《计算机控制系统》实验指导书
（Matlab 版）
一、实验课程教学目的与任务
通过实验设计或计算机仿真设计，使学生了解和掌握数字PID控制算法的特点、了解系统PID参数整定和数字控制系统的直接设计的基本方法，了解不同的控制算法对被控对象的控制特性，加深对计算机控制系统理论的认识，掌握计算机控制系统的整定技术，对系统整体设计有一个初步的了解。
根据各个实验项目，完成实验报告（用实验报告专用纸）。
二、实验要求
学生在熟悉PC机的基础上，熟悉MATLAB软件的操作，熟悉Simulink工具箱的软件编程。通过编程完成系统的设计与仿真实验，逐步学习控制系统的设计，学习控制系统方案的评估与系统指标评估的方法。
计算机控制系统主要技术指标和要求：
根据被控对象的特性，从自动控制系统的静态和动态质量指标要求出发对调节器进行系统设计，整体上要求系统必须有良好的稳定性、准确性和快速性。一般要求系统在振荡2～3次左右进入稳定；系统静差小于3%～5%的稳定值（或
系统的静态误差足够小）；系统超调量小于30％～50％的稳定值；动态过渡过程时间在3～5倍的被控对象时间常数值。
系统整定的一般原则：
将比例度置于交大值，使系统稳定运行。根据要求，逐渐减小比例度，使系统的衰减比趋向于4：1或10：1。若要改善系统的静态特性，要使系统的静差为零，加入积分环节，积分时间由大向小进行调节。若要改善系统的动态特性，增加系统的灵敏度，克服被控对象的惯性，可以加入微分环节，微分时间由小到大进行调节。PID控制的三个特性参数在调节时会产生相互的影响，整定时必需综合考虑。系统的整定过程是一个反复进行的过程，需反复进行。
实验一、数字PID参数的整定
一、实验目的
1）、了解数字PID控制回路的结构。
2）、掌握数字PID控制算法的控制原理。
3）、掌握数字PID控制算法的整定原理。
二、实验设备
1) WINDOWS 操作系统和MATLAB 软件。
2) PC 电脑。
三、 实验原理
在过程控制中，广义被控对象采用一阶对象，设计相应的数字控制器，使系统达到稳定，并满足一定的动态和静态指标。
例如：对象的传递函数为：s
s 251332 ,按下图进行数字PID 控制系统设计，
并确定数字PID 控制器的参数。
四、实验容
1） 建立闭环数字控制系统。
2） 选择PID 数字调节器。
3） 将PID 三参数置于适当值，使系统稳定运行。
4） 整定比例度。
5）整定积分时间。
6）整定微分时间。
7）对系统进行控制指标的综合考虑，系统反复调试。
五. 实验要求
1.完成编程并检查是否有语法错误。
2.运行程序。
3.对运行的结果进行显示。
4.记录运行的结果。
5.分析正确与错误的原因。
6.用专用的报告纸写出实验报告。
实验二、Smith算法的运用一、实验目的
1）、了解Smith算法控制回路的结构。
2）、掌握Smith算法的控制原理。
3）、掌握Smith控制算法的设计原理。
二、实验设备
1) WINDOWS操作系统和MATLAB软件。
2) PC电脑。
三、实验原理
按下图进行Smith算法控制回路的设计，在过程控制中，广义被控对象采用一阶加纯迟后对象，设计相应的Smith控制控制器，使系统达到稳定，并满足一定的动态和静态指标。
四、实验容
1）运行MATLAB文件。
2）运用Simulink按下图进行图形化编程。
3）采用Smith控制方法，在PID控制中（选用PI控制），取k p＝40，
k i＝0.，假设预测模型精确，阶跃信号输入取100。
4）观测Simulink仿真程序运行的结果。（仿真结果表明，Smith控制方法具有很好控制效果。）
5）进行系统整定；当参数适当值时，使系统稳定运行。
6）对系统进行控制指标的综合考虑，系统反复调试。
五. 实验要求
1.完成编程并检查是否有语法错误。
2.运行程序。
3.对运行的结果进行显示。
4.记录运行的结果。
5.分析正确与错误的原因。
6.用专用的报告纸写出实验报告。
实验三、二阶对象数字控制系统设计
一、实验目的
1）、了解二阶对象数字控制回路的结构。
2）、掌握二阶对象数字PID 算法的控制原理。
3）、掌握二阶对象数字PID 控制算法的设计原理。
二、实验设备
1) WINDOWS 操作系统和MATLAB 软件。
2) PC 电脑。
三、实验原理
按下图二阶对象数字控制回路的设计，在过程控制中，广义被控对象采用二阶对象，设计相应的PID 控制控制器，使系统达到稳定，并满足一定的动态和静态指标。广义被控对象采用的传递函数为：
运用Simulink 按下图进行图形化编程。设计相应的数字控制器，使系统达到稳定，并满足一定的动态和静态指标。
9418
.094.1001
.0003.02+-+=z z z G p
四、实验容
1）建立闭环数字控制系统。
2）选择PID数字调节器。
3）进行PID三参数整定；当三参数适当值时，使系统稳定运行。
4）整定比例度。
5）整定积分时间。
6）整定微分时间。
7）对系统进行控制指标的综合考虑，系统反复调试。
五. 实验要求
1.完成编程并检查是否有语法错误。
2.运行程序。
3.对运行的结果进行显示。
4.记录运行的结果。
习题1的答案 1.选择题 1、B 2、A 3、B 4、D 5、C 6、A 7、C 8、D 9、B 10、C 11、A 12、C 13、D 14、 B 15、 C 16、B 二、问答题 1、计算机的发展经历了哪几代？各以什么器件为其主要特征？ 答：根据电子器件的发展过程，可将计算机的发展分为四个阶段： 第一代计算机(1946-1957年)电子管时代。这一时期的计算机是以电子管作为基本电子元件，主存储器是延迟线或磁鼓，使用机器语言，主要用于数值计算。 第二代计算机（1958-1964年）晶体管时代。这一时期的计算机是以晶体管作为基本电子元件，主存储器以磁芯存储器为主，辅助存储器开始使用磁盘，开始使用高级程序设计语言和操作系统。第三代计算机（1965-1970年）小规模集成电路时代。这一时期的计算机是以小规模的集成电路作为基本电子元件，主存储器开始使用半导体存储器，外部设备、操作系统和高级语言得到进一步的发展和完善，机型开始多样化、系统化，从而提高了计算机的效率，方便了用户的使用。 第四代计算机（1970年至今）大规模及超大规模集成电路时代。这一时期的计算机是以大规模及超大规模集成电路作为基本电子元件，主存储器仍为半导体存储器器，外部设备和操作系统等更进一步发展，机型向巨型和微型化方向发展。 2.一般情况下，通用计算机可以分为哪几类？ 答：通用计算机按其规模、速度和功能等又可分为巨型机、大型机、中型机、小型机、微型机及单片机。 3.计算机在信息社会中的应用主要表现在哪些方面？ 答：计算机在信息社会中的应用主要表现在以下几个方面： （1）科学计算。指计算机应用于完成科学研究和工程技术中所提出的数学问题（数值计算）。科学计算一般要求计算机速度快、精度高，存储容量相对大。科学计算是计算机最早的应用方面。（2）信息处理。信息处理也称数据处理。人类社会中的各种信息需要及时地采集、存储并按各种需要加以整理、分类、统计，把它们加工成人们需要的形式，也就是说需要对信息加以处理，才能使之得以利用 （3）过程控制。过程控制是指采用计算机对连续的工业生产过程进行控制。采用计算机进行生产过程控制，可提高生产的自动化水平、减轻劳动强度、提高生产效率。 （4）计算机辅助系统。为了提高设计质量、缩短设计周期、提高设计的自动化水平，借助于计算机帮助设计人员进行工程设计，称之为计算机辅助设计（CAD）。另外，还有计算机辅助教学（CAI）、计算机辅助制造（CAM）、计算机辅助测试（CAT）、计算机集成制造（CIMS）等计算机辅助系统。 （5）多媒体技术。把数字、文字、声音、图形、图像和动画等多种媒体有机组合起来，利用计算机、通信和广播电视技术，使它们建立起逻辑联系，并能进行加工处理（包括对这些媒体的录入、压缩和解压缩、存储、显示和传输等）的技术。 （6）计算机通信。是计算机技术与通信技术结合的产物，计算机网络技术的发展将处在不同地域的计算机用通讯线路连接起来，配以相应的软件，达到资源共享的目的。 （7）人工智能。研究解释和模拟人类智能、智能行为及其规律的一门学科。其主要任务是建立智能信息处理理论，进而设计可以展现某些近似于人类智能行为的计算系统 4、“存贮程序控制”的基本原理是什么？ 答：电子计算机的工作原理采用的是·诺伊曼原理思想。·诺伊曼原理的核心是“存贮程序控制”。 “存贮程序控制”原理的基本容是： (1) 采用二进制形式表示数据与指令； (2) 将程序（数据和指令序列）预先存放在主存贮器中，使计算机在工作时能够自动高速地 从存贮器中取出指令，并加以执行；程序中的指令通常是按一定顺序一条条存放，计算机工作时，只要知道程序中第一条指令放在什么地方，就能依次取出每一条指令，然后按指令规定的操作执行相应的操作。 (3) 由运算器、存贮器、控制器、输入设备、输出设备五大基本部件组成计算机系统，并
《控制系统CAD及仿真》实验指导书 自动化学院 自动化系
实验一SIMULINK 基础与应用 一、 实验目的 1、熟悉并掌握Simulink 系统的界面、菜单、工具栏按钮的操作方法； 2、掌握查找Simulink 系统功能模块的分类及其用途，熟悉Simulink 系统功能模块的操作方法； 3、掌握Simulink 常用模块的内部参数设置与修改的操作方法； 4、掌握建立子系统和封装子系统的方法。 二、 实验内容： 1. 单位负反馈系统的开环传递函数为： 1000 ()(0.11)(0.0011) G s s s s = ++ 应用Simulink 仿真系统的阶跃响应曲线。 2．PID 控制器在工程应用中的数学模型为： 1 ()(1)()d p i d T s U s K E s T s T s N =+ + 其中采用了一阶环节来近似纯微分动作，为保证有良好的微分近似效果，一般选10N ≥。试建立PID 控制器的Simulink 模型并建立子系统。 三、 预习要求： 利用所学知识，编写实验程序，并写在预习报告上。
实验二 控制系统分析 一、 实验目的 1、掌握如何使用Matlab 进行系统的时域分析 2、掌握如何使用Matlab 进行系统的频域分析 3、掌握如何使用Matlab 进行系统的根轨迹分析 4、掌握如何使用Matlab 进行系统的稳定性分析 5、掌握如何使用Matlab 进行系统的能观测性、能控性分析 二、 实验内容： 1、时域分析 （1）根据下面传递函数模型：绘制其单位阶跃响应曲线并在图上读标注出峰值，求出系统 的性能指标。 8 106) 65(5)(2 32+++++=s s s s s s G （2）已知两个线性定常连续系统的传递函数分别为1G (s)和2G (s)，绘制它们的单位脉冲响 应曲线。 4 5104 2)(2 321+++++=s s s s s s G ， 27223)(22+++=s s s s G （3）已知线性定常系统的状态空间模型和初始条件，绘制其零输入响应曲线。 ?? ??????????--=????? ???? ???212107814.07814.05572.0x x x x []?? ????=214493 .69691.1x x y ??? ???=01)0(x 2、频域分析 设线性定常连续系统的传递函数分别为1G (s)、2G (s)和3G (s)，将它们的Bode 图绘制在一张图中。 151)(1+= s s G ，4 53.0)(22++=s s s G ，16.0)(3 +=s s G 3、根轨迹分析 根据下面负反馈系统的开环传递函数，绘制系统根轨迹，并分析系统稳定 的K 值范围。 ) 2)(1()()(++= s s s K s H s G
数控插补多轴运动控制系统解剖实验 实验学时：8 实验类型：独立授课实验 实验要求：必修 一、实验目的 1、通过本实验使学生掌握数控插补多轴控制装置的基本工作原理； 2、根据常用低压电器原理分析各运动控制电气元件的应用原理，分析数控插补运动实现的控制原理； 3、根据机电一体化产品的设计要求和设计流程进行运动控制系统的功能分析、机械结构分析、控制系统分析以及相关传感器选型等方面的设计内容。 本实验以数控插补多轴运动控制系统为具体对象，使学生掌握机电一体化产品设计和开发的技术流程和主要内容，通过运动控制系统的实现过程掌握常用电气元件识别和原理、数控插补原理、位置伺服控制系统等的设计和实现方式。 二、实验内容 1、通过数控插补多轴控制装置及其相关系统的测试和观察，分析数控插补的工作原理； 2、分析系统的功能、机械结构分析、运动关系以及相关传感器等，分析其相关的机械结构、电机及其驱动模块和传感反馈环节等； 3、根据常用低压电器原理，分析系统各运动控制电气元件的应用原理，分析数控插补运动过程实现的控制原理，并绘制相关的控制原理图和系统连接图。 三、实验设备 1、多轴运动控制系统一套（含电控箱） 2、PC机一台 3、GT-400-SG-PCI 卡一块（插在PC机内部）
四、实验原理 该数控插补多轴运动控制系统是依据开放式数控系统原理构建的，其以通用计算机（PC）的硬件和软件为基础，采用模块化、层次化的体系结构，能通过各种形式向外提供统一应用程序接口的系统。开放式数控系统可分为 3类：（1）CNC 在 PC中；（2）PC作为前端，CNC作为后端；（3）单 PC，双 CPU平台。 本实验采用第一类，把顾高公司的 GT-400-SG-PCI 多轴运动控制卡插入PC 机的插槽中，实现电机的运动控制，完成多轴运动控制系统的控制。其优点如下：（1）成本低，采用标准 PC机；（2）开放性好，用户可自定义软件；（3）界面比传统的 CNC 友好。 图1为该系统的硬件构成图，运动平台机械本体采用模块化拼装，主要由普通PC机、电控箱、运动控制卡、伺服（步进）电机及相关软件组成。其主体由两个直线运动单元（GX系列）组成。每个GX系列直线运动单元主要包括：工作台面、滚珠丝杆、导轨、轴承座、基座等部分，其结构见图2。伺服型电控箱内装有交流伺服驱动器，开关电源，断路器，接触器，运动控制器端子板，按钮开关等。步进型电控箱则装有步进电机驱动器，开关电源，运动控制器端子板，船形开关等。 图1 数控插补多轴控制系统硬件构成
电气与可编程控制器实验指导书 实验课是整个教学过程的—个重要环节.实验是培养学生独立工作能力,使用所学理解决实际问题、巩固基本理论并获得实践技能的重要手段。 一 LC控制系统实验的目的和任务实验目的 1.进行实验基本技能的训练。 2.巩固、加深并扩大所学的基本理论知识,培养解决实际问题的能。 3.培养实事求是、严肃认真,细致踏实的科学作风和良好的实验习惯。为将来从事生产和科学实验打下必要的基础。 4.直观察常用电器的结构。了解其规格和用途,学会正确选择电器的方法。 5.掌握继电器、接触器控制线路的基本环节。 6.初步掌握可编程序控制器的使用方法及程序编制与调试方法。 应以严肃认真的精神,实事求是的态度。踏实细致的作风对待实验课,并在实验课中注意培养自己的独立工作能力和创新精神 二实验方法 做一个实验大致可分为三个阶段,即实验前的准备;进行实验;实验后的数据处理、分及写出实验报告。 1.实验前的准备 实验前应认真阅读实验指导书。明确实验目的、要求、内容、步骤,并复习有关理论知识,在实验前要能记住有关线路和实验步骤。 进入实验室后,不要急于联接线路,应先检查实验所用的电器、仪表、设备是否良好,了解各种电器的结构、工作原理、型号规格,熟悉仪器设备的技术性能和使用
方法,并合理选用仪表及其量程。发现实验设备有故障时,应立即请指导教师检查处理,以保证实验顺利进行。 2. 联接实验电路 接线前合理安排电器、仪表的位置,通常以便于操作和观测读数为原则。各电器相互间距离应适当,以联线整齐美观并便于检查为准。主令控制电器应安装在便于操作的位置。联接导线的截面积应按回路电流大小合理选用,其长度要适当。每个联接点联接线不得多余两根。电器接点上垫片为“瓦片式”时,联接导线只需要去掉绝缘层,导体部分直接插入即可,当垫片为圆形时,导体部分需要顺时针方向打圆圈,然后将螺钉拧紧,下允许有松脱或接触不良的情况,以免通电后产生火花或断路现象。联接导线裸露部分不宜过长。以免相邻两相间造成短路,产生不必要的故障。 联接电路完成后,应全面检查,认为无误后,请指导老师检查后,方可通电实验。 在接线中,要掌握一般的控制规律,例如先串联后并联;先主电路后控制电路;先控制接点,后保护接点,最后接控制线圈等。 3.观察与记录 观察实验中各种现象或记录实验数据是整个实验过程中最主要的步骤,必须认真对待。 进行特性实验时,应注意仪表极性及量程。检测数据时,在特性曲线弯曲部分应多选几个点,而在线性部分时则可少取几个点。 进行控制电路实验时。应有目的地操作主令电器,观察电器的动作情况。进一理解电路工作原理。若出现不正常现象时,应立即断开电源,检查分析,排除故障后继续实验。 注意:运用万用表检查线路故障时,一般在断电情况下,采用电阻档检测故障点;在通电情况下,检测故障点时,应用电压档测量(注意电压性质和量程;此外,还要注意
自动控制原理实验指导书 池州学院 机械与电子工程系
目录 实验一、典型线性环节的模拟 (1) 实验二、二阶系统的阶跃响应 (5) 实验三、根轨迹实验 (7) 实验四、频率特性实验 (10) 实验五、控制系统设计与校正实验 ......................................... 错误！未定义书签。实验六、控制系统设计与校正计算机仿真实验...................... 错误！未定义书签。实验七、采样控制系统实验 ..................................................... 错误！未定义书签。实验八、典型非线性环节模拟 ................................................. 错误！未定义书签。实验九、非线性控制系统分析 ................................................. 错误！未定义书签。实验十、非线性系统的相平面法 ............................................. 错误！未定义书签。
实验一、典型线性环节的模拟 一、实验目的： 1、学习典型线性环节的模拟方法。 2、研究电阻、电容参数对典型线性环节阶跃响应的影响。 二、实验设备： 1、XMN-2型实验箱； 2、LZ2系列函数记录仪； 3、万用表。 三、实验内容： 1、比例环节： r(t) 方块图模拟电路 图中： i f P R R K= 分别求取R i=1M，R f=510K，（K P=0.5）； R i=1M，R f=1M，（K P=1）； R i=510K，R f=1M，（K P=2）； 时的阶跃响应曲线。 2、积分环节： r(t) 方块图模拟电路图中：T i=R i C f 分别求取R i=1M，C f=1μ，（T i=1s）； R i=1M，C f=4.7μ，（T i=4.7s）；）；
《大学计算机基础》实验课程实施过程 一、实验目的 1．掌握Windows的基本操作； 2．掌握“计算机”的使用； 3．掌握对文件与文件夹管理的基本操作； 4．掌握磁盘管理的常用操作； 5．掌握控制面板的基本设置； 6．掌握软件的安装和卸载； 7．掌握在Windows 7下使用常用的DOS和Windows命令。 二、实验内容 1．Windows的基本操作 ①设置计算机为休眠状态，然后重新恢复；设置计算机为注销，然后重 新进入。观察对比这两种状态进入前后的情况并记录。 ②打开计算器程序，分别用不同的模式，完成以下任务并记录结果：计 算10的阶乘；将十进制数5684分别转换为二进制、八进制和十六进制；将16英尺的长度转换为以米为单位的长度。 ③打开画图程序，再使用Windows任务管理器将其关闭 2．对磁盘的操作 ①查看磁盘信息和修改磁盘卷标。 ②检查磁盘。 ③清理磁盘。 ④整理磁盘。 ⑤磁盘格式化 3．对文件和文件夹的操作 （1）搜索文件
在C盘搜索文件名为explorer.exe文件，并记录其位置、文件大小、占用空间大小和创建时间。 （2）文件和文件夹创建、复制、移动和更名等操作； 4．控制面板的基本使用 ①将时区设置为格林威治标准时间，观察当前时间和日期，并记录。然 后重新设置回北京时间和中国时区。 ②将鼠标右键设置主要键，双击速度设置为最快并体会其感觉。 ③添加一个名叫“classmate”标准用户类型的账户， ④将桌面主题设置为“Windows 7 Basic”样式 ⑤设置屏幕保护程序为“三维文字”， ⑥使用控制面板中“添加或删除程序”安装一个由教师提供的软件，正 确安装后删除该软件。 ⑦关闭Windows里面的“Windows小工具平台”的功能。 5．DOS命令和Windows命令使用方法 ①执行“运行”，在弹出的“运行”对话框运行explorer.exe命令，观察 执行结果。 ②在“命令提示符”窗口中执行ipconfig.exe命令，记录本机IP地址。 6．文件和文件夹综合操作 在Windows的“命令提示符”窗口下，使用DOS命令完成文件和文件夹创建、复制、移动和更名等操作； 三、思考、探索与提高 1．如果将文件属性改为隐藏，通过什么方法能查看到这些隐藏文件？ 2．如果只知道一个文本文件内容中带有“大学计算机基础”字符串，如何在电脑中查找到该文件？ 3．为什么一个文件的大小与其占用空间大小不一致？ 4．试分析快速格式化的优点和不足。 5．试分析定期进行磁盘检查、磁盘清理和整理磁盘的优点。 6．如何利用Internet时间服务器进行当前计算机时间的校正？ 7．如何显示鼠标指针踪迹？
过程控制系统实验指导书 王永昌 西安交通大学自动化系 2015.3
实验一先进智能仪表控制实验 一、实验目的 1．学习YS—170、YS—1700等仪表的使用； 2．掌握控制系统中PID参数的整定方法； 3．熟悉Smith补偿算法。 二、实验内容 1．熟悉YS-1700单回路调节器与编程器的操作方法与步骤，用图形编程器编写简单的PID仿真程序； 2．重点进行Smith补偿器法改善大滞后对象的控制仿真实验； 3．设置SV与仿真参数，对PID参数进行整定，观察仿真结果，记录数据。 4．了解单回路控制，串级控制及顺序控制的概念，组成方式。 三、实验原理 1、YS—1700介绍 YS1700 产于日本横河公司，是一款用于过程控制的指示调节器，除了具有YS170一样的功能外，还带有可编程运算功能和2回路控制模式，可用于构建小规模的控制系统。其外形图如下： YS1700 是一款带有模拟和顺序逻辑运算的智能调节器，可以使用简单的语言对过程控制进行编程（当然，也可不使用编程模式）。高清晰的LCD提供了4种模拟类型操作面板和方便的双回路显示，简单地按前面板键就可进行操作。能在一个屏幕上对串级或两个独立的回路进行操作。标准配置I/O状态显示、预置PID控制、趋势、MV后备手动输出等功能，并且可选择是否通信及直接接收热偶、热阻等现场信号。对YS1700编程可直接在PC机上完成。
SLPC内的控制模块有三种功能结构，可用来组成不同类型的控制回路：（1）基本控制模块BSC，内含1个调节单元CNT1，相当于模拟仪表中的l台PID调节器，可用来组成各种单回路调节系统。 （2）串级控制模块CSC，内含2个互相串联的调节单元CNTl、CNT2，可组成串级调节系统。 （3）选择控制模块SSC，内含2个并联的调节单元CNTl、CNT2和1个单刀三掷切换开关CNT3，可组成选择控制系统。 当YS1700处于不同类型的控制模式时，其内部模块连接关系可以表示如下：（1）、单回路控制模式
实验三利用MATLAB求取状态空间模型的相似变换及其标准型、控制系统的不同状态模型实现 实验目的： 1、通过实验掌握线性系统的对角线标准型、约当标准型、模态标准型以及伴随矩阵标准型的表示及相应变换阵的求解； 2、通过编程、上机调试，掌握系统可控性和可观测性的判别方法、系统的可控性和可观测性分解等； 3、加深理解由控制系统传递函数建立能控、能观、约当标准型等不同状态模型的方法。实验原理： 一、线性系统状态空间模型的相似变换及其标准型 （1）将状态空间模型G经变换矩阵T变换为状态空间模型G1； G1=ss2ss(G,T) （2）将状态空间模型G经变换矩阵T变换为其他形式的状态空间模型G1 [G1,T]=canon(G,type) 其中，当type为'companion'、'modal'、'jordan' 时，分别将状态空间模型G变换 为伴随矩阵标准型、模态标准型、约当标准型状态空间模型G1，并得到相应的变 换矩阵T； （3）计算矩阵A的特征值及与特征值对应的对角型变换矩阵D； [V,D]=eig(A) （4）计算矩阵A变换为约当标准型J，并得到变换矩阵V； [V,J]=jordan(A) 二、线性系统可控、可观判别方法与分解 （1）构造系统的可控性判别矩阵Tc； Tc=ctrb(A,B) （2）构造系统的可观测性判别矩阵To； To=obsv(A,C) （3）求取可控Gram矩阵和可观测Gram矩阵； W=gram(G,type) 其中type为'c'时，为求取可控Gram矩阵，type为'o'时，为求取可观测Gram 矩阵。 （4）能控性分解 [Ac,Bc,Cc,Tc,Kc]=ctrbf(A,B,C) 将系统分解为可控子系统和不可控子系统，Tc是变换阵，sum(Kc)是可控状 态的数目； （5）能观测性分解
习题及实验（一） 第一部分习题 一、简答题 （略） 第二部分选择题答案（p3） 1.C 2. A 3. B 4. C , C 5. B , B 6. A 7. A, B, B 8. B, D 9. D 10. C 注: 7.(1) 应为: 1010011.001 习题及实验（二） Windows XP 第一部分习题 一、简答题 1. 简述Windows“资源管理器”窗口的组成。 答：Windows资源管理器”窗口上部是菜单栏和工具栏。工具栏包括标准按钮栏、地址栏和链接栏。窗口中分为两个区域：左窗口和右窗口。左窗口中有一棵文件夹树，显示计算机资源的结构组织，称为“文件夹树型结构框”或“文件夹框”。右窗口中显示左窗口中选定的对象所包含的内容，称为“当前文件夹内容框”，或简称为“文件夹内容框”。左窗口和右窗口之间是一个分隔条。 窗口底部是状态栏。 2. 什么是“快捷菜单”？如何打开Windows XP的快捷菜单？不同对象的快 捷菜单的内容是否相同？ 答：当用鼠标右击一个对象（项目）时，会出现一个快捷菜单。不同对象的快捷菜单的内容是不相同的。 3. 简述文件和文件夹的概念以及它们的命名规则。 ①在文件名或文件夹名中，名字总长度最多可以有255个字符。其中， 包含驱动器和完整路径信息， ②命名必须遵循唯一性原则，即在同一目录下的文件名必须惟一。
文件名或文件夹名中出现的合法字符包括：26个英文字母（大、小写）、0～9十个数字和一些特殊字符。特殊字符包括：$、&、@、!、^、~、_、?、（、）、{、}等。不能出现以下字符：\、│、/、:、*、?、“、<、>等9个字符。 ③不区分英文字母大小写。 4. 回收站的功能是什么？怎样利用回收站恢复被删除的文件及彻底删除回 收站中的文件？ 答：回收站”就相当于一个垃圾箱，用于暂时存放从硬盘文件夹或桌面上被删除的文件及其他对象。 双击桌面上的回收站图标，在打开的窗口中选中要恢复文件，单击“文件”菜单下的“还原”。 双击桌面上的回收站图标，在打开的窗口中选中要恢复文件，单击“文件”菜单下的“还原”。 双击桌面上的回收站图标，在打开的窗口中单击“文件”菜单下的“删除”。 5．在Windows XP中运行应用程序有哪几种方法？最常用的是什么方法？ 1．使用“应用程序的快捷方式”启动程序 2．通过在“我的电脑”或“资源管理器”中双击程序图标 3．使用“运行”命令启动程序 4．通过文档启动应用程序 5．在MS?DOS方式下运行应用程序 最常用的是1、2、4三种。 6．叙述在Windows XP的资源管理器中，用编辑菜单和鼠标拖曳两种方法实现文件移动和文件复制的过程。 答：用编辑菜单： 1、选定要复制的文件。 2、单击应用程序“编辑”菜单下的“复制”命令。 3、在目标地单击“编辑”菜单中“粘贴”命令。 用鼠标拖曳： 步骤1：选定要复制的文件。 步骤2：按下Ctrl键的同时用鼠标将其拖动到目的窗口中 7．在不同窗口间进行切换的方法有哪些？怎样使所有打开的窗口全部最小化？ 答：第一种方法：用鼠标单击“任务栏”上的窗口图标按钮。 第二种方法：在所需要的窗口还没有被完全挡住时，单击所需要的窗口。 第二种方法：用快捷键Alt+Esc或Alt+Tab。 单击任务栏快速启动栏中的“显示桌面”图标可使所有打开的窗口全部最小化。 8．如何卸载程序？
计算机过程控制系统(DCS)课程实验指导书实验一、单容水箱液位PID整定实验 一、实验目的 1、通过实验熟悉单回路反馈控制系统的组成和工作原理。 2、分析分别用P、PI和PID调节时的过程图形曲线。 3、定性地研究P、PI和PID调节器的参数对系统性能的影响。 二、实验设备 AE2000A型过程控制实验装置、JX-300X DCS控制系统、万用表、上位机软件、计算机、RS232-485转换器1只、串口线1根、网线1根、24芯通讯电缆1根。 三、实验原理 图2-15为单回路水箱液位控制系统 单回路调节系统一般指在一个调节对象上用一个调节器来保持一个参数的恒定，而调节器只接受一个测量信号，其输出也只控制一个执行机构。本系统所要保持的参数是液位的给定高度，即控制的任务是控制水箱液位等于给定值所要求的高度。根据控制框图，这是一个闭环反馈单回路液位控制，采用SUPCON JX-300X DCS控制。当调节方案确定之后，接下来就是整定调节器的参数，一个单回路系统设计安装就绪之后，控制质量的好坏与控制器参数选择有着很大的关系。合适的控制参数，可以带来满意的控制效果。反之，控制器参数选择得不合适，则会使控制质量变坏，达不到预期效果。一个控制系统设计好以后，系统的投运和参数整定是十分重要的工作。 一般言之，用比例（P）调节器的系统是一个有差系统，比例度δ的大小不仅会影响到余差的大小，而且也与系统的动态性能密切相关。比例积分（PI）调节器，由于积分的作用，不仅能实现系统无余差，而且只要参数δ，Ti调节合理，也能使系统具有良好的动态性能。比例积分微分（PID）调节器是在PI调节器的基础上再引入微分D的作用，从而使系统既无余差存在，又能改善系统的动态性能（快速性、稳定性等）。但是，并不是所有单回路控制系统在加入微分作用后都能改善系统品质，对于容量滞后不大，微分作用的效果并不明显，而对噪声敏感的流量系统，加入微分作用后，反而使流量品质变坏。对于我们的实验系统，在单位阶跃作用下，P、PI、PID调节系统的阶跃响应分别如图2-16中的曲线①、②、③所示。 图2-16 P、PI和PID调节的阶跃响应曲线
实验1 用MATLAB 分析状态空间模型 1、实验设备 PC 计算机1台，MATLAB 软件1套。 2、实验目的 ① 学习系统状态空间表达式的建立方法、了解系统状态空间表达式与传递函数相互转换的方法； ② 通过编程、上机调试，掌握系统状态空间表达式与传递函数相互转换方法。 3、实验原理说明 参考教材P56~59“2.7 用MA TLAB 分析状态空间模型” 4、实验步骤 ① 根据所给系统的传递函数或A 、B 、C 矩阵，依据系统的传递函数阵和状态空间表达式之间的关系式，采用MATLAB 编程。 ② 在MA TLAB 界面下调试程序，并检查是否运行正确。 题1.1 已知SISO 系统的传递函数为 243258()2639 s s g s s s s s ++=++++ （1）将其输入到MATLAB 工作空间； （2）获得系统的状态空间模型。 题1.2 已知SISO 系统的状态空间表达式为 112233010100134326x x x x u x x ????????????????=+????????????????----????????，[]123100x y x x ????=?????? （1）将其输入到MATLAB 工作空间； （2）求系统的传递函数。 实验2 利用MATLAB 求解系统的状态方程 1、实验设备 PC 计算机1台，MATLAB 软件1套。 2、实验目的 ① 学习系统齐次、非齐次状态方程求解的方法，计算矩阵指数，求状态响应； ② 通过编程、上机调试，掌握求解系统状态方程的方法，学会绘制状态响应曲线； ③ 掌握利用MATLAB 导出连续状态空间模型的离散化模型的方法。 3、实验原理说明 参考教材P99~101“3.8 利用MATLAB 求解系统的状态方程” 4、实验步骤 （1）根据所给系统的状态方程，依据系统状态方程的解的表达式，采用MA TLAB 编程。 （2）在MATLAB 界面下调试程序，并检查是否运行正确。 题2.1 已知SISO 系统的状态方程为
武汉科学与技术学院计算机技术系 大学计算机基础实验与习题参考答案 供教师参考 第1章徐新第2～5章张葵；第6章丁胜；第7～8章李顺新；第9章王思鹏；第10章李琳；第11章吴志芳 张葵整理 若有建议及意见，请发邮件至zhangkui@https://www.doczj.com/doc/4215212144.html,，对您提出的建议及意见，将不胜感谢！ 2012年7月18日
目录 目录 (2) 第1章计算机文化与信息表示基础习题 (1) 第2章计算机系统习题 (2) 第4章中文Office 2003习题 (5) 第5章计算机网络基础习题 (8) 第6章程序设计基础习题 (10) 第7章数据结构与常用算法习题 (12) 第8章软件工程基础习题 (15) 第9章数据库技术基础习题 (17) 第10章多媒体技术基础习题 (19) 第11章信息安全基础习题 (20)
第1章计算机文化与信息表示基础习题 一、单项选择题 1～5 DBBAA 二、填空题 1. 逻辑上相关的记录的集合某台二级存储设备上的一块已命名的区域 2. 一种作为计算机系统资源共享的一组相关数据的集合 3. 位、字节和字 三、判断改错题 1. √ 2. √ 3. ×（改正：计算机中存储数据的基本单位是字节。） 4. √ 5. ×（改正：20B中共有二进制位数为20*8。） 更正：书中P155此题题干修改为：20B中共有二进制位数为20。 四、简答题 1. 简述计算机的发展历程 答：（1）第一代：1946---1958年，电子管计算机；（2）第二代：1958---1964年，晶体管计算机；（3）第三代：1964---1971年，集成电路计算机；（4）第四代：1971----今天，大规模集成电路计算机。 2．什么是信息？什么是数据？二者有何关系？ 答：（1）信息是人们按照预先的目的，通过各种不同的渠道、不同的角度观察，以反映客观事物状态和特征的某种概念或经过加工后的数据，是人们进行各种活动所需要的知识。 （2）数据是指存储在某一媒体上可加以鉴别的符号资料。（3）它们的关系是：数据是载荷信息的物理符号；信息是人们消化理解了的数据，是对客观世界的认识。 3．简述在计算机中为什么常采用二进制数表示数据。 答：计算机采用二进制来存储数据和程序的原因有4个：（1）物理上容易实现。（2）运算规则非常简单。（3）可靠性高。（4）易于实现逻辑运算和逻辑判断。 4．什么叫位、字节、字？各有什么特点？ 答：位是计算机存储数据的最小单位，一个二进制位只能表示2种状态。字节是数据处理的基本单位，计算机的存储器以字节为单位存储信息，一个字节等于8个二进制位。计算机处理数据时，CPU通过数据总线一次存取、加工和传送的字节数称为字。一个字所包含的字节数取决于机器的字长，它反映了计算机数据处理的速度。 5. 简述计算机中信息组织的层次结构。 答：任何信息系统都有一个数据组织的层次结构。该层次结构从位、字符开始，进而形成数据元、记录、文件和数据库。（1）位是计算机存储数据的最小单位。（2）八个二进制位组成一个字节，可以表达一个字符（字母、数字或标点符号）。（3）一组字符可以表达一个单词（两个字节可以表示一个汉字），一组单词或一个汉字词组可以形成一个数据元。（4）将逻辑上相关的数据元组合在一起就形成一个记录。（5）文件是逻辑上相关的记录的集合。（6）数据库是一种作为计算机系统资源共享的一组相关数据的集合。一组相关的文件可以形成数据库。
单回路控制系统实验 单回路控制系统概述 实验三单容水箱液位定值控制实验 实验四双容水箱液位定值控制实验 实验五锅炉内胆静（动）态水温定值控制实验 实验三 实验项目名称：单容液位定值控制系统 实验项目性质：综合型实验 所属课程名称：过程控制系统 实验计划学时：2学时 一、实验目的 1．了解单容液位定值控制系统的结构与组成。 2．掌握单容液位定值控制系统调节器参数的整定和投运方法。 3．研究调节器相关参数的变化对系统静、动态性能的影响。 4．了解P、PI、PD和PID四种调节器分别对液位控制的作用。 5．掌握同一控制系统采用不同控制方案的实现过程。 二、实验内容和（原理）要求 本实验系统结构图和方框图如图3-4所示。被控量为中水箱（也可采用上水箱或下水箱）的液位高度，实验要求中水箱的液位稳定在给定值。将压力传感器LT2检测到的中水箱液位信号作为反馈信号，在与给定量比较后的差值通过调节器控制电动调节阀的开度，以达到控制中水箱液位的目的。为了实现系统在阶跃
给定和阶跃扰动作用下的无静差控制，系统的调节器应为PI或PID控制。 三、实验主要仪器设备和材料 1．实验对象及控制屏、SA-11挂件一个、计算机一台、万用表一个； 2．SA-12挂件一个、RS485/232转换器一个、通讯线一根； 3．SA-44挂件一个、CP5611专用网卡及网线、PC/PPI通讯电缆一根。 四、实验方法、步骤及结果测试 本实验选择中水箱作为被控对象。实验之前先将储水箱中贮足水量，然后将阀门F1-1、F1-2、F1-7、F1-11全开，将中水箱出水阀门F1-10开至适当开度，其余阀门均关闭。 具体实验内容与步骤按二种方案分别叙述。 （一）、智能仪表控制 1．按照图3-5连接实验系统。将“LT2中水箱液位”钮子开关拨到“ON”的位置。 图3-4 中水箱单容液位定值控制系统
《自动控制原理》课程实验指导书 主编田玉冬 适用专业：车辆工程 上海电机学院 2013年06月
目录 前言 (2) 实验规则 (3) 实验一典型环节的时域响应实验 (4) 实验二典型系统瞬态响应和稳定性分析实验 (6) 实验三控制系统的频率特性分析实验 (9)
前言 《自动控制原理》是车辆工程专业的一门重要的专业基础课，也是国内各院校相应专业的主干课程。 当前，科学技术的发展趋势既高度综合又高度分化，这要求高等院校培养的大学生，既要有坚实的理论基础，又要有严格的工程技术训练，不断提高的实验研究能力、分析计算能力、总结归纳能力和解决各种实际问题的能力。21世纪要求培养“创造型、开发型、应用型”人才，这就对我们实验教学提出了新的考验。自动控制原理课程的理论性较强，因此在学习本课程时，开设必要的实验，对学生加深理解深入掌握基本理论和分析方法，培养学生分析问题、解决问题的能力，以及使抽象的概念和理论形象化、具体化，对增强学习的兴趣有极大的好处，做好本课程的实验，是学好本课程的重要教学辅助环节。 自动控制原理实验系统是为《自动控制原理》的教学实验专门研制的，是师生科研的有利工具。它具有直观、操作灵活等便于培养学生实验技能的优点，为充分发挥学生独立思考能力和主观能动性。实验指导书明确要求实验前做好有关理论计算或分析，而实验步骤通常是原则性的。实验中可能碰到的主要问题则列在思考题内以引起学生的注意。 《自动控制原理实验》是该课程的课内实验，总计6学时。本课程实验主要完成线性连续系统方面的实验共三个。实验主要以计算机为平台、以操作观察检测为主，在实验中应主要熟悉自动控制系统的时频分析，熟悉各部件的安装位置，掌握工作的原理及检测方法。在完成实验后，需写出详细的实验报告，包括实验方法、实验过程和结果、心得和体会等。
大学计算机基础 实 验 报 告 教学班级：_______ 学号：__________ 姓名：___________ 课程教师：______________ 实验辅导教师：_____________ 西南交通大学 2011年9月
实验一微机基本操作与上网冲浪 教学班级：_______ 学号：__________ 姓名：___________ 实验日期：___________ 实验地点：_________(机房) 指导教师签名：__________ 实验成绩：___________ 一、实验目的 1．掌握计算机系统的启动与关闭； 2．掌握常用输入设备、输出设备、存储设备的用法。 3．掌握搜索引擎的使用； 4．掌握下载与解压缩的方法； 5．掌握软件安装的方法。 二、实验任务 1．启动与关闭计算机。 2．利用“键盘盲打练习”软件进行键盘的指法练习。 3．硬盘信息查询。 4．利用搜索引擎搜索成都商报，阅读当日报纸新闻。 5．利用下载工具FlashGet在网上下载“NetAnts”软件压缩包，利用压缩工具winRar解压缩该包，并安装该软件。 三、实验检查内容 [ ] 1．能否热启动计算机 [ ] 2．能否下载打字软件（辅导老师可协助将软件下载到教师机上，学生通过网上邻居获取） [ ] 3．能否安装打字软件 [ ] 4．打字速度/分钟 [ ] 5．查看C区总容量 [ ] 6．查看磁盘整理程序对C区的分析报告，看是否需要整理[ ] 7．写出当日成都商报的头版头条标题 [ ] 8．是否将NetAnts软件安装在D区
实验二文件资源的管理与操作 教学班级：_______ 学号：__________ 姓名：___________ 实验日期：___________ 实验地点：_________(机房) 指导教师签名：__________ 实验成绩：___________ 一、实验目的 1．掌握文件的复制、移动、删除； 2．掌握文件的重命名、属性的设置； 3．掌握文件的查找； 4．掌握文件夹选项操作。 二、实验任务 1．查找文件“notepad.exe”，在D盘上以自己的学号为名建立一个新的文件夹，在此文件夹内建一名为“记事本”的文件夹，将文件“notepad.exe”复制到“记事本”文件夹下面，属性修改为“只读”，然后在桌面上创建“notepad.exe”文件的快捷方式。 2．显示“我的文档”文件夹下所有文件的扩展名。 三、实验检查内容 [ ] 1．是否在D区建立以自己学号为名的文件夹 [ ] 2．是否在学号文件夹中创建名为“记事本”的文件夹 [ ] 3．是否将“notepad.exe”文件复制到“记事本”文件夹中[ ] 4．“notepad.exe”文件的属性是否修改为“只读” [ ] 5．是否在桌面上创建“notepad.exe”文件的快捷方式 [ ] 6．是否显示文件的扩展名
自动控制原理实验指导书 王娜编写 电气工程与自动化学院 自动化系 2017年11月 实验一控制系统的时域分析
[实验目的] 1、熟悉并掌握Matlab 操作环境和基本方法，如数据表示、绘图等命令； 2、掌握控制信号的拉氏变换与反变换laplace 和ilaplace ，控制系统生成模型的常用函数命令sys=tf(num,den)，会绘制单位阶跃、脉冲响应曲线； 3、会构造控制系统的传递函数、会利用matlab 函数求取系统闭环特征根； 4、会分析控制系统中n ζω， 对系统阶跃、脉冲响应的影响。 [实验内容及步骤] 1、矩阵运算 a) 构建矩阵：A=[1 2;3 4]; B=[5 5;7 8]; 解： >> A=[1 2;3 4] A = 1 2 3 4 >>B=[5 5;7 8] B = 5 5 7 8 b) 已知A=[1.2 3 5 0.9;5 1.7 5 6;3 9 0 1;1 2 3 4] ，求矩阵A 的特征值、特征多项式和特征向量. 解：>> A=[1.2 3 5 0.9;5 1.7 5 6;3 9 0 1;1 2 3 4]; >> [V ,D]=eig(A) V = 0.4181 -0.4579 - 0.3096i -0.4579 + 0.3096i -0.6044 0.6211 -0.1757 + 0.2740i -0.1757 - 0.2740i 0.0504 0.5524 0.7474 0.7474 -0.2826 0.3665 -0.1592 - 0.0675i -0.1592 + 0.0675i 0.7432 D = 13.0527 0 0 0 0 -4.1671 + 1.9663i 0 0 0 0 -4.1671 - 1.9663i 0 0 0 0 2.1815 >> p=poly(A) p = -6.9000 -77.2600 -86.1300 604.5500 2. 基本绘图命令 a) 绘制余弦曲线y=cos(x)，x ∈[0，2π] 解：>> x=linspace(0,2*pi); >> y=cos(x); >> plot(x,y)
《大学计算机基础Ⅰ》课程 实验报告手册
（以上由学生填写） 实验教师（签字） 西南大学计算机与信息科学学院 计算机基础教育系 年月日 一、实验说明 本课程实验分为一般性实验（验证和简单设计）和综合性实验（课程设计）两部分。从第3周开始参考实验任务书（本报告中的五部分）完成每周规定的实验，并根据进度按要求认真填写本实验报告中的六、七部分，此实验报告将作为实验成绩评定的依据之一。 本课程实验从开课学期第3周开始实习，每周2学时，16周结束，共28学时。除统一安排的时间外，学生还可根据自己的实际适当安排课余时间上机。上机内容参见本报告中的“五、实验任务书”部分。 二、实验目的 通过本实验，让学生掌握计算机的基本操作和基本技能，能够学会知识的运用与积累，能够举一反三，具备一定的独立解决问题的能力和信心，培养学生熟练地使用常用软件的能力及严肃认真的科学作风，为今后的学习和工作打下良好的基础。 三、实验要求 1、每次实验课将考勤，并作为实验成绩的重要依据。 2、每次实验前学生必须充分准备每次的实验内容，以保证每次上机实验的效果。实验过程中必须独立完成。 3、学期结束时，每位同学应将自己的《实验报告》交各专业班长或学习委员，由班长或学习委员以专业为单位、按学号从小到大排列好统一交给实验指导老师，否则无实验成绩。 四、实验报告要求 一共要求填写3个阶段性实验报告、1个综合性实验报告和1份学期总结，与每份实验
报告对应产生的电子文档交由实验老师指定的位置，该电子文档也将作为实验成绩评定的依据之一。 五、实验任务书 教材：《大学计算机基础》第五版高等教育出版社 实验参考书：《大学计算机基础实践教程》高等教育出版社 实验一：指法练习、汉字录入 实验目的： 1．掌握鼠标和键盘的使用及正确的操作指法。 2．掌握微型计算机的打开和关闭操作 3．熟悉键盘指法和文字录入 4．了解中英文切换，全半角的切换 实验任务： 1．参见实验参考书中的实验1-1-1中的[任务1]（7页） 2．参见实验参考书中的实验1-1-1中的[任务3]（7页） 实验二：Windows的基本操作和文件管理操作 实验目的： 1．掌握Windows的基本知识和基本操作 2．掌握“Windows资源管理器”和“我的电脑”的使用 实验任务： 1．参见实验参考书中的实验1-2-1中的全部任务（14页） 2．参见实验参考书中的实验1-2-2中的全部任务（18页） 实验三：控制面板与任务管理器的使用 实验目的： 1.掌握磁盘格式化的方法 2.掌握控制面板的使用 3.掌握任务管理器的基本操作 4.掌握磁盘碎片整理程序等实用程序的使用 5.了解系统配置实用程序的使用 6.了解注册表的原理及会简单的使用注册表 实验任务： 1．参见实验参考书中的实验2-1-1中的全部任务（94页） 2．参见实验参考书中的实验2-1-2中的全部任务（99页） 3．参见实验参考书中的实验2-1-5中的[任务1]（107页） 4．参见实验参考书中的实验2-1-6中的[任务1]（109页） 5．（选做）参见实验参考书中的实验2-1-5中的[任务2]（107页） 6．（选做）参见实验参考书中的实验2-1-6中的[任务2]和[任务3]（109页） 7．（选做）参见实验参考书中的实验2-1-7中的全部任务（110页） 8．（选做）参见实验参考书中的实验2-1-8中的全部任务（112页） 实验四：Word文档的基本操作和排版 实验目的： 1.掌握应用程序的启动与退出方法