实验室制取氧气实验报告单word精品
第组
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初中物理实验报告单(完整版)
年级：八年级姓名：日期：地点：物理实验室 实验名称：探究平面镜成像的特点 一、实验目的 观察平面镜成像的情况，找出成像的特点。 二、实验仪器和器材. 同样大小的蜡烛一对，平板玻璃一块，方座支架(或玻璃板支架)，白纸一张，三角板一对，刻度尺一把。 三、实验原理： 光的反射规律 四、实验步骤或内容： (1)检查器材。 (2)在桌上铺上白纸，在白纸上竖直的放上平板玻璃，在纸上记录玻璃板的位置。 (3)把点燃的蜡烛放在玻璃板前。 (4)移动未点燃的蜡烛，在玻璃板后让它跟点燃的蜡烛的像重合。 (5)观察两根蜡烛的位置、像与物的大小并记录。 (6)移动点燃的蜡烛，重复实验步骤(4)、( 5)两次。 (6)找出平面镜成像的特点及像的位置跟物体和平面镜的位置的关系。 (7)整理器材、摆放整齐。 五、实验记录与结论 1. 记录数据 实验结论 (1) 平面镜成像的大小与物体的大小相等 。 (2) ________________________________________________ 像到平面镜的距离与物体到平面镜的距离______________________________________________ 相等
年级：八年级姓名：日期：11、15 地点：物理实验室 实验名称：探究凸透镜成像的特点 一、实验目的 探究凸透镜成放大和缩小实像的条件。 二、实验仪器和器材. 光具座，标明焦距的凸透镜，光屏，蜡烛，火柴，废物缸。 三、实验原理： 凸透镜成像的规律 四、实验步骤或内容： (1)检查器材，了解凸透镜焦距，并记录。 (2)把凸透镜、光屏安装在光具座上，位置基本正确。将点燃的蜡烛，安装在光具座上，通过调节，使透镜、光屏和烛焰中心大致在同一高度。 (3)找出2倍焦距点，移动物体到2倍焦距以外某处，再移动光屏直到屏幕上成倒立、缩小的、清晰的实像时为止，记下此时对应的物距U1。 (4)找出2倍焦距点，移动物体到2倍焦距以内且大于1倍焦距某处，再移动光屏直 到屏幕上成倒立、放大的、清晰的实像时为止，记下此时对应的物距U2。 (5)熄灭蜡烛，将蜡烛、凸透镜、光屏取下放回原处。 五、实验记录与结论 1?凸透镜的焦距=10 。 2. 记录数据： 3. 实验结论： 物体(蜡烛)到凸透镜的距离大于2倍焦距时，成倒立、缩小的实像。 物体(蜡烛)到凸透镜的距离小于2倍焦距大于1倍焦距时，成倒立、放大的实像。
最优化方法课程设计实验报告_倒立摆
倒立摆控制系统控制器设计实验报告
成员：陈乾睿 2220150423 郑文 2220150493 学院：自动化 倒立摆控制系统控制器设计实验 一、实验目的和要求 1、目的 （1）通过本设计实验，加强对经典控制方法（LQR控制器、PID控制器）和智能控制方法（神经网络、模糊控制、遗传算法等）在实际控制系统中的应用研究。（2）提高学生有关控制系统控制器的程序设计、仿真和实际运行能力. （3）熟悉MATLAB语言以及在控制系统设计中的应用。 2、要求 （1）完成倒立摆控制系统的开环系统仿真、控制器的设计与仿真以及实际运行结果 （2）认真理解设计内容，独立完成实验报告，实验报告要求：设计题目，设计的具体内容及实验运行结果，实验结果分析、个人收获和不足，参考资料。程序
清单文件。 二、实验内容 倒立摆控制系统是一个典型的非线性系统，其执行机构具有很多非线性，包括：死区、电机和带轮的传动非线性等。 本设计实验的主要内容是设计一个稳定的控制系统，其核心是设计控制器，并在MATLAB/SIMULINK环境下进行仿真实验，并在倒立摆控制实验平台上实际验证。 算法要求：使用LQR以外的其它控制算法。 三、倒立摆系统介绍 倒立摆是机器人技术、控制理论、计算机控制等多个领域、多种技术的有机结合，其被控系统本身又是一个绝对不稳定、高阶次、多变量、强耦合的非线性系统，可以作为一个典型的控制对象对其进行研究。倒立摆系统作为控制理论研究中的一种比较理想的实验手段，为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或方法的典型方案，促进了控制系统新理论、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及精密仪器加工、机器人控制技术、人工智能、导弹拦截控制系统、航空对接控制技术、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应用开发前景。 倒立摆的形式和结构各异，但所有的倒立摆都具有以下的特性：非线性，不确定性，耦合性，开环不稳定性，约束限制。 经过相关论文和文献的查询，我们决定采用模糊控制的方法进行倒立摆的控制。
二阶倒立摆实验报告材料
实用文档 研究生课程实验报告 课程名称：线性系统 实验名称：平面二级倒立摆实验 班级： 12S0441 学号：12S104057 姓名：白俊林 实验时间： 2012 年12 月 21 日 控制科学与工程教学实验中心
1.实验目的 1)熟悉Matlab/Simulink仿真； 2)掌握LQR控制器设计和调节； 3)理解控制理论在实际中的应用。 倒立摆研究的意义是，作为一个实验装置，它形象直观，简单，而且参数和形状易于改变；但它又是一个高阶次、多变量、非线性、强耦合、不确定的绝对不稳定系统的被控系统，必须采用十分有效的控制手段才能使之稳定。因此，许多新的控制理论，都通过倒立摆试验对理论加以实物验证，然后在应用到实际工程中去。因此，倒立摆成为控制理论中经久不衰的研究课题，是验证各种控制算法的一个优秀平台，故通过设计倒立摆的控制器，可以对控制学科中的控制理论有一个学习和实践机会。 2.实验内容 1）建立直线二级倒立摆数学模型 对直线二级倒立摆进行数学建模，并将非线性数学模型在一定条件下化简成线性数学模型。对于倒立摆系统，由于其本身是自不稳定的系统，实验建立模型存在一定的困难，但是经过小心的假设忽略掉一些次要的因素后，倒立摆系统就是一个典型的运动的刚体系统，可以在惯性坐标系内应用经典力学理论建立系统的动力学方程。对于直线二级倒立摆，由于其复杂程度，在这里利用拉格朗日方程推导运动学方程。 由于模型的动力学方程中存在三角函数，因此方程是非线性的，通过小角度线性化处理，将动力学非线性方程变成线性方程，便于后续的工作的进行。 2）系统的MATLAB仿真 依据建立的数学模型，通过MATLAB仿真得出系统的开环特性，采取相应的控制策略，设计控制器，再加入到系统的闭环中，验证控制器的作用，并进一步调试。控制系统设计过程中需要分析内容主要包括得出原未加控制器时系统的极点分布，系统的能观
实验室用高锰酸钾制取氧气实验报告单学生用
实验室用高锰酸钾制取氧气实验报告单学生用 集团文件版本号：（M928-T898-M248-WU2669-I2896-DQ586-M1988）
实验室用高锰酸钾制取氧气实验报告单 实验者：合作者班级日期 一、实验目的： 1、 ________________________________________________________________________ _ 2、 ________________________________________________________________________二、实验器材： ________________________________________________________________________ ___ 三、实验装置： 四、实验原理： ________________________________________________ 五、实验步骤： 1、查：检查。双手握住试管，观察是否有气泡冒出及玻璃管内水 柱变化。 2、装：将药品装入试管，在试管口放，装好带导管的软木塞。 3、定：将试管固定在铁架台，试管夹应夹在，试管口应 倾斜。 4、点：点燃酒精灯，先来回移动，使试管，然后将火焰集中在药品处 加热。
5、收：采用排水法收集氧气，理由是。当 开始收集。收集满以后，移出集气瓶，在桌面上。 6、离：将导管移出水槽。 7、熄：熄灭酒精灯。 六、实验操作： 1、观察氧气的颜色和气味：。 2、用坩埚钳取一小块木炭，在酒精灯上加热到至发红，然后将木炭缓慢插入集气 瓶内，观察现象，说明集气瓶中有氧气。反应完后，向集气瓶中加入澄清石灰水，振荡后，发现现象，说明生成 了。 写出正确的文字表达式______________________________________ 3、用细铁丝螺旋绕在燃烧匙上，另一端绕一根火柴，点燃火柴，待火柴燃烧尽 时，立即插入集气瓶（留有水）中，发现现象 ___________________________________。写出正确的文字表达式 _______________________________________ 七、讨论 1、在实验时，为什么会出现下列问题，要怎么解决？ （1）点燃酒精灯后，立即将火焰集中在试管内的药品部位加热，不久试管发生破裂。 （2）看到水槽内导管出现气泡，立即收集，收集后用带火星木条插入瓶口内实验，结果木条没有复燃。 （3）在实验过程中，发现水槽内的水变成了紫红色 2、实验操作过程中为什么要注意以下几点： （1）试管口为什么要略向下倾斜？ （2）收集好氧气，为什么要先把导管从水槽中移开，再熄灭酒精灯？
物理实验报告8_薄透镜焦距的测量
实验名称：薄透镜焦距的测量 实验目的： a ．学会简单光学系统的共轴调节； b ．掌握几种测量薄透镜焦距的方法。 实验仪器： 光具座及配件、凸透镜、凹透镜、平面反射镜。 实验原理和方法： 薄透镜是指其厚度比两球面的曲率半径小得多的透镜。透镜分为两大类：一类是凸透镜（也称为正透镜或会聚透镜），对光线起会聚作用。焦距越短，会聚本领越大。另一类是凹透镜（也称负透镜或发散透镜），对光线起发散作用。焦距越短，发散本领越大。 在近轴光束（靠近光轴并且与光轴的家教很小的光线）的条件下，薄透镜（包括凸、凹透镜）的成像公式为： f v u 1 11=+…………（1） 式中：u 为物距；v 为像距；f 为焦距。它的正、负规定为：实物、实像时，u 、v 为正；虚物、虚像时，u 为正，v 为负；凸透镜f 为正，凹透镜f 为负。利用上式测定焦距，可以有几种方法，除了本实验中的方法以外，还可用焦距仪测量。
利用上式时必须满足： a. 薄透镜； b. 近轴光线。 实验中常采取的措施是： a. 在透镜前加一光阑以去边缘光线； b. 调节各元件使之共轴。 一般透镜中心厚度有几毫米，也会给测量带来一定的误差。当不考虑透镜厚度时，会有百分之几的误差，这是允许的。 1. 凸透镜焦距的测量方法 （1）物距像距法 由实验分别测出物距u 及像距v ，利用（1）式，求出焦距： v u uv f += (2) （2）自准法 从（1）式可知，当像距∞=v 时，f u =，即当物体上各点发出的光经透镜后，变为不同方向的平行光时，物距即为透镜的焦距。该方法利用实验装置本身产生平行光，故为自准法，见下图。
（3）位移法 当物AB 与像屏的间距f D 4>时，透镜在D 间移动可在屏上两次成像，如下图所示，一次成放大的像，另一次成缩小的像。 由公式（1）与图中的几何关系可得： f u D u 1 1111=-+……（3） f d u D d u 1 1111=--++……（4） 由上两式右边相等得： () 2 1d D u -= (5) 将（5）式代入（3）式得： ()()D d D d D D d D f 4422-+=-= (6)
倒立摆实验报告
倒立摆实验报告 机自82 组员：李宗泽 李航 刘凯 付荣
倒立摆与自动控制原理实验 一．实验目的: 1.运用经典控制理论控制直线一级倒立摆,包括实际系统模型的建立、根轨迹分析和控制器设计、频率响应分析、PID 控制分析等内容. 2.运用现代控制理论中的线性最优控制LQR 方法实验控制倒立摆 3.学习运用模糊控制理论控制倒立摆系统 4.学习MATLAB工具软件在控制工程中的应用 5.掌握对实际系统进行建模的方法，熟悉利用MATLAB 对系统模型进行仿真，利用学习的控制理论对系统进行控制器的设计，并对系统进行实际控制实验，对实验结果进行观察和分析，非常直观的感受控制器的控制作用。 二. 实验设备 计算机及等相关软件 固高倒立摆系统的软件 固高一级直线倒立摆系统,包括运动卡和倒立摆实物 倒立摆相关安装工具 三．倒立摆系统介绍 倒立摆是机器人技术、控制理论、计算机控制等多个领域、多种
技术的有机结合，其被控系统本身又是一个绝对不稳定、高阶次、多变量、强耦合的非线性系统，可以作为一个典型的控制对象对其进行研究。倒立摆系统作为控制理论研究中的一种比较理想的实验手段，为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或方法的典型方案，促进了控制系统新理论、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及精密仪器加工、机器人控制技术、人工智能、导弹拦截控制系统、航空对接控制技术、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开发前景。 倒立摆已经由原来的直线一级倒立摆扩展出很多种类，典型的有直线倒立摆环形倒立摆，平面倒立摆和复合倒立摆等，本次实验采用的是直线一级倒立摆。 倒立摆的形式和结构各异，但所有的倒立摆都具有以下的特性: 1) 非线性2) 不确定性3) 耦合性4) 开环不稳定性5) 约束限制 倒立摆控制器的设计是倒立摆系统的核心内容，因为倒立摆是一个绝对不稳定的系统，为使其保持稳定并且可以承受一定的干扰，需要给系统设计控制器，本小组采用的控制方法有：PID 控制、双PID 控制、LQR控制、模糊PID控制、纯模糊控制 四．直线一级倒立摆的物理模型： 系统建模可以分为两种：机理建模和实验建模。实验建模就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
倒立摆实验报告
目录 一、倒立摆系统介绍 (2) 1.1倒立摆系统简介 (2) 1.2 倒立摆组成及其原理 (2) 1.3 倒立摆特性 (3) 二、一级倒立摆 (3) 2.1一级倒立摆建模 (3) 2.2 一级倒立摆控制方法 (11) 2.2.1 单输入—单输出控制方法 (11) 超前滞后控制方法 2.2.2 单输入—多输出控制方法 (22) 双PID控制方法 2.2.3 多输入—多输出控制方法 (30) 极点配置法 二次线性最优控制法 三、二级倒立摆 (36) 3.1二级倒立摆建模 (36) 3.2 二级倒立摆控制方法 (46) 3.2.1 二次线性最优控制法 (46) 3.2.2 基于融合技术的模糊控制法 (48) 四、总结 (60) 五、参考文献 (63)
一、倒立摆系统介绍 1.1倒立摆系统简介 倒立摆是机器人技术、控制理论、计算机控制等多个领域、多种技术的有机结合，其被控系统本身又是一个绝对不稳定、高阶次、多变量、强耦合的非线性系统，可以作为一个典型的控制对象对其进行研究。最初研究开始于二十世纪50 年代，麻省理工学院（MIT）的控制论专家根据火箭发射助推器原理设计出一级倒立摆实验设备。近年来，新的控制方法不断出现，人们试图通过倒立摆这样一个典型的控制对象，检验新的控制方法是否有较强的处理多变量、非线性和绝对不稳定系统的能力，从而从中找出最优秀的控制方法。倒立摆系统作为控制理论研究中的一种比较理想的实验手段，为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或方法的典型方案，促进了控制系统新理论、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及精密仪器加工、机器人控制技术、人工智能、导弹拦截控制系统、航空对接控制技术、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开发前景。平面倒立摆可以比较真实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。 1.2倒立摆组成及其原理 倒立摆的组成包括计算机、运动控制卡、伺服系统、倒立摆本体和光电码盘、反馈测量元件等几大部分，组成一个闭环系统。对于直线型倒立摆，可以根据伺服电机自带的码盘反馈通过换算获得小车的位移，小车的速度信号可以通过差分法得到；各个摆杆的角度由光电码盘测得并直接反馈到控制卡，速度信号可以通过差分方法得到。计算机从运动控制卡中实时读取数据，确定控制策略（电机的输出力矩），并发送给运动控制卡。运动控制卡经过DSP 内部的控制算法实现该控制决策，产生相应的控制量，使电机转动，带动小车运动，保持摆杆平衡。
二阶倒立摆实验报告
研究生课程实验报告 课程名称：线性系统 实验名称：平面二级倒立摆实验 班级：12S0441 学号：12S104057 姓名：白俊林 实验时间：2012 年12 月21 日
控制科学与工程教学实验中心
1.实验目的 1)熟悉Matlab/Simulink仿真； 2)掌握LQR控制器设计和调节； 3)理解控制理论在实际中的应用。 倒立摆研究的意义是，作为一个实验装置，它形象直观，简单，而且参数和形状易于改变；但它又是一个高阶次、多变量、非线性、强耦合、不确定的绝对不稳定系统的被控系统，必须采用十分有效的控制手段才能使之稳定。因此，许多新的控制理论，都通过倒立摆试验对理论加以实物验证，然后在应用到实际工程中去。因此，倒立摆成为控制理论中经久不衰的研究课题，是验证各种控制算法的一个优秀平台，故通过设计倒立摆的控制器，可以对控制学科中的控制理论有一个学习和实践机会。 2.实验内容 1）建立直线二级倒立摆数学模型 对直线二级倒立摆进行数学建模，并将非线性数学模型在一定条件下化简成线性数学模型。对于倒立摆系统，由于其本身是自不稳定的系统，实验建立模型存在一定的困难，但是经过小心的假设忽略掉一些次要的因素后，倒立摆系统就是一个典型的运动的刚体系统，可以在惯性坐标系内应用经典力学理论建立系统的
动力学方程。对于直线二级倒立摆，由于其复杂程度，在这里利用拉格朗日方程推导运动学方程。 由于模型的动力学方程中存在三角函数，因此方程是非线性的，通过小角度线性化处理，将动力学非线性方程变成线性方程，便于后续的工作的进行。 2）系统的MATLAB仿真 依据建立的数学模型，通过MATLAB仿真得出系统的开环特性，采取相应的控制策略，设计控制器，再加入到系统的闭环中，验证控制器的作用，并进一步调试。控制系统设计过程中需要分析内容主要包括得出原未加控制器时系统的极点分布，系统的能观性，能控性。 3）LQR控制器设计与调节实验 利用线性二次型最优（LQR）调节器MATLAB仿真设计的参数结果对平面二阶倒立摆进行实际控制实验，参数微调得到较好的控制效果，记录实验曲线。 4）改变控制对象的模型参数实验 调整摆杆位置，将摆杆1朝下，摆杆2朝上修改模型参数、起摆条件和控制参数，重复3的内容。 3.实验步骤
用二次成像法测凸透镜焦距实验报告
实验报告实验题目：用二次成像法测凸透镜焦距 系别：物理与电子科学系 专业：物理学 班级：2010 级物理学班 姓名：张凤兴 学号：2 0 1 0 0 5 1 0 3 5 老师：冉老师 时间：2012年4月18日
目录 一实验名称 (3) 二实验目的 (3) 三实验器材 (3) 四实验原理 (3) 五实验步骤 (4)
六实验数据记录与处理 (5) 七误差分析 (6) 八参考文献 (7) 一实验名称：用贝塞耳法（两次成像法）测薄凸透镜焦距； 二实验目的： 1掌握光具座的使用方法，学会调节光学系统，使之共轴； 2掌握用贝塞耳法（两次成像法）测薄凸透镜焦距的方法； 3掌握简单光路的分析和光学元件等高共轴调节的方法； 三实验器材: 1：白光源S 5：白屏H （SZ-13）
2：物屏P (SZ-14) 6：二维平移底座（SZ-02） 3：凸透镜L (f '=190 mm) 7：三维平移底座（SZ-01） 4：二维架(SZ-07)或透镜架(SZ-08) 8－9：通用底座（SZ-04） 四 实验原理: 图2-1 如图2-1，取物体与像屏之间的距离L 大于4倍凸透镜焦距f ，即L>4f,并保持L 不变。沿光轴方向移动透镜，则在像屏上必能两次成像。当透镜在位置I 时屏上将出现一个放大清晰的像（设此物距为u ，像距为v ）；当透镜在位置II 时，屏上又将出现一个缩小清晰的像（设此物距为u ′，像距为v ′），设透镜在两次成像时位置之间的距离为C ，根据透镜成像公式，可得u= v ′，u ′=v 又从图可以看出： u v u C L 2='+=- ∴2 C L u -= 22C L C L L u L v += -- ='-=' ∴L C L L C L C L v u uv f 42222-=+-=+= (2-1) 式(2-1)称为透镜成像的贝塞尔公式。可知，只要测出了L 和C 的 值，就可求得f 。此方法避免了测量物距和像距时由于估计透镜光心的位置不准所带来的误差(因透镜的光心不一定与它的对称中心重合)，所以这种方法测焦距f ，既简便，准确度又较高。 五 实验步骤：
2021年倒立摆实验报告(根轨迹)
*欧阳光明*创编 2021.03.07
I 摆杆惯量0.0034 kg*m*m g 重力加速度9.8 kg.m/s （2）直线一级倒立摆根轨迹校正控制原理 基于根轨迹法校正的基本思想是：假设系统的动态性能指标可由靠近虚轴的一对共轭闭环主导极点来表征，因此，可把对系统提出的时域性能指标的要求转化为一对期望闭环主导极点。确定这对闭环主导极点的位置后，首先根据绘制根轨迹的相角条件判断一下它们是否位于校正前系统的根轨迹上。如果这对闭环主导极点正好落在校正前系统的根轨迹上，则无需校正，只需调整系统的根轨迹增益即可；否则，可在系统中串联一个超前校正装置。 常见的校正器有超前校正、滞后校正以及超前滞后校正等。 2. 实验方法 （1）直线倒立摆建模、仿真与分析 利用牛顿-欧拉方法建立直线一级倒立摆系统的数学模型；依照根轨迹设计的步骤得到系统的控制器，利用MA TLAB Simulink中的工具进行仿真分析。 （3）直线一级倒立摆根轨迹校正控制 利用MATLAB Simulink来实现根轨迹校正控制参数设定和仿真，并利用该参数来设定只限一级倒立摆的根轨迹校正控制器值，分析和仿真倒立摆的运行情况。 3. 实验装置 直线单级倒立摆控制系统硬件结构框图如图1所示，包括计算机、I/O设备、伺服系统、倒立摆本体和光电码盘反馈测量元件等几大部分，组成了一个闭环系统。 图1 一级倒立摆实验硬件结构图 对于倒立摆本体而言，可以根据光电码盘的反馈通过换算获得小车的位移，小车的速度信号可以通过差分法得到。摆杆的角度由光电码盘检测并直接反馈到I/O设备，速度信号可以通过差分法得到。计算机从I/O设备中实时读取数据，确定控制策略（实际上是电
二阶倒立摆实验报告
. I 线性系统实验报告 ： 院系：航天学院 学号： . .
2015年12月
1.实验目的 1)熟悉Matlab/Simulink仿真； 2)掌握LQR控制器设计和调节； 3)理解控制理论在实际中的应用。 倒立摆研究的意义是，作为一个实验装置，它形象直观，简单，而且参数和形状易于改变；但它又是一个高阶次、多变量、非线性、强耦合、不确定的绝对不稳定系统的被控系统，必须采用十分有效的控制手段才能使之稳定。因此，许多新的控制理论，都通过倒立摆试验对理论加以实物验证，然后在应用到实际工程中去。因此，倒立摆成为控制理论中经久不衰的研究课题，是验证各种控制算法的一个优秀平台，故通过设计倒立摆的控制器，可以对控制学科中的控制理论有一个学习和实践机会。 2.实验容 1）建立直线二级倒立摆数学模型 对直线二级倒立摆进行数学建模，并将非线性数学模型在一定条件下化简成线性数学模型。对于倒立摆系统，由于其本身是自不稳定的系统，实验建立模型存在一定的困难，但是经过小心的假设忽略掉一些次要的因素后，倒立摆系统就是一个典型的运动的刚体系统，可以在惯性坐标系应用经典力学理论建立系统的动
力学方程。对于直线二级倒立摆，由于其复杂程度，在这里利用拉格朗日方程推导运动学方程。 由于模型的动力学方程中存在三角函数，因此方程是非线性的，通过小角度线性化处理，将动力学非线性方程变成线性方程，便于后续的工作的进行。 2）系统的MATLAB仿真 依据建立的数学模型，通过MATLAB仿真得出系统的开环特性，采取相应的控制策略，设计控制器，再加入到系统的闭环中，验证控制器的作用，并进一步调试。控制系统设计过程中需要分析容主要包括得出原未加控制器时系统的极点分布，系统的能观性，能控性。 3）LQR控制器设计与调节实验 利用线性二次型最优（LQR）调节器MATLAB仿真设计的参数结果对平面二阶倒立摆进行实际控制实验，参数微调得到较好的控制效果，记录实验曲线。 4）改变控制对象的模型参数实验 调整摆杆位置，将摆杆1朝下，摆杆2朝上修改模型参数、起摆条件和控制参数，重复3的容。 3.实验步骤
实验室制取氧气实验报告单
实验室制取氧气实验报告单 实验者： 一、实验目的： _________________________________________________________________________ 、 1________________________________________________________________________ 、2 二、实验器材：___________________________________________________________________________ 三、实验装置： ________________________________________________ 四、实验原理：五、实验步骤：连：按装置图连接装置。。双手握住试管，观察玻璃管内水柱变化。查：检查装置气密性，装好带导管的软木塞。装：将药品装入试管，在试管口放一小团棉花倾斜试管中上部，试管口应略向下定：将试管固定在铁架台，试管夹应夹在点：点燃酒精灯，先来回移动，使试管预热，然后将火焰集中在药品处加热。开始收集。收集满当气泡连续且均匀法收集氧气，理由收：采用排水氧气不易溶于水。（用于做铁丝在氧气里燃烧的实验的集气瓶，瓶中正放在桌面上。以后，移出集气瓶，。要留少量水）离：将导管移开水槽。熄：熄灭酒精灯。六、实验操作：、观察
氧气的颜色和气味无色无味1 2、 - 1 - 用坩埚钳取一小块木炭，在酒精灯上加热到至发红，然后将木炭缓慢插入集气瓶内，观察现象剧烈燃烧，发白光，说明集气瓶中有氧气。反应完后，向集气瓶中加入澄清石灰水，振荡后，发现现象变浑浊，说明生成了二氧化碳。写出正确的化学符号表达式 ______________________________________ 3、 用细铁丝螺旋绕在燃烧匙上，另一端绕一根火柴，点燃火柴，待火柴燃烧尽时，立即插写出正确的___________________________________入（留有水）集气瓶中，发现现象 _______________________________________ 化学符号表达式七、讨论、在实验时，为什么会
薄透镜焦距的测定 物理实验报告
南昌大学物理实验报告 课程名称：大学物理实验 实验名称：薄透镜焦距的测定 学院：信息工程学院专业班级： 学生姓名：学号： 实验地点：基础实验大楼座位号： 01 实验时间：第7周星期3下午 4点开始
二、实验原理： (一)凸透镜焦距的测定 1.自准法 如图所示，在待测透镜L的一侧放置一被光源照明的物屏AB，在另一侧放一平面反射镜M，移动透镜（或物屏），当物屏AB正好位于凸透镜之前的焦平面时，物屏AB上任一点发出的光线经透镜折射后，仍会聚在它的焦平面上，即原物屏平面上，形成一个与原物大小相等方向相反的倒立实像。此时物屏到透镜之间的距离，就是待测透镜的焦距，即 由于这个方法是利用调节实验装置本身使之产生平行光以达到聚焦的目的，所以称之为自准法，该法测量误差在之间。 2.成像法 在近轴光线的条件下，薄透镜成像的高斯公式为
当将薄透镜置于空气中时，则焦距为： 式中为像方焦距，为物方焦距，为像距，为物距。 式中的各线距均从透镜中心（光心）量起，与光线行进方向一致为正，反之为负，如图所示。若在实验中分别测出物距和像距，即可用式求出该透镜的焦距。但应注意:测得量须添加符号，求得量则根据求得结果中的符号判断其物理意义。 3.共轭法 共轭法又称为位移法、二次成像法或贝塞尔法。如图所示，使物与屏间的距离并保持不变，沿光轴方向移动透镜，则必能在像屏上观察到二次成像。设物距为时，得放大的倒立实像；物距为时，得缩小的倒立实像，透镜两次成像之间的位移为d，根据透镜成像公式，可推得： 物像公式法、自准法都因透镜的中心位置不易确定而在测量中引进误差。而共轭法只要在光具座上确定物屏、像屏以及透镜二次成像时其滑块移动的距离，就可较准确地求出焦距。这种方法无需考虑
倒立摆实验报告根轨迹
专业实验报告
（2）直线一级倒立摆根轨迹校正控制原理 基于根轨迹法校正的基本思想是：假设系统的动态性能指标可由靠近虚轴的一对共轭闭环主导极点来表征，因此，可把对系统提出的时域性能指标的要求转化为一对期望闭环主导极点。确定这对闭环主导极点的位置后，首先根据绘制根轨迹的相角条件判断一下它们是否位于校正前系统的根轨迹上。如果这对闭环主导极点正好落在校正前系统的根轨迹上，则无需校正，只需调整系统的根轨迹增益即可；否则，可在系统中串联一个超前校正装置。 常见的校正器有超前校正、滞后校正以及超前滞后校正等。 2. 实验方法 （1）直线倒立摆建模、仿真与分析 利用牛顿-欧拉方法建立直线一级倒立摆系统的数学模型；依照根轨迹设计的步骤得到系统的控制器，利用MATLAB Simulink中的工具进行仿真分析。 （3）直线一级倒立摆根轨迹校正控制 利用MATLAB Simulink来实现根轨迹校正控制参数设定和仿真，并利用该参数来设定只限一级倒立摆的根轨迹校正控制器值，分析和仿真倒立摆的运行情况。 3. 实验装置 直线单级倒立摆控制系统硬件结构框图如图1所示，包括计算机、I/O设备、伺服系统、倒立摆本体和光电码盘反馈测量元件等几大部分，组成了一个闭环系统。 图1 一级倒立摆实验硬件结构图 对于倒立摆本体而言，可以根据光电码盘的反馈通过换算获得小车的位移，小车的速度信号可以通过差分法得到。摆杆的角度由光电码盘检测并直接反馈到I/O设备，速度信号可以通过差分法得到。计算机从I/O设备中实时读取数据，确定控制策略（实际上是电机的输出力矩），并发送给I/O设备，I/O设备产生相应的控制量，交与伺服驱动器处理，然后使电机转动，带动小车运动，保持摆杆平衡。
实验室用高锰酸钾制取氧气实验报告单学生用
实验室用高锰酸钾制取氧气实验报告单 实验者： ___________ 合作者_________________ 班级 ____________ 日期 _____________ 」、实验目的： 1、 _______________________________________________________________________________ 2、 _______________________________________________________________________________ 二、实验器材： 三、实验装置： 四、实验原理 五、实验步骤： 1、查：检查 _____________ 。双手握住试管，观察是否有气泡冒出及玻璃管内水柱变化。 2、装：将药品装入试管，在试管口放__________________ ，装好带导管的软木塞。 3、定：将试管固定在铁架台，试管夹应夹在_________________ ，试管口应________ 倾斜。 4、点：点燃酒精灯，先来回移动，使试管_________ ，然后将火焰集中在药品处加热。 5、收：采用排水法收集氧气，理由是_____________________ 。当_____________________ 开 始收集。收集满以后，移出集气瓶，__________ 在桌面上。 6、离：将导管移出水槽。 7、熄：熄灭酒精灯。 六、实验操作： 1、观察氧气的颜色和气味：_____________________ 。 2、用坩埚钳取一小块木炭，在酒精灯上加热到至发红，然后将木炭缓慢插入集气瓶内，观 察现象_______________________ ，说明集气瓶中有氧气。反应完后，向集气瓶中加入澄清石灰水，振荡后，发现现象__________________ ，说明生成了___________________ 。
单级倒立摆实验报告
单级倒立摆实验报告 1. 单级倒立摆系统的建模 单级倒立摆系统的建模可采用受力分析或Lagrange 方程建立得到。这里采用受力分析方法建模。如图所示： 根据牛顿第二定律： (cos )0Mx m x L u θθ++-= (2-1) cos sin 0mLx I mLg θθθ--= (2-2) 以摆杆偏角θ、角速度θ 、小车的位移x 和 小车速度x 为状态变量，即令： () T X x x θθ= (2-3) 同时假设倒立摆摆杆的垂直倾斜角度θ与1 （单位为rad ）相比很小，即1θ 。 则可以近似处理：cos θ≈1，sin 0θ≈，并 忽略高阶小量，则可得： 2222 ()()m L g I x u I m M mML I m M mML θ=+++++ （2-4） 22 ()()()mL m M g mL u I m M mML I m M mML θ θ+=-+++++ （2-5） 摆杆系统的状态方程为： 1222 2122 344122 ()()()()()x x m L g I x x u I m M mML I m M mML x x mL m M g mL x x u I m M mML I m M mML =???=+?++++? =??+=-+?++++? （2-6） 写成向量的形式为： X AX Bu y CX Du ?=+? =+? (2-7) 其中
0100000A 00010 00a b ?? ? ?= ? ? ??, 00c B d ?? ? ?= ? ??? ,10000010C ??= ???,00D ??= ??? （2-8） 参数a 、b 、c 、d 分别为： 222()m L g b I m M mML = ++ （2-9） 2 ()()mL m M g a I m M mML +=- ++ （2-10） 2 ()I c I m M mML = ++ （2-11） 2 ()mL d I m M mML =++ （2-12） 选择摆杆的倾斜角度θ和小车的水平位移x 作为系统的输出，则输出方程为： y CX = (2-13) 根据金棒-2型倒立摆系统实验平台的参数，m=0.2kg ，M=0.6kg ，L=0.158m ，I=0.001654kg.m 2 ，g=10N/kg.同时，这里建模时候使用的ｕ是以力作为输入信号的，实际上采用的是以电压作为输入信号，通过电机作了一定的转化，这里我们约定：先暂时以力作为输入信号，最后再统一处理。则有，a=2.3121，b=-58.5337，c=0.3830，d=7.3167。 因此，010000 2.31210A 00010058.53370?? ? ?= ? ?-??,00.383007.3167B ?? ? ?= ? ??? 2. 全状态反馈设计 2.1. 检验系统可控性 可控性矩阵纯ctrB=105 *0 00.00020.005300.00020.00530.148200.0001-0.00310.09370.0001-0.00310.0937 2.5164-????--? ?????-?? 显然rank(ctrB)=4,系统可控. 2.2. 反馈设计 要求：稳定调节时间3s n t s π ξω= <，摆角5θ< ，(5/90100) 5.56p σ
直线一级倒立摆系统实验报告
直线一级倒立摆系统实验报告 西北工业大学 ：云虎 探测制导与控制技术 学号：2013300925 1.实验参数介绍
Fg Fs与Fh的合力不计 g 重力加速度9.8m/s 2.根据实验指导书给的受力分析结合newton定律得出动力学方程：分析水平方向的合力有： M=F-f-N （1） 分析摆杆水平方向的受力得； N-Fs=m（x+lsinθ) ps：Fs=0 即 N=m+ml cosθ-ml sinθ（2） 把（2）带入（1）得到： （M+m）+f+ ml cosθ-ml sinθ=F（3） 对垂直方向的合力进行分析得到： -P+mg+Fh=m(l-lcosθ) ps:Fh=0 即 P-mg= ml sinθ+ml cosθ（4） 力矩平衡方程： Plsinθ+Nlcosθ+I=0 （5） 把公式（2）（4）带进（5）得到： （I+m）θ+mglsinθ=-ml（6）
近似化处理得到： (I+m )-mglф=ml (M+m)+f -ml=u 写出状态空间模型： =Ax+Bu y=Cx+Du = =+ф+ u = = +ф+ u 写成矩阵形式，带入参数化简如下： = = u y= = + u 3.MATLAB分析：
>> A=[0 1 0 0;0 0 0 0;0 0 0 1;0 0 29.4 0] A = 0 1.0000 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1.0000 0 0 29.4000 0 >> B=[0;1;0;3] B = 1 3 >> C1=[1 0 0 0] C1 = 1 0 0 0 >> C2=[0 0 1 0] C2 = 0 0 1 0 >> C=[C1;C2] C = 1 0 0 0 0 0 1 0 >> D=[0;0] D =
人教版九年级化学实验报告单(完美版)
学生化学实验报告单 实验题目： 实验活动1:氧气的实验室制取与性质 _____________________ 班级： _____________________ 日期： ___________________________ 指导教师： ______________________________________ 第 _____________ 组 姓名： _____________________ 同组人： __________________________________________ 【实验目的】 1、 学习实验室制取氧气的方法。 2、 加深对氧气性质的认识。 【实验用品】 大试管、试管夹、单孔橡胶塞、胶皮管、玻璃导管、集气瓶、水槽、铁架台（带铁夹） 、酒精灯、玻 璃片、坩埚钳、细铁丝、木条、棉花、火柴。 高锰酸钾、木炭、澄清石灰水。 【实验步骤】 1、制取氧气 （1） 仔细观察图2-17所示的装置，使用了哪些仪器? （ _____________________________________________________________________________ ） 哪部分是气体发生装置？ （ ） 哪部分是气体收集装置？ （ ） 为什么可以用排水法收集氧气？（ （2 ）用带有导管的橡胶塞塞紧试管，检验装置的气密性。确认装置不漏气后，拔开橡胶塞，在试管 中装入少量高锰酸钾，并在试 管口放一团棉花，用带有导管的橡胶塞塞紧管口，把试管口略向下倾斜固定 在铁架台上。（如图2-17所示） （3）将两个集气瓶分别盛满水，用玻璃片盖住瓶口，然后把盛满水的集气瓶连同玻璃片一起倒立在 盛水的水槽内。 （4 ）加热试管。先使酒精灯火焰在试管下方来回移动，让试管均匀受热，然后对高锰酸钾所在的部 位加热。 导管口开始有气泡放出时，不宜立即收集，当气泡连续并比较均匀地放出时，再把导管口伸入盛满水 的集气瓶。待集气瓶里的水排完以后，在水面下用玻璃片盖住瓶口。小心地把集气瓶移出水槽，正放在桌 子上。用同样的方法再收集一瓶氧气（瓶中留有少量水） 。 图卜］7血赶商駅欧畀制 見丸
倒立摆实验报告
《线性系统理论》课程——倒立摆实验报告
基本情况 实验完成了基本要求，通过pid、极点配置、根轨迹、和ldr方法调试运行一级倒立摆，设计新的pid参数，调试运行状态，逐渐使一级倒立摆稳定，完成了实验的基本要求。 在对一级倒立摆完成实验的基础上，进一步对二级倒立摆进行了分析研究。这其中的工作主要包括针对LDR方法运行demo，观察系统稳定性，快速性，调整系统参数，查看有什么问题，并且针对问题提出修改意见。在多次试验后，对系统有了进一步的了解，便开始着手二级倒立摆极点配置方法的实现问题。 这部分继续学习了极点配置的方法，通过编写m文件，计算K，仿真运行系统，查看系统图像，查看调节时间，超调量等。逐渐调试参数，使系统指标顺利达到。最后是进行试验，进一步调整系统参数。在这一个过程中，经验很重要，同时偶然因素也起到了重要的作用。所以调试一个系统真的不容易。 这一部分的内容在第六节中进行了较为详细的介绍 收获 对倒立摆的系统原理有了更深层次的了解 掌握了pid、极点配置、根轨迹、ldr方法设计系统 学会了一些调试运行系统的经验 加强了和同学之间的交流，锻炼了软件实现编程能力 改进意见 这里我有一个小小的建议，这是我在做实验的时候遇到了问题总
结。 系统参数含义还不是很清楚。在这个方面尤其是参数对应着系统的具体实际含义不明确，只能在尝试凑参数，有时出现了一个问题，不知道是哪个参数引起的，所以影响了效率，结果也不是很明显。 改进意见：共有四次实验，第一次实验安排不变但是试验后，负责人要收集问题，主要是要老师来解决的，在第二次实验前针对上一次的问题进行集体讲解一下，尤其是与物理的联系，不要仅仅是自己做实验吧，第三次和第一次相同，第四次与第二次相同。在这个完成后，如果课堂有时间，可以进行了一个小小的试验心得介绍，和大家交流心得体会。或者是老师统一解决一下这个总体过程中的问题，我觉得这样结果会更好一点。 下面是具体的详细报告 一、倒立摆系统介绍 倒立摆是机器人技术、控制理论、计算机控制等多个领域、多种技术的有机结合，其被控系统本身又是一个绝对不稳定、高阶次、多变量、强耦合的非线性系统，可以作为一个典型的控制对象对其进行研究。倒立摆系统作为控制理论研究中的一种比较理想的实验手段，为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或方法的典型方案，促进了控制系统新理论、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及精密仪器加工、机器人控制技术、人工智能、导弹
实验室制取氧气实验报告单 (2)
实验室制取氧气及氧气性质实验报告 时间：班级：同组人： 一、实验目的： 1、练习实验室制取氧气的方法，练习用排水取气法收集气体； 2、初步了解通过化学实验制取新物质的方法； 3、认识分解反应和催化剂的概念。 二、实验用品： 三、实验装置： 四、实验原理：________________________________________________ 五、实验步骤： 连：按装置图连接装置。 查：检查装置气密性。双手握住试管，观察玻璃管内水柱变化。 装：将药品装入试管，在试管口放一小团棉花，装好带导管的软木塞。 定：将试管固定在铁架台，试管夹应夹在试管中上部，试管口应略向下倾斜 点：点燃酒精灯，先来回移动，使试管预热，然后将火焰集中在药品处加热。 收：采用排水法收集氧气，理由氧气不易溶于水。当气泡连续且均匀开始收集。收集满以后，移出集气瓶，正放在桌面上。（用于做铁丝在氧气里燃烧的实验的集气瓶，瓶中要留少量水）。 离：将导管移开水槽。 熄：熄灭酒精灯。 六、实验操作： 1、观察氧气的颜色和气味无色无味 2、
用坩埚钳取一小块木炭，在酒精灯上加热到至发红，然后将木炭缓慢插入集气瓶内，观察现象剧烈燃烧，发白光，说明集气瓶中有氧气。反应完后，向集气瓶中加入澄清石灰水，振荡后，发现现象变浑浊，说明生成了二氧化碳。写出相关的化学符号表达式_____________________________________、____________________________________ 3、将硫放入燃烧匙里将，将燃烧匙发在点燃的酒精灯上加热，至硫融化并燃烧，观察 现象：___________________________________________________________________。 待硫燃烧2秒后在伸入盛有氧气的集气瓶里，发现现象_____________________________________________________________________。写出正确的化学符号表达式_______________________________________。 七、讨论 1、在实验时，为什么会出现下列问题，要怎么解决？ A、点燃酒精灯后，立即将火焰集中在试管内的药品部位加热，不久试管发生破裂。 B、看到水槽内导管出现气泡，立即收集，收集后用带火星木条插入瓶口内实验，结 果木条没有复燃。 C、在实验过程中，发现水槽内的水变成了紫红色 2、实验操作过程中为什么要注意以下几点： A、试管口为什么要略向下倾斜？ B、收集好氧气，为什么要先把导管从水槽中移开，再熄灭酒精灯？