北航_自控实验报告_状态反馈和状态观测器

实验六状态反馈和状态观测器

一、实验目的：

1．

掌握用状态反馈进行极点配置的方法。 2．了解带有状态观测器的状态反馈系统。

二、实验原理：

1．闭环系统的动态性能与系统的特征根密切相关，在状态空间的分析中可利用状

态反馈来配置系统的闭环极点。这种校正手段能提供更多的校正信息，在形成

最优控制率、抑制或消除扰动影响、实现系统解耦等方面获得广泛应用。

2．为了实现状态反馈，需要状态变量的测量值，而在工程中，并不是状态变量

都能测量到，而一般只有输出可测，因此希望利用系统的输入输出量构成对

系统状态变量的估计。解决的方法是用计算机构成一个与实际系统具有同样

动态方程的模拟系统，用模拟系统的状态向量作为系统状态向量的估值。

状态观测器的状态和原系统的状态之间存在着误差，而引起误差的原因之一

是无法使状态观测器的初态等于原系统的初态。引进输出误差的反馈是为

了使状态估计误差尽可能快地衰减到零。

3．

若系统是可控可观的，则可按极点配置的需要选择反馈增益阵k ，然后按观测

器的动态要求选择H ，H 的选择并不影响配置好的闭环传递函数的极点。因此

系统的极点配置和观测器的设计可分开进行，这个原理称为分离定理。三、实验内容：

1．设控制系统如6.1图所示，要求设计状态反馈阵K ，使动态性能指标满足超调量

%5%≤σ，峰值时间s t p 5.0≤。

仪器科学与光电工程学院

2．被控对象传递函数为

写成状态方程形式为

式中

??????--=945.357.10310A ， ??????=10B ；[]0100=C ；

模拟电路图

Figure 1 计算机实现带有状态观测器的状态反馈系统图

图6.3中虚线内表示连续域转换成离散域在计算机中的实现方法：

其中

21?---K 维状态反馈系数矩阵，由计算机算出。 12?---L 维观测器的反馈矩阵，由计算机算出。

---Kr 为使)(t y 跟踪)(t r 所乘的比例系数。

四、实验数据处理：

1．

无观测器时系统仿真： Figure 2 无观测器时系统仿真 2．

有观测器时实测： Figure 3 有观测器时实测 3．

任意配置观测器极点仿真：S1、S2=-10；Z1、Z2=0.67 Figure 4 任意配置观测器极点仿真：S1、S2=-10；Z1、Z2=0.67 4．

任意配置观测器极点实测：S1、S2=-10；Z1、Z2=0.67 Figure 5 任意配置观测器极点实测：S1、S2=-10；Z1、Z2=0.67

5．

任意配置观测器极点仿真：S1、S2=-10+/-j10；Z1、Z2=0.617+/-j*0.261 Figure 6 任意配置观测器极点仿真：S1、S2=-10+/-j10；Z1、Z2=0.617+/-j*0.261 6．

任意配置观测器极点实测：S1、S2=-10+/-j10；Z1、Z2=0.617+/-j*0.261 Figure 7 任意配置观测器极点实测：S1、S2=-10+/-j10；Z1、Z2=0.617+/-j*0.261

7．

利用设计的控制反馈满足性能指标实测 Figure 8 利用设计的控制反馈满足性能指标实测

*实测曲线中出现的毛刺主要由于导线间的接触和连接不良造成，但并未影响最终测试结果 *对系统存在一定静差（最终稳定值与实测值间差值），可以通过在输出端（反馈回路之外）

，

串联一个放大器提供一定增益补偿，进而满足0差要求，上述实验图中，只观察观测器配置情况的影响，未对静差进行准确补偿。

五、数据分析和总结：

(一) 设计状态反馈矩阵：

1．系统模拟运算电路图：

Figure 9 系统模拟运算电路图及参数

2．通过反馈控制满足系统要求的理论计算：

由图可得系统传递函数关系为:

21()()0.051

X s X s s =+ (1) 12()()()U s X s X s s

-= (2) 1()()X s Y s = (3)

对上(1),(2),(3)化简并反变换:

1120.05()()()x t x t x t += (4)

21()()()x t x t u t += (5)

1()()x t y t = (6)

对上(4),(5),(6)列写状态方程形式（状态空间表达式）：

112220200101x x u x x -????????=+????????-?

??????? (7) []1210x y x ??=????

(8) 检验系统可控性:

020[]010S b

Ab ??==≠????, 2rankS = 系统可控

设计反馈阵[]12k k k =,计算系统传递函数:

设计状态反馈u v kx =-,考虑到欠阻尼二阶系统参数要求:

并考虑一定余量,可以得到系统参数:

7d w =,11.67n w =,17.14k =, 2 1.328k =-

3．利用Simulink 进行仿真验证:

系统结构图:

Figure 10 系统结构图

其中Gain=-7.14,Gain1=-1.328,Gain2=6.81

4．仿真波形图:

Figure 11 仿真波形图

根据仿真数据可得:% 1.5%σ≈，0.44s p t ≈，满足设计要求

(二) 状态观测器配置:

1. 采样时间计算:

由关系Ts z e =，已知7.357.5s j =-±，0.7120.22z j =±，可以求得：

即采样时间0.04T s ≈；

2. 反馈增益K 计算:

利用可控标准型：

01103.57 3.945A ??=??--??，01b ??=????

，[1000]c =；设：反馈矩阵1

2[]K k k =，观测器12h H h ??=????

特征式：221121()(3.945)(103.57)103.57 3.945s sI A bK s k s k k s k -??--==++++??+++??

由目标极点可得：2

()14.7110.2725f s s s =++

反馈：110.755k =，2 6.7025k = 3. 可控矩阵H 计算:

观测器特征式：

利用采样时间可得观测器对应目标特征式：2

()115.133313.69f s s s =++

对应方程求解：1 1.11185h =，227.715h =；（三）任意配置两组观测器极点：

设计：

A ：第一组：目标极点1,210s =-，对于1,20.67z =；得到观测器：10.1606h =，20.669h =-

B ：第二组：目标极点1,21010s j =-±，对于1,20.6170.261z j =±；得到观测器：

10.1606h =，20.331h =

对比：

1．对实验中提供的设计要求Z1、Z2=0.1，通过理论分析可知，系统应当呈现单调收敛，即阶跃响应以单调收敛方式趋于稳定终值，由实测曲线可以看出，单调收敛，符合理论分析结果。

2．对于自由配置的两组观测器极点，极点都位于Z平面中的第一象限，故系统同样呈现单调收敛于终值的趋势，且仔细对比可以看到，随着Z模值的增大，系统趋于稳定的速度也就越快，此结论同样与理论分析结果相同。

北航电子电路设计数字部分实验报告

电子电路设计数字部分实验报告学院：姓名：

实验一简单组合逻辑设计实验内容描述一个可综合的数据比较器，比较数据a 、b的大小，若相同，则给出结果1，否则给出结果0。实验仿真结果实验代码主程序 module compare(equal,a,b); input[7:0] a,b; output equal; assign equal=(a>b)1:0; endmodule 测试程序

module t; reg[7:0] a,b; reg clock,k; wire equal; initial begin a=0; b=0; clock=0; k=0; end always #50 clock = ~clock; always @ (posedge clock) begin a[0]={$random}%2; a[1]={$random}%2; a[2]={$random}%2; a[3]={$random}%2; a[4]={$random}%2; a[5]={$random}%2; a[6]={$random}%2; a[7]={$random}%2; b[0]={$random}%2; b[1]={$random}%2; b[2]={$random}%2; b[3]={$random}%2; b[4]={$random}%2;

b[5]={$random}%2; b[6]={$random}%2; b[7]={$random}%2; end initial begin #100000 $stop;end compare m(.equal(equal),.a(a),.b(b)); endmodule 实验二简单分频时序逻辑电路的设计实验内容用always块和@(posedge clk)或@(negedge clk)的结构表述一个1/2分频器的可综合模型，观察时序仿真结果。实验仿真结果

传感器测试实验报告

实验一直流激励时霍尔传感器位移特性实验一、实验目的：了解霍尔式传感器原理与应用。二、基本原理：金属或半导体薄片置于磁场中，当有电流流过时，在垂直于磁场和电流的方向上将产生电动势，这种物理现象称为霍尔效应。具有这种效应的元件成为霍尔元件，根据霍尔效应，霍尔电势U H ＝K H IB ，当保持霍尔元件的控制电流恒定，而使霍尔元件在一个均匀梯度的磁场中沿水平方向移动，则输出的霍尔电动势为kx U H ，式中k —位移传感器的灵敏度。这样它就可以用来测量位移。霍尔电动势的极性表示了元件的方向。磁场梯度越大，灵敏度越高；磁场梯度越均匀，输出线性度就越好。三、需用器件与单元：霍尔传感器实验模板、霍尔传感器、±15V 直流电源、测微头、数显单元。四、实验步骤： 1、将霍尔传感器安装在霍尔传感器实验模块上，将传感器引线插头插入实验模板的插座中，实验板的连接线按图9-1进行。1、3为电源±5V ， 2、4为输出。 2、开启电源，调节测微头使霍尔片大致在磁铁中间位置，再调节Rw1使数显表指示为零。图9-1 直流激励时霍尔传感器位移实验接线图 3、测微头往轴向方向推进，每转动0.2mm 记下一个读数，直到读数近似不变，将读数填入表9-1。表9－1 X （mm ） V(mv)

作出V-X曲线，计算不同线性范围时的灵敏度和非线性误差。五、实验注意事项： 1、对传感器要轻拿轻放，绝不可掉到地上。 2、不要将霍尔传感器的激励电压错接成±15V，否则将可能烧毁霍尔元件。六、思考题：本实验中霍尔元件位移的线性度实际上反映的时什么量的变化？七、实验报告要求： 1、整理实验数据，根据所得得实验数据做出传感器的特性曲线。 2、归纳总结霍尔元件的误差主要有哪几种，各自的产生原因是什么，应怎样进行补偿。

华科电力电子实验报告

电气11级《信号与控制综合实验》课程电力电子部分实验报告姓名学专业班同组学号专业班号同组者实验评分表

基本实验实验编号名称/内容实验分值评分 PWM信号的生成和PWM控制的实现 DC/DC PWM升压降压变换电路性能的研究三相桥式相控整流电路性能的研究 DC/AC单相桥式SPWM逆变电路性能的研究设计性实验实验名称/内容实验分值评分实验三十九信号的调制—SPWM信号的产生与实现教师评价意见总分目录

实验二十八 PWM信号的生成和PWM控制的现 (4) 实验二十九 DC/DC—PWM升压、降压变换电路性能研究 (11) 实验三十三相桥式相控整流电路性能研究 (14) 实验三十一DC/AC单相桥式SPWM逆变电路性能研究 (23) 实验三十九信号的调制—SPWM信号的产生与实现 (32) 实验心得 (40)

实验二十八 PWM信号的生成和PWM控制的实现一．实验目的分析并验证基于集成PWM控制芯片TL494的PWM控制电路的基本功能，从而掌握PWM 控制芯片的工作原理和外围电路设计方法。二．实验原理 PWM控制的基本原理：将宽度变化而频率不变的的脉冲作为电力电子变换器电路中的开关管驱动信号，控制开关管的适时、适式的通断；而脉冲宽度的变化与变换器的输出反馈有着密切的联系，当输出变化时，通过输出反馈调节开关管脉冲驱动信号，调节驱动脉冲的宽度，进而改变开关管在每个周期中的导通时间，以此来抵消输出电压的变化，从而满足电能变换的需要。本实验中采用实验室中已有的PWM控制芯片TL494来完成实验，当然在进行具体的PWM控制之前，我们必须要详细的了解和认识该控制芯片的工作原理和方式，如何输出？输出地双路信号存在怎样的关系？参考信号是如何形成的？反馈信号是如何加载到控制芯片上，同时又是如何以此反馈信号来完成输出反馈的？另外我们也必须了解和认识到对不同开关管进行驱动时，为保证开关管的完全可关断，保证电路的正常可靠工作，死区时间的控制方式。最后我们也要了解为防止电力电子变换器在突然启动时，若开放较宽脉冲而带来的较大冲击电流的影响（和会给整个电路带来许多不利影响），控制芯片要采用“软启动”的方式，这也是本实验中认识的一个重点。三．实验内容（1）考察开关频率为20kHz，单路输出时，集成电路的软启动功能。（2）考察开关频率为20kHz，单路输出时，集成电路的反馈电压Vf对输出脉宽的影响。（3）考察开关频率为20kHz，单路输出时，集成电路的反馈电流If对输出脉宽的影响。（4）考察开关频率为20kHz，单路输出时，集成电路的保护封锁功能（5）考察开关频率为20kHz，单路输出时，集成电路死区电压对输出脉宽的影响。四．实验步骤本实验采用单路输出，将端口13接地。 1．PWM脉宽调节：软启动后，在V1端口施加电压作为反馈信号Vf，给定信号Vg=2.5v，改变V1端口电压大小，即可改变V3,从而改变输出信号的脉宽。V3越大，K越大，C=J+K越大，脉宽越小；反之脉宽越大。记录不同V1下的输出波形并与预计实验结果比较。 2．软启动波形：为防止变换器启动时较大的冲击电流，控制芯片TL494和其他控制芯片相似也采用了软启动。在启动时，为防止变换器冲击电流的出现，驱动脉宽应从零开始增大，逐渐变宽到工作所需宽度。本实验中此功能由脉冲封锁端口电位的逐渐开放来实现，电位又打逐渐变小，便可实现软启动。为对控制芯片的该控制过程有更明确和清晰的认识，我们可以观察芯片启动过程中“启动和保护端口4”（TP3）的电压波形变化并与实验前预测进行比较。

北航电子电路设计训练模拟分实验报告

北航电子电路设计训练模拟部分实验报告

————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：

电子电路设计训练模拟部分实验实验报告

实验一：共射放大器分析与设计 1.目的：（1）进一步了解Multisim的各项功能，熟练掌握其使用方法，为后续课程打好基础。（2）通过使用Multisim来仿真电路，测试如图1所示的单管共射放大电路的静态工作点、电压放大倍数、输入电阻和输出电阻，并观察静态工作点的变化对输出波形的影响。（3）加深对放大电路工作原理的理解和参数变化对输出波形的影响。（4）观察失真现象，了解其产生的原因。图 1 实验一电路图 2.步骤：（1）请对该电路进行直流工作点分析,进而判断管子的工作状态。（2）请利用软件提供的各种测量仪表测出该电路的输入电阻。（3）请利用软件提供的各种测量仪表测出该电路的输出电阻。（4）请利用软件提供的各种测量仪表测出该电路的幅频、相频特性曲线。（5）请利用交流分析功能给出该电路的幅频、相频特性曲线。（6）请分别在30Hz、1KHz、100KHz、4MHz和100MHz这5个频点利用示波器测出输入和输出的关系，并仔细观察放大倍数和相位差。（提示：在上述实验步骤中，建议使用普通的2N2222A三极管，并请注意信号源幅度和频率的选取，否则将得不到正确的结果。） 3.实验结果及分析：（1）根据直流工作点分析的结果，说明该电路的工作状态。由simulate->analyses->DC operating point,可测得该电路的静态工作点为：

传感器实验报告

金属箔式应变片——半桥性能实验一．实验目的：比较半桥与单臂电桥的不同性能，了解其特点。二．基本原理：不同受力方向的两片应变片接入电桥作为邻边，电桥输出三．灵敏度提高，非线性得到改善。当两片应变片阻值和应变量相同时，其桥路输出电压U02=EK/ε2。四．需用器件和单元：应变式传感器实验模板、应变式传感器、砝码、数显表、+15V 电源、+-4V 电源、万用表五．实验步骤： ① 按要求将应变式传感器装与传感器模板上。 ② 按要求进行电路接线，将两个应变片接入桥路。 ③ 进行测量，将数据记录到表格中。六．实验数据所以可知灵敏度δ=0.3639，非线性误差为δf1=Δm/Y F.s =1.112/65=1.71% 七、思考题： 1、半桥侧量时两片不同受力状态的电阻应变片接入电桥时，应放在： (1)对边 (2)邻边。 2、桥路(差动电桥)测量时存在非线性误差，是因为：(1)电桥测量原理上存在非线性 (2)应变片应变效应是非线性的 (3)调零值不是真正为零。答：都是。但是调零值可以通过记录最初的非零值来消除此误差

金直流全桥的应用——电子秤实验一．实验目的：了解应变片直流全桥的应用电路的标定。二．基本原理：电子秤实验原理为实验三全桥测量原理，通过对电路调节三．使电路输出的电压值为重量对应值，电压量纲(V)改为重量量纲(g)即成为一台原始电子秤。四．需用器件和单元：应变式传感器实验模板、应变式传感器、砝码、±15V 电源、± 4V 电源五．实验步骤： 1、按实验一中2的步骤将差动放大器调零：参考图1-2将四个应变片按正确的接法接成全桥形式，合上主控箱电源开关调节电桥平衡电位器Rw1，使数显表显示0.00V 。 2、将10只砝码全部置于传感器的托盘上，调节电位器Rw3(增益即满量程调节)，使数显表显示为0.200V(2V 档测显)或-0.200V 。 3、拿去托盘上的所有法码，调节电器Rw4（零位调节），使数显表显示为0。000V 或—0。000V 。 4、重复2、3步骤的标定过程，一直到精确为止，把电压量纲V 改为重量量纲g ，就可秤重，成为一台原始的电子秤。 6、根据上表计算误差与非线性误差。所以可知灵敏度δ=1，非线性误差为δ f1=Δm/Y F.s =0

中南大学电力电子实验报告

电力电子实验报告学院名称：信息科学与工程学院指导老师：专业班级：电气0802班学生姓名：学号：

目录实验1-1 三相脉冲移相触发电路------------------------3 一、实验目的-------------------------------------------------------3 二、实验内容---------------------------------------------------- --3 三、实验电路原理------------------------------------------------3 四、实验设备------------------------------------------------------4 五、实验步骤和方法---------------------------------------------4 实验1-2 三相桥式整流电路的研究---------------------5 一、实验目的------------------------------------------------------5 二、实验内容------------------------------------------------------5 三、实验设备------------------------------------------------------5 四、实验步骤和方法---------------------------------------------5 五、注意事项------------------------------------------------------9 六、实验原理------------------------------------------------------9 七、实验结果------------------------------------------------------10 实验1-3 三相桥式变流电路反电动势负载的研究-11 一、实验目的------------------------------------------------------11 二、实验内容------------------------------------------------------11 三、实验设备------------------------------------------------------11 四、实验步骤和方法---------------------------------------------11 五、实验结果------------------------------------------------------13 实验1-4 单相交流调压电路----------------------------14 一、实验目的------------------------------------------------------14 二、实验内容------------------------------------------------------14 三、实验设备------------------------------------------------------14 四、实验步骤和方法---------------------------------------------14 五、实验原理------------------------------------------------------16 六、实验结果------------------------------------------------------16 实验心得-----------------------------------------------------18

完整版模拟电子电路实验报告

. 实验一晶体管共射极单管放大器一、实验目的 1、学会放大器静态工作点的调试方法，分析静态工作点对放大器性能的影响。 2、掌握放大器电压放大倍数、输入电阻、输出电阻及最大不失真输出电压的测试方法。 3、熟悉常用电子仪器及模拟电路实验设备的使用。二、实验原理图2－1为电阻分压式工作点稳定单管放大器实验电路图。它的偏置电路采用R 和R组成的分压电路，并在发射极中接有电阻R，以稳定放大器的静态工EB1B2作点。当在放大器的输入端加入输入信号u后，在放大器的输出端便可得到一i个与u相位相反，幅值被放大了的输出信号u，从而实现了电压放大。0i 图2－1 共射极单管放大器实验电路在图2－1电路中，当流过偏置电阻R和R 的电流远大于晶体管T 的 B2B1基极电流I时（一般5～10倍），则它的静态工作点可用下式估算B教育资料．. R B1U?U CCB R?R B2B1 U?U BEB I??I EC R E

）R＋R＝UU－I（ECCCCEC电压放大倍数 RR // LCβA??V r be输入电阻 r R/// R＝R/beiB1 B2 输出电阻 R R≈CO由于电子器件性能的分散性比较大，因此在设计和制作晶体管放大电路时，为电路设计提供必离不开测量和调试技术。在设计前应测量所用元器件的参数，还必须测量和调试放大器的静态工作点和各要的依据，在完成设计和装配以后，因此，一个优质放大器，必定是理论设计与实验调整相结合的产物。项性能指标。除了学习放大器的理论知识和设计方法外，还必须掌握必要的测量和调试技术。消除干扰放大器静态工作点的测量与调试，放大器的测量和调试一般包括：与自激振荡及放大器各项动态参数的测量与调试等。、放大器静态工作点的测量与调试 1 静态工作点的测量1) 即将放大的情况下进行，＝u 测量放大器的静态工作点，应在输入信号0 i教育资料． . 器输入端与地端短接，然后选用量程合适的直流毫安表和直流电压表，分别测量晶体管的集电极电流I以及各电极对地的电位U、U和U。一般实验中，为了避 ECCB免断开集电极，所以采用测量电压U或U，然后算出I的方法，例如，只要测CEC出U，即可用E UU?U CECC??II?I，由U确定I（也可根据I），算出CCC CEC RR CE同时也能算出U＝U－U，U＝U－U。EBEECBCE为了减小误差，提高测量精度，应选用内阻较高的直流电压表。 2) 静态工作点的调试放大器静态工作点的调试是指对管子集电极电流I（或U）的调整与测试。 CEC静态工作点是否合适，对放大器的性能和输出波形都有很大影响。如工作点偏高，放大器在加入交流信号以后易产生饱和失真，此时u的负半周将被削底，O 如图2－2(a)所示；如工作点偏低则易产生截止失真，即u的正半周被缩顶（一 O般截止失真不如饱和失真明显），如图2－2(b)所示。这些情况都不符合不失真放大的要求。所以在选定工作点以后还必须进行动态调试，即在放大器的输入端加入一定的输入电压u，检查输出电压u的大小和波形是否满足要求。如不满Oi

传感器实验报告

传感器实验报告（二）自动化1204班蔡华轩 U2 吴昊 U5 实验七：一、实验目的：了解电容式传感器结构及其特点。二、基本原理：利用平板电容C=εA/d 和其它结构的关系式通过相应的结构和测量电路可以选择ε、A、d 中三个参数中，保持二个参数不变，而只改变其中一个参数，则可以有测谷物干燥度(ε变)测微小位移(变d)和测量液位(变A)等多种电容传感器。三、需用器件与单元：电容传感器、电容传感器实验模板、测微头、相敏检波、滤波模板、数显单元、直流稳压源。四、实验步骤： 1、按图6-4 安装示意图将电容传感器装于电容传感器实验模板上。 2、将电容传感器连线插入电容传感器实验模板，实验线路见图7-1。图 7-1 电容传感器位移实验接线图 3、将电容传感器实验模板的输出端V01 与数显表单元Vi 相接(插入主控箱Vi 孔)，Rw 调节到中间位置。 4、接入±15V 电源，旋动测微头推进电容传感器动极板位置，每间隔记下位移X 与输出电压值，填入表7-1。

5、根据表7-1 数据计算电容传感器的系统灵敏度S 和非线性误差δf。图（7-1）五、思考题：试设计利用ε的变化测谷物湿度的传感器原理及结构，并叙述一下在此设计中应考虑哪些因素答：原理：通过湿度对介电常数的影响从而影响电容的大小通过电压表现出来，建立起电压变化与湿度的关系从而起到湿度传感器的作用；结构：与电容传感器的结构答大体相同不同之处在于电容面板的面积应适当增大使测量灵敏度更好；设计时应考虑的因素还应包括测量误差，温度对测量的影响等

六：实验数据处理由excle处理后得图线可知：系统灵敏度S= 非线性误差δf=353=% 实验八直流激励时霍尔式传感器位移特性实验一、实验目的：了解霍尔式传感器原理与应用。二、基本原理：霍尔式传感器是一种磁敏传感器，基于霍尔效应原理工作。它将被测量的磁场变化（或以磁场为媒体）转换成电动势输出。根据霍尔效应，霍尔电势UH=KHIB，当霍尔元件处在梯度磁场中运动时，它就可以进行位移测量。图8-1 霍尔效应原理

#电力电子技术实验报告答案

实验一锯齿波同步移相触发电路实验一、实验目的 (1)加深理解锯齿波同步移相触发电路的工作原理及各元件的作用。 (2)掌握锯齿波同步移相触发电路的调试方法。三、实验线路及原理锯齿波同步移相触发电路的原理图如图1-11所示。锯齿波同步移相触发电路由同步检测、锯齿波形成、移相控制、脉冲形成、脉冲放大等环节组成，其工作原理可参见1-3节和电力电子技术教材中的相关内容。四、实验内容 (1)锯齿波同步移相触发电路的调试。 (2)锯齿波同步移相触发电路各点波形的观察和分析。五、预习要求 (1)阅读本教材1-3节及电力电子技术教材中有关锯齿波同步移相触发电路的内容，弄清锯齿波同步移相触发电路的工作原理。 (2)掌握锯齿波同步移相触发电路脉冲初始相位的调整方法。六、思考题 (1)锯齿波同步移相触发电路有哪些特点? (2)锯齿波同步移相触发电路的移相范围与哪些参数有关? (3)为什么锯齿波同步移相触发电路的脉冲移相范围比正弦波同步移相触发电路的移相范围要大? 七、实验方法 (1)将DJK01电源控制屏的电源选择开关打到“直流调速”侧,使输出线电压为200V（不能打到“交流调速”侧工作，因为DJK03-1的正常工作电源电压为220V 10%，而“交流调速”侧输出的线电压为240V。如果输入电压超出其标准工作范围，挂件的使用寿命将减少，甚至会导致挂件的损坏。在“DZSZ-1型电机及自动控制实验装置”上使用时，通过操作控制屏左侧的自藕调压器，将输出的线电压调到220V左右，然后才能将电源接入挂件），用两根导线将200V交流电压接到DJK03-1的“外接220V”端，按下“启动”按钮，打开DJK03-1电源开关，这时挂件中所有的触发电路都开始工作，用双踪示波器观察锯齿波同步触发电路各观察孔的电压波形。 ①同时观察同步电压和“1”点的电压波形，了解“1”点波形形成的原因。 ②观察“1”、“2”点的电压波形，了解锯齿波宽度和“1”点电压波形的关系。 ③调节电位器RP1，观测“2”点锯齿波斜率的变化。 ④观察“3”～“6”点电压波形和输出电压的波形，记下各波形的幅值与宽度，并比较“3”点电压U3和“6”点电压U6的对应关系。 (2)调节触发脉冲的移相范围

北航_仪器光电综合实验报告_彩色线阵CCD传感器系列实验

2012/4/29

彩色线阵CCD传感器系列实验实验时间：2012年4月27日星期五（一）实验目的： 1．了解并学习CCD的使用、驱动原理和功能特性等。（二）实验内容： 1．本实验共分为以下四个实验部分，主要内容为: 1）线阵原理及驱动 2）特性测量实验 3）输出信号二值化 4）线阵CCD的AD数据采集（三）实验仪器： 1．双踪迹同步示波器（带宽50MHz以上）一台， 2．彩色线阵CCD多功能实验仪YHCCD－IV一台 3．实验用PC计算机及A/D数据采集基本软件（四）实验结果及数据分析：一、线阵原理及驱动 1）驱动频率与周期表格 1 驱动频率与周期实验结果

由于对不同驱动频率示值，对应不同驱动频率，当显示数值为0时，f=1Mhz；为1时，f=500Khz；为2时，f=250Khz；为3时，f=125Khz；对应F1，F2频率始终是驱动信号的8分之一，而RS则为F1，F2频率的2倍；现象及数据分析：由上图可知，在同一频率档位上，随着积分时间档位的增长，FC周期逐渐增加；对于同一积分档位，考虑到驱动频率间的关系，FC周期恰好成倍数关系； 2）积分时间测量表格 2 积分时间测量结果现象及数据分析：由上图可知，在同一频率档位上，随着积分时间档位的增长，FC周期逐渐增加；对于同一积分档位，考虑到驱动频率间的关系，FC周期恰好成倍数关系；二、特性测量实验表格 3 输出信号幅度与积分时间的关系0档

对应曲线：图表 1 输出信号幅度与积分时间的关系0档表格 4 输出信号幅度与积分时间的关系 1档

图表 2 输出信号幅度与积分时间的关系1档表格 5 输出信号幅度与积分时间的关系2档

北航自动控制原理实验报告(完整版)

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

电力电子实验报告

实验一SCR（单向和双向）特性与触发实验一、实验目的 1、了解晶闸管的基本特性。 2、熟悉晶闸管的触发与吸收电路。二、实验内容 1、晶闸管的导通与关断条件的验证。 2、晶闸管的触发与吸收电路。三、实验设备与仪器 1、典型器件及驱动挂箱（DSE01）—DE01单元 2、触发电路挂箱Ⅰ（DST01）—DT02单元 3、触发电路挂箱Ⅰ（DST01）—DT03单元（也可用DG01取代） 4、电源及负载挂箱Ⅰ（DSP01）或“电力电子变换技术挂箱Ⅱa（DSE03）”—DP01单元 5、逆变变压器配件挂箱（DSM08）—电阻负载单元 6、慢扫描双踪示波器、数字万用表等测试仪器四、实验电路的组成及实验操作图1-1 晶闸管及其驱动电路

1、晶闸管的导通与关断条件的验证：晶闸管电路面板布置见图1-1，实验单元提供了一个脉冲变压器作为脉冲隔离及功率驱动，脉冲变压器的二次侧有相同的两组输出，使用时可以任选其一；单元中还提供了一个单向晶闸管和一个双向晶闸管供实验时测试，此外还有一个阻容吸收电路，作为实验附件。打开系统总电源，将系统工作模式设置为“高级应用”。将主电源电压选择开关置于“3”位置，即将主电源相电压设定为220V；将“DT03”单元的钮子开关“S1”拨向上，用导线连接模拟给定输出端子“K”和信号地与“DE01”单元的晶闸管T1的门极和阴极；取主电源“DSM00”单元的一路输出“U”和输出中线“L01”连接到“DP01”单元的交流输入端子“U”和“L01”，交流主电源输出端“AC15V”和“O”分别接至整流桥输入端“AC1”和“AC2”，整流桥输出接滤波电容（“DC+”、“DC-”端分别接“C1”、“C2”端）；“DP01”单元直流主电源输出正端“DC+”接“DSM08”单元R1的一端，R1的另一端接“DE01”单元单向可控硅T1的阳极，T1的阴极接“DP01”单元直流主电源输出负端“DC-”。闭合控制电路及挂箱上的电源开关，调节“DT03”单元的电位器“RP2”使“K”点输出电压为“0V”；闭合主电路，用示波器观测T1两端电压；调节“DT03”单元的电位器“RP2”使“K”点电压升高，监测T1的端电压情况，记录使T1由截止变为开通的门极电压值，它正比于通入T1门极的电流I G；T1导通后，反向改变“RP2”使“K”点电压缓慢变回“0V”，同时监测T1的端电压情况。断开主电路、挂箱电源、控制电路。将加在晶闸管和电阻上的主电源换成交流电源，即“AC15V”直接接“R1”一端，T1的阴极直接接“O”；依次闭合控制电路、挂箱电源、主电路。调节“DT03”单元的电位器“RP2”使“K”点电压升高，监测T1的端电压情况；T1导通后，反向改变“RP2”使“K”点电压缓慢变回“0V”，同时监测并记录T1的端电压情况。通过实验结果，参考教材相关章节的内容，分析晶闸管的导通与关断条件。实验完毕，依次断开主电路、挂箱电源、控制电路。 2、晶闸管的触发与吸收电路：将主电源电压选择开关置于“3”位置，即将主电源相电压设定为220V；用导线连接“DT02”单元输出端子“OUT11”和“OUT12”与“DE01”单元的脉冲变压器输入端“IN1”和“IN2”；取主电源的一路输出“U”和输出中线“L01”连接到“DP01”单元的交流输入端子“U”和“L01”；“DP01”单元的同步信号输出端“A”和“B”连接到锯齿波移相触发电路的同步信号输入端“A”和“B”；将“DE01”的脉冲变压器输出“g1”和“k1”分别接至单向

电子电路综合实验报告

电子电路实验3 综合设计总结报告题目：波形发生器班级：20110513 学号：2011051316 姓名：仲云龙成绩：日期：2014.3.31-2014.4.4

一、摘要波形发生器作为一种常用的信号源，是现代测试领域内应用最为广泛的通用仪器之一。在研制、生产、测试和维修各种电子元件、部件以及整机设备时，都需要信号源，由它产生不同频率不同波形的电压、电流信号并加到被测器件或设备上，用其他仪器观察、测量被测仪器的输出响应，以分析确定它们的性能参数。波形发生器是电子测量领域中最基本、应用最广泛的一类电子仪器。它可以产生多种波形信号，如正弦波、三角波、方波等，因而广泛用于通信、雷达、导航等领域。二、设计任务 2.1 设计选题选题七波形发生器 2.2 设计任务要求（1）同时四通道输出，每通道输出矩形波、锯齿波、正弦波Ⅰ、正弦波Ⅱ中的一种波形，每通道输出的负载电阻均为1K欧姆。（2）四种波形的频率关系为1:1:1:3（三次谐波），矩形波、锯齿波、正弦波Ⅰ输出频率范围为8 kHz—10kHz，正弦波Ⅱ输出频率范围为24 kHz—30kHz；矩形波和锯齿波输出电压幅度峰峰值为1V，正弦波Ⅰ、Ⅱ输出幅度为峰峰值2V。（3）频率误差不大于5%，矩形波，锯齿波，正弦波Ⅰ通带内输出电压幅度峰峰值误差不大于5%，正弦波Ⅱ通带内输出电压幅度峰峰值误差不大于10%，矩形波占空比在0～1范围内可调。（4）电源只能选用+9V单电源，由稳压电源供给，不得使用额外电源。

三、方案论证 1.利用555多谐振荡器6管脚产生8kHz三角波，3管脚Vpp为1V的8kHz的方波。 2.三角波通过滞回比较器和衰减网络产生8kHzVpp为1V的方波。 3.方波通过反向积分电路产生8kHzVpp为1V的三角波。 4.方波通过二阶低通滤波器产生8kHz低通正弦波。 5.方波通过带通滤波器产生中心频率为27kHz的正弦波。系统方框图见图1 图1 系统方框图此方案可以满足本选题技术指标，分五个模块实现产生所需的波形，而且电路模块清晰，容易调试，电路结构简单容易实现。

北航电涡流传感器实验报告

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

FPGA实验报告北航电气技术实验

FPGA电气技术实践实验报告院（系）名称宇航学院专业名称飞行器设计与工程（航天）学生学号XXXXXXXX 学生姓名XXXXXX 指导教师XXXX 2017年11月XX日

实验一四位二进制加法计数器与一位半加器的设计实验时间：2017.11.08（周三）晚实验编号20 一、实验目的 1、熟悉QuartusII的VHDL的文本编程及图形编程流程全过程。 2、掌握简单逻辑电路的设计方法与功能仿真技巧。 3、学习并掌握VHDL语言、语法规则。 4、参照指导书实例实现四位二进制加法计数器及一位半加器的设计。二、实验原理 .略三、实验设备 1可编程逻辑实验箱EP3C55F484C8 一台（包含若干LED指示灯，拨码开关等）2计算机及开发软件QuartusII 一台套四、调试步骤 1四位二进制加法计数器 (1)参照指导书实例1进行工程建立与命名。 (2)VHDL源文件编辑由于实验箱上LED指示灯的显示性质为“高电平灭，低电平亮”，为实现预期显示效果应将原参考程序改写为减法器，且”q1<= q1+1”对应改为”q1<= q1-1”，以实现每输入一个脉冲“亮为1，灭为0”。由于参考程序中的rst清零输入作用并未实现，所以应将程序主体部分的最外部嵌套关于rst输入是否为1的判断，且当rst为1时，给四位指示灯置数”1111”实现全灭，当rst为0时，运行原计数部分。 (3)参照指导书进行波形仿真与管脚绑定等操作，链接实验箱并生成下载文件 (4)将文件下载至实验箱运行，观察计数器工作现象，调试拨动开关查看是否清零。可以通过改变与PIN_P20（工程中绑定为clk输入的I/O接口）相连导线的另一端所选择的实验箱频率时钟的输出口位置，改变LED灯显示变化频率。并且对照指导书上对实验箱自带时钟频率的介绍，可以通过改变导线接口转换输入快慢，排查由于clk输入管脚损坏而可能引起的故障。

《电力电子技术》实验报告-1

河南安阳职业技术学院机电工程系电子实验实训室（2011.9编制）目录实验报告一晶闸管的控制特性及作为开关的应用 (1) 实验报告二单结晶体管触发电路 (3) 实验报告三晶闸管单相半控桥式整流电路的调试与分析（电阻负载） (6) 实验报告四晶闸管单相半控桥式整流电路的研究（感性、反电势负载） (8) 实验报告五直流-直流集成电压变换电路的应用与调试 (10)

实验报告一晶闸管的控制特性及作为开关的应用一、实训目的 1．掌握晶闸管半控型的控制特点。 2．学会晶闸管作为固体开关在路灯自动控制中的应用。二、晶闸管工作原理和实训电路 1．晶闸管工作原理晶闸管的控制特性是：在晶闸管的阳极和阴极之间加上一个正向电压（阳极为高电位）；在门极与阴极之间再加上一定的电压（称为触发电压），通以一定的电流（称为门极触发电流，这通常由触发电路发给一个触发脉冲来实现），则阳极与阴极间在电压的作用下便会导通。当晶闸管导通后，即使触发脉冲消失，晶闸管仍将继续导通而不会自行关断，只能靠加在阳极和阴极间的电压接近于零，通过的电流小到一定的数值（称为维持电流）以下，晶闸管才会关断，因此晶闸管是一种半控型电力电子元件。 2．晶闸管控制特性测试的实训电路图1.1晶闸管控制特性测试电路 3．晶闸管作为固体开关在路灯自动控制电路中的应用电路图1.2路灯自动控制电路三、实训设备（略，看实验指导书）

四、实训内容与实训步骤（略，看实验指导书）五、实训报告要求 1．根据对图1.1所示电路测试的结果，写出晶闸管的控制特点。记录BT151晶闸管导通所需的触发电压U G、触发电流I G及导通时的管压降U AK。 2．简述路灯自动控制电路的工作原理。

北航17系光电子实验报告实验5讲解

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）。

北航电力电子实验报告

电力电子实验报告学号12031006 王天然

实验一功率场效应晶体管(MOSFET)特性与驱动电路研究一．实验目的： 1．熟悉MOSFET主要参数的测量方法 2．掌握MOSEET对驱动电路的要求 3．掌握一个实用驱动电路的工作原理与调试方法二．实验设备和仪器 1．NMCL-07电力电子实验箱中的MOSFET与PWM波形发生器部分 2．双踪示波器 3．安培表（实验箱自带）

4．电压表（使用万用表的直流电压档）三．实验方法 1．MOSFET 主要参数测试（1）开启阀值电压V GS(th)测试开启阀值电压简称开启电压，是指器件流过一定量的漏极电流时（通常取漏极电流I D =1mA)的最小栅源极电压。在主回路的“1”端与MOS 管的“25”端之间串入毫安表（箱上自带的数字安培表表头），测量漏极电流I D ，将主回路的“3”与“4”端分别与MOS 管的“24”与“23”相连，再在“24”与“23”端间接入电压表, 测量MOS 管的栅源电压Vgs ，并将主回路电位器RP 左旋到底，使Vgs=0。图2-2 MOSFET实验电路

将电位器RP逐渐向右旋转，边旋转边监视毫安表的读数，当漏极电流I D=1mA时的栅源电压值即为开启阀值电压V GS（th）。读取6—7组I D、Vgs，其中I D=1mA必测，填入下表中。 I D 0.2 0.5 1 5 100 200 500 （mA） Vgs 2.64 2.72 2.86 3.04 3.50 3.63 3.89 （V）（2）跨导g FS测试双极型晶体管（GTR）通常用h FE（β）表示其增益，功率MOSFET 器件以跨导g FS表示其增益。跨导的定义为漏极电流的小变化与相应的栅源电压小变化量之比，即g FS=△I D/△V GS。 ★注意典型的跨导额定值是在1/2额定漏极电流和V DS=15V下测得，受条件限制，实验中只能测到1/5额定漏极电流值，因此重点是掌握跨导的测量及计算方法。根据上一步得到的测量数值，计算gFS=0.0038Ω