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《机械控制理论基础》——实验报告班级：学号：姓名：目录实验内容实验一一阶环节的阶跃响应及时间参数的影响P3 实验二二阶环节的阶跃响应及时间参数的影响P9 实验三典型环节的频率特性实验P15 实验四机电控制系统的校正P20 实验心得…………………………………………P23实验一 一阶环节的阶跃响应及时间参数的影响● 实验目的通过实验加深理解如何将一个复杂的机电系统传递函数看做由一些典型环节组合而成，并且使用运算放大器来实现各典型环节，用模拟电路来替代机电系统，理解时间响应、阶跃响应函数的概念以及时间响应的组成，掌握时域分析基本方法 。
● 实验原理使用教学模拟机上的运算放大器，分别搭接一阶环节，改变时间常数T ，记录下两次不同时间常数T 的阶跃响应曲线，进行比较（可参考下图：典型一阶系统的单位阶跃响应曲线）。
典型一阶环节的传递函数：G （S ）=K （1+1/TS ） 其中： RC T = 12/R R K =典型一阶环节的单位阶跃响应曲线：● 实验方法与步骤1）启动计算机，在桌面双击“Cybernation_A.exe ”图标运行软件，阅览使用指南。
2）检查USB 线是否连接好，电路的输入U1接A/D 、D/A 卡的DA1输出，电路的输出U2接A/D 、D/A 卡的AD1输入。
检查无误后接通电源。
3）在实验项目下拉框中选中本次实验，点击按钮，参数设置要与实验系统参数一致，设置好参数按确定按钮，此时如无警告对话框出现表示通信正常，如出现警告表示通信不正常，找出原因使通信正常后才可继续进行实验。
● 实验内容1、选择一阶惯性环节进行实验操作由于一阶惯性环节更具有典型性，进行实验时效果更加明显。
惯性环节的传递函数及其模拟电路与实验曲线如图1-1： G （S ）= - K/TS+1RC T = 12/R R K =2、（1）按照电子电路原理图，进行电路搭建，并进行调试，得到默认实验曲线图1-2图1-2（2）设定参数：方波响应曲线（K=1 ；T=0.1s ）、（K=2；T=1s ），R1=100k Ω 3、改变系统参数T 、K （至少二次），观察系统时间响应曲线的变化。
实验17 RC 一阶电路动态特性的仿真一、实验目的1．通过模拟仪器测试RC 电路的充放电特性。
2．通过模拟示波器观察微分电路和积分电路的波形，进一步熟悉其特性。
3．练习使用EWB 仿真软件进行电路模拟。
二、实验原理与说明1．RC 电路充放电如图2-17-1所示。
图2-17-1 RC 充放电电路电容具有充放电功能，充放电时间与电路时间常数RC =τ有关。
2．脉冲方波电源作用下RC 一阶电路响应波形的测量RC 一阶电路如图2-17-2所示，其电源为如图所示方波信号。
图2-17-2当R 、C 取不同的值时，使电路时间常数RC =τ随之变化，则输出信号U R 0及U C 的波形也随着τ的不同而改变。
3．一阶RC 微分电路当τ足够小，即/2T τ ，就构成微分电路，从电阻端输出的电压与输入电源电压之间呈微分关系，如图2-17-3。
图2-17-3 RC 微分电路4．一阶RC 积分电路而当τ足够大，即/2T τ ，就构成积分电路，从电容两端输出的电压与输入电源电压之间呈积分关系，如图2-17-4。
图2-17-4 RC 积分电路三、实验内容与步骤1．RC 电路的充放电特性测试（1）在EWB 的电路工作区按图2-17-1连接电路并存盘。
注意要按自己选择的参数设置。
（2）选择示波器的量程，按下启动\停止开关，通过空格键使电路中的开关分别接通充电和放电回路，观察不同时间常数下RC 电路的充放电规律。
（3）该实验要求同学自行选择合适的电路参数，并选取几组不同的数值，通过开关的不同位置，使电容分别处于充电及放电的状态，观察其充放电时间常数对波形的影响。
记录每一组测试时的电容、电阻的参数，并计算其时间常数。
2．RC一阶电路响应波形的观测（1）在EWB的电路工作区按图2-17-2连接电路并存盘。
注意参数设置要与图中一致。
（2）用示波器观察并记录一阶电路响应的波形。
（3）测量时间常数τ，与计算结果比较。
（4）改变电路中R、C的值，如下情况一：R=100Ω,C=1000μF情况二：R=1 kΩ, C=1000μF情况三：R=10 kΩ,C=1000μF每种情况都重复（2）（3）的实验步骤，总结响应波形随着τ的不同而改变的规律。
一阶电路仿真实验报告一阶电路仿真实验报告引言：电路仿真是电子工程领域中非常重要的一项技术。
通过计算机软件模拟电路的行为，可以帮助工程师们在设计和调试电路时提前预测其性能，并且可以快速优化电路设计。
本实验旨在通过仿真软件对一阶电路进行仿真，探究其响应特性和频率响应。
实验目的：1. 了解一阶电路的基本概念和特性；2. 掌握电路仿真软件的基本使用方法；3. 分析一阶电路的频率响应和阻抗特性。
实验步骤：1. 首先，我们需要选择一款电路仿真软件。
常见的电路仿真软件有Multisim、PSpice等，本实验选择使用Multisim进行仿真。
2. 在软件中，我们需要选择合适的元件来构建一阶电路。
一阶电路通常由电阻和电容组成，我们可以选择合适的数值进行搭建。
3. 在搭建好电路之后，我们需要设置电路的输入信号。
可以选择直流输入或者交流输入，根据实际需求进行设置。
4. 设置好输入信号之后，我们可以进行仿真运行。
通过设置不同的参数，观察电路在不同条件下的响应情况。
5. 在仿真过程中，我们可以记录下电路的输入输出波形，并且可以通过软件提供的工具进行频率响应分析，了解电路的频率特性。
实验结果与分析：通过实验仿真，我们可以得到一阶电路的输入输出波形图，并且可以通过软件提供的工具进行频率响应分析。
输入输出波形图显示了电路对不同输入信号的响应情况。
我们可以观察到，对于直流输入信号，电路会有一个初始的瞬态响应，然后逐渐稳定下来。
对于交流输入信号，电路的输出信号会随着频率的变化而发生相位和幅度的变化。
频率响应分析可以帮助我们了解电路在不同频率下的输出特性。
通过绘制幅频响应曲线和相频响应曲线，我们可以观察到电路对不同频率的输入信号的响应情况。
一阶低通滤波器的频率响应曲线通常呈现出从高频到低频的衰减趋势，而高通滤波器则相反。
结论：通过本次实验，我们深入了解了一阶电路的基本概念和特性，并且掌握了电路仿真软件的基本使用方法。
通过仿真运行和分析，我们得到了一阶电路的输入输出波形图和频率响应曲线，进一步加深了对电路行为的理解。
RC一阶电路的响应测试班级：应物11203班 姓名：马天宝 序号：19 长江大学 一、实验目的1.测定RC 一阶电路的零输入响应，零状态响应及完全响应。
2.学习电路时间常数的测定方法。
3.掌握有关微分电路和积分电路的概念。
4.进一步学会用示波器测绘图形。
二、实验原理1.动态网络的过渡过程是十分短暂的单次变化过程，对时间常数τ较大的电路，可用慢扫描长余辉示波器观察光点移动的轨迹。
然而能用一般的双踪示波器观察过度过程和测量有关的参数，必须使这种单次变化的过程重复出现。
为此，我们利用信号发生器输出的方波来模拟阶跃激励信号，即令方波输出的上升沿最为零状态响应的正阶跃激励信号；方波下降沿最为零输入响应的负阶跃激励信号，只要选择方波的重复周期远大于电路的时间常数τ，电路在这样的方波序列脉冲信号的激励下，它的影响和直流电源接通与断开的过渡过程是基本相同的。
2.RC 一阶电路的零输入响应和零状态响应分别按指数规律衰减和增长，其变化的快慢决定于电路的时间常数τ。
3.时间常数τ的测定方法图(a)所示电路，用示波器测得零输入响应的波形如图(b)所示。
根据一阶微分方程的求解得知τ//t RCt cEe Ee u == 当t=τ时，Uc(τ)=0.368E此时所对应的时间常数就等于τ亦可用零状态响应波形增长到0.632E 所对应的时间测得，如(c)所示。
(b)零输入响应 (a)RC 一阶电路 (c)零状态响应4.微分电路和积分电路是RC 一阶电路中较典型的电路，它对电路元件参数和输入信号的周期有着特定的要求。
一个简单的RC 串联电路，在方波序列脉冲的重复激励下，当时间常数2TRC <<=τ时（T 为方波脉冲的重复周期），且由R 端作为响应输入，如图(a)所示，这就构成了一个微分电路，因为此时电路的输出信号电压与输入信号电压的微分成正比。
(a)微分电路 （b)积分电路若将图(a)中的R 与C 位置调换一下，即由C 端作为响应输出，且当电路参数的选择满足2TRC >>=τ条件时，如图(b)所示即构成积分电路，因为此时电路的输出信号电压与输入信号电压的积分成正比。
化工现场一阶仿真模型举例化工现场一阶仿真模型是指通过建立一阶差分方程或微分方程，模拟化工现场的动态行为和变化过程。
下面将以化工现场的反应器为例，列举10个化工现场一阶仿真模型的应用。
1. 反应器温度模型：通过建立一阶差分方程，模拟反应器内温度的变化过程。
可以预测温度的变化趋势，帮助调整反应条件，提高反应效率。
2. 反应物浓度模型：通过建立一阶微分方程，模拟反应物浓度的变化过程。
可以预测反应物消耗速度，帮助优化反应条件，提高产率。
3. 反应速率模型：通过建立一阶微分方程，模拟反应速率的变化过程。
可以预测反应速率的变化趋势，帮助控制反应过程，保证产品质量。
4. 反应器压力模型：通过建立一阶差分方程，模拟反应器内压力的变化过程。
可以预测压力的变化趋势，帮助调整操作条件，确保反应器的安全运行。
5. 传热模型：通过建立一阶微分方程，模拟传热过程的变化。
可以预测传热速率，帮助设计和改进传热设备，提高能量利用率。
6. 流体流动模型：通过建立一阶微分方程，模拟流体在管道中的流动过程。
可以预测流速、流量等参数的变化，帮助优化管道设计和操作条件。
7. 混合模型：通过建立一阶差分方程，模拟混合过程的变化。
可以预测混合均匀度，帮助改进混合设备和工艺，提高产品质量。
8. 分离模型：通过建立一阶微分方程，模拟分离过程的变化。
可以预测分离效果，帮助优化分离设备和工艺，提高产品纯度。
9. 反应器动力学模型：通过建立一阶微分方程，模拟反应器的动力学行为。
可以预测反应速度、平衡状态等，帮助控制反应过程。
10. 反应器稳定性模型：通过建立一阶微分方程，模拟反应器的稳定性。
可以预测反应过程中的不稳定现象，帮助避免反应器的失控和事故发生。
总结起来，化工现场一阶仿真模型可以应用于反应器温度、反应物浓度、反应速率、反应器压力、传热、流体流动、混合、分离、反应器动力学和反应器稳定性等方面，对化工过程进行模拟和优化，提高生产效率和产品质量。
基于人工鱼群算法的PMD补偿处理单元设计许恒迎;孙伟斌;马广勇;白成林【摘要】Firstly the using PMD compensation scheme is introduced, and then the hardware of artificial fish swarm algorithm(AFSA) processing unit for PMD compensation is mainly designed. Secondly the analog-digital and digital-analog interface diagrams are also shown.Thirdly the work process of PMD compensation adopting AFSA is elaborated.At last a100Gbps return-to-zero (RZ) PMD compensation simulation shows that the processing unit has a fast iteration speed and good compensation effect.%首先介绍了采用的PMD补偿方案,重点进行了基于人工鱼群算法(AFSA)的PMD补偿处理单元的硬件设计,其次给出了模数和数模接口设计框图,详细阐述了人工鱼群算法用于PMD补偿的工作过程,最后通过100Gb/s归零(RZ)码二阶PMD补偿仿真实验表明,该处理单元迭代速度快,补偿效果良好.【期刊名称】《光通信技术》【年(卷),期】2012(036)007【总页数】4页(P42-45)【关键词】PMD补偿;人工鱼群算法;处理单元设计【作者】许恒迎;孙伟斌;马广勇;白成林【作者单位】聊城大学物理科学与信息工程学院,山东聊城252059;山东省光通信科学与技术重点实验室,山东聊城252059;聊城大学物理科学与信息工程学院,山东聊城252059;聊城大学物理科学与信息工程学院,山东聊城252059;聊城大学物理科学与信息工程学院,山东聊城252059;山东省光通信科学与技术重点实验室,山东聊城252059【正文语种】中文【中图分类】TN913.70 引言随着光纤通信系统单信道传输速率从40Gb/s逐步增加到100Gb/s，偏振模色散（PMD）已成为限制光纤通信系统传输速率增长的主要因素。
摘要在通信技术的发展中，通信系统的仿真技术是一个技术重点。
本文将着重讨论模拟通信系统中的调制解调系统的基本原理以及抗噪声性能，并在MA TLAB软件平台上仿真实现几种常见的模拟调制方式。
最常用最重要的模拟调制方式是用正弦波作为载波的幅度调制和角度调制。
常见的调幅（AM）、双边带（DSB）、残留边带（VSB）和单边带（SSB）等调制就是幅度调制的几个典型实例；而频率调制（FM）就是角度调制中被广泛采用的一种。
在线性调制系统中，文中将以调幅（AM）、双边带（DSB）和单边带（SSB）为说明对象，从原理等方面进行分析阐述并进行仿真分析；而在非线性调制中，以常用的调频（FM）和调相(PM)为说明对象，说明其调制原理，并进行举例仿真分析。
利用MATLAB对模拟调制系统进行仿真，将结合MATALB模块和Simulink工具箱的实现，并对仿真结果进行分析，从而更深入地掌握模拟调制系统的相关知识。
关键词MATLAB 模拟通信系统调制解调仿真频谱分析信噪比Title Based on MATLAB analog modulation system simulationAbstractIn the development of communication technology, communication system simulation technology is a technical focus. This paper will focus on simulation of communication systems in the modem system and the basic principles of anti-noise performance and MATLAB simulation software platform to achieve some common analog modulation. The most important of the most commonly used analog modulation is the sine wave as a carrier perspective modulation and amplitude modulation. Common AM (AM), with bilateral (DSB), residual sideband (VSB) and single sideband (SSB) modulation, and so is the amplitude modulation of a few typical examples, and frequency modulation (FM) modulation in the point of view is widely used. Modulation of the online system, the text will be AM (AM), with bilateral (DSB) and single sideband (SSB) for that object, from the basic principles, and other aspects of analysis and simulation analysis on while in nonlinear Modulation, as commonly used FM (FM) and Phase Modulation (PM) for that target on its modulation principle, for example simulation and analysis. MATLAB simulation of the modulation system simulation, will combine MA TALB model block and Simulink toolbox the realization of the analysis and simulation results, thus better grasp of the analog modulation system knowledge.Key Words MATLAB simulation of communication systems modem simulation spectrum analysis SNR一、利用MATLAB软件仿真PM通信系统。
仿真实验1 RC电路的过渡过程测量一、实验目的1、观察RC电路的充放电特性曲线，了解RC电路由恒定电压源激励的充放电过程和零输入的放电过程。
2、学习并掌握EWB软件中虚拟示波器的使用和测量方法。
二、原理及说明1、充电过程当电路中含有电容元件或电感元件时，如果电路中发生换路，例如电路的开关切换、电路的结构或元件参数发生改变等，则电路进入过渡过程。
一阶RC电路的充电过程是直流电源经电阻R向C充电，就是RC电路对直流激励的零状态响应。
对于图1所示的一阶电路，当t=0时开关K由位置2转到位置1，由方程：初始值：Uc(0-)=0可以得出电容和电流随时间变化的规律：RC充电时，电容两端的电压按照指数规律上升，零状态响应是电路激励的线性函数。
其中τ=RC，具有时间的量纲，称为时间常数，它是反映电路过渡过程快慢程度的物理量。
τ越大，暂态响应所待续的时间越长即过渡过程时间越长。
反之，τ越小，过渡过程的时间越短。
2、放电过程RC电路的放电过程是电容器的初始电压经电阻R放电，此时电路在无激励情况下，由储能元件的初始状态引起的响应，即为零输入响应。
在图1中，让开关K于位置1，使初始值Uc(0-)=U S，再将开关K转到位置2。
电容放电由方程，可以得出电容器上的电压和电流随时间变化的规律：三、实验内容1、RC电路充电过程(1) 在EWB软件的元器件库中，选择直流电压源、接地符号以及所需的电阻、电容、双掷开关等，电容C= μF (一位同学学号最后两位))，电阻R= KΩ(另一位同学学号最后两位)。
按照图2接线，并从仪器库中选择示波器XSC接在电容器的两端。
(2) 启动仿真运行开关，手动控制电路中的开关切换，开关置于1点，电源通过电阻对电容充电。
观测电容的电压变化，移动示波器显示面板上的指针位置，记录电容在不同时间下的电容电压，填在表1中。
表1 RC电路充电2、RC电路放电过程将电容充电至10V电压，手动控制电路中的开关切换，将开关K置于3点，电容通过电阻放电。
