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《现代控制理论实验》一．实验目的1、掌握组态王软件开发工程的步骤2、学会设备通讯的连接方法3、开发一个计算机-智能仪表控制系统的单回路控制系统4、绘制一条温度控制曲线二．实验设备计算机，仪表结构实验控制箱，电加热炉，组态王软件三．实验内容与实验步骤第一步：建立一个新工程在工程浏览器中双击“新建工程”图标，建立一个新工程，进入“组态王”工程浏览器。
第二步：设备连接本次实验硬件设备选用理化公司生产的CD901数字温度控制器。
点击工程浏览器树形菜单下面的----设备----COM1---右面的新建图标，选择“智能仪表-理化-CD901-串口”，定义地址为10或11（右侧回路地址为0010，左侧回路地址为0011）。
双击工程浏览器左侧树形菜单中的“COM1”，对智能仪表CD901进行通讯配置：波特率：9600 数据位：8奇偶校验：无停止位： 1通讯超时：3000 豪秒通讯方式：RS232（将通讯配置截图粘贴于此处）第三步：图形界面的设计双击我们设计的画面或新建一个画面，进入“组态王”开发系统，这时开始设计界面。
界面应包含一条温度曲线用以采集并绘出实时温度，两个按钮用以启动和停止程序，两处字符显示用以表示给定温度值和实时温度值，另外需在界面显示编程人的班级、学号、姓名等信息。
用到的控件应包括：一个“X-Y轴曲线”控件，2个矩形、2个按钮，以及必要的文本。
如图所示：（将设计界面截图粘贴于此处）第四步：构造数据库在这个工程中需要定义6个变量，变量属性如下表：其中PV 表示温度的采样值，SV表示温度的给定值，AUTO_TUNING表示自动切换值，H_P表示加热比例带，on 用来设置开始标志，runtime表示当前时间。
第五步：动画连接文本：双击SV对应的文本“sv”，在“模拟量输出”和“模拟量输入”选项卡的“变量名”处选择\\本站点\SV，“模拟量输出”选项的整数位、小数位分别选择3位、0位，“模拟量输入”选项的最大值、最小值处分别选择300、0；双击PV对应的文本“pv”，在“模拟值输出”选项卡的“变量名”处选择“\\本站点\PV”，“模拟量输出”选项的整数位、小数位分别选择3位、2位。
细菌性传染病实验室监测实践，国家致病菌识别网2024年全国疾控系统“大学习”活动答案参考答案附后1.实验室监测在细菌性传染病防控中的主要作用是什么？A.准确预测疫情发生时间B.提供科学依据以制定防控策略C.完全消除细菌性传染病D.直接治疗细菌性传染病2.下列哪项不是国家致病菌识别网的功能？A.追踪病源B.评估疫情风险C.识别暴发疫情D.直接治疗病患3.国家致病菌识别网如何实现全国范围内的监测？A.通过卫星遥感技术B.通过实时监测气候变化C.通过建立各级疾控系统联系D.通过全面采集人口数据4.国家致病菌识别网主要依托什么技术进行监测？A.病原识别、分子分型、基因组溯源调查B.遥感技术C.人智能技术D.纳米技术5.国家致病菌识别网监测模式是什么？A.耐药监测B.流行病学监测C.流行病学+实验室+数据要素D.个体监测6.下列哪些属于细菌性传染病防控的挑战？A.公众对细菌性传染病的认识不足B.缺乏有效治疗药物C.细菌耐药性的增加D.病原体种类繁多7.实验室监测能够提供哪些方面的信息？A.预测病原体未来变化趋势B.监测病原谱构成变化C.准确识别病原体D.发现新病原体8.国家致病菌识别网在数据应用方面有哪些功能？A.数据可视化B.数据整合C.数据隐私保护D.数据分析9.下列哪些是国家致病菌识别网的实践应用？A.疫情防控决策支持B.疫情监测C.疫情数据分析D.疫情预警10.在细菌性传染病防控中，哪些措施是有效的？A.完善防控策略制定B.仅依靠公众自我防护意识C.推进数据整合与应用D.加强实验室监测能力建设11.实验室监测不能发现新的病原体。
A.正确B.错误12.数据可视化不是国家致病菌识别网的功能之一。
A.正确B.错误13.国家致病菌识别网仅覆盖大城市。
A.正确B.错误14.细菌性传染病已不再是全球公共卫生的威胁。
A.正确B.错误15.通过国家致病菌识别网，我们可以及时追踪到细菌性传染病的源头。
A.正确B.错误参考答案：。
实验三典型非线性环节一．实验要求1.了解和掌握典型非线性环节的原理。
2.用相平面法观察和分析典型非线性环节的输出特性。
二．实验原理及说明实验以运算放大器为基本元件，在输入端和反馈网络中设置相应元件（稳压管、二极管、电阻和电容）组成各种典型非线性的模拟电路。
三、实验内容3.1测量继电特性（1）将信号发生器（B1）的幅度控制电位器中心Y测孔，作为系统的-5V~+5V输入信号（Ui）：B1单元中的电位器左边K3开关拨上（-5V），右边K4开关也拨上（+5V）。
（2）模拟电路产生的继电特性：继电特性模拟电路见图慢慢调节输入电压（即调节信号发生器B1单元的电位器，调节范围-5V~+5V），观测并记录示波器上的U0~U i图形。
波形如下：函数发生器产生的继电特性①函数发生器的波形选择为‘继电’，调节“设定电位器1”，使数码管右显示继电限幅值为3.7V。
慢慢调节输入电压（即调节信号发生器B1单元的电位器，调节范围-5V~+5V），观测并记录示波器上的U0~U i图形。
实验结果与理想继电特性相符波形如下：3.2测量饱和特性将信号发生器（B1）的幅度控制电位器中心Y测孔，作为系统的-5V~+5V输入信号（Ui）：B1单元中的电位器左边K3开关拨上（-5V），右边K4开关也拨上（+5V）。
（2）模拟电路产生的饱和特性：饱和特性模拟电路见图3-4-6。
慢慢调节输入电压（即调节信号发生器B1单元的电位器，调节范围-5V~+5V），观测并记录示波器上的U0~U i图形。
如下所示：函数发生器产生的饱和特性①函数发生器的波形选择为‘饱和’特性；调节“设定电位器1”，使数码管左显示斜率为2；调节“设定电位器2”，使数码管右显示限幅值为3.7V。
慢慢调节输入电压（即调节信号发生器B1单元的电位器，调节范围-5V~+5V），观测并记录示波器上的U0~U i图形。
波形如下：。
3.3测量死区特性模拟电路产生的死区特性死区特性模拟电路见图3-4-7。
现代控制理论实验报告现代控制理论实验报告组员：院系：信息工程学院专业：指导老师：年月日实验1 系统的传递函数阵和状态空间表达式的转换[实验要求]应用MATLAB 对系统仿照[例]编程，求系统的A 、B 、C 、阵；然后再仿照[例]进行验证。
并写出实验报告。
[实验目的]1、学习多变量系统状态空间表达式的建立方法、了解系统状态空间表达式与传递函数相互转换的方法；2、通过编程、上机调试，掌握多变量系统状态空间表达式与传递函数相互转换方法。
[实验内容]1 设系统的模型如式示。
p m n R y R u R x DCx y Bu Ax x ∈∈∈??+=+=&其中A 为n ×n 维系数矩阵、B 为n ×m 维输入矩阵 C 为p ×n 维输出矩阵，D 为传递阵，一般情况下为0，只有n 和m 维数相同时，D=1。
系统的传递函数阵和状态空间表达式之间的关系如式示。
D B A SI C s den s num s G +-==-1)()()(()(式中，)(s num 表示传递函数阵的分子阵，其维数是p ×m ；)(s den 表示传递函数阵的按s 降幂排列的分母。
2 实验步骤① 根据所给系统的传递函数或（A 、B 、C 阵），依据系统的传递函数阵和状态空间表达式之间的关系如式，采用MATLA 的编程。
注意：ss2tf 和tf2ss 是互为逆转换的指令；② 在MATLA 界面下调试程序，并检查是否运行正确。
③ [] 已知SISO 系统的状态空间表达式为，求系统的传递函数。
,2010050010000100001043214321u x x x x xx x x ?-+-=????????????&&&&[]???=43210001x x x x y程序:A=[0 1 0 0;0 0 -1 0;0 0 0 1;0 0 5 0]; B=[0;1;0;-2]; C=[1 0 0 0]; D=0;[num,den]=ss2tf(A,B,C,D,1)程序运行结果:num =0 den =0 0 0从程序运行结果得到:系统的传递函数为:24253)(ss s S G --= ④ [] 从系统的传递函数式求状态空间表达式。
现代控制理论基础实验指导书实验一：控制系统模型转换一、实验目的1．掌握控制系统模型转换，并使用计算机仿真软件验证。
2．学习并会简单应用MATLAB软件。
二、实验器材[1] 微型计算机[2] MATLAB软件三、实验要求与任务1．设系统的零极点增益模型为，求系统的传递函数及状态空间模型。
解：在MATLAB软件中，新建m文件，输入以下程序后保存并运行。
%Example 1%k=6;z=[-3];p=[-1,-2,-5];[num,den]=zp2tf(z,p,k)[a,b,c,d]=zp2ss(z,p,k)其中：zp2tf函数——变零极点表示为传递函数表示zp2ss函数——变零极点表示为状态空间表示记录实验结果，并给出系统的传递函数及状态空间模型。
2．给定离散系统状态空间方程求其传递函数模型和零极点模型，并判断其稳定性。
解：在MATLAB软件中，新建m文件，输入以下程序后保存并运行。
%Example 2%a=[ 0 0 ; 0 0 0; ;0 0 0];b=[1;0;1;0];c=[0,0,0,1];d=[0];[num,den]=ss2tf(a,b,c,d)[z,p,k]=ss2zp(a,b,c,d)pzmap(p,z)title('Pole-zero Map')其中：ss2tf函数——变状态空间表示为传递函数表示ss2zp函数——变状态空间表示为零极点表示pzmap ——零极点图记录实验结果，并给出系统的传递函数模型和零极点模型；绘出图形，并判断系统稳定性。
3．已知系统的传递函数为，求系统的零极点增益模型及状态空间模型。
tf2zp函数——变系统传递函数形式为零极点增益形式tf2ss函数——变系统传递函数形式为状态空间表示形式编写程序，记录实验结果，并给出系统的状态空间模型和零极点模型。
4．已知系统状态空间表达式为ss2tf函数——变状态空间表示为传递函数表示ss2zp函数——变状态空间表示为零极点表示编写程序，记录实验结果，并给出系统传递函数模型和零极点模型。
现代控制理论实验引言现代控制理论是在工程控制领域中发展起来的一种理论体系，其应用范围非常广泛。
为了帮助学生更好地理解和掌握现代控制理论，学校开设了现代控制理论实验课程。
该实验课程旨在通过具体的实验操作，帮助学生巩固理论知识，培养实际操作能力，并能应用现代控制理论解决实际问题。
本文将介绍现代控制理论实验的内容、目的、实验装置和实验步骤。
实验内容现代控制理论实验主要包括以下内容： 1. PID控制器的设计与实现：通过调节比例、积分和微分参数，设计一个PID 控制器，并将其实现在实验装置上，观察控制效果。
2. 状态反馈控制器的设计与实现：利用状态观测器和状态反馈器，设计一个状态反馈控制器，并将其实现在实验装置上，观察控制效果。
3. 频域方法的应用：通过频域分析方法，设计一个控制器，使得实验装置的频率响应满足特定要求。
4. 鲁棒控制方法的应用：利用鲁棒控制方法设计一个控制器，能够在系统参数变化时保持系统的稳定性和性能。
实验目的现代控制理论实验的主要目的是培养学生的实践能力和问题解决能力。
具体目标包括： 1. 理解现代控制理论的基本原理与方法； 2. 掌握现代控制理论的实验操作技巧； 3. 理解研究现代控制理论的方法和途径； 4. 能够设计、实现和调试现代控制器，并分析控制效果； 5. 学会通过实验结果验证和改进控制算法。
实验装置现代控制理论实验装置主要包括：电机系统、传感器、数据采集卡、计算机控制软件和控制器实现装置。
电机系统是实验装置的核心部件，它模拟了真实的控制对象。
传感器用于感知电机系统的转速、位置或其他关键参数。
数据采集卡负责将传感器采集到的数据传输给计算机进行处理。
计算机控制软件包括了实验的开发工具和界面，可以实时控制电机系统并显示实验结果。
控制器实现装置是通过软件或硬件方式实现控制器，在实验中使用。
实验步骤本节将介绍现代控制理论实验的基本步骤。
具体步骤如下：步骤一：系统建模与参数辨识首先需要对实验装置进行数学建模，并通过实验数据对模型参数进行辨识。
实验二二阶系统的瞬态响应分析一、实验目的1、熟悉二阶模拟系统的组成。
2、研究二阶系统分别工作在ξ=1，0<ξ<1，和ξ> 1三种状态下的单位阶跃响应。
3、分析增益K对二阶系统单位阶跃响应的超调量σP、峰值时间tp和调整时间ts。
4、研究系统在不同K值时对斜坡输入的稳态跟踪误差。
5、学会使用Matlab软件来仿真二阶系统，并观察结果。
二、实验仪器1、控制理论电子模拟实验箱一台；2、超低频慢扫描数字存储示波器一台；3、数字万用表一只；4、各种长度联接导线。
三、实验原理图2-1为二阶系统的原理方框图，图2-2为其模拟电路图，它是由惯性环节、积分环节和反号器组成，图中K=R2/R1，T1=R2C1，T2=R3C2。
图2-1 二阶系统原理框图图2-1 二阶系统的模拟电路由图2-2求得二阶系统的闭环传递函1222122112/() (1)()/O i K TT U S K U S TT S T S K S T S K TT ==++++ :而二阶系统标准传递函数为(1)(2), 对比式和式得n ωξ==12 T 0.2 , T 0.5 , n S S ωξ====若令则。
调节开环增益K 值，不仅能改变系统无阻尼自然振荡频率ωn 和ξ的值，可以得到过阻尼(ξ>1)、临界阻尼（ξ=1）和欠阻尼（ξ<1）三种情况下的阶跃响应曲线。
（1）当K >0.625， 0 < ξ < 1，系统处在欠阻尼状态，它的单位阶跃响应表达式为：图2-3 0 < ξ < 1时的阶跃响应曲线（2）当K =0.625时，ξ=1，系统处在临界阻尼状态，它的单位阶跃响应表达式为：如图2-4为二阶系统工作临界阻尼时的单位响应曲线。
(2) +2+=222nn nS S )S (G ωξωω1()1sin( 2-3n to d d u t t tgξωωωω--=+=式中图为二阶系统在欠阻尼状态下的单位阶跃响应曲线etn o n t t u ωω-+-=)1(1)(图2-4 ξ=1时的阶跃响应曲线（3）当K < 0.625时，ξ> 1，系统工作在过阻尼状态，它的单位阶跃响应曲线和临界阻尼时的单位阶跃响应一样为单调的指数上升曲线，但后者的上升速度比前者缓慢。
加强病原实验室网络建设，提升实验室检测能力2024年疾控大学习答案1.霍乱至目前已有次全球大流行。
A.7B.6C.8D.52.相比较看，传染病防控中的公共卫生实验室监测网络可不收集哪个信息：A.病原细菌的耐药信息B.病原体基因组序列信息C.病原分离培养信息D.病人治疗用药信息3.开展实验室网络化监测的必要性不包括下面哪项：A.传染病是跨时间传播的，需要开展网络实验室监测B.一个地区疫情的发现，对其他地区能发挥预警作用C.传染病是跨地区传播的，需要开展网络实验室监测D.一个实验室的检测结果要得到网络中另一个实验室的重复验证4.科学技术进步促进人类认识传染病的病原微生物。
第一次分离培养到细菌这个微小生物体的时间大约在下列哪个年份：A.1880年B.1940年C.1780年D.1680年5.病原体的基因组测序，下面表述不准确的是：A.获得病原体基因组序列，才能准确鉴定其属于哪个种属B.能够用于感染免疫的认识C.能够用于药物的研发D.赋予了实验室监测的大数据特征6.传染病实验室监测网络的必要因素包括：A.网络内使用标准化方法B.实验室网络要有信息系统收集分析数据C.网络成员实验室要共同遵守数据收集和分析规则D.实验室网络应有统一的质量管理体系7.当前传染病病原监测面临以下问题：A.没有核酸检测方法B.能检测的病原体的种类数有限C.病原学培养仍欠缺D.就诊的感染病例主要依靠临床症状体征进行诊断8.关于公共卫生实验室网络建设，下列说法正确的包括：A.高等院校的实验室工作以教学研究为主，不在公共卫生实验室网络之内。
B.建立健全实验室网络，是传染病监测预警的需求。
C.生态环境、畜牧业、林业等部门行业的实验室应在公共卫生实验室网络内。
D.非医疗系统的检验检测机构也应纳入公共卫生实验室网络体系。
9.发展健全公共卫生实验室网络，要包括下列哪些部门、行业的实验室：A.科研院所B.第三方检测机构C.海关检疫D.医疗机构10.病原分析在新冠疫情防控中发挥的作用包括：A.病原发现和鉴定B.免疫机制的研究认识C.用于疫苗和药物的研发D.疫情扩散的追踪溯源11.，1854年约翰斯诺通过调查控制了霍乱在伦敦一个区的流行，他的贡献之一是认定霍乱由霍乱弧菌引起。
<现代控制理论> 实验实验报告姓名：____ 莫翰林__ __学号：__ __ 20162103001____专业：__机械制造及其自动化__指导教师：__ _郑华文__1、根据在实验箱搭建的各典型环节的实验电路图，得到的试验曲线，其并对其进行仿真分析,对比二者得到结论（将试验曲线插入表中，并作分析）。
环节分析：理论输出电压i o KU U ，实验中数据通道1电压为0.97V ，数据通道2电压为0.98V ，计算的比例系数为K=1.01，相对误差为1%<5%实验参数 R1= 100k分析：实验中得数据通道1电压为0.99V ，数据通道2电压为0.99V ，积分时间为1.0284s 。
所以，积分环节的输出量与其输入量对时间的积分成正比实验参数 R=100k分析：实验中坐标2数据通道1电压为2.95V ，数据通道2电压为0.99V ，积分时间为1s 。
所以，比例积分环境有着积分环节和控制环节优点，比例部分能迅速响应，积分部分又能消除稳态误差。
实验参数 R1=100k比例微分分析：实验中坐标2数据通道1电压为-0.24V ，数据通道2电压为1.01V ，积分时间为0.1s 。
所以，比例积分环境有着积分环节和控制环节优点，比例部分能迅速响应，积分部分又能消除稳态误差。
实验参数 R1=100k 比例积分分析：实验中坐标2数据通道1电压为2.17V ，数据通道2电压为1.04V ，积分时间为0.1s 。
在PID 调节中，比例环节拟制住干扰的扩大，积分环节起消除余差的作用，微分调节有超前作用，可以用来克服容量滞后的现象。
实验参数 R1=100k C1=1uF惯性环节分析：实验中坐标2数据通道1电压为0.62V，数据通道2电压为0.99V，积分时间为1s。
即惯性环节越大，时间常数越大，延迟的时间也越大。
实验参数 R1=100k C1=10uF2、为什么实验中实验曲线与理论曲线有一定误差？如何减小实验中的误差?答：首先，因为选择的电子元件器件参数有误差；其次，每个元器件都会受温度的影响，产生误差；最后，由于线路接触不良或操作不当也会产生误差。
现代控制理论在工程领域中扮演着至关重要的角色，通过实验可以帮助我们更好地理解和应用这些理论。
进行现代控制理论的实验可以让我们验证理论模型的准确性，调节控制器参数以实现系统稳定性和性能要求，并且深入理解各种控制策略的优缺点。
以下是一些可能的实验体会：
1. 系统响应特性：通过实验观察不同控制器对系统的响应特性的影响，包括超调量、调节时间、稳态误差等。
比较不同控制器（如P、PI、PD、PID控制器）的性能表现，理解各自的优劣。
2. 鲁棒性分析：实验中可以考虑引入干扰或参数变化，观察系统的鲁棒性能。
了解控制系统对外界干扰的抵抗能力，以及参数变化对系统性能的影响。
3. 系统优化：通过调节控制器参数，优化系统的性能指标。
比如，通过自整定控制器（Self-Tuning Controller）实现对系统动态性能的在线调节和优化。
4. 状态空间分析：利用状态空间方法建立系统模型，实现状态反馈控制。
通过实验验证状态反馈控制对系统性能的改善效果。
5. 非线性控制：尝试应用现代非线性控制理论，如模糊控制、神经
网络控制等，对非线性系统进行控制。
观察非线性控制方法相比传统控制方法的优势。
通过实验，可以更深入地理解现代控制理论的原理和方法，掌握控制系统设计和调试的技巧，提升工程实践能力。
同时，实验也有助于培养工程师的创新思维和问题解决能力。
