 (24)
本实验课程的说明 1、电机学实验是将课堂上所讲电机理论进一步深化的必备环节，通过实验验证和电机理论相结合，能使学生掌握电机实验的分析方法和基本技能，培养学生解决问题能力。 2、电机实验课是《电机学》和其相近课程的重要组成部分，本实验讲义只侧重于掌握实验方法，并运用课堂上学到的电机理论知识来分析研究实验中的各种问题，得出必要的结论，从而达到培养学生在电机这门学科中具备分析问题和解决问题的初步能力。 3、所设置的实验项目类型均为验证性实验。
实验一他励直流电机的工作特性与调速性能测定(Ⅰ) 一、实验类型 验证性实验 二、实验目的与要求 1．学习电机实验的基本要求与安全操作注意事项。 2．认识在直流电机实验中所用的电机、仪表、变阻器等部件及使用方法。 3．熟悉他励电动机（即并励电动机按他励方式）的接线、起动、改变电机方向与调速的方法。 三、实验内容与任务 1．了解电机系统教学实验台中的直流稳压电源、涡流测功机、变阻器、多量程直流电压表、电流表、毫安表及直流电动机的使用方法。 2．用伏安法测直流电动机和直流发电机的电枢绕组的冷态电阻。 3．直流他励电动机的起动，调速及改变转向。 四、实验条件 1．直流电动机电枢电源（NMEL-18/1） 2．直流电动机励磁电源（NMEL-18/2） 3．可调电阻箱（NMEL-03/4） 4．电机导轨及测功机、转速转矩测量（NMEL-13）
《信号与系统》实验指导书 科技学院电气与信息工程学院 2014年3月
目录 实验一连续时间信号的MATLAB表示 实验二连续时间LTI系统的时域分析 实验三连续时间LTI系统的频率特性及频域分析实验四连续时间LTI系统的零极点分析 实验五典型离散信号及其MATLAB实现
实验一连时间信号的MATLAB表示 实验目的 1．掌握MATLAB语言的基本操作，学习基本的编程功能； 2．掌握MATLAB产生常用连续时间信号的编程方法； 3．观察并熟悉常用连续时间信号的波形和特性。 实验原理 1. 连续信号MATLAB实现原理 从严格意义上讲，MATLAB数值计算的方法并不能处理连续时间信号。然而，可用连续信号在等时间间隔点的取样值来近似表示连续信号，即当取样时间间隔足够小时，这些离散样值能够被MATLAB处理，并且能较好地近似表示连续信号。 MATLAB提供了大量生成基本信号的函数。比如常用的指数信号、正余弦信号等都是MATLAB 的部函数。为了表示连续时间信号，需定义某一时间或自变量的围和取样时间间隔，然后调用该函数计算这些点的函数值，最后画出其波形图。 2. 典型信号的MATLAB表示 (1) 实指数信号：()at ，式中K，a为实数。在MATLAB中可以利用exp()函数实现， f t Ke 其语句格式为：y=K*exp(a*t)。
(2) 正弦信号：()sin()f t K t ω?=+或()cos()f t K t ω?=+，其中K 为振幅，ω是角频率；φ是初相位。在MATLAB 中可以利用sin()或cos()函数实现，其语句格式为K *sin(ω*t+phi)，K *cos(ω*t+phi)。 (3) 单位阶跃信号：单位阶跃信号定义为() () 10()0 0t t t ε>??=? =0)”产生。MATLAB 表达式“y = ( t >=0)”的含义就是t ≥ 0时y =1，而当t < 0时y =0。 此外，也可在MATLAB 的work 目录下创建uCT 的M 文件，其MATLAB 源程序为 function f=uCT(t) f=(t>=0); 保存为uCT.m 后，就可以调用该函数。 自定义函数 注意，在此定义的uCT 函数是阶跃信号数值表示方法，因此在数值计算中我们将调用uCT 函数。而在MATLAB 的MAPLE 核中，将Heaviside 函数定义为阶跃信号符号表达式，在符号运算过程中，若要调用它必须用sym 定义后，才能实现。 (4) 复指数信号：()()cos()sin()st j t t t f t Ke Ke Ke t jKe t σωσσωω+===+，其中，s =σ+j ω是复变量；σ、ω为实数。在MATLAB 中可以利用exp()函数表示复指数信号，MATLAB 中默认变量i 为虚部单位， 求取实部用real()函数，求取虚部用imag()函数，求取模用abs()函数，求取相角用angle()函数。 (5) 抽样信号:()sin()/Sa t t t =，在MATLAB 中用与Sa(t )类似的sinc (t )函数表示，定义为sin ()sin()/()c t t t ππ=。 (6) 矩形脉冲信号：()() 1/2()0 /2t g t t τττ???在MATLAB 中可用rectpuls()函数产生，其语句 格式为y=rectpuls(t,width)，该函数用于产生一个幅度为1、宽度为width ，且以t=0为对称轴的矩形脉冲信号，width 的默认值为1。 周期性矩形波信号或方波在MATLAB 中可用square 函数产生，其语句格式为
实验一直流电机速度控制与PID参数校正 一、实验目的 1、掌握调整直流伺服驱动器PID参数的方法 2、理解不同转动惯量对系统性能指标的影响 二、实验要求 通过simulink对电机进行仿真，确定合适的PID参数。随后对直流电机进行电流环、速度环、位置环的PID控制，通过改变系统转动惯量，根据期望性能指标整定直流伺服驱动器的电流环、速度环、位置环PID参数，确保理论曲线与实际曲线尽量拟合。进一步地分析直流电机控制精度的影响因素。 三、实验设备 1、直流伺服系统控制平台，GSMT2012； 2、PC、Easy Motion Studio软件； 四、实验原理 转动惯量是刚体转动时惯量的度量，其量值取决于物体的形状、质量分布及转轴的位置。转动惯量在旋转动力学中的质量，所以当系统转动惯量增大后，相同的控制器参数情况下，系统的性能指标一定下降。为保持原有的性能指标，必须重新整定PID参数。 五、实验步骤 1、Easy Motion Studio软件对直流电机进行测试 Easy Motion Studio是针对直流电机控制器进行参数调整的专业软件，它能够实时在线的对电机的参数进行调整，并通过编码器对电机参数进行测试，并通过软件界面观测调试结果，最终成功选择合适的PID参数。首先，对Easy Motion Studio软件进行了解。 点击图标，进入软件界面，选择“Open”，并点击“OK”。如下图所示。
进入软件界面后，在“View”菜单下，选择“Project”即可得到以下界面。 选择在左列的下拉菜单选择“Setup”，并选择“Edit”，在这里对直流电机的参数可以方便地进行调整，并可对调整后的结果进行实时观测。需要注意的是，在这里电机应选择T54。并 选择“Save to User Database”。
第二章直流电机实验 2-3直流并励电动机 一、实验目的 1、掌握用实验方法测取直流并励电动机的工作特性和机械特性。 2、掌握直流并励电动机的调速方法。 二、预习要点 1、什么是直流电动机的工作特性和机械特性？ 2、直流电动机调速原理是什么？ 三、实验项目 1、工作特性和机械特性 保持U=U N和I f=I fN不变，测取n、T2、η=f（I a）、n=f（T2）。 2、调速特性 （1）改变电枢电压调速 保持U=U N、I f=I fN=常数，T2=常数，测取n=f（U a）。 （2）改变励磁电流调速 保持U=U N，T2=常数，测取n=f（I f）。 （3）观察能耗制动过程 四、实验方法 1、实验设备
2、屏上挂件排列顺序 D31、D42、D51、D31、D44 3、并励电动机的工作特性和机械特性 1）按图2-6接线。校正直流测功机 MG按他励发电机连接，在此作为直流电动机M的负载，用于测量电动机的转矩和输出功率。R f1 选用D44的1800Ω阻值。 R f2选用D42的900Ω串联900Ω共1800Ω阻值。R 1 用D44的180Ω阻值。R 2 选用 D42的900Ω串联900Ω再加900Ω并联900Ω共2250Ω阻值。 图2－6 直流并励电动机接线图 2）将直流并励电动机M的磁场调节电阻R f1调至最小值，电枢串联起动电阻R1调至最大值，接通控制屏下边右方的电枢电源开关使其起动，其旋转方向应符合转速表正向旋转的要求。 3）M起动正常后，将其电枢串联电阻R1调至零，调节电枢电源的电压为220V，调节校正直流测功机的励磁电流I f2为校正值（50mA或100 mA），再调节其负载电阻R2和电动机的磁场调节电阻R f1，使电动机达到额定值： U＝U N，I＝I N，n＝n N。此时M的励磁电流I f即为额定励磁电流I fN。 4）保持U＝U N，I f=I fN，I f2为校正值不变的条件下，逐次减小电动机负载。测取电动机电枢输入电流I a，转速n和校正电机的负载电流I F（由校正曲线查出电动机输出对应转矩T2）。共取数据9-10组，记录于表2-7中。