第一次实验东南大学-控制技术与系统实验报告
控制技术基础实验报告
一、实验目的本次实验旨在通过一系列基础控制技术的实践操作，使学生掌握以下内容：1. 控制系统的基本组成与工作原理；2. 控制系统的基本分析方法；3. 控制系统的设计与调试方法；4. 掌握控制工程实验仪器的使用方法。
二、实验原理控制技术是研究如何使系统按照预期目标进行工作的科学。
控制系统的基本组成包括：被控对象、控制器、执行机构和反馈环节。
控制器根据反馈信号与设定值的偏差，对执行机构进行控制，使被控对象的输出值稳定在设定值附近。
控制系统的分析方法主要包括时域分析、频域分析和根轨迹分析。
时域分析主要研究系统的稳定性、动态性能和稳态性能；频域分析主要研究系统的频率响应特性；根轨迹分析主要研究系统参数变化对系统性能的影响。
控制系统设计的主要方法有：PID控制、模糊控制、神经网络控制等。
PID控制是最常用的控制方法，通过调节比例、积分和微分三个参数来控制系统的动态性能和稳态性能。
三、实验仪器与设备1. 控制工程实验仪；2. 计算机；3. 信号发生器；4. 数据采集卡；5. 实验指导书。
四、实验内容1. 控制系统时域分析实验目的：研究二阶系统特征参数对系统的动态性能和稳定性的影响。
实验步骤：（1）搭建实验电路，包括被控对象、控制器和反馈环节；（2）通过信号发生器输入阶跃信号，采集系统的输出信号；（3）利用计算机软件分析系统的动态性能和稳态性能。
2. 控制系统频域分析实验目的：研究系统的频率响应特性。
实验步骤：（1）搭建实验电路，包括被控对象、控制器和反馈环节；（2）利用信号发生器输入不同频率的正弦信号，采集系统的输出信号；（3）利用计算机软件分析系统的频率响应特性。
3. PID控制实验目的：掌握PID控制原理，并通过实验验证其性能。
实验步骤：（1）搭建实验电路，包括被控对象、控制器和反馈环节；（2）利用计算机软件设置PID参数，实现系统的控制；（3）观察系统输出信号，分析PID控制的效果。
4. 模糊控制实验目的：掌握模糊控制原理，并通过实验验证其性能。
东南大学检测实验报告
传感器第一次实验试验一 金属箔式应变片——单臂电桥性能实验一． 实验目的了解金属箔式应变片的应变效应及单臂电桥工作原理和性能。
二． 基本原理电阻丝在外力作用下发生机械形变时，其电阻值发生变化，这就是电阻应变效应。
金属箔式应变片就是通过光刻、腐蚀等工艺制成的应变敏感元件，通过它反映被测部位受力状态的变化。
电桥的作用是完成电阻到电压的比例变化，电桥的输出电压反映了相应的受力状态。
单臂电桥输出电压 1/4o U EK ε=，其中K 为应变灵敏系数，/L L ε=∆为电阻丝长度相对变化。
三． 实验器材主机箱、应变传感器实验模板、托盘、砝码、万用表、导线等。
四． 实验步骤1. 根据接线示意图安装接线。
2. 放大器输出调零。
3. 电桥调零。
4. 应变片单臂电桥实验。
测得数据如下： 重量（g ） 0 20 40 60 80 100 120 140 电压（mv ）3.57.211.316.020.724.728.833.5实验曲线如下所示：分析：由图可以看出，输出电压与加载的重量成线性关系，由于一开始调零不好，致使曲线没有经过原点，往上偏离了一段距离。
5. 根据表中数据计算系统的灵敏度/S U W =∆∆（U ∆为输出电压变化量，W ∆为重量变化量）和非线性误差/100%m yFS δ=∆⨯，式中m ∆为输出值（多次测量时为平均值）与拟合直线的最大偏差；yFS 为满量程输出平均值，此处为140g 。
U ∆=30mv ， W ∆=140g ， 所以 30/1400.2143/S mv g == m ∆=1.9768g ， yFS =140g ， 所以 1.9768/140100% 1.41%δ=⨯=6. 利用虚拟仪器进行测量。
测得数据如下表所示： 重量（g ） 0 20 40 60 80 100 120 140 电压（mv ）0.75.09.513.918.723.428.332.9相应的曲线如下：五． 思考题单臂电桥工作时，作为桥臂电阻的应变片应选用：（1）正（受拉）应变片；（2）负（受压）应变片；（3）正、负应变片均可以。
控制工程实验报告
图2-4 =1时的阶跃响应曲线
（3）当K 0.625时， 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。
四、实验内容与步骤
1、根据图2-2，调节相应的参数，使系统的开环传递函数为： 将调节后的电路图画出，并标出所选各元器件的参数值。
四、实验内容与步骤
1、分别画出比例、惯性、积分、比例微分环节的电子电路； 2、熟悉实验设备并在实验设备上分别联接各种典型环节； 3、按照给定的实验参数，利用实验设备完成各种典型环节的阶跃特性 测试，观察并记录其单位阶跃响应波形。
五、实验报告
1、画出四种典型环节的实验电路图，并标明相应的参数； 2、画出各典型环节的单位阶跃响应波形，并分析参数对响应曲线的影
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、积分环节和比例环节组成，图中K=R2/R1， T2=R3C2。
T1=R2C1，
图2-1 二阶系统原理框图
图2-2 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
（2-1） 而二阶系统的标准传递函数为：
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=1， 0< <1， 和 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P、峰值时间tp
和调整时间ts。
二、实验仪器设备
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；
对比式(2-1)和式（2-2）得 。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和的
东南大学系统实验报告
实验八：抽样定理实验（PAM ）一．实验目的：1. 掌握抽样定理的概念2. 掌握模拟信号抽样与还原的原理和实现方法。
3. 了解模拟信号抽样过程的频谱 二．实验内容：1.采用不同频率的方波对同一模拟信号抽样并还原，观测并比较抽样信号及还原信号的波形和频谱。
2. 采用同一频率但不同占空比的方波对同一模拟信号抽样并还原，观测并比较抽样信号及还原信号的波形和频谱 三．实验步骤：1. 将信号源模块、模拟信号数字化模块小心地固定在主机箱中，确保电源接触良好。
2. 插上电源线，打开主机箱右侧的交流开关，在分别按下两个模块中的电源开关，对应的发光二极管灯亮，两个模块均开始工作。
3. 信号源模块调节“2K 调幅”旋转电位器，是“2K 正弦基波”输出幅度为3V 左右。
4. 实验连线5. 不同频率方波抽样6. 同频率但不同占空比方波抽样7. 模拟语音信号抽样与还原 四．实验现象及结果分析：1.固定占空比为50%的、不同频率的方波抽样的输出时域波形和频谱： (1) 抽样方波频率为4KHz 的“PAM 输出点”时域波形：抽样方波频率为4KHz 时的频谱：50K…………PAM 输出波形输入波形分析：理想抽样时，此处的抽样方波为抽样脉冲，则理想抽样下的抽样信号的频谱应该是无穷多个原信号频谱的叠加，周期为抽样频率；但是由于实际中难以实现理想抽样，即抽样方波存在占空比（其频谱是一个Sa()函数），对抽样频谱存在影响，所以实际中的抽样信号频谱随着频率的增大幅度上整体呈现减小的趋势，如上面实验频谱所示。
仔细观察上图可发现，某些高频分量大于低频分量，这是由于采样频率为4KHz ，正好等于奈奎斯特采样频率，频谱会在某些地方产生混叠。
(2) 抽样方波频率为8KHz 时的“PAM 输出点”时域波形：2KHz6K 10K 14K输入波形PAM 输出波形抽样方波为8KHz 时的频谱：分析：当采样频率为8KHz 时，频谱如上图所示，已抽样信号的频谱有无穷多个原始信号频谱叠加而成，周期为采样频率8KHz ，由于此时采样频率>>那奎斯特速率，故没有混叠。
东南大学信息学院-系统实验(通信组)-第一次实验
信源编译码实验抽样定理告诉我们：如果对某一带宽有限的模拟信号进行抽样，且抽样速率达到一定的数值时，那么根据这些抽样值就可以准确地还原信号。
也就是说传输模拟信号的采样值就可以实现模拟信号的准确传输。
电路图可以看出，抽样脉冲先对原始信号进行自然或者平顶抽样，将得到的抽样信号进行传输到接收端，接收端进行滤波即可恢复到原始波形，但是要注意，满足抽样脉冲的频率大于等于原始信号的两倍才可以准确恢复。
5.2自然抽样验证各参数的设置如下：信号类型频率幅度占空比原始信号2000Hz 20 /抽样信号8000Hz / 4/82K正弦波3K 2K 1.5倍抽样脉冲2K正弦波4K 2K 2倍抽样脉冲2K正弦波8K 2K 4倍抽样脉冲2K正弦波16K 2K 8倍抽样脉冲出，当抽样脉冲频率小于4k取样信号的频谱发生混叠，无法准确的恢复出原始信号，但是当频率大于4k时将不会发生混叠，随着频率增大，恢复的越来越好。
1K三角波16K 2K 复杂信号恢复1K三角波16K 6K 复杂信号恢复频率才可以较准确的恢复出原始信号，当然还会有混叠，所以无法真正的恢复出原始信号。
从中可以看出，虽然恢复出了原始信号，但是仍有一定的失真。
从频谱图也可以看出，出现一定的混叠。
5.3频谱混叠现象验证设置原始信号为：“正弦”，1000hz，幅度为20；设置抽样脉冲：频率：8000hz，占空比：4/8（50%）；恢复滤波器截止频率：2K信号类型频率幅度占空比原始信号1000Hz 20 /抽样信号8000Hz / 4/8使用示波器观测原始信号3P2，恢复后信号6P4。
当3P2为6k时，记录恢复信号波形及频率；当3P2为7k时，记录恢复信号波形及频率；记录3P2为不同情况下，信号的波形，6k 2k原始信号恢复信号7k 2K2k低通滤波器之后，高频分量被去掉，所以基本恢复为2k正弦波。
但是通频带之内仍然有低频的杂波分量，所以信号的毛刺比较明显。
5.4抽样脉冲占空比恢复信号影响设置原始信号为：“正弦”，1000hz ，幅度为20；设置抽样脉冲：频率：8000hz ，占空比：4/8（50%）；恢复滤波器截止频率：2K 信号类型 频率 幅度 占空比 原始信号 1000Hz 20 / 抽样信号 8000Hz / 4/8 维持原始信号不变，不断改变占空比记录波形如下：占空比 第一个零点1/864k2/832k4/816k从图中可以看出，第一个过零点的值为抽样频率乘以占空比的倒数，也就是说当占空比增大时，第一个过零点的值逐渐减小，另外占空比越大，恢复的信号幅度越大，这是因为占空比越大使得发送的信号功率越大。
东南大学信息学院_系统实验(通信组)_第一次实验
信源编译码实验抽样定理告诉我们：如果对某一带宽有限的模拟信号进行抽样，且抽样速率达到一定的数值时，那么根据这些抽样值就可以准确地还原信号。
也就是说传输模拟信号的采样值就可以实现模拟信号的准确传输。
电路图可以看出，抽样脉冲先对原始信号进行自然或者平顶抽样，将得到的抽样信号进行传输到接收端，接收端进行滤波即可恢复到原始波形，但是要注意，满足抽样脉冲的频率大于等于原始信号的两倍才可以准确恢复。
自然抽样验证信号类型频率幅度占空比原始信号2000Hz 20 /抽样信号8000Hz / 4/82K正弦波3K 2K 倍抽样脉冲2K正弦波4K 2K 2倍抽样脉冲2K正弦波8K 2K 4倍抽样脉冲2K正弦波16K 2K 8倍抽样脉冲当抽样脉冲频率小于4k取样信号的频谱发生混叠，无法准确的恢复出原始信号，但是当频率大于4k时将不会发生混叠，随着频率增大，恢复的越来越好。
1K三角波16K 2K 复杂信号恢复1K三角波16K 6K 复杂信号恢复率才可以较准确的恢复出原始信号，当然还会有混叠，所以无法真正的恢复出原始信号。
从中可以看出，虽然恢复出了原始信号，但是仍有一定的失真。
从频谱图也可以看出，出现一定的混叠。
频谱混叠现象验证设置原始信号为：“正弦”，1000hz，幅度为20；设置抽样脉冲：频率：8000hz，占空比：4/8（50%）；恢复滤波器截止频率：2K信号类型频率幅度占空比原始信号1000Hz 20 /抽样信号8000Hz / 4/8使用示波器观测原始信号3P2，恢复后信号6P4。
当3P2为6k时，记录恢复信号波形及频率；当3P2为7k时，记录恢复信号波形及频率；记录3P2为不同情况下，信号的波形，原始信号恢复信号6k 2k原始信号恢复信号7k 2K2k低通滤波器之后，高频分量被去掉，所以基本恢复为2k正弦波。
但是通频带之内仍然有低频的杂波分量，所以信号的毛刺比较明显。
抽样脉冲占空比恢复信号影响设置原始信号为：“正弦”，1000hz，幅度为20；设置抽样脉冲：频率：8000hz，占空比：4/8（50%）；恢复滤波器截止频率：2K信号类型频率幅度占空比原始信号1000Hz 20 /抽样信号8000Hz / 4/8维持原始信号不变，不断改变占空比记录波形如下：占空比第一个零点1/8 64k2/8 32k4/8 16k时，第一个过零点的值逐渐减小，另外占空比越大，恢复的信号幅度越大，这是因为占空比越大使得发送的信号功率越大。
东南大学信息工程数字电路与系统第1次实验报告
数字逻辑电路实验第1次实验报告实验题目发光二极管的点亮与熄灭等实验日期2017.11.1实验1-1一、实验题目发光二极管的点亮与熄灭：分别用高电平和低电平点亮发光二极管，画出电原理图，实验验证（拨动开关点亮或者熄灭）；二、实验原理实验目的：分别用高电平低电平点亮发光二极管。
设计思路：高电平点亮时，二极管正极接高电平，负极接地，串联500Ω保护电阻。
低电平点亮时，二极管正极接地，负极接低电平，串联500Ω保护电阻。
三、设计过程用Multisim仿真结果（高电平点亮）。
用Multisim 仿真结果（低电平点亮）及电路实现。
四、测试方法及测试结果连接电路如上图，闭合开关，二极管亮。
断开开关，二极管灭。
五、实验结论二极管在高电平及低电平下均能被点亮，二极管正极要接电压相对高的一极。
如：高电平点亮正极接高电平，低电平点亮正极接地。
实验1-2一、实验题目在一个数码管上显示0~9二、实验原理该数码管为共阴极数码管，输入高电平则点亮相应的笔画。
数码管上的a,b,c,d,e,f,g分别控制数码管7个笔画，通过控制a,b,c,d,e,f,g7个引脚的输入，从而控制显示0~9 10个数字。
三、设计过程将SM4205共阴极数码管的引脚分别于7个开关串联，再分别接到高电平。
在干路上连100Ω的保护电阻。
四、测试方法及测试结果将数码管的a,b,c,d,e,f,g引脚分别接到pocketlab的0,1,2,3,4,5,6口，将状态设置为输出，控制7个开关，使数码管显示出0~9 10个数字。
五、实验结论在刚开始设计时，我使用了7448译码器，设计电路如下图S1,S2,S3,S4分别表示从二进制的低位到高位。
仿真成功，但是在实际验证的过程中，按照仿真电路连接后，拨动S1，S2，S3，S4开关，数码管没有变化，仍然为0。
反复检查后，分析可能是刚开始未加保护电阻损坏了7448。
于是我放弃了7448，改用7个开关控制7段笔画，得到了如上的实验结果。
东南大学单片机实验报告
《单片机应用系统设计》实验报告姓名：王璞学号：22012313院系：仪器科学与工程学院专业：测控技术与仪器实验室：机械楼5楼同组人员：全轶先评定成绩：审阅教师：软件实验一数据传送实验一、实验目的1、熟悉单片机仿真开发器的使用；2、掌握编程方法；3、掌握8051内部RAM的数据操作二、实验内容内部RAM 40H~4FH单元置数A0H~AFH，然后将40H~4FH单元内容送到内部RAM50H~5FH 单元中。
编辑、编译、运行程序，检查内部RAM中的结果。
三、实验程序ORG 0000HRESET: AJMP MAINORG 003FHMAIN: MOV R0,#40HMOV R2,#10HMOV A,#0A0HA1: MOV @R0,AINC R0INC ADJNZ R2,A1MOV R0,#40HMOV R1,#50HMOV R2,#10HA2: MOV A,@R0MOV @R1,AINC R0INC R1DJNZ R2,A2A3: SJMP A3四、实验结果实验显示RAM的40H~4FH以及50H~5FH的内容都为A0H~AFH。
五、实验提高修改程序：将所置的数改为00H~1FH，置数单元和传送单元分别改为内部RAM的40H~5FH、60H~7FH。
ORG 0000HRESET: AJMP MAINORG 003FHMAIN: MOV R0,#40HMOV R2,#20HMOV A,#00HA1: MOV @R0,AINC R0INC ADJNZ R2,A1MOV R0,#40HMOV R1,#60HMOV R2,#20HA2: MOV A,@R0MOV @R1,AINC R0INC R1DJNZ R2,A2A3: SJMP A3六、实验思考因为是第一次用伟福单片机系统，来进行软件实验，在准备方面不够充分，但第一次的实验让我熟悉了伟福单片机系统，了解了在仿真器中查看寄存器内容变化的方法，掌握了51单片机内部RAM寻址方式：立即数寻址、寄存器寻址等。
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东南大学
控制技术与系统
可编程控制器实验
姓名：张子龙组员：焦越
学号：22013126 指导教师：朱利丰实验日期：2016 年11月9日
第一章基本实验
实验一基本操作与基本指令实验
一、实验目的
1.熟悉可编程控制器的外部结构
2.熟悉可编程控制器试验箱的结构和使用方法
3.掌握可编程控制器的使用
4.了解基本指令的编程
二、实验器材
1.可编程控制器实验箱
2.计算机
3.编程电缆
4.连接导线
三、实验设备及编程软件介绍（略）
四、实验内容及步骤
1.两层楼道灯PLC控制实验
注意：接线前请关闭电源，接完线检查正确后再打开电源；实验结束，拔线前请关闭电源。
按图1-19所示接线。
输入X2、X3分别接实验箱上的按钮0#、1#；输出Y1接线实验箱上的指示灯0#、1#。
输入、执行表1-1中的程序，操作按钮0#、1#，观察输出，并记录结果。
实验结果：当0#和1#按钮状态相同时，灯亮，输出1；当0#和1#按钮状态不相同时，灯灭，输出0。
2.基本指令实验
根据下面的梯形图，将输入X0-X3分别连接到试验箱模拟开关0#--3#。
输入、执行程序，分别设定模拟开关为ON或OFF,观察PLC输出结果，并分别填入对应的操作结果表中。
3.组合电路的PLC编程实验
有些厂家生产的PLC编程器可采用逻辑控制图编程，如图1-20所示。
Y0、Y1输出分别对应的梯形图及指令表如下：
将X0~X5连接到实验箱模拟开关0#~5#。
输入、执行程序，验证下面关系。
①对于Y0输出：若X5为1，不论X0、X1、X2、X3、X4为何值，Y0均为1；若X5为0时，只有X3或X4为1，X0、X1均为1，X2为0 ，Y0才能输出1。
②对于Y1输出：X4为0 ，X0或X1为1，X2为0 或X3为1，Y1才能输出1。
实验结果：。