自控课设
自控能力提升课程设计
自控能力提升课程设计一、教学目标本课程旨在帮助学生提高自我控制能力，具体目标如下：知识目标：使学生了解和掌握自我控制的概念、重要性以及相关理论。
技能目标：培养学生制定目标、时间管理和情绪调节的能力。
情感态度价值观目标：引导学生树立积极向上的生活态度，培养自律自强的品质。
二、教学内容教学内容围绕自我控制能力的提升展开，主要包括以下方面：1.自我控制的概念与理论：介绍自我控制的定义、类型及其在个人发展中的作用。
2.目标设定与达成：教授如何设定合理的目标，并制定实现目标的策略。
3.时间管理：培养学生合理安排时间、提高学习效率的能力。
4.情绪调节：引导学生认识情绪、学会调节情绪，以更好地应对生活压力。
5.自律与自强：通过案例分析、讨论等方式，培养学生的自律意识和自强精神。
三、教学方法为提高教学效果，本课程采用多种教学方法：1.讲授法：系统讲解自我控制的相关理论，使学生掌握基础知识。
2.讨论法：学生针对案例进行分析讨论，提高学生的思考和表达能力。
3.案例分析法：通过分析实际案例，使学生更好地理解和运用自我控制的方法。
4.实验法：引导学生参与小组实验，培养学生的动手操作和团队协作能力。
四、教学资源为实现教学目标，我们将准备以下教学资源：1.教材：选用权威、实用的教材，为学生提供系统的学习材料。
2.参考书：提供相关领域的参考书籍，丰富学生的知识体系。
3.多媒体资料：制作精美的PPT、视频等资料，提高学生的学习兴趣。
4.实验设备：购置必要的实验设备，为学生提供实践操作的机会。
5.网络资源：利用网络资源，为学生提供更多的学习资料和交流平台。
五、教学评估为全面、客观地评价学生的学习成果，本课程采用以下评估方式：1.平时表现：关注学生在课堂上的参与度、提问回答等情况，给予及时的反馈和鼓励。
2.作业：布置适量的作业，检查学生对知识的掌握和应用能力。
3.考试：设置期中、期末考试，以检验学生对本课程知识的总体掌握情况。
4.自我评价：鼓励学生进行自我评价，反思自己在课程学习中的优点和不足。
自动控制原理课程设计
自动控制原理课程设计一、引言自动控制原理课程设计是为了帮助学生深入理解自动控制原理的基本概念、原理和方法，通过实际项目的设计与实现，培养学生的工程实践能力和创新思维。
本文将详细介绍自动控制原理课程设计的标准格式，包括任务目标、设计要求、设计方案、实施步骤、实验结果及分析等内容。
二、任务目标本次自动控制原理课程设计的目标是设计一个基于PID控制算法的温度控制系统。
通过该设计，学生将能够掌握PID控制算法的基本原理和应用，了解温度传感器的工作原理，掌握温度控制系统的设计和实现方法。
三、设计要求1. 设计一个温度控制系统，能够自动调节温度在设定范围内波动。
2. 使用PID控制算法进行温度调节，实现温度的精确控制。
3. 使用温度传感器实时监测温度值，并将其反馈给控制系统。
4. 设计一个人机交互界面，能够实时显示温度变化和控制系统的工作状态。
5. 设计一个报警系统，当温度超出设定范围时能够及时发出警报。
四、设计方案1. 硬件设计方案：a. 使用温度传感器模块实时监测温度值，并将其转换为电信号输入到控制系统中。
b. 控制系统使用单片机作为主控制器，通过PID控制算法计算控制信号。
c. 控制信号通过电路板连接到执行器，实现温度的调节。
d. 设计一个报警电路，当温度超出设定范围时能够触发警报。
2. 软件设计方案：a. 使用C语言编写单片机的控制程序，实现PID控制算法。
b. 设计一个人机交互界面，使用图形化界面显示温度变化和控制系统的工作状态。
c. 通过串口通信将温度数据传输到电脑上进行实时监控和记录。
五、实施步骤1. 硬件实施步骤：a. 搭建温度控制系统的硬件平台，包括温度传感器、控制系统和执行器的连接。
b. 设计并制作电路板，将传感器、控制系统和执行器连接在一起。
c. 进行硬件连接调试，确保各个模块正常工作。
2. 软件实施步骤：a. 编写单片机的控制程序，实现PID控制算法。
b. 设计并编写人机交互界面的程序，实现温度变化和控制系统状态的实时显示。
自动控制课程设计pid
自动控制 课程设计pid一、课程目标知识目标：1. 让学生掌握PID控制原理，理解比例（P）、积分（I）、微分（D）各自的作用及相互关系。
2. 使学生了解自动控制系统中PID参数调整对系统性能的影响。
3. 引导学生运用数学工具描述控制系统的动态特性。
技能目标：1. 培养学生运用PID算法解决实际控制问题的能力。
2. 让学生掌握使用仿真软件进行PID控制器设计和参数优化的方法。
3. 培养学生通过实验分析控制效果，进而调整PID参数的能力。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对自动控制技术的兴趣，激发学习热情。
2. 培养学生的团队合作意识，提高沟通与协作能力。
3. 引导学生关注自动化技术在生活中的应用，认识到科技发展对社会进步的重要性。
分析课程性质、学生特点和教学要求，本课程将目标分解为以下具体学习成果：1. 学生能够阐述PID控制原理，并解释P、I、D参数对系统性能的影响。
2. 学生能够运用仿真软件设计PID控制器，并完成参数优化。
3. 学生能够通过实验，观察和分析控制效果，根据实际情况调整PID参数。
4. 学生在课程学习中展现出积极的学习态度和良好的团队合作精神。
二、教学内容1. 理论部分：a. 控制系统基本概念及性能指标介绍（对应教材第2章）b. PID控制原理及其数学描述（对应教材第3章）c. PID参数调整对系统性能的影响分析（对应教材第4章）2. 实践部分：a. 使用仿真软件（如MATLAB/Simulink）进行PID控制器设计与仿真（对应教材第5章）b. 实际控制实验，观察和分析PID参数调整对系统性能的影响（对应教材第6章）3. 教学进度安排：a. 第1周：控制系统基本概念及性能指标学习b. 第2周：PID控制原理及其数学描述学习c. 第3周：PID参数调整对系统性能的影响分析d. 第4周：仿真软件操作培训及PID控制器设计e. 第5周：实际控制实验操作及结果分析教学内容遵循科学性和系统性原则，结合教材章节，确保学生能够逐步掌握自动控制及PID控制相关知识。
自控课程设计——可调直流稳压电源课程设计报告
自控原理课程设计报告课题: 直流稳压电源的设计班别: 10电气2组员: （学号）020103一、设计目的熟悉自控原理的基本理论, 在实践的综合运用中加深理解, 掌握电路设计的基本方法、设计步骤, 培养综合设计与调试能力。
2.学会直流稳压电源的设计方法和性能指标测试方法。
3、培养实践技能, 提高分析和解决实际问题的能力。
4、加强组员之间的协调合作的意识, 提高组员合作的能力。
二、设计任务及要求1.设计一个连续可调的直流稳压电源, 主要技术指标要求:①输入（AC）：U=220V, f=50HZ；②输出直流电压: U0=1.27→12.24v；③输出电流: I0<=1A；④纹波电压: Up-p<30mV；2.设计电路结构, 选择电路元件, 计算确定元件参数, 画出实用原理电路图。
3、自拟实验方法、步骤及数据表格, 提出测试所需仪器及元器件的规格、数量。
4、在实验室MultiSIM8-8330软件上画出电路图, 并仿真和调试, 并测试其主要性能参数。
三、实验设备及元器件1. 装有multisim电路仿真软件的PC2.三端可调的稳压器LM317一片3.电压表、焊电路板的工具4.滑动变阻器、二极管、变压器、电阻、电容、整流桥四、电路图设计方法（1）确定目标: 设计整个系统是由那些模块组成, 各个模块之间的信号传输, 并画出直流稳压电源方框图。
（2）系统分析：根据系统功能, 选择各模块所用电路形式。
（3）参数选择: 根据系统指标的要求, 确定各模块电路中元件的参数。
（4）总电路图: 连接各模块电路。
（5）将各模块电路连起来, 整机调试, 并测量该系统的各项指标。
五、总体设计思路1. 直流稳压电源设计思路（1）电网供电电压交流220V(有效值)50Hz, 要获得低压直流输出, 首先必须采用电源变压器将电网电压降低获得所需要交流电压。
（2）降压后的交流电压, 通过整流电路变成单向直流电, 但其幅度变化大（即脉动大）。
自动控制课程设计15页
自动控制课程设计15页一、教学目标本课程的教学目标是使学生掌握自动控制的基本理论、方法和应用，培养学生分析和解决自动控制问题的能力。
具体目标如下：1.知识目标：（1）掌握自动控制的基本概念、原理和特点；（2）熟悉常见自动控制系统的结构和特点；（3）了解自动控制技术在工程应用中的重要性。
2.技能目标：（1）能够运用自动控制理论分析实际问题；（2）具备设计和调试简单自动控制系统的能力；（3）掌握自动控制技术的实验方法和技能。
3.情感态度价值观目标：（1）培养学生的创新意识和团队合作精神；（2）增强学生对自动控制技术的兴趣和热情；（3）培养学生关注社会发展和科技进步的意识。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括以下几个部分：1.自动控制基本理论：包括自动控制的概念、原理、特点和分类；2.控制系统分析：涉及线性系统的时域分析、频域分析以及复数域分析；3.控制器设计：包括PID控制、模糊控制、自适应控制等方法；4.常用自动控制系统：如温度控制、速度控制、位置控制等系统的原理和应用；5.自动控制系统实验：包括实验原理、实验设备、实验方法和数据分析。
三、教学方法为了达到本课程的教学目标，将采用以下教学方法：1.讲授法：用于传授基本理论和概念，使学生掌握基础知识；2.讨论法：通过分组讨论，培养学生分析问题和解决问题的能力；3.案例分析法：分析实际工程案例，使学生了解自动控制技术的应用；4.实验法：动手进行实验，培养学生实际操作能力和实验技能。
四、教学资源为了支持本课程的教学内容和教学方法，将准备以下教学资源：1.教材：选用权威、实用的教材，如《自动控制原理》等；2.参考书：提供相关领域的经典著作和论文，供学生深入研究；3.多媒体资料：制作课件、视频等，辅助讲解和展示；4.实验设备：准备自动控制实验装置，供学生进行实验操作。
五、教学评估为了全面、客观地评估学生的学习成果，将采用以下评估方式：1.平时表现：包括课堂参与度、提问回答、小组讨论等，占总成绩的20%；2.作业：布置适量作业，检查学生对知识点的理解和应用能力，占总成绩的30%；3.考试：包括期中和期末考试，主要测试学生对课程知识的掌握程度，占总成绩的50%。
自动控制操作课程设计
自动控制操作课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生理解自动控制系统的基本原理，掌握控制系统的组成、分类及工作方式。
2. 使学生掌握自动控制系统的数学模型，并能运用相关公式进行简单计算。
3. 帮助学生了解自动控制系统的性能指标，如稳定性、快速性、准确性等。
技能目标：1. 培养学生运用所学知识分析自动控制系统的能力，能对实际系统进行简单的建模与仿真。
2. 让学生学会使用自动控制设备，进行基本操作和调试，具备一定的动手实践能力。
3. 培养学生利用自动控制系统解决实际问题的能力，提高创新意识和团队协作能力。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对自动控制技术的兴趣，激发学习热情，形成积极的学习态度。
2. 引导学生认识到自动控制在国家经济建设和科技进步中的重要作用，增强学生的社会责任感和使命感。
3. 培养学生严谨的科学态度，养成勤奋刻苦、团结协作的良好品质。
本课程针对高年级学生，结合课程性质、学生特点和教学要求，将目标分解为具体的学习成果，以便后续的教学设计和评估。
课程内容紧密联系课本，确保学生所学知识的实用性和针对性。
通过本课程的学习，使学生能够在理论知识和实践操作方面均取得较好的成果。
二、教学内容本章节教学内容依据课程目标，紧密结合教材，确保科学性和系统性。
主要包括以下几部分：1. 自动控制原理：介绍自动控制系统的基本概念、分类及其应用，重点讲解开环控制系统和闭环控制系统的原理及特点。
2. 控制系统数学模型：讲解控制系统的数学描述方法，包括传递函数、状态空间表达式等，并通过实例进行分析。
3. 控制系统性能分析：介绍控制系统的稳定性、快速性、准确性等性能指标，结合教材章节，进行深入讲解。
4. 自动控制设备操作与调试：教授自动控制设备的基本操作方法，包括控制器参数设置、传感器和执行器的使用等，并安排实践环节，让学生动手操作。
5. 自动控制系统仿真与设计：结合教材内容，指导学生运用仿真软件对自动控制系统进行建模、仿真和分析，培养学生的实际操作能力。
《自动控制原理》课程设计
名称：《自动控制原理》课程设计题目：基于自动控制原理的性能分析设计与校正院系：建筑环境与能源工程系班级：学生姓名：指导教师：目录一、课程设计的目的与要求------------------------------3二、设计内容2.1控制系统的数学建模----------------------------42.2控制系统的时域分析----------------------------62.3控制系统的根轨迹分析--------------------------82.4控制系统的频域分析---------------------------102.5控制系统的校正-------------------------------12三、课程设计总结------------------------------------17四、参考文献----------------------------------------18一、课程设计的目的与要求本课程为《自动控制原理》的课程设计，是课堂的深化。
设置《自动控制原理》课程设计的目的是使MATLAB成为学生的基本技能，熟悉MATLAB这一解决具体工程问题的标准软件，能熟练地应用MATLAB软件解决控制理论中的复杂和工程实际问题，并给以后的模糊控制理论、最优控制理论和多变量控制理论等奠定基础。
使相关专业的本科学生学会应用这一强大的工具，并掌握利用MATLAB对控制理论内容进行分析和研究的技能，以达到加深对课堂上所讲内容理解的目的。
通过使用这一软件工具把学生从繁琐枯燥的计算负担中解脱出来，而把更多的精力用到思考本质问题和研究解决实际生产问题上去。
通过此次计算机辅助设计，学生应达到以下的基本要求：1.能用MATLAB软件分析复杂和实际的控制系统。
2.能用MATLAB软件设计控制系统以满足具体的性能指标要求。
3.能灵活应用MATLAB的CONTROL SYSTEM 工具箱和SIMULINK仿真软件，分析系统的性能。
自动控制课程设计简单
自动控制课程设计简单一、课程目标知识目标：1. 理解自动控制的基本概念，掌握自动控制系统的数学模型及特性。
2. 学会分析自动控制系统的性能，了解系统稳定性、快速性和准确性的评价标准。
3. 掌握典型自动控制系统的结构及其工作原理。
技能目标：1. 能够运用数学模型对自动控制系统进行描述，并绘制系统方框图。
2. 学会使用控制原理分析自动控制系统的性能，并提出相应的优化方案。
3. 能够运用所学知识，设计简单的自动控制实验，并完成实验报告。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对自动控制技术的兴趣，激发学生探索未知领域的热情。
2. 培养学生严谨的科学态度，强调实验数据的真实性，提高学生的实践能力。
3. 增强学生的团队协作意识，培养学生在合作中解决问题、分享成果的能力。
本课程针对高中年级学生，结合学科特点和教学要求，注重理论与实践相结合，旨在提高学生对自动控制技术的理解和应用能力。
通过本课程的学习，使学生能够掌握自动控制的基本原理，具备分析、设计和优化自动控制系统的能力，并培养他们积极探索、严谨求实、团结协作的精神风貌。
二、教学内容1. 自动控制基本概念：控制系统定义、分类及性能指标（对应教材第1章）。
- 控制系统的数学模型及特性- 控制系统的方框图表示2. 自动控制系统分析方法：稳定性、快速性、准确性分析（对应教材第2章）。
- 控制系统的传递函数- 控制系统的稳定性判断- 控制系统的性能分析3. 典型自动控制系统：比例、积分、微分控制（对应教材第3章）。
- PID控制原理及参数调整- 典型控制系统实例分析4. 自动控制实验设计：实验原理、实验步骤及实验报告撰写（对应教材第4章）。
- 实验方案设计- 实验数据采集与处理- 实验报告撰写要求教学内容安排与进度：第1周：自动控制基本概念及数学模型第2周：控制系统稳定性、快速性、准确性分析第3周：典型自动控制系统原理与实例第4周：自动控制实验设计及实践教学内容注重科学性和系统性，结合教材章节组织，确保学生能够循序渐进地掌握自动控制相关知识。
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学号：课程设计单级移动倒立摆建模及串联超前题目校正学院自动化学院专业自动化专业班级自动化0904班姓名小白牙指导教师2012 年 1 月 4 日课程设计任务书学生姓名： 小白牙 专业班级： 自动化0904班指导教师： 工作单位： 武汉理工大学题 目: 单级移动倒立摆建模及串连超前校正 初始条件：要求完成的主要任务: （包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求）1、研究该装置的非线性数学模型，并提出合理的线性化方法，建立该装置的线性数学模型－传递函数（以u 为输入，θ为输出）； 2、要求系统输出动态性能满足,1%,3.4%s t s ≤≤σ试设计串连超前校正装置。
3、 用Matlab 对校正后的系统进行仿真分析，比较校正装置加在线性化前的模型上和线性化后的模型上的时域相应有何区别，并说明原因。
时间安排：任务时间（天）审题、查阅相关资料1.5 分析、计算2.5 编写程序 2.5 撰写报告1图示为一个倒立摆装置，该装置包含一个小车和一个安装在小车上的倒立摆杆。
由于小车在水平方向可适当移动，因此，控制小车的移动可使摆杆维持直立不倒。
2/10,1,1.0,1s m g m l kg m kg M ====指导教师签名：年月日系主任（或责任教师）签名：年月日目录摘要 (4)1.单级移动倒立摆系统建模 (5)1.1非线性化数学模型 (5)1.2 线性化数学模型 (7)2.倒立摆系统的串联超前校正 (9)2.1未校正系统的输出动态性能 (9)2.2 倒立摆系统的串联超前校正 (10)2.3校正后系统的输出动态性能 (14)3 .校正前系统与校正后系统的比较 (15)3.1 校正前系统的仿真 (15)3.2 校正后系统的仿真 (17)3.3 校正前系统与校正后系统的比较 (18)心得与体会 (20)参考文献 (21)本科生课程设计成绩评定表 (22)摘要倒立摆系统作为控制理论研究中一种比较理想的实验手段，以自动控制理论的教学、实验和科研构建一个良好的实验平台，以用来检验某种控制理论的或方法的典型方案，促进了控制系统新理论的、新思想的发展。
由于控制理论的广泛应用，由此系统研究产生的方法和技术将在半导体精密仪器加工、机器人控制技术、人工智能、导弹拦截控制系统、航空对接技术、火箭发射中的垂直度控制、卫星飞行中的姿态控制和一般工业应用等方面具有广阔的利用和开发前景。
平面倒立摆可以比较真实的模拟火箭的飞行控制和步行机器人的稳定控制等方面的研究。
AbstractInverted pendulum system in control theory as an ideal experimental tool to automatically control the teaching of theory, experiment and research to build a good experimental platform used to test a theory or method of control typical of programs to promote the new theory of control systems, the development of new ideas.Because of the extensive application of control theory, which produces systematic study of methods and techniques will be precision instruments in the semiconductor processing, robot control, artificial intelligence, missile defense control systems, air docking technology, rocket launchers in the vertical control, satellite flight the attitude controland general industrial applications has extensive use and development prospects. Planar inverted pendulum can be more realistic simulation of the rocket's flight control and stability control walking robotic research.单级移动倒立摆及串联超前校正1.单级移动倒立摆系统建模1.1非线性化数学模型单级移动倒立摆实验建模是通过在研究对象上加上一系列的研究者事先确定的输入信号，激励研究对象并通过传感器检测其可观测的输出，利用数学手段建立系统的输入-输出关系。
单级移动倒立摆系统，本身是一个不稳定的系统，非线性化模型很明显，为了降低建模的难度，经过忽略一些次要因素后，倒立摆系统就是一个典型的运动刚体系统，利用力矩平衡和牛顿经典力学定律就得建立起动力学方程。
图1-1 倒立摆模型系统组成的框图如图1-2所示。
施加外力 运动状态摆角θ图1-1示为一个倒立摆装置，该装置包含一个小车和一个安装在小车上的倒立摆杆。
由于小车在水平方向可适当移动，因此，控制小车的移动可使摆杆维持直立不倒。
2/10,1,1.0,1s m g m l kg m kg M ====图1-2 单级倒立摆系统组成框图系统通过给小车施加外力，使摆杆与小车相互作用，达到平衡，维持不倒。
小车受力分析如图1-3所示。
假设系统的初始条件为0，小车与参考面的距离为x ，摆杆与垂直方向的夹角为，u 为加在小车上的外力。
L 为摆杆的长度，m 为摆杆的质量，M 为小车的质量，I 为摆杆的转动惯量。
PN u图1-3 小车受力图分析小车水平方向受力得；u N Mx -= (1-1)摆杆受力分析如图1-4所示。
P θmgN图1-4 摆杆受力图 分析摆杆水平方向受力得：22(0.5sin )''''0.5(cos ')'''0.5(sin '+cos '')''0.5sin '0.5cos ''N m x ml mx ml mx ml mx ml ml θθθθθθθθθθθ=+=+=+-=-+ (1-2)由公式（1-1）+（1-2）得：2()''0.5sin '0.5cos ''u M m x ml ml θθθθ=+-+ （1-3）对摆杆垂直方向的受力分析220.5(cos 'sin '')0.5cos '0.5sin ''P mg ml P mg ml ml θθθθθθθθ-=--=--垂直方向根据力矩平衡得：0.5sin 0.5cos ''Pl Nl I θθθ-=0.5sin 0.5cos ''Pl Nl I θθθ-=代入N 和P 化简式子：222220.5sin 0.25''0.5cos ''''(0.25)''0.5sin 0.5cos ''(0.25)''0.5cos ''0.5sin 0/12''/30.5cos ''0.5sin 0mgl ml ml x I I ml mgl ml x I ml ml x mgl I ml ml ml x mgl θθθθθθθθθθθθθ--=+=-++-==+-=代入上式通过分别对小车和摆杆的受力分析可知，线性化后系统的运动方程组为：2()''0.5sin '0.5cos ''u M m x ml ml θθθθ=+-+2''/30.5cos ''0.5sin 0ml ml x mgl θθθ+-= （1-4）1.2 线性化数学模型为了避免复杂的求解微分方程的运算以缩短实时的控制系统的响应时间，考虑摆角θ在操作点00θ=附近的微小变化，根据倒立摆的垂直位置可以近似为：cos θ=1, sin θθ≈，2'θθ=0。
代入方程组（1-4），得简化公式组2()''+0.5''u ''/30.5('')0m M x ml ml ml x g θθθ+=+-= （1-5）假设系统的初始输入条件为0，对方程组（1-5）进行Laplace 变换得到方程组为：22222()()0.5()()0.5()()/30.5()0M m s X s mls s U s mls X s ml s s mgl s ++Φ=+Φ-Φ=（1-6）由（1-6）方程组的第一个方程可解22()0.5()()U s mls s X M m s -Φ+(s)=（1-7）把（1-7）代入方程组（1-6）的第二个方程整理得：22222[0.5/3]()0.5()4()m l smgl ml s s mlU s M m -+Φ=+得出22222()0.5()0.5/34()s mlm l s U S ml ml s M m Φ=-++（1-8）把已知数据代入等式（1-8）得2()1()()0.610s G s U s s Φ==--（1-9）则系统的传递函数如图1-5所示()s图1-5 倒立摆系统的传递函数2.倒立摆系统的串联超前校正2.1未校正系统的输出动态性能用如下程序将传递函数的根轨迹在MATLAB 中显示出来num=[-1] den=[0.6,0,-10] rlocus(num,den)根轨迹图如图2-1所示-20-15-10-505101520-2-1.5-1-0.50.511.52Root LocusReal AxisI m a g i n a r y A x i s图2-1 传递函数的根轨迹用下列程序将传递函数的波特图在MATLAB 中显示出来num=[-1] den=[0.6,0,-10] bode(num,den)波特图如图2-2所示-80-70-60-50-40-30-20M a g n i t u d e (d B)10101010-2-1012P h a s e (d e g )Bode DiagramFrequency (rad/sec)图2-2 传递函数的波特图根据开环传递函数的根轨迹可知，其极点存在S 平面的右半平面，可知系统处于不稳定状态。