华科自控原理实验教程(非平台课)
自控原理实验指导书（自动化学院学生使用）
自动化学院教学实验中心
2016.09
实验一 控制系统的电子模拟实验
一、 实验目的
1、 熟悉教学模拟机的工作原理及组成，掌握示波器的使用方法；
2、 掌握典型环节模拟电路的构成方法；
3、 观察和记录典型环节的阶跃响应，分析其动态性能；
4、 了解参数变化对典型环节动态性能的影响，并学会由阶跃响应曲线计算典型环节
的传递函数。
二、 实验仪器及设备
1、 labACT 教学模拟机
2、 数字示波器
三、 实验内容及步骤
1、 开启电源前，将运算放大器接成比例状态，拔去不用的导线；
2、 闭合电源后，检查供电是否正常，并用示波器观察调整好信号源；
信号源调整方法：用短路套短接B5模块的S-ST ，使函数发生器（B5）产生周期性矩形波信号（输出口为OUT ），该信号为零输出时，将自动对模拟电路锁零。 1> 在显示与功能选择(D1)单元中，通过波形选择按键选中‘矩形波’（矩形波指示灯
亮）；
2> 量程选择开关S2置上档，调节‘设定电位器’，使之矩形波宽度为1秒左右（D1
单元左边边显示）；
3> 调节B5单元的‘矩形波幅值’电位器，使矩形波输出电压＝1V （D1单元右边显
示）；
3、 断开电源，依次按图2-3（a~f ）所示典型环节的模拟电路接线，并将信号接到环节的
输入端，将示波器分别接到环节的输入、输出端；
4、 经仔细检查，确认接线无误后，接通电源并记录输出波形。除了测量惯性环节的时间
常数，其他环节只记录参数变化后输出波形的变化即可，不要求测量具体数据。 （1） 比例环节（a ）
（2） 积分环节（b ）
Rf
（3） 惯性环节（c ）
（4） 比例微分环节（d ）
（5） 比例积分环节（e ）
（6） 振荡环节（f ）
R 使用元件库A11中的阻容元件库（0～999.9K ）
R
C
180K
四、实验报告要求
1、求出各个典型环节的传递函数；
2、整理实验记录，说明各环节的参数变化对其输出响应的影响；
3、解释实验中出现的现象，将实验结果与理论结果进行比较分析。
五、思考题
1、实验中阶跃信号的幅值应如何考虑为宜？
2、积分环节和惯性环节的主要差别是什么？在什么条件下惯性环节可视为积分环节？能
否通过实验来验证？
3、如何通过实验测定惯性环节的时间常数？将测定的结果与理论值进行比较。
实验二系统的动态性能与稳态的研究
一、实验目的
1、掌握二阶系统性能指标的测试技术；
2、研究二阶系统的阻尼比ζ和无阻尼自振荡频率ω对系统动态性能的影响；
3、分析系统在不同输入信号作用下的稳态误差；
4、观察系统稳定和不稳定的运行状态，研究开环放大系数及时间常数对系统稳定性
的影响。
二、实验仪器及设备
1、labACT教学模拟机
2、数字示波器
三、实验内容及步骤
1、断开电源，按图1的模拟电路组成二阶系统。
图1 二阶系统模拟电路
2、检查连线，确诊无误后闭合电源，按以下步骤进行实验记录。
1>使K3 = 10 （A6放大器的放大系数），并保持输入矩形波幅值不变，依下表所列
3>使K3=10，α=0.33，记录系统的阶跃响应曲线
3. 断开电源依次按图所示的模拟电路组成0型，I型，II型系统，按实验内容进行实验观察（R≥100K）
0型系统
I型系统
II型系统
4. 分别改变0，I型系统的放大系数（即改变电位器的衰减系数的值），观察0，I型系统在阶跃信号和斜波信号输入时的稳态误差有何变化，并记录。（阶跃信号请使用矩形波信号代替）
四、实验报告要求：
1.认真整理实验数据，记录实验曲线和实验现象；
2.分析二阶系统的ζ和ωn对系统动态性能的影响；
3.分析系统的结构和参数对稳态误差的影响；
4.提出实验中出现的问题，体会和建议。
实验三高阶系统的稳定性分析
一、实验目的：
了解和掌握典型三阶系统模拟电路构成方法及I型三阶系统的传递函数表达式；
熟悉ROUTH判据，应用ROUTH判据观察和分析I型三阶系统在阶跃信号（实验时请使用矩形波信号）输入时，系统的稳定，临界稳定，不稳定三种瞬态响应；
观察系统稳定和不稳定的运动状态，研究开环放大系数及时间常数对系统稳定性的影响
二、实验仪器及设备：
labACT教学模拟机
数字示波器
三、实验内容及步骤：
注：B5模块中‘S-ST’不能用“短路套”短接！
K
1. Ⅰ型三阶系统的开环传递函数：G(S) =
S
S
+S
5.0
)1
1.0(+
)(
1
断开电源，按下图的模拟电路组成三阶系统
2. 用矩形波信号的“幅值控制”调整矩形波信号的幅值为2V；
3. 实验测出使系统为稳定、临界和不稳定状态时的R，记录阶跃响应曲线；测出临界K值时的无阻尼自激振荡频率。
4. 改变时间常数（分别改变A4，A1的反馈电容C），重新测出临界K值，画出响应曲线。
四、实验报告要求：
1.画出实验电路图，认真整理实验数据，记录实验曲线和实验现象。
2.将实验结果与理论计算进行比较，分析产生误差的原因。
3.分析系统开环放大系数及时间常数对系统稳定性的影响。
4.提出实验中出现的问题，体会和建议。
五、思考题
1、三阶系统的各时间常数怎样组合时，系统稳定性能较好？
实验四根轨迹的计算机研究
一、实验目的
?学习应用计算机绘制系统的根轨迹的方法；
?通过根轨迹分析系统的动态性能，熟悉根轨迹在系统分析与设计中的应用；
?了解系统参数的变化对系统特性的影响。
二、实验设备
计算机一套，Matlab软件一套
三、实验步骤
?运行Matlab ；
?在命令框中输入rltool；
?File —>Import —>编辑一下G、H、F、C则OK按钮可用，单击OK；
?在菜单中compensators —> edit C —>Format 选Zero/Pole Location —>编辑Gain、Zeros和Poles；单击OK，屏幕显示根轨迹；
四、实验内容
1.熟悉绘制根轨迹的基本规则；
2.增加系统开环传递函数的零、极点对根轨迹形状的影响及利用根轨迹对系
统进行分析的方法
3.检查作业题。
4.记录实验结果，包括实验中用到的开环传递函数和对应的根轨迹特性。
5.设计实验六所需系统参数。
实验五频率特性法的计算机研究
一、实验目的
?学习应用计算机绘制系统的频率特性图（Bode图和Nyqiust图）的方法；?通过频率特性图分析系统的性能，熟悉频率特性图在设计中的应用；
?了解系统参数的变化对系统特性的影响。
二、实验设备
计算机一套，Matlab软件一套
三、频率法实验步骤
?运行Matlab ；
?在命令框中输入rltool；
?File —>Import —>编辑一下G、H、F、C则OK按钮可用，单击OK；
?在菜单中compensators —> edit C —>Format 选Zero/Pole Location —>编辑Gain、Zeros和Poles；
?在菜单中View选中Open Loop Bode，则显示Bode图；
?在菜单中Analysis下选Open Loop Nyquist，则显示整个奈氏曲线。选Response to Step Command则显示单位阶跃响应曲线。选Rejection of Step Disturbance则显示单位阶跃输入的误差变化情况。
四、频率法实验内容
1.考察最小相位系统幅相曲线与Bode图的特点：
2.幅相曲线起点与积分环节个数的关系、终点与分子分母阶次数的关系。
3.Bode图中对数幅频与对数相频变化的关系。
4.考察非最小相位系统以上关系是否成立。
5.记录实验结果，包括实验中用到的开环传递函数和对应的频率特性。
6.设计实验六所需系统参数。
实验六 线性系统综合与校正
一、 实验目的
1． 掌握线性系统的校正原理及校正方法，根据时域指标和频域指标间的关系，设计满
足性能指标要求的校正装置。
2． 熟练运用Matlab 系统设计工具箱，对校正前后控制系统的时域或频域特性进行分析，
选择合适的校正参数。
3． 根据系统的数学模型在模拟机上构建系统，并根据已确定的校正参数选择合适的元
器件。
二、 实验仪器及设备
1、 labACT 教学模拟机
2、 数字示波器
3、 微型计算机
三、 实验内容及步骤
根据实验四或实验五计算的数据，利用实验装置labACT 教学模拟机，对下列系统进行分析，设计满足性能指标的要求的装置，写出设计过程，记录实验电路图并分析实验结果。
1、设单位反馈系统的开环传递函数为
1) 如果要求系统在单位阶跃输入作用下的超调量%20%=σ，试确定K 值； 2) 根据所确定的K 值，作出系统的Bode 图，并由频域指标与时域指标的关系，求出系
统在单位阶跃输入下的调节时间s t ； 3) 若在前向通道串联一个s
T s
s G 11c 11)(++=
τ的环节，其中64.0,55.411==T τ，能否使
s t %,25%≤σ减少两倍（缩短至原来的1/2及）以上，若不能，如何调整参数11T ，τ。
2、单位反馈系统的开环传递函数为 )
11.0)(12.0)(1()
15.0(30)(++++=
s s s s s s G
分析系统能否满足相角裕度?≥45γ，增益裕量dB 6≥的要求，若不能，请设计合适的校
)
10)(2()(++=
s s s K
s G
正装置。
3、如图所示三种串联网络特性，它们均由最小相角环节组成，若控制系统为单位反馈系统，其开环传递函数为
试求：1）系统加入哪一种串联网络，可使校正系统的稳定程度最好？
2）为了将12Hz 的正弦波噪声削弱10倍左右，你确定采用哪种串联网络特性？
`
4. 设原单位反馈系统开环传递函数为 )
1)(12.0()(++=
s s s K
s G
要求rad/s 01,0.2,4.1v c r ≥≈≈K M ω，原系统能否满足要求，若不能，试设计合适的校正装置。
四、 实验报告要求
)
101.0(400)(2+=
s s s G
1．写出各系统的设计步骤。
2．详细记录系统的校正前后响应曲线，及相应参数、指标。3．分析和比较各系统的实验结果。
4．提出实验中的问题，难点，体会和建议。
实验七采样系统的分析
一、实验目的
1. 了解判断采样系统稳定性的充要条件。
2．了解采样周期T对系统的稳定性的影响。
3．掌握采样系统处于临界稳定状态时的采样周期T的计算。
4．观察和分析采样系统在不同采样周期T时的瞬态响应曲线。
二、实验仪器及设备
labACT教学模拟机一台
数字示波器一台
微型计算机一台
三、实验内容及步骤
1.信号的采样
1.1 调整输入信号
(1) 选择（D1）单元上排右按键选择“方波/正弦波”，（B5）模块“方波输出”测孔和“正弦波输出”测孔同时输出，‘方波’的指示灯也亮，数码管显示方波的信息。若要观察正弦波的信息，再按一次上排右按键，“正弦波”的指示灯亮，同时，正弦波数码管显示正弦波的信息（波形的控制调节与单一波形发生控制相同）。
(2) 用（B5）模块的‘SIN输出’构造输入信号R（t），调节“设定电位器2”使‘SIN 输出’频率为2Hz，调节“正弦波调幅”电位器使幅度输出=±2.5V左右；
(3) 按下表连线；
1.2运行、观察、记录：
(1) 运行LABACT程序，选择界面的“工具”菜单选中“双迹示波器”（Alt+W）项，弹出双迹示波器的界面，点击开始，用虚拟示波器观察。
（2）将方波的采样周期T分别调整为15ms(66.6Hz) 、30ms(33.3Hz)和90ms(11.1Hz)，使用虚拟示波器CH2观察输出波形。观察相应实验现象，记录波形，并判断其稳定性，填入下表中。
(3) 调节B5单元的“设定电位器1”，慢慢降低采样周期信号频率，直到虚拟示波器显示的正弦波严重失真，记录下此时的采样周期, 并与采样定理的临界采样周期对比。
表1-1
2. 信号的采样与保持
2.1．调整输入的阶跃信号
本实验将函数发生器（B5）单元作为信号发生器。将函数发生器（B5）单元的矩形波输出作为系统输入R（近似阶跃输入信号）。
（1）B5的量程选择开关S2置下档，调节“设定电位器1”，OUT正输出宽度> 6秒。（D1单元左显示）。
（2）调节B5单元的“矩形波调幅”电位器使矩形波输出电压= 2V左右（D1单元右显示）。
2.2观察记录系统响应及性能
（1）断开电源，按图1-1 的模拟电路组成系统。
图1-1 采样控制系统的模拟电路
连接‘中断请求’线B5 （S）→B8（IRQ6）
（2）运行LABACT程序，选择微机控制菜单下的采样和保持菜单下选择采样/保持实验项目，就会弹出虚拟示波器的界面，点击开始后将自动加载相应源文件，运行实验程序，使用虚拟示波器CH1通道观察A5单元输出OUT（C）的波形。
（3）设置采样周期为10ms，观察和记录采样系统的阶跃响应曲线，求出超调量和调解时间。
（4）调节采样保持器的采样周期,分别设置为10ms、30ms和50ms, 观察相应实验现象。记录波形，并判断其稳定性。
四、实验报告要求
5．整理实验记录的曲线，数据和实验现象。
6．分析和比较实验结果。
7．理论上分析采样周期对采样系统性能的影响，计算出使系统对于临界稳定时的采样周期，并于实验结果进行比较。
8．提出实验中的问题，难点，体会和建议。
实验八 最少拍系统的设计
一、 实验目的
了解和掌握数字控制器的原理和直接设计方法。
二、 实验仪器及设备
labACT 教学模拟机 一台 数字示波器 一台 微型计算机 一台
三、 实验内容及步骤
本实验将函数发生器（B5）单元作为信号发生器。将函数发生器（B5）单元的矩形波输出作为系统输入R （近似阶跃输入信号）。 1 系统的输入
（1）在显示与功能选择（D1）单元中，通过波形选择按键选中‘矩形波’（矩形波指示灯亮）。
（2） B5的量程选择开关S2置下档，调节“设定电位器1”，使之矩形波宽度=7秒左右（D1单元左显示）。 （3） 调节B5单元的“矩形波调幅”电位器使矩形波输出电压= 2.5V （D1单元右显示）。 2 最少拍系统设计
图2-1
（1）断开电源，按图2-1 的模拟电路组成系统。将函数发生器产生的阶跃信号接至采样保持器的输入端，将采样保持器的输出端接至模块A2的输入端。
（2）检查联线，确诊无误后闭合电源。 （3）复核输出信号：
运行LABACT 程序，选择界面的“工具”菜单选中“双迹示波器”（Alt+W ）项，弹出双迹示波器的界面，点击开始，用虚拟示波器观察系统输出信号。
（4）运行LABACT 程序，选择微机控制菜单下的最少拍控制系统--有纹波实验项目，会弹出虚拟示波器的界面，点击开始后将自动加载相应源文件，运行实验程序。
（5）该实验的显示界面中已设定采样周期T=1S ，“计算公式”栏的Ki 与Pi 设定为：0K =0.54
1K =－0.2 2K =3K =0 1P =0.72 2P =3P =0
观察此时系统的输出，观察B2单元的输出信号，记录实验结果。
（6）将“计算公式”栏的Ki 与Pi 设定如下：
0K =0.32 1K =－0.12 2K =3K =0 1P =0.42 2P =3P =0
观察此时系统的输出，观察B2单元的输出信号，记录实验结果。
（7）探讨（5）和（6）中不同输出信号产生的原因，及最少拍控制的性能特点、优劣。
四、 实验报告要求
1． 整理实验记录的曲线，数据和实验现象。 2． 分析和比较实验结果。
3． 写出控制器的脉冲传递函数，并分析其与实验中参数Ki, Pi 之间的关系。 4． 提出实验中的问题，难点，体会和建议。
实验九典型非线性环节
一．实验目的
1．了解非线性特性的测试方法；
2．用相平面法观察和分析典型非线性环节的输出特性。
二．实验仪器及设备
labACT教学模拟机一台
数字示波器一台
微型计算机一台
三．实验内容及步骤
注意：请拔除S-ST的短路连接套。
1．测量理想继电特性
（1）将信号发生器（B1）的幅度控制电位器中心Y测孔，作为系统的-5V~+5V输入信号（Ui）：
B1单元中的电位器左边K3开关拨上（-5V），右边K4开关也拨上（+5V）。
（2）断开电源，按图3-1的模拟电路组成继电特性环节。
图3-1 理想继电特性模拟电路
（3）检查联线，确诊无误后闭合电源。慢慢调节输入电压（即调节信号发生器B1单元的电位器，调节范围-5V~+5V），观测并记录示波器上的U0~U i图形。
（4）函数发生器产生的继电特性
①函数发生器的波形选择为‘继电’，调节“设定电位器1”，使数码管右显示继电限幅值为3.7V。
②观察函数发生器产生的继电特性。慢慢调节输入电压（即调节信号发生器B1单元的电位器，调节范围-5V~+5V），观测并记录示波器上的U0~U i图形。
2．测量饱和特性
（1）将信号发生器（B1）的幅度控制电位器中心Y 测孔，作为系统的-5V~+5V 输入信号（Ui ）：
B1单元中的电位器左边K3开关拨上（-5V ），右边K4开关也拨上（+5V ）。 （2）断开电源，按图3-2的模拟电路组成饱和特性环节。
图3-2 饱和特性模拟电路
（3）检查联线，确诊无误后闭合电源。慢慢调节输入电压（即调节信号发生器B1单元的电位器，调节范围-5V~+5V ），观测并记录示波器上的U 0~U i 图形。 （4）函数发生器产生的饱和特性
① 函数发生器的波形选择为‘饱和’特性；调节“设定电位器1”，使数码管左显示斜率为2；调节“设定电位器2”，使数码管右显示限幅值为3.7V 。
② 观察函数发生器产生的饱和特性：观察时要用虚拟示波器中的X-Y 选项 慢慢调节输入电压（即调节信号发生器B1单元的电位器，调节范围-5V~+5V ），观测并记录示波器上的U 0~U i 图形。
（1）将信号发生器（B1）的幅度控制电位器中心Y 测孔，作为系统的-5V~+5V 输入信号（Ui ）：
B1单元中的电位器左边K3开关拨上（-5V ），右边K4开关也拨上（+5V ）。 （2）断开电源，按图3-3的模拟电路组成死区特性环节。
图3-3 死区特性模拟电路
自动控制原理实验
自动控制原理实验 实验报告 实验三闭环电压控制系统研究 学号姓名 时间2014年10月21日 评定成绩审阅教师
实验三闭环电压控制系统研究 一、实验目的： （1）通过实例展示，认识自动控制系统的组成、功能及自动控制原理课程所要解决的问题。 （2）会正确实现闭环负反馈。 （3）通过开、闭环实验数据说明闭环控制效果。 二、预习与回答： （1）在实际控制系统调试时，如何正确实现负反馈闭环？ 答：负反馈闭环，不是单纯的加减问题，它是通过增量法实现的，具体如下： 1.系统开环； 2.输入一个增或减的变化量； 3.相应的，反馈变化量会有增减； 4.若增大，也增大，则需用减法器； 5.若增大，减小，则需用加法器，即。 （2）你认为表格中加1KΩ载后，开环的电压值与闭环的电压值，哪个更接近2V？ 答：闭环更接近。因为在开环系统下出现扰动时，系统前部分不会产生变化。故而系统不具有调节能力，对扰动的反应很大，也就会与2V相去甚远。 但在闭环系统下出现扰动时，由于有反馈的存在，扰动产生的影响会被反馈到输入端，系统就从输入部分产生了调整，经过调整后的电压值会与2V相差更小些。 因此，闭环的电压值更接近2V。 （3）学自动控制原理课程，在控制系统设计中主要设计哪一部份？ 答：应当是系统的整体框架及误差调节部分。对于一个系统，功能部分是“被控对象”部分，这部分可由对应专业设计，反馈部分大多是传感器，因此可由传感器的专业设计，而自控原理关注的是系统整体的稳定性，因此，控制系统设计中心就要集中在整个系统的协调和误差调节环节。 二、实验原理： （1）利用各种实际物理装置（如电子装置、机械装置、化工装置等）在数学上的“相似性”，将各种实际物理装置从感兴趣的角度经过简化、并抽象成相同的数学形式。我们在设计控制系统时，不必研究每一种实际装置，而用几种“等价”的数学形式来表达、研究和设计。又由于人本身的自然属性，人对数学而言，不能直接感受它的自然物理属性，这给我们分析和设计带来了困难。所以，我们又用替代、模拟、仿真的形式把数学形式再变成“模拟实物”来研究。这样，就可以“秀才不出门，遍知天下事”。实际上，在后面的课程里，不同专业的学生将面对不同的实际物理对象，而“模拟实物”的实验方式可以做到举一反三，我们就是用下列“模拟实物”——电路系统，替代各种实际物理对象。
自动控制原理实验报告
《自动控制原理》 实验报告 姓名： 学号： 专业： 班级： 时段： 成绩： 工学院自动化系
实验一 典型环节的MATLAB 仿真 一、实验目的 1．熟悉MATLAB 桌面和命令窗口，初步了解SIMULINK 功能模块的使用方法。 2．通过观察典型环节在单位阶跃信号作用下的动态特性，加深对各典型环节响应曲线的理解。 3．定性了解各参数变化对典型环节动态特性的影响。 二、实验原理 1．比例环节的传递函数为 K R K R R R Z Z s G 200,1002)(211 212==-=-=- = 其对应的模拟电路及SIMULINK 图形如图1-3所示。 三、实验内容 按下列各典型环节的传递函数，建立相应的SIMULINK 仿真模型，观察并记录其单位阶跃响应波形。 ① 比例环节1)(1=s G 和2)(1=s G ； ② 惯性环节11)(1+= s s G 和1 5.01 )(2+=s s G ③ 积分环节s s G 1)(1= ④ 微分环节s s G =)(1 ⑤ 比例+微分环节（PD ）2)(1+=s s G 和1)(2+=s s G ⑥ 比例+积分环节（PI ）s s G 11)(1+=和s s G 211)(2+= 四、实验结果及分析 图1-3 比例环节的模拟电路及SIMULINK 图形
① 仿真模型及波形图1)(1=s G 和2)(1=s G ② 仿真模型及波形图11)(1+= s s G 和1 5.01)(2+=s s G 11)(1+= s s G 1 5.01 )(2+=s s G ③ 积分环节s s G 1)(1= ④ 微分环节
计算机组成原理实验报告
福建农林大学计算机与信息学院信息工程类实验报告系：计算机科学与技术专业：计算机科学与技术年级： 09级 姓名：张文绮学号： 091150022 实验课程：计算机组成原理 实验室号：___田405 实验设备号： 43 实验时间：2010.12.19 指导教师签字：成绩： 实验一算术逻辑运算实验 1．实验目的和要求 1. 熟悉简单运算器的数据传送通路； 2. 验证4位运算功能发生器功能(74LS181)的组合功能。 2．实验原理 实验中所用到的运算器数据通路如图1-1所示。其中运算器由两片74181
以并/串形式构成8位字长的ALU。运算器的输出经过一个三态门(74245)和数据总线相连，运算器的两个数据输入端分别由两个锁存器(74373)锁存，锁存器的输入连接至数据总线，数据开关INPUT DEVICE用来给出参与运算的数据，并经过一个三态门(74245)和数据总线相连，数据显示灯“BUS UNIT”已和数据总线相连，用来显示数据总线内容。 图1-2中已将用户需要连接的控制信号用圆圈标明(其他实验相同，不再说明)，其中除T4为脉冲信号，其它均为电平信号。由于实验电路中的时序信号均已连至W/R UNIT的相应时序信号引出端，因此，在进行实验时，只需将W/R UNIT 的T4接至STATE UNIT的微动开关KK2的输出端，按动微动开关，即可获得实验所需的单脉冲，而S3，S2，S1，S0，Cn，LDDR1，LDDR2，ALU-B，SW-B各电平控制信号用SWITCH UNIT中的二进制数据开关来模拟，其中Cn，ALU-B，SW-B为低电平控制有效，LDDR1，LDDR2为高电平有效。 3．主要仪器设备（实验用的软硬件环境） ZYE1603B计算机组成原理教学实验系统一台，排线若干。 4．操作方法与实验步骤
自动控制原理学生实验：二阶开环系统的频率特性曲线
实验三 二阶开环系统的频率特性曲线 一．实验要求 1．研究表征系统稳定程度的相位裕度γ和幅值穿越频率c ω对系统的影响。 2．了解和掌握欠阻尼二阶开环系统中的相位裕度γ和幅值穿越频率c ω的计算。 3．观察和分析欠阻尼二阶开环系统波德图中的相位裕度γ和幅值穿越频率ωc ，与计算值作比对。 二．实验内容及步骤 本实验用于观察和分析二阶开环系统的频率特性曲线。 由于Ⅰ型系统含有一个积分环节，它在开环时响应曲线是发散的，因此欲获得其开环频率特性时，还是需构建成闭环系统，测试其闭环频率特性，然后通过公式换算，获得其开环频率特性。 自然频率：T iT K = n ω 阻尼比：KT Ti 2 1= ξ （3-2-1） 谐振频率： 2 21ξωω-=n r 谐振峰值：2 121lg 20)(ξ ξω-=r L （3-2-2） 计算欠阻尼二阶闭环系统中的幅值穿越频率ωc 、相位裕度γ： 幅值穿越频率： 24241ξξωω-+? =n c （3-2-3） 相位裕度： 4 24122arctan )(180ξξξω?γ++-=+=c （3-2-4） γ值越小，Mp%越大，振荡越厉害；γ值越大，Mp%小，调节时间ts 越长，因此为使 二阶闭环系统不致于振荡太厉害及调节时间太长，一般希望： 30°≤γ≤70° （3-2-5） 本实验所构成的二阶系统符合式（3-2-5）要求。 被测系统模拟电路图的构成如图1所示。 图1 实验电路 本实验将数/模转换器（B2）单元作为信号发生器，自动产生的超低频正弦信号的频率从低到高变化（0.5Hz~16Hz ），OUT2输出施加于被测系统的输入端r (t)，然后分别测量被测系统的输出信号的开环对数幅值和相位，数据经相关运算后在虚拟示波器中显示。 实验步骤： （1）将数/模转换器（B2）输出OUT2作为被测系统的输入。 （2）构造模拟电路：安置短路套及测孔联线表同笫3.2.2 节《二阶闭环系统的频率特性曲线测试》。 （3）运行、观察、记录： ① 将数/模转换器（B2）输出OUT2作为被测系统的输入，运行LABACT 程序，在界面 的自动控制菜单下的线性控制系统的频率响应分析-实验项目，选择二阶系统，就会弹出虚拟示波器的界面，点击开始，实验开始后，实验机将自动产生0.5Hz~16H 等多种频率信号，等待将近十分钟，测试结束后，观察闭环对数幅频、相频曲线和幅相曲线。 ② 待实验机把闭环频率特性测试结束后，再在示波器界面左上角的红色‘开环’或‘闭
计算机组成原理实验报告
重庆理工大学 《计算机组成原理》 实验报告 学号 __11503080109____ 姓名 __张致远_________ 专业 __软件工程_______ 学院 _计算机科学与工程 二0一六年四月二十三实验一基本运算器实验报告
一、实验名称 基本运算器实验 二、完成学生：张致远班级115030801 学号11503080109 三、实验目的 1．了解运算器的组成结构。 2．掌握运算器的工作原理。 四、实验原理： 两片74LS181 芯片以并/串形式构成的8位字长的运算器。右方为低4位运算芯片，左方为高4位运算芯片。低位芯片的进位输出端Cn+4与高位芯片的进位输入端Cn相连，使低4位运算产生的进位送进高4位。低位芯片的进位输入端Cn可与外来进位相连，高位芯片的进位输出到外部。 两个芯片的控制端S0～S3 和M 各自相连，其控制电平按表2.6-1。为进行双操作数运算，运算器的两个数据输入端分别由两个数据暂存器DR1、DR2（用锁存器74LS273 实现）来锁存数据。要将内总线上的数据锁存到DR1 或DR2 中，则锁存器74LS273 的控制端LDDR1 或LDDR2 须为高电平。当T4 脉冲来到的时候，总线上的数据就被锁存进DR1 或DR2 中了。 为控制运算器向内总线上输出运算结果，在其输出端连接了一个三态门（用74LS245 实现）。若要将运算结果输出到总线上，则要将三态门74LS245 的控制端ALU-B 置低电平。否则输出高阻态。数据输入单元(实验板上印有INPUT DEVICE)用以给出参与运算的数据。其中，输入开关经过一个三态门（74LS245）和内总线相连，该三态门的控制信号为SW-B，取低电平时，开关上的数据则通过三态门而送入内总线中。 总线数据显示灯（在BUS UNIT 单元中）已与内总线相连，用来显示内总线上的数据。控制信号中除T4 为脉冲信号，其它均为电平信号。 由于实验电路中的时序信号均已连至“W/R UNIT”单元中的相应时序信号引出端，因此，需要将“W/R UNIT”单元中的T4 接至“STATE UNIT”单元中的微动开关KK2 的输出端。在进行实验时，按动微动开关，即可获得实验所需的单脉冲。 S3、S2、 S1、S0 、Cn、M、LDDR1、LDDR2、ALU-B、SW-B 各电平控制信号则使用“SWITCHUNIT”单元中的二进制数据开关来模拟，其中Cn、ALU-B、SW-B 为低电平有效，LDDR1、LDDR2 为高电平有效。 对于单总线数据通路，作实验时就要分时控制总线，即当向DR1、DR2 工作暂存器打入数据时，数据开关三态门打开，这时应保证运算器输出三态门关闭；同样，当运算器输出结果至总线时也应保证数据输入三态门是在关闭状态。 运算结果表
华中科技大学附属协和医院计算机组成原理历年考研真题汇编完整版
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华中理工大学1999硕士入学计算机组成原理真题 一、填空（每空1分，共20分） 1．计算机中数值数据表示长采用的格式有______和______两种。 2．已知十进制数，则相应的二进制数X=______，[X]补=______。 3．若X=-0.X1X2……Xn，则[X]原=______，[-X]补=______。 4．主机与外部设备之间以软件方式控制信息交换的方式有______ 和______。 5．主存储器最小的存取单位是______，而磁盘存储器的最小存取单位是______。 6．一条机器指令的处理过程，宏观上可分作______和______过程。 7．I/O接口按数据传送的宽度可分为______和______两类。 8．总线的控制方式可分为两类，即______和______。 9．多级中断常分为______和______多级中断。 10．DMA控制器含两种类型，一类是______，另一类是______。 二、计算（10分） 1．已知X=-0.01010，Y=0.10101，根据补码不恢复余数除法求[X]补÷[Y]补。（要求完整写出计算过程） 2．若存储芯片容量为128K×8位，求 （1）访问该芯片需要多少位地址 （2）假定该芯片在存储器中首地址为A0000H，求地址应为多少？ 三、判断下列各题正误，并说明理由（15分） 1．ALU就是运算器。 2．不使用74182芯片，仅使用16片74181芯片就能构成64位ALU。 3．设置高速缓冲存储器的主要目的是提高存储系统的速度。 4．时序产生器是产生控制信号的部件。 5．所谓记录方式就是磁表面存储器的记忆方式。 四、简答题（16分） 1．冯·诺依曼型计算机的设计思想是什么？ 2．CPU对主存进行读写操作，应该分别给出哪些信息？ 3．计算机硬件组织由哪几大功能部件组成？ 4．半导体只读存储器可分作哪几种类型？ 五、论述题（21分） 1．论述磁表面存储器的读写操作原理。 2．试述采用直接表示法微指令的特点。 3．试述微程序控制器设计所采用的技术及设计思想。 六、下图给出了补码加法器，图中A0，B0分别为两个操作数的符号位，A1，B1分别为操作数的最高有效，要求： 1．增加能实现减法运算的逻辑电路，并说明加，减法是任何被控制实现的。 2．增加以变形补码进行运算，并且具有溢出检测功能的逻辑电路。 图4 七、绘出CPU与存储系统的连接框图。并说明CPU访问内存的读写操作原理（注内存包含主存与Cache）
自动控制原理实验报告
实验报告 课程名称：自动控制原理 实验项目：典型环节的时域相应 实验地点：自动控制实验室 实验日期：2017 年 3 月22 日 指导教师：乔学工 实验一典型环节的时域特性 一、实验目的 1.熟悉并掌握TDN-ACC+设备的使用方法及各典型环节模拟电路的构成方法。
2.熟悉各种典型环节的理想阶跃相应曲线和实际阶跃响应曲线。对比差异，分析原因。 3.了解参数变化对典型环节动态特性的影响。 二、实验设备 PC 机一台，TD-ACC+(或TD-ACS)实验系统一套。 三、实验原理及内容 下面列出各典型环节的方框图、传递函数、模拟电路图、阶跃响应，实验前应熟悉了解。 1．比例环节 (P) (1)方框图 (2)传递函数： K S Ui S Uo =) () ( (3)阶跃响应：) 0()(≥=t K t U O 其中 01/R R K = (4)模拟电路图： (5) 理想与实际阶跃响应对照曲线： ① 取R0 = 200K ；R1 = 100K 。 ② 取R0 = 200K ；R1 = 200K 。
2．积分环节 (I) (1)方框图 (2)传递函数： TS S Ui S Uo 1 )()(= (3)阶跃响应： ) 0(1)(≥= t t T t Uo 其中 C R T 0= (4)模拟电路图 (5) 理想与实际阶跃响应曲线对照： ① 取R0 = 200K ；C = 1uF 。 ② 取R0 = 200K ；C = 2uF 。
1 Uo 0t Ui(t) Uo(t) 理想阶跃响应曲线 0.4s 1 Uo 0t Ui(t) Uo(t) 实测阶跃响应曲线 0.4s 10V 无穷 3．比例积分环节 (PI) (1)方框图： (2)传递函数： (3)阶跃响应： (4)模拟电路图： (5)理想与实际阶跃响应曲线对照： ①取 R0 = R1 = 200K；C = 1uF。 理想阶跃响应曲线实测阶跃响应曲线 ②取 R0=R1=200K；C=2uF。 K 1 + U i(S)+ U o(S) + Uo 10V U o(t) 2 U i(t ) 0 0 .2s t Uo 无穷 U o(t) 2 U i(t ) 0 0 .2s t
计算机组成原理实验报告(运算器组成、存储器)
计算机组成原理实验报告 一、实验1 Quartus Ⅱ的使用 一．实验目的 掌握Quartus Ⅱ的基本使用方法。 了解74138（3：8）译码器、74244、74273的功能。 利用Quartus Ⅱ验证74138（3：8）译码器、74244、74273的功能。 二．实验任务 熟悉Quartus Ⅱ中的管理项目、输入原理图以及仿真的设计方法与流程。 新建项目，利用原理编辑方式输入74138、74244、74273的功能特性，依照其功能表分别进行仿真，验证这三种期间的功能。 三．74138、74244、74273的原理图与仿真图 1.74138的原理图与仿真图 74244的原理图与仿真图
1. 4.74273的原理图与仿真图、
实验2 运算器组成实验 一、实验目的 1.掌握算术逻辑运算单元（ALU）的工作原理。 2.熟悉简单运算器的数据传送通路。 3.验证4位运算器（74181）的组合功能。 4.按给定数据，完成几种指定的算术和逻辑运算。 二、实验电路 附录中的图示出了本实验所用的运算器数据通路图。8位字长的ALU由2片74181构成。2片74273构成两个操作数寄存器DR1和DR2，用来保存参与运算的数据。DR1接ALU的A数据输入端口，DR2接ALU的B数据输入端口，ALU的数据输出通过三态门74244发送到数据总线BUS7-BUS0上。参与运算的数据可通过一个三态门74244输入到数据总线上，并可送到DR1或DR2暂存。 图中尾巴上带粗短线标记的信号都是控制信号。除了T4是脉冲信号外，其他均为电位信号。nC0，nALU-BUS，nSW-BUS均为低电平有效。 三、实验任务 按所示实验电路，输入原理图，建立.bdf文件。 四.实验原理图及仿真图 给DR1存入01010101，给DR2存入10101010，然后利用ALU的直通功能，检查DR1、
华中科技大学计算机组成原理慕课答案
一、单项选择题 1、下列说法中，错误的是（ B ） A.固件功能类似软件，形态类似硬件 B.寄存器的数据位对微程序级用户透明 C.软件与硬件具有逻辑功能的等效性 D.计算机系统层次结构中，微程序属于硬件级 2、完整的计算机系统通常包括（ A ） A.硬件系统与软件系统 B.运算器、控制器、存储器 C.主机、外部设备 D.主机和应用软件 3、CPU地址线数量与下列哪项指标密切相关（ B ） A.运算精确度 B.内存容量 C.存储数据位 D.运算速度 4、下列属于冯?诺依曼计算机的核心思想是（ C ） A.采用补码 B.采用总线 C.存储程序和程序控制 D.存储器按地址访问 5、计算机中表示地址时使用（ A ）
A.无符号数 B.反码 C.补码 D.原码 6、当-1 < x < 0 时，[x] 补=（C ） A. x B.1-x C.2+x D.2-x 7、假设寄存器为8 位，用补码形式存储机器数，包括一位符号位， 那么十进制数一25 在寄存器中的十六进制形式表示为（ C ） A.99H B.67H C.E7H D.E6H 8、如果某系统15*4=112 成立，则系统采用的进制是（ C ） A.9 B.8 C.6 D.7 9、某十六进制浮点数A3D00000中最高8 位是阶码（含 1 位阶符），尾数是最低24 位（含1 位数符），若阶码和尾数均采用补码，则该浮
点数的十进制真值是（ A ） A.-0.375 ×2^(-93) B.-0.375 ×2^(-35) C. -0.625 ×2^(-93) D.0.625 ×2^(-35) 10、存储器中地址号分别为1000#、1001#、1002#、1003 的4 个连续存储单元，分别保存的字节数据是1A、2B、3C、4D，如果数据字长为32 位, 存储器采用的是小端对齐模式，则这4 个存储单元存储的数据值应被解析为（ A ） A.4D3C2B1A B.A1B2C3D4 C.D4C3B2A1 D.1A2B2C3D 11、字长8 位的某二进制补码整数为11011010，则该数的标准移码是（B ） A.11011010 B.01011010 C.00111010 D.10111010 12、对于IEEE754格式的浮点数，下列描述正确的是（ D ） A.阶码和尾数都用补码表示 B.阶码用移码表示，尾数用补码表示
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
自动控制原理MATLAB仿真实验报告
实验一 MATLAB 及仿真实验（控制系统的时域分析） 一、实验目的 学习利用MATLAB 进行控制系统时域分析，包括典型响应、判断系统稳定性和分析系统的动态特性； 二、预习要点 1、 系统的典型响应有哪些？ 2、 如何判断系统稳定性？ 3、 系统的动态性能指标有哪些？ 三、实验方法 （一） 四种典型响应 1、 阶跃响应： 阶跃响应常用格式： 1、)(sys step ；其中sys 可以为连续系统，也可为离散系统。 2、),(Tn sys step ；表示时间范围0---Tn 。 3、),(T sys step ；表示时间范围向量T 指定。 4、),(T sys step Y =；可详细了解某段时间的输入、输出情况。 2、 脉冲响应： 脉冲函数在数学上的精确定义：0 ,0)(1)(0 ?==?∞ t x f dx x f 其拉氏变换为：) ()()()(1)(s G s f s G s Y s f === 所以脉冲响应即为传函的反拉氏变换。 脉冲响应函数常用格式： ① )(sys impulse ； ② ); ,();,(T sys impulse Tn sys impulse ③ ),(T sys impulse Y = （二） 分析系统稳定性 有以下三种方法： 1、 利用pzmap 绘制连续系统的零极点图； 2、 利用tf2zp 求出系统零极点； 3、 利用roots 求分母多项式的根来确定系统的极点 （三） 系统的动态特性分析 Matlab 提供了求取连续系统的单位阶跃响应函数step 、单位脉冲响应函数impulse 、零输入响应函数initial 以及任意输入下的仿真函数lsim.
自控原理实验一(一、二阶系统的电子模拟及时域响应的动态测试)
成绩 北京航空航天大学 自动控制原理实验报告 学院 专业方向 班级 学号 学生姓名 指导教师 自动控制与测试教学实验中心
实验一 一、二阶系统的电子模拟及时域响应的动态测试 实验时间 实验编号 同组同学 一、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。 二、实验内容 1.建立一阶系统的电子模型，观测并记录不同时间常数T 时的跃响应曲线，测定其过渡过程时间T S 。 2.建立二阶系统的电子模型，观测并记录不同阻尼比ζ时的跃响应曲线，测定其超调量σ%及过渡过程时间T S 。 三、实验原理 1.一阶系统 系统传递函数为：(s)(s)(s)1 C K R Ts Φ= =+ 模拟运算电路如图1-1所示： 由图1-1得 2 12(s)(s)11 o i R U R K U R Cs Ts == ++ 在实验当中始终取R 2=R 1，则K=1,T=R 2 C U i U o 图1-1 一阶系统模拟电
取不同的时间常数T 分别为：0.25、0.5、1.0。 记录不同时间常数下阶跃响应曲线，测量并纪录其过渡过程时间T S ，将参数及指标填在表1-1内。 表 1-1一阶系统参数指标 S S 2.二阶系统 系统传递函数为：22 2 (s) (s)(s)2n n n C R s s ωζωωΦ==++。令n ω=1弧度/秒，则系统结构如图1-2所示： 根据结构图，建立的二阶系统模拟线路如图1-3所示： 取R 2C 1=1，R 3C 2=1则 442312R R C R ζ==，42 1 2R C ζ= R(s) C(s) 图1-2 二阶系统结构图 U o U i 图1-3 二阶系统模拟电路图
计算机组成原理实验报告
计算机组成原理实验报告 ——微程序控制器实验 一.实验目的: 1.能瞧懂教学计算机(TH-union)已经设计好并正常运行的数条基本指令的功能、格式及执 行流程。并可以自己设计几条指令,并理解其功能,格式及执行流程,在教学计算机上实现。 2.深入理解计算机微程序控制器的功能与组成原理 3.深入学习计算机各类典型指令的执行流程 4.对指令格式、寻址方式、指令系统、指令分类等建立具体的总体概念 5.学习微程序控制器的设计过程与相关技术 二.实验原理: 微程序控制器主要由控制存储器、微指令寄存器与地址转移逻辑三大部分组成。 其工作原理分为: 1、将程序与数据通过输入设备送入存储器; 2、启动运行后从存储器中取出程序指令送到控制器去识别,分析该指令要求什么事; 3、控制器根据指令的含义发出相应的命令(如加法、减法),将存储单元中存放的操作数据取出送往运算器进行运算,再把运算结果送回存储器指定的单元中; 4、运算任务完成后,就可以根据指令将结果通过输出设备输出 三.微指令格式: 其中高八位为下地址字段、其余各位为控制字段、 1)微地址形成逻辑 TH—UNION 教学机利用器件形成下一条微指令在控制器存储器的地址、 下地址的形成由下地址字段及控制字段中的CI3—SCC控制、当为顺序执行时,下地址字段不起作用、下地址为当前微指令地址加1;当为转移指令(CI3—0=0011)时,由控制信号SCC 提供转移条件,由下地址字段提供转移地址、 2)控制字段 控制字段用以向各部件发送控制信号,使各部件能协调工作。 控制字段中各控制信号有如下几类: ①对运算器部件为了完成数据运算与传送功能,微指令向其提供了24位的控制信号,包括:4位的A、B口地址,用于选择读写的通用积存器３组３位的控制码I８－I６、 I５－I３、I２－I６,用于选择结果处置方案、运算功能、数据来源。 ３组共７位控制信号控制配合的两片GAL20V8 3位SST,用于控制记忆的状态标志位 2位SCI,用于控制产生运算器低位的进位输入信号 2位SSH,用于控制产生运算器最高,最地位(与积存器)移位输入信号 ②对内存储器I/O与接口部件,控制器主要向它们提供读写操作用到的全部控制信号,共3位,即MRW
计算机组成原理实验报告册
实验一监控程序与汇编实验 实验时间：第周星期年月日节实验室：实验台： （以上部分由学生填写，如有遗漏，后果由学生本人自负） 1、实验目的 1）了解教学计算机的指令格式、指令编码、选择的寻址方式和具体功能。 2）了解汇编语言的语句与机器语言的指令之间的对应关系，学习用汇编语言设计程序的过程和方法。 3）学习教学机监控程序的功能、监控命令的使用方法，体会软件系统在计算机组成中的地位和作用。 2、实验平台 硬件平台：清华大学TEC-XP实验箱的MACH部分 软件平台：监控程序、PC端指令集仿真软件 3、实验要求 1）学习联机使用TEC-XP 教学实验系统和仿真终端软件； 2）使用监控程序的R 命令显示/修改寄存器内容、D 命令显示存储器内容、E 命令修改存储器内容； 3）使用A 命令写一小段汇编程序，使用U命令观察汇编码与机器码之间的关系，用G 命令连续运行该程序，用T命令单步运行并观察程序单步执行情况。 **代码不得写到0000——1FFF的地址单元中，如有违反将被取消当堂成绩 4、操作步骤及实验内容 1）实验箱功能开关设置及联机操作： 1. 将实验箱COM1口与PC机相连； 2. 设置功能状态开关为00110； 3. 于PC端运行； 4. 按RESET，START键，若PC端出现如下输出（如图所示），则操作成功； 图 2）仿真软件相关操作： 1. 在项目文件夹找到并启动； 图
2. 点击文件-启动监控程序； 图 4.若PC端出现如下输出（如图所示），则操作成功； 图 3）理解下列监控命令功能： A、U、G、R、E、D、T 1. A命令：完成指令汇编操作，把产生的指令代码放入对应的内存单元中，可连 续输入。不输入指令直接回车，则结束A命令（如图所示）； 图 2. U命令：从相应的地址反汇编15条指令，并将结果显示在终端屏幕上（如图所 示）； 图 注：连续使用不带参数的U命令时，将从上一次反汇编的最后一条语句之后接着继续反汇编。 3. G命令：从指定（或默认）的地址运行一个用户程序（如图所示）； 图 4. R命令：显示、修改寄存器内容，当R命令不带参数时，显示全部寄存器和状 态寄存器的值（如图所示）； 图 5. E命令：从指定（或默认）地址逐字显示每个内存字的内容，并等待用户打入 一个新的数值存回原内存单元（如图所示）； 图 6. D命令：从指定（或默认）地址开始显示内存120个存储字的内容（如图所示）；
自动控制原理_实验2(1)
实验二 线性系统时域响应分析 一、实验目的 1．熟练掌握step( )函数和impulse( )函数的使用方法，研究线性系统在 单位阶跃、单位脉冲及单位斜坡函数作用下的响应。 2．通过响应曲线观测特征参量ζ和n ω对二阶系统性能的影响。 3．熟练掌握系统的稳定性的判断方法。 二、基础知识及MATLAB 函数 （一）基础知识 时域分析法直接在时间域中对系统进行分析，可以提供系统时间响应的全部 信息，具有直观、准确的特点。为了研究控制系统的时域特性，经常采用瞬态响应（如阶跃响应、脉冲响应和斜坡响应）。本次实验从分析系统的性能指标出发，给出了在MATLAB 环境下获取系统时域响应和分析系统的动态性能和稳态性能的方法。 用MATLAB 求系统的瞬态响应时，将传递函数的分子、分母多项式的系数分 别以s 的降幂排列写为两个数组num 、den 。由于控制系统分子的阶次m 一般小于其分母的阶次n ，所以num 中的数组元素与分子多项式系数之间自右向左逐次对齐，不足部分用零补齐，缺项系数也用零补上。 1．用MATLAB 求控制系统的瞬态响应 1） 阶跃响应 求系统阶跃响应的指令有： step(num,den) 时间向量t 的范围由软件自动设定，阶跃响应曲线随 即绘出 step(num,den,t) 时间向量t 的范围可以由人工给定（例如t=0:0.1:10） [y ，x]=step(num,den) 返回变量y 为输出向量，x 为状态向量 在MATLAB 程序中，先定义num,den 数组，并调用上述指令，即可生成单位 阶跃输入信号下的阶跃响应曲线图。 考虑下列系统： 25 425)()(2++=s s s R s C 该系统可以表示为两个数组，每一个数组由相应的多项式系数组成，并且以s 的降幂排列。则MATLAB 的调用语句：
西安交大自动控制原理实验报告
自动控制原理实验报告 学院： 班级： 姓名： 学号：
西安交通大学实验报告 课程自动控制原理实验日期2014 年12月22 日专业班号交报告日期 2014 年 12月27日姓名学号 实验五直流电机转速控制系统设计 一、实验设备 1.硬件平台——NI ELVIS 2.软件工具——LabVIEW 二、实验任务 1.使用NI ELVIS可变电源提供的电源能力，驱动直流马达旋转，并通过改变电压改变 其运行速度； 2.通过光电开关测量马达转速； 3.通过编程将可变电源所控制的马达和转速计整合在一起，基于计算机实现一个转速自 动控制系统。 三、实验步骤 任务一：通过可变电源控制马达旋转 任务二：通过光电开关测量马达转速 任务三：通过程序自动调整电源电压，从而逼近设定转速
编程思路：PID控制器输入SP为期望转速输出，PV为实际测量得到的电机转速，MV为PID输出控制电压。其中SP由前面板输入；PV通过光电开关测量马达转速得到；将PID 的输出控制电压接到“可变电源控制马达旋转”模块的电压输入控制端，控制可变电源产生所需的直流电机控制电压。通过不断地检测马达转速与期望值对比产生偏差，通过PID控制器产生控制信号，达到直流电机转速的负反馈控制。 PID参数：比例增益：0.0023 积分时间：0.010 微分时间：0.006 采样率和待读取采样：采样率：500kS/s 待读取采样：500 启动死区：电机刚上电时，速度为0，脉冲周期测量为0，脉冲频率测量为无限大。通过设定转速的“虚拟下限”解决。本实验电机转速最大为600r/min。故可将其上限值设为600r/min，超过上限时，转速的虚拟下限设为200r/min。 改进：利用LabVIEW中的移位寄存器对转速测量值取滑动平均。
计算机组成原理实验报告
实验一8位程序计数器PC[7:0]的设计 实验要求： 1.分别用图形方式和V erilog HDL语言设计8位程序计数器，计数器带有复位，计数，转移功能。 2.具体要求参见1_部件实验内容.doc说明文件。 实验实现： 1.用图形方式设计实现8位程序计数器，用到了两个74LS161四位十六进制计数器，主要步骤是两个四位十六进制计数器的串联，低四位计数器的进位端RCO连到高四位计数器的进位使能端ENT，然后连上reset、clk、ir[7:0]、t[1:0]、pc[7:0]、rco等输入输出信号，最后加上转移控制逻辑即可。注意两个十六进制计数器是同步的，具体参见PC_8bit.gdf文件。 2.编译通过，建立波形仿真文件，设置输入信号参数。注意在一张图中同时实现复位（reset低位有效）、计数、转移功能，最后加上一些文字注释即可，具体参见PC_8bit.scf文件。 3.用V erilog HDL语言设计实现8位程序计数器。在已经实现.gdf文件的基础上使用库函数形式是很容易编写出.v文件的，不过学生选择了行为描述方式实现，因为后者更具有通用性，依次实现8位程序计数器的复位、计数、转移功能即可，具体参见PC_8bit.v文件。 4.编译仿真类似上述步骤2。 实验小结： 1.这是计算机组成原理的第一个实验，比较简单，按照实验要求即可完成实验。通果这次实验，我对Max+Plus软件的使用方法和V erilog HDL语言编程复习了一遍，为后面的实验打好基础。 实验二CPU运行时序逻辑的设计 实验要求： 1.用V erilog HDL 语言设计三周期时序逻辑电路，要求带复位功能，t[2:0]在非法错误状态下能自动恢复。（比如说110恢复到001）。 2.具体要求参见1_部件实验内容.doc说明文件。 实验实现： 1.用V erilog HDL 语言设计实现带复位和纠错功能的三周期时序逻辑电路。输入clk外部时钟信号和reset复位信号（低位有效），输出ck内部时钟信号和三周期信号t[2:0]。利用两级3位移位式分频逻辑实现，具体参见cycle_3.v文件。 2.编译通过，建立波形仿真文件，设置clk外部时钟信号和reset复位信号，Simulate 即可输出实验要求中显示的波形。 实验小结： 1.刚做这个实验的时候不知道CPU运行时序逻辑设计的真实用途，在进一步学习了计算机组成原理的理论知识，做cpu4实验后才知道是用来由外部时钟信号clk产生内部时钟信号ck以及三周期信号t[2:0]的。刚完成本次实验的时候未添加三周期信号t[2:0]的自动功能，后来完成cpu4后补上了。 实验三静态存储器的设计与读写验证 实验要求： 1.设计一个SRAM存储器，地址和数据都是8位，存储容量是256个字节。 2.采用异步的时序逻辑设计方式，数据是双向的，输入输出不寄存，存储器的地址也不寄存。 3.具体要求参见1_部件实验内容.doc说明文件。 实验实现：
自动控制原理实验报告73809
-150-100 -50 50 实验一 典型环节的模拟研究及阶跃响应分析 1、比例环节 可知比例环节的传递函数为一个常数： 当Kp 分别为0.5，1，2时，输入幅值为1.84的正向阶跃信号，理论上依次输出幅值为0.92，1.84，3.68的反向阶跃信号。实验中，输出信号依次为幅值为0.94，1.88，3.70的反向阶跃信号， 相对误差分别为1.8%,2.2%,0.2%. 在误差允许范围内可认为实际输出满足理论值。 2、 积分环节 积分环节传递函数为： （1）T=0.1(0.033)时，C=1μf (0.33μf )，利用MATLAB ，模拟阶跃信号输入下的输出信号如图： T=0.1 T=0.033 与实验测得波形比较可知，实际与理论值较为吻合，理论上T=0.033时的波形斜率近似为T=0.1时的三倍，实际上为8/2.6=3.08，在误差允许范围内可认为满足理论条件。 3、 惯性环节 i f i o R R U U -=TS 1 CS R 1Z Z U U i i f i 0-=-=-=15 20
惯性环节传递函数为： K = R f /R 1,T = R f C, （1） 保持K = R f /R 1 = 1不变，观测T = 0.1秒，0.01秒（既R 1 = 100K,C = 1μf ， 0.1μf ）时的输出波形。利用matlab 仿真得到理论波形如下： T=0.1时 t s （5%）理论值为300ms,实际测得t s =400ms 相对误差为：（400-300）/300=33.3%,读数误差较大。 K 理论值为1，实验值2.12/2.28， 相对误差为（2.28-2.12）/2.28=7%与理论值 较为接近。 T=0.01时 t s （5%）理论值为30ms,实际测得t s =40ms 相对误差为：（40-30）/30=33.3% 由于ts 较小，所以读数时误差较大。 K 理论值为1，实验值2.12/2.28， 相对误差为（2.28-2.12）/2.28=7%与理论值较为接近 （2） 保持T = R f C = 0.1s 不变，分别观测K = 1，2时的输出波形。 K=1时波形即为（1）中T0.1时波形 K=2时，利用matlab 仿真得到如下结果： t s （5%）理论值为300ms,实际测得t s =400ms 相对误差为：（400-300）/300=33.3% 读数误差较大 K 理论值为2，实验值4.30/2.28， 1 TS K )s (R )s (C +-=
2018年自控原理实验报告 修改-范文模板 (18页)
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① 比例环节 相应的SIMULINK仿真模型及其单位阶跃响应波形如图所示。相应的SIMULINK仿真模型及其单位阶跃响应波形如图所示。 分析知： 1、比例环节是一条平行于实轴的直线。 2、比例系数越大，越远离实轴。 ② 惯性环节 相应的SIMULINK仿真模型及其单位阶跃响应波形如图所示。 相应的SIMULINK仿真模型及其单位阶跃响应波形如图所示。 分析知： 惯性环节s因子系数越小，系统越快速趋于稳定。 ③ 积分环节 相应的SIMULINK仿真模型及其单位阶跃响应波形如图所示。 ④ 微分环节 相应的SIMULINK仿真模型及其单位阶跃响应波形如图所示。 分析知： 积分环节先趋于稳定，后开始开始不稳定。 微分环节开始稳定中间突变而后又趋于稳定。 ⑤ 比例+微分环节（PD）