浙江大学球形线圈和磁悬浮仿真实验报告

装订线

实验报告

课程名称：工程电磁场与波指导老师：姚缨英成绩：__________________

实验名称：环形载流线圈和磁悬浮实验类型：__分析验证__ 同组学生姓名：___________ 一、实验目的和要求（必填）二、实验内容和原理（必填）

三、主要仪器设备（必填）四、操作方法和实验步骤

五、实验数据记录和处理六、实验结果与分析（必填）

七、讨论、心得

实验一：球形载流线圈的场分布与自感

一、实验目的和要求

1.研究球形载流线圈（磁通球）的典型磁场分布及其自感系数

2.掌握工程上测量磁场的两种基本方法——感应电势法和霍耳效应法

3.在理论分析与实验研究相结合的基础上，力求深化对磁场边值问题、自感参数和磁场测量方法等知识点的理解，熟悉霍耳效应以及高斯计的应用

二、实验内容和原理

（一）实验内容

1.理论分析

对于磁场B的求解的主要工作是对下面的边值问题方程组进行求解

其中的泛定方程均为拉普拉斯方程，定解条件由球表面处的辅助边界条件、标量磁位的参考点，以及离该磁通球无限远处磁场衰减为零的物理条件所组成。

()()

()

t1t212n

n1n20102

m10

2m2

sin

r r

r r R

H H H H K i r R

B B H H r R

θθ

?θ

μμ

→∞→∞

?=<

??=>

?-=-===

=→==

?=-?=

泛定方程:

BC:

这个方程看起来简单，实际求解过程并没有想象的轻松

本题中场域是呈现球对称场的分布，我们选择球坐标系，待求场函数只与球坐标变量r与θ有关，我们先采用分离变量法

装订线设试探解

(,,)()(,)

u r R r Y

θφθφ

设，带入下面的Laplace方程分离变量

22222

111

()(sin)0

sin sin

u u u

r r r r r

θθθθφ

?????

++=

?????

两边同除以R(r) Y(θ,φ)

22222

1()1(,)1(,) ()(sin)0 ()(,)sin(,)sin

R r Y Y r

r R r r r Y r Y r

θφθφ

θφθθθθφθφ?????

++=?????

两边同乘r2后进行移项

1()1(,)1(,) ()(sin)

()(,)sin(,)sin

R r Y Y

R r r r Y Y

θφθφ

θμ

θφθθθθφθφ?????

=--=?????

于是可以得到

(sin)0

sin sin

dR dR

r r R

dr dr

Y Y

θμ

θθθθφ

+-=

????

?++=

????

（欧拉型常微分方程）

（球谐函数方程）

对于球谐函数我们进一步进行分离变量

令(,)()()

Yθ?θ?

=ΘΦ带入球谐函数方程得到

()()()()

(sin)()()0

sin sin

φθθφ

θμθφ

θθθθφ

Φ??ΘΘ?Φ

++ΘΦ=

???

两边同除以Θ(θ)Φ(φ)，乘sin2θ后移项得：

sin()1()

(sin)sin

()()

θθφ

θμθλ

θθθφφ

??Θ?Φ

+=-=

Θ??Φ?

得到下面两个常微分方程

(sin)()0

sin sin

d d

θθθθ

+-Θ=

+Φ=

所以，终于，我们得到下面三个关联的常微分方程

装订线

(sin)()0

sin sin

dR dR

r r R

dr dr

d d

θθθθ

+-=

?Θ

+-Θ=

?Φ

+Φ=

然后解这三个常微分方程…..分别要解欧拉二阶方程，球函数方程，本征值问题

…

网上搜索各种解法

略过

最终得到球坐标下拉普拉斯的通解是

(,,)()(,)

()(cos)(cos sin)

()(,)

l m

l l m m

l m

l l

l lm

l m l

u r R r Y

C r P A m B m

C r Y

θφθφ

θφφ

θφ

+∞

==-

=++

∑∑

如果该问题具有对称轴，也就是我们题目中的情况，取这条轴为极轴，这种情况下的通解是

()

n n

u a R P cos

∑

但是，其实由于我们的球谐函数只与θ有关，所以在一开始分离参照的时候其实只需要设两个变量就可以了…..

参照下面的ppt…

最后结果是一样的

分别列出φ1和φ2的两个方程，并且结合边值条件的特殊条件，然后我们的主要任务就是求解A0，B0，A1以及B1。

装订线至此完成了求解，这个看起来很简单的方程，在经历了越化越复杂的过程之后，终于结束了。我认为，麦克斯伟方程组这种问题应该交给数学家来解决……

2.ANSYS的仿真

软件版本：ANSYS14.5

点击下面的图标弹出命令输入窗口

命令输入窗口

输入下面命令流后敲回车：

! 球形载流线圈在球表面层面电流密度按正弦分布

! 本例中如下处理：

! 每匝线圈截面相同，电流密度按线圈相应位置加载，使得球表面层面电流密度按正弦分布! 谐波分析

finish

/clear

! 定义参数，单位均采用国际制单位

r0=0.5 ! 场域外边界所对应的半径

r1=0.05 ! 球形载流线圈内半径

r2=0.051 ! 球形载流线圈外半径

dcita=1.0 ! 每个小线圈截面所占的角度

装订线pi=2*asin(1) ! 3.1415926

js0=sqrt(2)*1e6 ! 与电流密度相关的常数（幅值）

! 前处理

/prep7 ! 前处理

et, 1, plane53, , , 1 ! 指定单元类型，轴对称场分析

mp, murx, 1, 1 ! 指定1号材料（空气）的相对磁导率

mp, murx, 2, 1 ! 指定2号材料（线圈）的相对磁导率

! 建立几何模型

*do, i, 1, 180/dcita

pcirc, r1, r2, -90+(i-1)*dcita, -90+i*dcita

*enddo

pcirc, 0, r0, -90, 90

aovlap, all

! 对几何模型（即，面）设置属性

! 选择线圈所对应的面，根据位置来选择

csys, 1 ! 选择柱坐标系

asel, s, loc, x, r1, r2

aplot ! 图形显示面，以查看所选择的面是否正确

aatt, 2, , 1, 0,

! 选择线圈以外的空气区域

allsel ! 选择所有的模型

asel, u, loc, x, r1, r2 ! 不选择线圈所对应的面

aatt, 1, , 1, 0

! 剖分，建立网格

! 先划分线圈所在区域

asel, s, mat, , 2 ! 根据材料号来选择线圈

esize, , 1 ! 单元分割数为1，即每个线圈截面就是一个单元amesh, all

! 划分线圈外的空气区域

lsel, s, loc, x, r0 ! 选择外边界处的圆弧线

lesize, all, , , 180 ! 划分数为180

lsel, s, loc, x, 0.5*(r1+r0)

lesize, all, , , 80, 8

asel, s, loc, x, r2, r0

amesh, all

装订线! 划分线圈内的空气区域

smrtsize, 3

mshape, 1, 2d ! 三角形单元mshkey, 0 ! 自由剖分asel, s, loc, x, 0, r1

amesh, all

! 加载线圈电流密度

*do, i, 1, 180/dcita

asel, s, loc, x, r1, r2

asel, r, loc, y, -90+(i-1)*dcita, -90+i*dcita

esla

bfe, all, js, , , , js0*sin((0.5+i-1)*pi/180) *enddo

! 加载外边界磁力线平行边界条件

allsel

lsel, s, ext ! 选择外边界处的线dl, all, , asym ! 磁力线平行

allsel

save

finish

/solu

antype, 3

solve

finish

/post1

set, 1, , 1, 0 ! 读实部结果

PLF2D,27,0,10,1

! 要运行后两句命令，把前面的! 去掉即可!set, 1, , 1, 1 ! 读虚部结果

!PLF2D,27,0,10,1

装订线

可以得到下面的图形

然后我们需要查看一条路径上的结果：

Main Menu>General Postpro>Path>Operations>Define Path>By Location

按路径点击main menu 后，弹出右侧窗口，自己随意给自己的路径取个名字，比如我取了L1，第二个是你路径上要设置的点数，默认为2

点击ok

装订线

输入后点击ok窗口不变，接着输入第二个点

点击ok后再点击cancel

继续点击

Main Menu>General Postpro>Path Operations>Plot Paths

得到下图

装订线点击Main Menu>General Postpro>Path Operations>Map onto Path

图形显示结果：

Main Menu > General Postproc > Path Operations >Plot Path Item > On Graph，出现窗口：我们可以得到：

装订线也可列表显示路径上的结果数据：

Main Menu > General Postproc > Path Operations > Plot Path Item > List Path Items，出现窗口：

仿真结果分析：

我们可以显然看出，在0

接下来我们键入下面的命令流减小观测范围：

PATH,FIELD,2,,10 ! DEFINE PATH WITH NAME = "FIELD"

PPATH,1,,0,-0.05 ! DEFINE PATH POINTS BY NODE

PPATH,2,,0,0.05

PDEF,By,B,y

PRPATH,By ! PRINT By ALONG COIL AXIS

/SHOW,,GRPH,1

PLPATH,By

装

订

线

仿真结果分析：

可以看到仿真结果中中间的磁感应强度低，两侧的磁感应强度高，与我们的实验相吻合，造成这一结果的原因可能是由于南北极开口，造成磁通球内的磁感应线向外侧弯曲，中部的磁感应强度低一些。

装订线（2）磁场分布图

X向磁场

矢量和全磁场我们可以看到赤道的磁场远弱于两极的磁场

装订线

3.实验室进行实际测量

结果见第五部分数据的分析与处理

（二）实验原理

（1）球形载流线圈（磁通球）的磁场分析

如图1-1所示，当在z向具有均匀的匝数密度分布的球形线圈中通以正弦电流i时，可等效看作为流经球表面层的面电流密度K的分布。显然，其等效原则在于载流安匝不变，即如设沿球表面的线匝密度分布为W′，则在与元长度d z对应的球面弧元d

Rθ上，应有

()

d d

W Rθi=z i

' ?

因在球面上，θ

cos

z=，所以

()

d d cos sin d

z R R

θθθ

代入上式，可知对应于球面上线匝密度分布W′，应有

sin d

sin

R N

R R

θθ

'==

即沿球表面，该载流线圈的线匝密度分布W′正比于θ

sin，呈正弦分布。因此，本实验模拟的在球表面上等效的面电流密度K的分布为

sin

K e

=??

由上式可见，面电流密度K周向分布，且其值正比于θ

sin。

因为，在由球面上面电流密度K所界定的球内外轴对称场域中，没有自由电流的分布, 所以, 可采用标量磁位?m为待求场量，列出待求的边值问题如下：

图1-1球形载流线圈（磁通球）

图1-2 呈轴对称性的计算场域

装订线上式中泛定方程为拉普拉斯方程，定解条件由球表面处的辅助边界条件、标量磁位的参考点，以及离该磁通球无限远处磁场衰减为零的物理条件所组成。

通过求解球坐标系下这一边值问题，可得标量磁位

?m1和?m2的解答，然后，最终得磁通球内外磁场强度为

(1-1) 和

()()

2m2

2cos sin

Ni R

-r>R

R rθ

?θθ

=?=+

H e e(1-2)

基于标量磁位或磁场强度的解答，即可描绘出磁通球内外的磁场线分布，如图1-3所示。

由上述理论分析和场图可见，这一典型磁场分布的特点是：

ⅰ）球内H1为均匀场，其取向与磁通球的对称轴（z轴）一致，即

()

cos-sin

r z z

Ni Ni

R R

θθ

===

H e e e e(1-3)

ⅱ）球外H2等同于球心处一个磁偶极子的磁场。

（2）球形载流线圈自感系数L的分析计算

在已知磁通球的磁场分布的情况下，显然就不难算出其自感系数L。现首先分析如图1-4所示位于球表面周向一匝线圈中所交链的磁通φ，即

()()

()

t1t212n

n1n20102

m10

2m2

sin

r r

r r R

H H H H K i r R

B B H H r R

θθ

?θ

μμ

→∞→∞

?=<

??=>

?-=-===

=→==

?=-?=

??H

泛定方程:

BC:

()()

1m1

cos sin

--r

Rθ

?θθ

=?=

H e e

图1-3 场图（H线分布）图1-4 磁通φ的计算用图

装订线

()2

dπsin

H R

φμθ

=?=

B S

然后，便可分析对应于球表面上由弧元d

Rθ'所界定的线匝d W所交链的磁通链dψ

d d sin d

W R

ψφφθθ

??''

=?=??

这样，总磁通链ψ就可由全部线匝覆盖的范围，即θ'由0到π的积分求得

d Li

ψψ

最终得该磁通球自感系数L的理论计算值为

= (1-4) 在实验研究中，磁通球自感系数L的实测值可通过测量相应的电压、电流来确定。显然，如果外施电源频率足够高，则任何电感线圈电阻在入端阻抗中所起的作用可被忽略。此时，其入端电压和电流之间的相位差约等于90°，即可看成一个纯电感线圈。这样，由实测入端电压峰值与电流峰值之比值，即可获得感抗ωL的实测值，由此便得L的实测值。

（3）感应电势法测磁感应强度

若把一个很小的测试线圈放置在由交变电流激磁的时变磁场中，则根据法拉第电磁感应定律，该测试线圈中的感应电动势

=-(1-5)式中，ψ为与测试线圈交链的磁通链。

如果测试线圈的轴线与磁场方向相一致，且磁场由正弦交变电流激励，那末，对应于式(1-5)的有效值关系为

2π

E fN

ωψφ

由于测试线圈所占据的空间范围很小，故测试线圈内的磁场可近似认为是均匀的，因此有Φ=BS=μ0HS，从而，被测处的磁感应强度

(1-6) 式中，N1为测试线圈的匝数；

E为测试线圈中感应电势的有效值（V）；

B为被测处磁感应强度的有效值（T）；

f为正弦交变电流的频率，本实验采用5 kHz的交流；

S为测试线圈的等效截面积（m2）

()

222

1122

=7mm

S R R R Rπ

=++

2π

fSN

图1-5 霍尔效应示意图

装订线（4）霍耳效应法测磁感应强度

霍耳元件被制备成一块矩形(b×l)半导体薄片，如图1-5所示。当在它的对应侧通以电流I，并置于外磁场B中时，在其另一对应侧上将呈现霍耳电压V h，这一物理现象称为霍耳效应。霍耳电压为

()

V IBf

=(1-7)式中，R h为霍耳常数，取决于半导体材料的特性；

d 是半导体薄片的厚度；

f(l/b)是霍耳元件的形状系数。

由式(1-7)可见，在R h、d、I、f(l/b)等参数值一定时，V h ∝B (B n)。根据这一原理制成的霍尔效应高斯计，通过安装在探棒端头上的霍尔片，即可直接测得霍尔片所在位置的磁感应强度的平均值（T或Gs，1T=104 Gs）。本实验采用5070型高斯计，它既可测量时变磁场，也可测量恒定磁场（该高斯计使用方法简介参阅附录2）。

应指出，在正弦交流激励的时变磁场中，霍尔效应高斯计的磁感应强度平均值读数与由感应电势法测量并计算得出的磁感应强度的有效值之间的关系为

B.B

=≈(1-8)

当在Z向具有均匀的匝数密度分布的球形线圈中通以正弦电流I时，可等效看做为流经球表面的面电流密度K的分布

三、主要仪器设备

名称型号、规格数量备注

磁通球球半径5cm

线圈匝数131匝

材料：环氧树脂（μ=μ0）

无感取样电阻（0.5Ω）

1 线圈的密绕方式是沿着z

向均匀分布，所以在沿着

θ方向我们去，越是接近

赤道的地方会给我们感

觉是绕得越密

磁通球励磁电源直流：0~1.3A

交流：5KHz，0~1.3A

交流毫伏表0~50Mv 1

测试线圈内径R1=1.0mm

外径R2=4mm

线圈宽度b=1.5mm

线匝数N1=90

高斯计5070型

0.1-1-10-200-2k-20k Gs

1 用来测量恒定或者时变

磁场

示波器Alilent 54621A 示波器 1

装订线四、操作方法和实验步骤

（一）测量磁通球轴线上磁感应强度B的分布

（1）沿磁通球轴线方向上下调节磁通球实验装置中的测试线圈，在5 kHz正弦交变电流（I = 1 A）激励情况下，每移动1 cm由毫伏表读出测试线圈中感应电势的有效值E，然后，应用式

计算磁感应强度B。

（2）在上述激磁情况下，应用5070型高斯计及其探棒，通过调节探棒端头表面位置，使之有最大霍耳电压的输出（即高斯计相应的读数最大），此时，探针面应与磁场线正交。由此可以由高斯计直接读出磁通球北极（r = R，θ=0）处磁感应强度B。

（二）探测磁通球外部磁场的分布

（1）在5 kHz正弦交变电流（I = 1 A）激励情况下，继续探测磁通球外部磁场的分布。测试表明，磁场分布如同下图所示：磁场正交于北极表面；在赤道（r = R，θ=π/2）处，磁场呈切向分布；磁通球外B 的分布等同于球心处一个磁偶极子的磁场；

（2）在直流（I = 1 A）激励情况下，应用高斯计重复以上探测磁通球外部磁场分布的实测过程，并定量读出磁通球北极（r = R，θ=0）处磁感应强度B 。

磁通球场图

（三）磁通球自感系数L的实测值

本实验在电源激励频率为f=5 kHz 正弦交变电流（I = 0.5A）激励情况下，近似地将磁通球看作为一个纯电感线圈。因此，通过应用示波器分别读出该磁通球的激磁电压u(t)和电流i(t)的峰值[本实验中，i(t)的波形可由串接在激磁回路中的0.5 Ω无感电阻上的电压测得]，即可算出其电感实测的近似值L。

应指出，以上电压峰值读数的基值可由示波器设定，而电流峰值读数的依据既可来自于数字电流表的有效值读数，也可来自于0.5 Ω无感电阻上的电压降。

（四）观察电压、电流间的相位关系

应用示波器观察磁通球的激磁电压u(t)和电流i(t)间的相位关系；

装订线五、实验数据处理与分析

（一）磁通球轴线上磁感应强度B的分布

正弦励磁电流I=1A，f=5kHz（频率测量值为f=5.102kHz）

测试线圈N1=90，()

222

1122

=7mm

S R R R Rπ

=++

序号坐标r（cm）

（θ=0）

感应电势法理论计算

测试线圈的感应电

势E（10-3V）

计算磁感应强度B

（Gs）

理论计算磁感应

强度

1 -5 73.9 11.6475

10.9746

2 -4 74.2 11.6948

3 -3 73.3 11.5530

4 -2 72.7 11.4584

5 -1 72.1 11.3638

6 0 72.0 11.3481

7 1 72.0 11.3481

8 2 72.1 11.3638

9 3 73.0 11.5057

10 4 74.0 11.6633

11 5 72.0 11.3481

平均值/ / 11.4813

感应电动势法测磁感应强度B

数据分析：

我们求得平均值为Bav=11.4813Gs，理论计算值为B=10.9746Gs，其误差E=4.6％，实验值比我们的理论晒微略大一些，南北极在测量时是因为线圈已经不在球内了，球体的直径有一定误差，略小于10cm，使

11.1

11.2

11.3

11.4

11.5

11.6

11.7

11.8

1234567891011

磁

感

应

强

度

（

）

序号

磁感应强度B

装订线得两端的磁场强度较低，导致测量精度不是很高，所以还在误差允许的范围之内。

（2）霍耳效应法测磁感应强度B

序号坐标霍耳效应法

实测值B av（Gs）计算的磁感应强度B（Gs）

1 北极（交流励磁I=1A）10.5 11.7

2 北极（直流励磁I=1A）9.8 10.9

3 赤道（交流励磁I=1A） 4.

4 4.0

4 赤道（直流励磁I=1A） 2.6 2.9

其中，

=0.9

B B B

数据分析：

我们在通入交流励磁电源时，从表格中可以看出，感应电动势法和霍尔法测量所得到的北极磁感应强度吻合的非常好。

磁感应强度测量误差分析：

一般情况下，按照常理来说，由于边缘效应和漏磁的存在，我们的测量结果应该是略低于理论值，但是我们感应电动势法的测量结果要略高于理论值，其原因我分析可能是励磁电源有系统误差，输出电流的有效值存在波动，可能与我们仪表上的读数并不相符，造成实验结果略微偏大。

其余造成误差的原因还有：

1.仪器本身具有系统误差，高斯计在测量时就会存在一定的偏差，高斯计探头的位置的方向以及被测量处的距离都会影响高斯计测量的结果。

2.我们在实验过程中，当我们把励磁电源直接外接入0.5欧姆的电阻时，我们发现电流无法调节到1A，这就说明这应该是一个功率电源，有着输出功率的限制，在我们进行进行电流输出的时候，如果磁通球的电阻也比较小，磁通球的外表面电流可能会不够1A。不过我们实验中测得实验值偏大，说明应该是不存在这种问题的。

（二）磁通球自感系数L的分析（正弦励磁电流I=0.5A，f=5kHz）

U Lm I Lm 实测值(H)

理论值(H)

L N R

πμ

相对误差

13.5V 0.7A 4

6.1410-

7.5310-

?18.5％

电感测量误差分析：

电感的理论计算值与实测值偏差较大，理论值明显高于实测值，其原因是

1.仪器本身存在系统误差，实验设备度数和精度有误差

2.取样电阻的阻值可能与0.5Ω有一定偏差，导致实验的偏差

3.我们电感理论值的推导过于理想化，所以计算出的值与实际值是存在一定偏差的，误差会比较大

装订线（三）电压、电流间的相位关系

相差格数时基差值周期相位差

2.4div 20us/div 48us 194us 89.072o

波形分析：

由波形图我们可以看出，磁通球的电压要比电流相位超前90度左右，这是应为磁通球在电路中相当于一个起到一个电感的作用，磁通球的电感非常大，取样电阻的阻值比较小，基本可以忽略，电压电流的公式满足U=jwL，所以电压相位超前电流90度左右

六、实验结果与分析

1.正弦激励I=1A，f=5kHz的时候，磁通球的磁感应强度大小在球内的变化不大，从上面的折线图中我们可以看出，沿着z轴的变化趋势是先变大后变小再变大，及球心处的磁感应强度比较小，南北极的磁感应强度比较大，这一点存在的原因可能是因为南北极的线圈并没有做到完全密绕，使得球内磁场线发生了一定程度的弯曲。理论上来说，球内应该是一个匀强的磁场。

2.利用霍尔计来测量球的外磁场，北极的磁场远远大于赤道的磁场，从磁场分布图中，我们也不难看出，北极附近的磁感应线的密度是远大于赤道附近的磁感应线的，此外数据和理论测量存在一定偏差可能在于，我们在进行测量时，高斯计无法做到完全与赤道或者北极出的磁场线处于严格垂直的状态，有一定斜度。

3.此外，由于磁通球本身的制作精度并不是特别高，本身会存在一定的系统误差，以及我们读数误差等等，这些都是造成实验值与理论值产生偏差的原因。

4.在直流1A的情况下，用霍耳效应高斯计测量的外磁场，试验数据与交流1A测得的数据相似。两种情况下，沿着赤道一周的磁场强度近似相等。

电力电子技术实验报告

实验一 SCR、GTO、MOSFET、GTR、IGBT特性实验一、实验目的 (1)掌握各种电力电子器件的工作特性。 (2)掌握各器件对触发信号的要求。二、实验所需挂件及附件序型号备注号 1DJK01 电源控制屏该控制屏包含“三相电源输出”等几个模块。2DJK06 给定及实验器件该挂件包含“二极管”等几个模块。 3DJK07 新器件特性实验 DJK09 单相调压与可调负 4 载 5万用表自备将电力电子器件(包括SCR、GTO、MOSFET、GTR、IGBT五种)和负载电阻R 串联后接至直流电源的两端，由DJK06上的给定为新器件提供触发电压信号，给定电压从零开始调节，直至器件触发导通，从而可测得在上述过程中器件的V/A特性；图中的电阻R用DJK09 上的可调电阻负载，将两个90Ω的电阻接成串联形式，最大可通过电流为1.3A；直流电压和电流表可从DJK01电源控制屏上获得，五种电力电子器件均在DJK07挂箱上；直流电源从电源控制屏的输出接DJK09上的单相调压器，然后调压器输出接DJK09上整流及滤波电路，从而得到一个输出可以由调压器调节的直流电压源。实验线路的具体接线如下图所示：四、实验内容 (1)晶闸管（SCR）特性实验。

(3)功率场效应管（MOSFET）特性实验。

(5)绝缘双极性晶体管（IGBT）特性实验。五、实验方法 (1)按图3-26接线，首先将晶闸管（SCR）接入主电路，在实验开始时，将DJK06上的给定电位器RP1沿逆时针旋到底，S1拨到“正给定”侧，S2拨到“给定”侧，单相调压器逆时针调到底，DJK09上的可调电阻调到阻值为最大的位置；打开DJK06的电源开关，按下控制屏上的“启动”按钮，然后缓慢调节调压器，同时监视电压表的读数，当直流电压升到40V时，停止调节单相调压器(在以后的其他实验中，均不用调节)；调节给定电位器RP1，逐步增加给定电压，监视电压表、电流表的读数，当电压表指示接近零（表示管子完全导通），停止调节，记录给定电压U

信号与系统仿真实验报告

信号与系统仿真实验报告1．实验目的了解MATLAB的基本使用方法和编程技术，以及Simulink平台的建模与动态仿真方法，进一步加深对课程内容的理解。 2．实验项目信号的分解与合成，观察Gibbs现象。信号与系统的时域分析，即卷积分、卷积和的运算与仿真。信号的频谱分析，观察信号的频谱波形。系统函数的形式转换。用Simulink平台对系统进行建模和动态仿真。 3．实验内容及结果 3.1以周期为T，脉冲宽度为2T1的周期性矩形脉冲为例研究Gibbs现象。已知周期方波信号的相关参数为：x(t)=∑ak*exp(jkω),ω=2*π/T,a0=2*T1/T,ak=sin(kωT1)/kπ。画出x(t)的波形图（分别取m=1,3,7,19,79,T=4T1）,观察Gibbs现象。 m=1; T1=4; T=4*T1;k=-m:m; w0=2*pi/T; a0=2*T1/T; ak=sin(k*w0*T1)./(k*pi); ak(m+1)=a0; t=0:0.1:40; x=ak*exp(j*k'*w0*t); plot(t,real(x)); 3.2求卷积并画图 (1)已知：x1(t)=u(t-1)-u(t-2), x2(t)=u(t-2)-u(t-3)求：y(t)=x1(t)*x2(t)并画出其波形。 t1=1:0.01:2; f1=ones(size(t1)); f1(1)=0; f1(101)=0; t2=2:0.01:3; f2=ones(size(t2)); f2(1)=0; f2(101)=0; c=conv(f1,f2)/100;

t3=3:0.01:5; subplot(311); plot(t1,f1);axis([0 6 0 2]); subplot(312); plot(t2,f2);axis([0 6 0 2]); subplot(313); plot(t3,c);axis([0 6 0 2]); (2）已知某离散系统的输入和冲击响应分别为：x[n]=[1,4,3,5,1,2,3,5], h[n]=[4,2,4,0,4,2].求系统的零状态响应，并绘制系统的响应图。 x=[1 4 3 5 1 2 3 5]; nx=-4:3; h=[4 2 4 0 4 2]; nh=-3:2; y=conv(x,h); ny1=nx(1)+nh(1); ny2=nx(length(nx))+nh(length(nh)); ny=[ny1:ny2]; subplot(311); stem(nx,x); axis([-5 4 0 6]); ylabel('输入') subplot(312); stem(nh,h); axis([-4 3 0 5]); ylabel('冲击效应') subplot(313); stem(ny,y); axis([-9 7 0 70]); ylabel('输出'); xlabel('n'); 3.3 求频谱并画图 (1) 门函数脉冲信号x1(t)=u(t+0.5)-u(t-0.5) N=128;T=1; t=linspace(-T,T,N); x=(t>=-0.5)-(t>=0.5); dt=t(2)-t(1); f=1/dt; X=fft(x); F=X(1:N/2+1); f=f*(0:N/2)/N; plot(f,F)

安工大系统工程实验报告

《系统工程》实验报告姓名：**** 班级：**** 学号：**** 指导老师：**** 2014年12 月4 日

实验三简单库存模型一、实验目的 1、熟悉STELLA 软件的基本操作 2、加深对系统动力学主要要素和基本思想的理解 3、学会利用STELLA 软件建立一阶反馈系统模型、仿真运行及结果分析二、实验要求 1、简单库存模型各变量及其因果关系图如下图： 2、各变量之间的关系可用如下方程表示： LI?K=I ?J+DT*R1?JK NI=1000 RR1?KL=DK/Z AD?K=Y-I ?K CZ=5 CY=6000 3、要求利用STELLA 建立上述库存模型的流图，仿真计算并分析结果三、实验步骤 1、确定水准变量、速率变量、辅助变量、常量及水准变量初值； 2、熟悉STELLA 软件操作指导，建立模型的四个基本构造块为：栈（stock ）、流（flow ）、转换器(converter)、连接器（connector ），设置仿真参数（采用默认值）； 2、根据因果关系图连接流； 3、确定水准方程、速率方程、辅助方程、赋初值方程和常量方程；库存量库存差额订货量 + (—) R1 D I — + 期望库存Y

4、建立模型仿真结果分析所需的数据模块； 5、仿真及结果分析实验内容: 1.确定水准变量、速率变量、辅助变量、常量及水准变量初值； 2.建立四个基本块,根据关系图连接,如下图 3.确定水准方程、速率方程、辅助方程、赋初值方程和常量方程,并且运行仿真得输出特性示意图,如下图.

4.仿真得出数据随时间变化的精确流程,如下图

Matlab通信系统仿真实验报告

Matlab通信原理仿真学号： 2142402 姓名：圣斌

实验一Matlab 基本语法与信号系统分析一、实验目的： 1、掌握MATLAB的基本绘图方法； 2、实现绘制复指数信号的时域波形。二、实验设备与软件环境： 1、实验设备：计算机 2、软件环境：MATLAB R2009a 三、实验内容： 1、MATLAB为用户提供了结果可视化功能，只要在命令行窗口输入相应的命令，结果就会用图形直接表示出来。 MATLAB程序如下： x = -pi::pi; y1 = sin(x); y2 = cos(x); %准备绘图数据 figure(1); %打开图形窗口 subplot(2,1,1); %确定第一幅图绘图窗口 plot(x,y1); %以x，y1绘图 title('plot(x,y1)'); %为第一幅图取名为’plot(x,y1)’ grid on; %为第一幅图绘制网格线 subplot(2,1,2) %确定第二幅图绘图窗口 plot(x,y2); %以x，y2绘图 xlabel('time'),ylabel('y') %第二幅图横坐标为’time’,纵坐标为’y’运行结果如下图： 2、上例中的图形使用的是默认的颜色和线型，MATLAB中提供了多种颜色和线型，并且可以绘制出脉冲图、误差条形图等多种形式图： MATLAB程序如下： x=-pi:.1:pi; y1=sin (x); y2=cos (x); figure (1); %subplot (2,1,1); plot (x,y1); title ('plot (x,y1)'); grid on %subplot (2,1,2); plot (x,y2);

#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

通信工程系统仿真实验报告

通信原理课程设计实验报告专业：通信工程届别：07 B班学号：0715232022 姓名：吴林桂指导老师：陈东华

数字通信系统设计一、实验要求：信源书记先经过平方根升余弦基带成型滤波，成型滤波器参数自选，再经BPSK ，QPSK 或QAM 调制（调制方式任选），发射信号经AWGN 信道后解调匹配滤波后接收，信道编码可选（不做硬性要求），要求给出基带成型前后的时域波形和眼图，画出接收端匹配滤波后时域型号的波形，并在时间轴标出最佳采样点时刻。对传输系统进行误码率分析。二、系统框图三、实验原理： QAM 调制原理：在通信传渝领域中，为了使有限的带宽有更高的信息传输速率，负载更多的用户必须采用先进的调制技术，提高频谱利用率。QAM 就是一种频率利用率很高的调制技术。 t B t A t Y m m 00sin cos )(ωω+= 0≤t ≤Tb 式中 Tb 为码元宽度t 0cos ω为同相信号或者I 信号； t 0s i n ω 为正交信号或者Q 信号； m m B A ,为分别为载波t 0cos ω,t 0sin ω的离散振幅； m 为 m A 和m B 的电平数，取值1 , 2 , . . . , M 。 m A = Dm*A ；m B = Em*A ；式中A 是固定的振幅，与信号的平均功率有关，（dm ，em ）表示调制信号矢量点在信号空

间上的坐标，有输入数据决定。 m A 和m B 确定QAM 信号在信号空间的坐标点。称这种抑制载波的双边带调制方式为正交幅度调制。图3.3.2 正交调幅法原理图 Pav=（A*A/M ）*∑(dm*dm+em*em) m=(1,M) QAM 信号的解调可以采用相干解调,其原理图如图3.3.5所示。图3.3.5 QAM 相干解调原理图四、设计方案： (1)、生成一个随机二进制信号 (2)、二进制信号经过卷积编码后再产生格雷码映射的星座图 (3)、二进制转换成十进制后的信号 (4)、对该信号进行16-QAM 调制 (5)、通过升余弦脉冲成形滤波器滤波，同时产生传输信号 (6)、增加加性高斯白噪声，通过匹配滤波器对接受的信号滤波 (7)、对该信号进行16-QAM 解调五、实验内容跟实验结果：

电力电子技术实验报告

实验一 DC-DC 变换电路的性能研究一、实验目的熟悉Matlab 的仿真实验环境，熟悉Buck 电路、Boost 电路、Cuk 电路及单端反激变换（Flyback ）电路的工作原理，掌握这几种种基本DC-DC 变换电路的工作状态及波形情况，初步了解闭环控制技术在电力电子变换电路中的应用。二、实验内容 1．Buck 变换电路的建模，波形观察及相关电压测试 2．Boost 变换电路的建模，波形观察及相关电压测试； 3．Cuk 电路的建模，波形观察及电压测试； 4．单端反激变换（Flyback ）电路的建模，波形观察及电压测试，简单闭环控制原理研究。（一）Buck 变换电路实验（1）电感电容的计算过程： V V 500=，电流连续时，D=0.4；临界负载电流为I= 20 50 =2.5A ；保证电感电流连续：)1(20D I f V L s -?= =5 .210002024.0-150????）（=0.375mH 纹波电压 0.2%= s s f LCf D V ?8-10）（，在由电感值0.375mH ，算出C=31.25uF 。（2）仿真模型如下：在20KHz 工作频率下的波形如下：

示波器显示的六个波形依次为：MOSFET的门极电压、流过电阻两端的电流、电感电流、输出电压、MOSFET电流及续流二极管电流的波形。在50KHz工作频率下的波形如下：示波器显示的六个波形一次为：MOSFET的门极电压、流过电阻两端的电流、电感电流、输出电压、MOSFET电流及续流二极管电流的波形；建立仿真模型如下：

（3）输出电压的平均值显示在仿真图上，分别为49.85,49.33；（4）提高开关频率，临界负载电流变小，电感电流更容易连续，输出电压的脉动减小，使得输出波形应更稳定。（二）Boost 变换电路实验（1）电感电容的计算过程：升压比M= S V V 0=D -11,0V =15V,S V =6V,解得D=60%；纹波电压0.2%=s c f f D ? ，c f RC 1=,s f =40KHz,求得L=12uH,C=750uf 。建立仿真模型如下：

系统仿真实验报告

中南大学系统仿真实验报告指导老师胡杨实验者学号专业班级实验日期 2014.6.4 学院信息科学与工程学院

目录实验一MATLAB中矩阵与多项式的基本运算 (3) 实验二MATLAB绘图命令 (7) 实验三MATLAB程序设计 (9) 实验四MATLAB的符号计算与SIMULINK的使用 (13) 实验五MATLAB在控制系统分析中的应用 (17) 实验六连续系统数字仿真的基本算法 (30)

实验一MATLAB中矩阵与多项式的基本运算一、实验任务 1．了解MATLAB命令窗口和程序文件的调用。 2．熟悉如下MATLAB的基本运算： ①矩阵的产生、数据的输入、相关元素的显示； ②矩阵的加法、乘法、左除、右除； ③特殊矩阵：单位矩阵、“1”矩阵、“0”矩阵、对角阵、随机矩阵的产生和运算； ④多项式的运算：多项式求根、多项式之间的乘除。二、基本命令训练 1．eye(m) m=3; eye(m) ans = 1 0 0 0 1 0 0 0 1 2．ones(n)、ones(m,n) n=1;m=2; ones(n) ones(m,n) ans = 1 ans = 1 1

3．zeros(m,n) m=1,n=2; zeros(m,n) m = 1 ans = 0 0 4．rand(m,n) m=1;n=2; rand(m,n) ans = 0.8147 0.9058 5．diag(v) v=[1 2 3]; diag(v) ans = 1 0 0 0 2 0 0 0 3 6．A\B 、A/B、inv(A)*B 、B*inv(A) A=[1 2;3 4];B=[5 6;7 8]; a=A\B b=A/B c=inv(A)*B d=B*inv(A) a = -3 -4 4 5 b = 3.0000 -2.0000 2.0000 -1.0000

系统工程实验报告

系统工程实验报告学院：管工学院班级:工业工程102班姓名：管华同学号：109094042

实验一：解释结构模型一、实验目的：熟悉EXCEL，掌握解释结构模型规范方法。二、实验内容： 1.已知可达矩阵如下表1 12345678 111010000 201000000 311110000 401010000 501011000 601011111 701011011 800000001 2. EXCEL中对错误！未找到引用源。中的可达矩阵用实用方法建立其递阶结构模型。（1）对可达矩阵进行缩减，得到缩减矩阵 12345678 111010000 201000000 311110000 401010000 501011000 601011111 701011011 800000001 （2）按小到大给每行排序 1 2 3 4 5 6 7 8 每行的和 2 0 1 0 0 0 0 0 0 1 8 0 0 0 0 0 0 0 1 1 4 0 1 0 1 0 0 0 0 2 1 1 1 0 1 0 0 0 0 3 5 0 1 0 1 1 0 0 0 3 3 1 1 1 1 0 0 0 0 4 7 0 1 0 1 1 0 1 1 5 6 0 1 0 1 1 1 1 1 6

（3）调整行列构成对角单位矩阵 2 8 4 1 5 3 7 6 每行的和 2 1 0 0 0 0 0 0 0 1 8 0 1 0 0 0 0 0 0 1 4 1 0 1 0 0 0 0 0 2 1 1 0 1 1 0 0 0 0 3 5 1 0 1 0 1 0 0 0 3 3 1 0 1 1 0 1 0 0 4 7 1 1 1 0 1 0 1 0 5 6 1 1 1 0 1 0 1 1 6 （4）画出递阶结构有向图 28 4 15 37 6（4）递阶结构模型完成。第一级第五级第二级第三级第四级

MATLAB通信系统仿真实验报告1

MATLAB通信系统仿真实验报告

实验一、MATLAB的基本使用与数学运算目的：学习MATLAB的基本操作，实现简单的数学运算程序。内容： 1-1要求在闭区间[0，2π]上产生具有10个等间距采样点的一维数组。试用两种不同的指令实现。运行代码：x=[0:2*pi/9:2*pi] 运行结果： 1-2用M文件建立大矩阵x x=[0.10.20.30.40.50.60.70.80.9 1.11.21.31.41.51.61.71.81.9 2.12.22.32.42.52.62.72.82.9 3.13.23.33.43.53.63.73.83.9] 代码：x=[0.10.20.30.40.50.60.70.80.9 1.11.21.31.41.51.61.71.81.9 2.12.22.32.42.52.62.72.82.9 3.13.23.33.43.53.63.73.83.9] m_mat 运行结果： 1-3已知A=[5，6;7，8]，B=[9，10;11,12]，试用MATLAB分别计算 A+B,A*B,A.*B,A^3，A.^3，A/B,A\B. 代码：A=[56;78]B=[910;1112]x1=A+B X2=A-B X3=A*B X4=A.*B X5=A^3 X6=A.^3X7=A/B X8=A\B

运行结果： 1-4任意建立矩阵A，然后找出在[10,20]区间的元素位置。程序代码及运行结果：代码：A=[1252221417;111024030;552315865]c=A>=10&A<=20运行结果： 1-5总结：实验过程中，因为对软件太过生疏遇到了些许困难，不过最后通过查书与同学交流都解决了。例如第二题中，将文件保存在了D盘，而导致频频出错，最后发现必须保存在MATLAB文件之下才可以。第四题中，逻辑语言运用到了ij，也出现问题，虽然自己纠正了问题，却也不明白错在哪了，在老师的讲解下知道位置定位上不能用ij而应该用具体的整数。总之第一节实验收获颇多。

交通运输系统仿真实验报告

一、系统描述 1.1.系统背景本系统将基于下面的卫星屏幕快照创建一个模型。当前道路网区域的两条道路均为双向，每个运动方向包含一条车道。Tapiolavagen路边有一个巴士站，Menninkaisentie路边有一个带五个停车位的小型停车场。 1.2.系统描述（1）仿真十字路口以及三个方向的道路，巴士站，停车点；添加小汽车、公交车的三维动画，添加红绿灯以及道路网络描述符；（2）创建仿真模型的汽车流程图，三个方向产生小汽车，仿真十字路口交通运行情况。添加滑条对仿真系统中的红绿灯时间进行实时调节。添加分析函数，统计系统内汽车滞留时间，用直方图进行实时展示。二、仿真目标 1、timeInSystem值：在流程图的结尾模块用函数统计每辆汽车从产生到丢弃的，在系统中留存的时间。 2、p_SN为十字路口SN方向道路的绿灯时间，p_EW为十字路口EW方向道路的绿灯时间。 3、Arrival rate：各方向道路出现车辆的速率（peer hour）。

三、系统仿真概念分析此交通仿真系统为低抽象层级的物理层模型，采用离散事件建模方法进行建模，利用过程流图构建离散事件模型。此十字路口交通仿真系统中，实体为小汽车和公交车，可以源源不断地产生；资源为道路网络、红绿灯时间、停车点停车位和巴士站，需要实施分配。系统中小汽车（car）与公共汽车（bus）均为智能体，可设置其产生频率参数，行驶速度，停车点停留时间等。四、建立系统流程 4.1.绘制道路使用Road Traffic Library中的Road模块在卫星云图上勾画出所有的道路，绘制交叉口，并在交叉口处确保道路连通。 4.2.建立智能体对象使用Road Traffic Library中的Car type模快建立小汽车（car）以及公共汽车（bus）的智能体对象。 4.3.建立逻辑使用Road Traffic Library中的Car source、Car Move To、Car Dispose、

《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。

控制系统仿真实验报告

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

系统工程仿真计算实验报告

系统工程实验报告开课实验室： 1、实验目的通过vensim仿真软件使用介绍，结合理论课内容，根据系统工程课后案例构建系统动力学模型，使学生得到仿真软件的基本技能训练。 2、实验内容本部分实验分两个环节，第一环节主要熟悉vensim软件各功能模块的情况并能够完成课本例题的仿真；第二个环节主要是运用vensim软件解决课后习题第9、10、11、12题的流程图绘制以及仿真，并结合部分试题撰写实验报告（把过程截图放到报告中）。 9、绘制因果关系图和流程图 9.1因果关系图 9.2流程图 10 画出因果关系图和流程图，写出相应的DYNAMO方程，对该校未来3~5年的在校本科生和教师人数进行仿真计算，分析系统动力学方法的优点，以及缺点，能否用其他模型

方法来分？又如何分析？ 10.1因果关系图 10.2流程图 10.3DYNAMO方程 L S.K=S.J+DT*SR.JK L T.K=T.J+DT*TR.JK N S=10000 N T=1500 R SR.KL=X*T.K R TR.KL=W*S.K C X=1 C Y=0.05 10.4仿真计算（以年为单位）

系统动力学方法的优点：（1）系统动力学是自然科学的理论体系（系统论，控制论，信息论）与经济学的综合，可以用来分析复杂的社会经济系统，帮助做出决策。（2）系统动力学的方法是一种面向实际结构模型的建模方法，可以方便的处理非线性和时变现象，能做长期、动态、战略的仿真分析与研究。（3）系统动力学定义复杂系统为高阶次、多回路和非线性的反馈结构，绘制因果关系图和流图，可以知道各个因素之间的因果关系。（4）系统动力学以仿真实验为基本手段，以计算机为主要工具，进行计算时较为方便，数据较为精确。系统动力学的缺点：（1）系统动力学是在对一些系统的研究之后，进行主观抽象和和概括的结果，存在一定的主观性。（2）进行系统动力学仿真计算时，必须有数据的支撑才能进行仿真。（3）DYNAMO方程的建立需要一定的数学基础，需要也一定的计算机软件操作基础。（4）系统动力学能做长期、动态的战略分析，相对于短期，中期，较为有限。可以使用数学模型进行分析，采用状态空间模型法，构建差分方程。 11、绘制相应的流程图以及因果关系图，在因果关系图当中找出因果反馈回路，并判断回路的性质，根据给出的方程，进一步仿真，提供仿真结果，并对结果进行分析。 11.1因果关系图一阶正反馈回路：城市人口数、年增长人口数一阶负反馈回路：年新增个体网点服务数、个体网点服务数、实际拥有服务网点数、千人均网点数、实际人均服务网点与期望差。

OFDM系统仿真实验报告

无线通信——OFDM系统仿真

一、实验目的 1、了解OFDM 技术的实现原理 2、利用MATLAB 软件对OFDM 的传输性能进行仿真并对结论进行分析。二、实验原理与方法 1 OFDM 调制基本原理正交频分复用(OFDM)是多载波调制(MCM)技术的一种。MCM 的基本思想是把数据流串并变换为N 路速率较低的子数据流，用它们分别去调制N 路子载波后再并行传输。因子数据流的速率是原来的1/N ，即符号周期扩大为原来的N 倍，远大于信道的最大延迟扩展，这样MCM 就把一个宽带频率选择性信道划分成N 个窄带平坦衰落信道，从而“先天”具有很强的抗多径衰落和抗脉冲干扰的能力，特别适合于高速无线数据传输。OFDM 是一种子载波相互混叠的MCM ，因此它除了具有上述毗M 的优势外，还具有更高的频谱利用率。OFDM 选择时域相互正交的子载波，创门虽然在频域相互混叠，却仍能在接收端被分离出来。 2 OFDM 系统的实现模型利用离散反傅里叶变换( IDFT) 或快速反傅里叶变换( IFFT) 实现的OFDM 系统如图1 所示。输入已经过调制(符号匹配) 的复信号经过串P 并变换后,进行IDFT 或IFFT 和并/串变换,然后插入保护间隔,再经过数/模变换后形成OFDM 调制后的信号s (t ) 。该信号经过信道后,接收到的信号r ( t ) 经过模P 数变换,去掉保护间隔以恢复子载波之间的正交性,再经过串/并变换和DFT 或FFT 后,恢复出OFDM 的调制信号,再经过并P 串变换后还原出输入的符号。图1 OFDM 系统的实现框图从OFDM 系统的基本结构可看出, 一对离散傅里叶变换是它的核心,它使各子载波相互正交。设OFDM 信号发射周期为[0,T],在这个周期内并行传输的N 个符号为001010(,...,)N C C C -，,其中ni C 为一般复数, 并对应调制星座图中的某一矢量。比如00(0)(0),(0)(0)C a j b a b =+?和分别为所要传输的并行信号, 若将

三相桥式全控整流电路实验报告

三相桥式全控整流电路实验报告 Prepared on 24 November 2020

实验三三相桥式全控整流电路实验一．实验目的 1．熟悉MCL-18, MCL-33组件。 2．熟悉三相桥式全控整流电路的接线及工作原理。二．实验内容 1．MCL-18的调试 2．三相桥式全控整流电路 3．观察整流状态下，模拟电路故障现象时的波形。三．实验线路及原理实验线路如图3-12所示。主电路由三相全控整流电路组成。触发电路为数字集成电路，可输出经高频调制后的双窄脉冲链。三相桥式整流电路的工作原理可参见“电力电子技术”的有关教材。四．实验设备及仪器 1．MCL—Ⅱ型电机控制教学实验台主控制屏。 2．MCL-18组件 3．MCL-33组件 4．MEL-03可调电阻器（900） 6．二踪示波器 7．万用表五．实验方法 1．按图3-12接线，未上主电源之前，检查晶闸管的脉冲是否正常。（1）打开MCL-18电源开关，给定电压有电压显示。

（2）用示波器观察MCL-33的双脉冲观察孔，应有间隔均匀，相互间隔60o 的幅度相同的双脉冲。（3）用示波器观察每只晶闸管的控制极、阴极，应有幅度为1V —2V 的脉冲。注：将面板上的Ublf 接地（当三相桥式全控整流电路使用I 组桥晶闸管VT1~VT6时），将I 组桥式触发脉冲的六个琴键开关均拨到“接通”，琴键开关不按下为导通。（4）将给定输出Ug 接至MCL-33面板的Uct 端，在Uct=0时，调节偏移电压Ub ，使=90o 。(注：把示波器探头接到三相桥式整流输出端即U d 波形, 探头地线接到晶闸管阳极。) 2．三相桥式全控整流电路（1）电阻性负载按图接线，将Rd 调至最大450 (900并联)。三相调压器逆时针调到底，合上主电源，调节主控制屏输出电压U uv 、U vw 、U wu ，从0V 调至70V(指相电压)。调节Uct ，使在30o ~90o 范围内变化，用示波器观察记录=30O 、60O 、90O 时，整流电压u d =f （t ），晶闸管两端电压u VT =f （t ）的波形，并记录相应的Ud 和交流输入电压U 2 数值。 30° 60° 90° 3．电感性负载按图线路，将电感线圈(700mH)串入负载，Rd 调至最大(450)。调节Uct ，使在30o ~90o 范围内变化，用示波器观察记录=30 O 、60O 、90O 时，整流电压u d =f （t ），晶闸管两端电压u VT =f （t ）的波形，并记录相应的Ud 和交流输入电压U 2 数值。 30° 60° 90°

通信系统仿真实验报告(DOC)

通信系统实验报告——基于SystemView的仿真实验班级：学号：姓名：时间：

目录实验一、模拟调制系统设计分析 -------------------------3 一、实验内容-------------------------------------------3 二、实验要求-------------------------------------------3 三、实验原理-------------------------------------------3 四、实验步骤与结果-------------------------------------4 五、实验心得------------------------------------------10 实验二、模拟信号的数字传输系统设计分析------------11 一、实验内容------------------------------------------11 二、实验要求------------------------------------------11 三、实验原理------------------------------------------11 四、实验步骤与结果------------------------------------12 五、实验心得------------------------------------------16 实验三、数字载波通信系统设计分析------------------17 一、实验内容------------------------------------------17 二、实验要求------------------------------------------17 三、实验原理------------------------------------------17 四、实验步骤与结果------------------------------------18 五、实验心得------------------------------------------27

系统工程仿真实验报告

系统工程仿真实验报告姓名：_蒋智颖_ 学号：_110061047_ 成绩：___________ 实验一：基于VENSIM的系统动力学仿真一、实验目的 VENSIM是一个建模工具，可以建立动态系统的概念化的，文档化的仿真、分析和优化模型。PLE（个人学习版）是VENSIM的缩减版，主要用来简单化学习动态系统，提供了一种简单富有弹性的方法从常规的循环或储存过程和流程图建立模型。本实验就是运用VENSIM进行系统动力学仿真，进一步加深对系统动力学仿真的理解。二、实验软件 VENSIM PLE 三、原理 1、在VENSIM中建立系统动力学流图； 2、写出相应的DYNAMO方程； 3、仿真出系统中水准变量随时间的响应趋势；四、实验内容及要求某城市国营和集体服务网点的规模可用SD来研究。现给出描述该问题的DYNAMO方程及其变量说明。 L S·K=S·J+DT*NS·JK N S=90 R NS·KL=SD·K*P·K/(LENGTH-TIME·K) A SD·K=SE-SP·K C SE=2 A SP·K=SR·K/P·K A SR·K=SX+S·K C SX=60 L P·K=P·J+DT*NP·JK N P=100 R NP·KL=I*P·K C I=0.02 其中：LENGTH为仿真终止时间、TIME为当前仿真时刻，均为仿真控制变量；S为个体服务网点数(个)、NS为年新增个体服务网点数(个/年)、SD为实际千人均服务网点与期望差(个/千人)、SE为期望的千人均网点数、SP为的千人均网点数(个/千人)、SX为非个体服务网点数(个)、SR为该城市实际拥有的服务网点数(个)、P为城市人口数(千人)、NP为年新

杭电电力电子技术实验报告

电力电子技术实验报告班级：学号：姓名：指导老师：余善恩、孙伟华实验名称：锯齿波同步移相触发电路及单相半波可控整流三相桥式全控整流及有源逆变电路实验

实验一锯齿波同步移相触发电路及单相半波可控整流一、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．掌握锯齿波同步触发电路的调试方法。 3．对单相半波可控整流电路在电阻负载及电阻电感负载时工作情况作全面分析。 4．了解续流二极管的作用。二、实验内容 1．锯齿波同步触发电路的调试。 2．锯齿波同步触发电路各点波形观察，分析。 3．单相半波整流电路带电阻性负载时特性的测定。 4．单相半波整流电路带电阻—电感性负载时，续流二极管作用的观察。三、实验线路及原理锯齿波同步移相触发电路主要由同步检测、锯齿波形成、移相控制、脉冲形成、脉冲放大等环节组成，其原理图如图1-1所示。主电路 (a) (b)锯齿波同步移相触发电路图1-1 单相半波可控整流电路由V3、VD1、VD2、C1等元件组成同步检测环节，其作用是利用同步电压U T来控制锯齿波产生的时刻及锯齿波的宽度。由V1、V2等元件组成的恒流源电路，当V3截止时，恒流源对C2充电形成锯齿波；当V3导通时，电容C2通过R3、V3放电；调节电位器RP1可以调节恒流源的电流大小，改变对电容的充电时间，从而改变了锯齿波的斜率；控制电压U ct、偏移电压U b和锯齿波电压在V5基极综合叠加，从而构成移相控制环节，RP2、RP3分别调节控制电压U ct和偏移电压U b的大小；V6、V7构成脉冲形成放大环节，C5为强触发电容用于改善脉冲的前沿，由脉冲变压器输出触发脉冲。

计算机仿真实验报告实验

《计算机仿真》上机实验报告姓名：学号： 2012104021 专业：测控班级： 12级

实验一常微分方程的求解及系统数学模型的转换一．实验目的通过实验熟悉计算机仿真中常用到的Matlab指令的使用方法，掌握常微分方程求解指令和模型表示及转换指令，为进一步从事有关仿真设计和研究工作打下基础。二. 实验设备个人计算机，Matlab软件。三. 实验准备预习本实验有关内容（如教材第2、3、5章中的相应指令说明和例题），编写本次仿真练习题的相应程序。四. 实验内容 1. Matlab中常微分方程求解指令的使用题目一：请用MATLAB的ODE45算法分别求解下列二个方程。要求:1.编写出Matlab 仿真程序；2.画出方程解的图形并对图形进行简要分析；3.分析下列二个方程的关系。 1．2． 1.function fun=funl(t,x) fun=-x^2;

[t,x]=ode45('fun1',[0,20],[1]); figure(1);plot(t,x); grid 2.function fun=fun2(t,x) fun=x^2; [t,x]=ode45('fun2',[0,20],[-1]); figure(2);plot(t,x); grid

题目二：下面方程组用在人口动力学中，可以表达为单一化的捕食者-被捕食者模式（例如，狐狸和兔子）。其中1x 表示被捕食者， 2x 表示捕食者。如果被捕食者有无限的食物，并且不会出现捕食者。于是有1'1x x ，则这个式子是以指数形式增长的。大量的被捕食者将会使捕食者的数量增长；同样，越来越少的捕食者会使被捕食者的数量增长。而且，人口数量也会增长。请分别调用ODE45、ODE23算法求解下面方程组。要求编写出Matlab 仿真程序、画出方程组解的图形并对图形进行分析和比较。 1.ODE45

哈工大工程系统建模与仿真实验报告

研究生学位课《工程系统建模与仿真》实验报告（ 2017 年秋季学期）姓名学号班级研一专业机械电子报告提交日期工业大学

报告要求 1.实验报告统一用该模板撰写： (1)实验名称 (2)同组成员（必须写） (3)实验器材 (4)实验原理 (5)实验过程 (6)实验结果及分析 2.正文格式：小四号字体，行距单倍行距； 3.用A4纸单面打印；左侧装订； 4.报告需同时提交打印稿和电子文档进行存档，电子文档请发送至： xxx@126.。 5.此页不得删除。评语：教师签名：年月日

实验一报告正文一、实验名称 TH －I 型智能转动惯量实验二、同组成员（必须写） 17S 三、实验器材（简单列出） 1. 扭摆及几种有规则的待测转动惯量的物体 2. 转动惯量测试仪 3. 数字式电子台秤 4. 游标卡尺四、实验原理（简洁）将物体在水平面转过一角度θ后，在弹簧的恢复力矩作用下物体就开始绕垂直轴作往返扭转运动。根据虎克定律，弹簧受扭转而产生的恢复力矩M 与所转过的角度θ成正比，即 M ＝－K θ （1）式中，K 为弹簧的扭转常数，根据转动定律 M ＝I β 式中，I 为物体绕转轴的转动惯量，β为角加速度，由上式得 M I β= （2）令2I K ω= ,忽略轴承的磨擦阻力矩，由式（1）、（2）得 222d K dt I θβθωθ==-=- 上述方程表示扭摆运动具有角简谐振动的特性，角加速度与角位移成正比，且方向相反。此方程的解为： cos()A t θωφ=+ 式中，A 为谐振动的角振幅，φ为初相位角，ω为角速度，此谐振动周期为 22T π ω = =（3）由式（3）可知，只要实验测得物体扭摆的摆动周期，并在I 和K 中任何一个量已知时即可计算出另一个量。五、实验过程（简洁） 1. 用游标卡尺测出实心塑料圆柱体的外径D 1、空心金属圆筒的、外径D 、 D 外、木球直径D 直、金属细杆长度L ；用数字式电子秤测出各物体质量m （各测量3次求平均值）。