一交流电机的点动与自动控制
1、电路原理图如下：
2、实验步骤:
1,断开实验台总电源开关
2,打开电脑,运行机电传动软件,先选择实验项目,然后根据软件中显示的原理图,在实验台上接线
3,按照原理图接线,接触器选用交流单元的接触器;
4,确定接线无误后,合上电源开关,就可开始进行实验
5,软件中点击<测试>--<运行>即可监测电机的扭矩和转速,5分钟后将自动弹出保存对话框,请确定并保存实验结果
3、实验过程:
按下原理图中对应的按钮,电机即可能到相应的动作
4、实验心得
该实验原理和操作都很简单，我们小组十分钟就做完了，运行也是正确的，给我们下面做实验也打好了基础，包括基本连线和基本设备，以及安全事项。
二、交流电机的能耗制动
1、电路原理图
2、实验步骤
1,断开实验台总电源开关
2,打开电脑,运行机电传动软件,先选择实验项目,然后根据软件中显示的原理图,在实验台上接线
3,按照原理图接线,接触器选用交流单元的接触器;
4,确定接线无误后,合上电源开关,就可开始进行实验
5,软件中点击<测试>--<运行>即可监测电机的扭矩和转速,5分钟后将自动弹出保存对话框,请确定并保存实验结果
3、实验过程:
按下原理图中对应的按钮,电机即可能到相应的动作
4、实验心得
能耗制动这个实验的原理接线图有一点复杂，所以我们组采取两个人分别接线主电路和控制电路。第一次接完运行后发现机器运行不了。证明我们接线有错误了。排查之后又重新连线，发现控制电路连错了。然后纠正后才能有正确的实验现象。总之，实验要认真的做，细心排查。
三、交流电机的正反转控制
1、电路原理图
2、实验步骤
1,断开实验台总电源开关
2,打开电脑,运行机电传动软件,先选择实验项目,然后根据软件中显示的原理图,在实验台上接线
3,按照原理图接线,接触器选用交流单元的接触器;
4,确定接线无误后,合上电源开关,就可开始进行实验
5,软件中点击<测试>--<运行>即可监测电机的扭矩和转速,5分钟后将自动弹出保存对话框,请确定并保存实验结果
3、实验过程:
按下原理图中对应的按钮,电机即可能到相应的动作
4、实验心得
交流电机正反转这个实验的原理图较上两实验复杂一点，所以我们组采取两个人分别接线主电路和控制电路。第一次接完运行后发现机器运行不了。证明我们接线有错误了。排查之后继续实验发现还是有问题，然后我们又重新接线然后成功了。说明做实验要认真细心不能马虎行事。
机电传动实验报告
姓名：
学号：
班级：
实验指导：
《机电传动与控制》实验教学大纲 课程代码：18044333 课程性质：非独立实验课课程分类：专业课程实验学时：8学时 适用专业：机械制造设计及其自动化开课单位：矿业工程系一、实验教学目标 机电传动与控制是机械设计制造及其自动化专业的一门专业必修课程，作为实践环节的本实验课，其地位是认识不同类型电机，了解电机控制方法以及实际对电机控制回路进行接线。通过实验更好地提高学生的实验操作技能和解决实际问题的能力，使学生对实验课的地位得到应有的认识，使学生理解组成机电系统的各个部分是如何工作的，进一步提高学生的动手、动脑能力和理论应用能力，为后继课程的学习打下坚实的基础。 二、主要仪器设备名称 电力拖动试验台 液压试验台 GE实验室柔性生产线 三、实验基本要求 对布置的实验题目能够进行分析，结合实验器材，自行设计方案，在实验装置上调试，实现规定的操作，并写出合乎规范的实验报告。 ①实验前必须预习与实验相关的教材内容，了解实验内容， 弄清实验原理。 ②实验中，必须熟练掌握单片机实验系统的硬件的连接及使 用，并能熟练使用相应的实验软件，认真调试程序。 ③每次实验学生必须完成相应的实验要求才能离开实验室。
④实验完成后必须有该次实验的相应实验报告，报告内容包 括：实验目的，实验原理，实验连线图 ⑤每次实验成绩按10分计，依据实验前的预习，实验时的 考勤，实验中的操作，实验后的报告等各部分的完成情况 来计分。 四、实验项目设置与内容 序 号 实验名称实验学时每组人数实验类型开出要求 1 机电控制系统与传动系统认知 实验 2 1 认知必做 2 液压控制回路的搭建 2 1 综合必做 3 三相异步电动机基本控制线 路 2 2 验证必做 4 三相异步电动机的正反转控 制线路 2 2 验证必做 五、实验考核 根据实际操作能力和实验报告综合评定成绩。实验满分为20分，计入《机电传动与控制》课程的总成绩。 六、教材及主要教学参考书 程宪平，机电传动与控制，华中科技大学出版社，2011年7月（教材） 执笔人：李瑾
《机电传动控制与PLC技术》课程实验教学大纲 课程名称 机电传动控制与PLC技术 课程学时 40 课程学分 2.5 课程属性 专业选修课 适用专业 自动化、电气工程及其自动化专业 课程性质 非独立设置的实验课程 先修课程 电机学、电机与拖动、工厂供电等 一、课程简介 本课程主要介绍常用控制电器的结构、原理、用途及型号 电气控制的基本线路 典型生产设 备电气控制系统 PLC的基本原理 三菱PLC的基本指令及顺序控制指令、功能指令 PLC的通信与 联网技术 PLC正确选用及PLC控制系统的简单设计。 二、课程实验目的 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力 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。 三、实验方式及基本要求 电气控制实验要求3-4人一组 按要求完成规定的实验项目 PLC实验要求单人单机实验 按要 求完成规定的实验项目。 要求能独立完成规定的实验项目 学会继电接触器控制线路的分析和设计方法 会观察实验现 象 会设计简单的控制险路 有解决简单控制线路故障的能力 掌握编程器、编程软件的使用 能 阅读和分析实际PLC程序与梯形图 能进行简单的程序设计 运行、调试、维护可编程序控制器系 统。 四、实验报告要求 实验报告是实验工作的全面总结 要用简明的形式将实验结果完整和真实的表达出来 报告要求简明扼要 字迹工整 分析合理。图表整齐清楚 线路图要用铅笔及绘图仪器绘制 不应徒手描 画。报告包括以下几项内容 1、实验名称、专业、班级、姓名、同组者名称、实验台号、实验日期、交报告日期。 2、实验目的 3、实验线路图 4、实验设备
中南大学 《通信电子线路》实验报告 学院信息科学与工程学院 题目调制与解调实验 学号 专业班级 姓名 指导教师
实验一振幅调制器 一、实验目的： 1．掌握用集成模拟乘法器实现全载波调幅和抑止载波双边带调幅的方法。 2．研究已调波与调制信号及载波信号的关系。 3．掌握调幅系数测量与计算的方法。 4．通过实验对比全载波调幅和抑止载波双边带调幅的波形。 二、实验内容： 1．调测模拟乘法器MC1496正常工作时的静态值。 2．实现全载波调幅，改变调幅度，观察波形变化并计算调幅度。 3．实现抑止载波的双边带调幅波。 三、基本原理 幅度调制就是载波的振幅（包络）受调制信号的控制作周期性的变化。变化的周期与调制信号周期相同。即振幅变化与调制信号的振幅成正比。通常称高频信号为载波信号。本实验中载波是由晶体振荡产生的10MHZ高频信号。1KHZ的低频信号为调制信号。振幅调制器即为产生调幅信号的装置。 在本实验中采用集成模拟乘法器MC1496来完成调幅作用，图2-1为1496芯片内部电路图，它是一个四象限模拟乘法器的基本电路，电路采用了两组差动对由V1－V4组成，以反极性方式相连接，而且两组差分对的恒流源又组成一对差分电路，即V5与V6，因此恒流源的控制电压可正可负，以此实现了四象限工作。D、V7、V8为差动放大器V5与V6的恒流源。进行调幅时，载波信号加在V1－V4的输入端，即引脚的⑧、⑩之间；调制信号加在差动放大器V5、V6的输入端，即引脚的①、④之间，②、③脚外接1KΩ电位器，以扩大调制信号动态范围，已调制信号取自双差动放大器的两集电极（即引出脚⑹、⑿之间）输出。
图2-1 MC1496内部电路图 用1496集成电路构成的调幅器电路图如图2－2所示，图中VR8用来调节引出脚①、④之间的平衡，VR7用来调节⑤脚的偏置。器件采用双电源供电方式（＋12V，－9V），电阻R29、R30、R31、R32、R52为器件提供静态偏置电压，保证器件内部的各个晶体管工作在放大状态。 四、实验结果 1. ZD.OUT波形： 2. TZXH波形：
实验一 带传动性能分析实验 一、实验目的 1、了解带传动试验台的结构和工作原理。 2、掌握转矩、转速、转速差的测量方法，熟悉其操作步骤。 3、观察带传动的弹性滑动及打滑现象。 4、了解改变预紧力对带传动能力的影响。 二、实验内容与要求 1、测试带传动转速n 1、n 2和扭矩T 1、T 2。 2、计算输入功率P 1、输出功率P 2、滑动率ε、效率η。 3、绘制滑动率曲线ε—P 2和效率曲线η—P 2。 三、带传动实验台的结构及工作原理 传动实验台是由机械部分、负载和测量系统三部分组成。如图1-1所示。 1直流电机 2主动带轮 3、7力传感器 4轨道 5砝码 6灯泡 8从动轮 9 直流发电机 10皮带 图1-1 带传动实验台结构图 1、机械部分 带传动实验台是一个装有平带的传动装置。主电机1是直流电动机，装在滑座上，可沿滑座滑动，电机轴上装有主动轮2，通过平带10带动从动轮8，从动轮装在直流发电机9的轴上，在直流发电机的输出电路上，并接了八个灯泡，每个40瓦，作为发电机的负载。砝码通过尼龙绳、定滑轮拉紧滑座，从而使带张紧，并保证一定的预拉力。随着负载增大，带的受力增大，两边拉力差也增大，带的弹性滑动逐步增加。当带的有效拉力达到最大有效圆周力时，带开始打滑，当负载继续增加时则完全打滑。 2、测量系统 测量系统由转速测定装置和扭矩测量装置两部分组成。 （1）转速测定装置 用硅整流装置供给电动机电枢以不同的端电压实现无级调速，转动操纵面板上“调速”旋钮，即可实现无级调速，电动机无级调速范围为0～1500r/min ；两电机转速由光电测速装置测出，将转速传感器（红外光电传感器）分别安装在带轮背后的“U ”形糟中，由此可获得转速信号，经电路处理即可得到主、从动轮上的转速n 1、n 2。 （2）扭矩测量装置 电动机输出转矩1T (主动轮转矩)、和发电机输入转矩2T (从动轮转矩)采用平衡电机外壳（定子）的方法来测定。电动机和发电机的外壳支承在支座的滚动轴承中，并可绕转子的轴线摆动。当电动机通过带传动带动发电机转动后，由于受转子转矩的反作用，电动机定子将向转子旋转的相反方向倾倒，发电机的定子将向转子旋转的相同方向倾倒，翻转力的大小可通过力传感器测得，经过计算电路计算可得到作用于电机和发电机定子的转矩，其大小与主、从动轮上的转矩1T 、2T 相等。
操作系统原理试验报告 班级： 学号： 姓名：
实验一：CPU调度 一、实验内容 选择一个调度算法，实现处理机调度。 二、实验目的 多道系统中，当就绪进程数大于处理机数时，须按照某种策略决定哪些进程优先占用处理机。本实验模拟实现处理机调度，以加深了解处理机调度的工作。 三、实验题目 1、设计一个按优先权调度算法实现处理机调度的程序； 2、设计按时间片轮转实现处理机调度的程序。 四、实验要求 PCB内容： 进程名/PID； 要求运行时间（单位时间）； 优先权； 状态： PCB指针； 1、可随机输入若干进程，并按优先权排序； 2、从就绪队首选进程运行：优先权-1/要求运行时间-1 要求运行时间=0时，撤销该进程 3、重新排序，进行下轮调度 4、最好采用图形界面； 5、可随时增加进程； 6、规定道数，设置后备队列和挂起状态。若内存中进程少于规定道数，可自动从后备 队列调度一作业进入。被挂起进程入挂起队列，设置解挂功能用于将指定挂起进程解挂入就绪队列。 7、每次调度后，显示各进程状态。 实验二：内存管理 一、实验内容 主存储器空间的分配和回收 二、实验目的 帮助了解在不同的存储管理方式下，应怎样实现主存空间的分配和回收。 三、实验题目 在可变分区管理方式下，采用最先适应算法实现主存空间的分配和回收。
四、实验要求 1、自行假设主存空间大小，预设操作系统所占大小并构造未分分区表； 表目内容：起址、长度、状态（未分/空表目） 2、结合实验一，PCB增加为： {PID，要求运行时间，优先权，状态，所需主存大小，主存起始位置，PCB指针} 3、采用最先适应算法分配主存空间； 4、进程完成后，回收主存，并与相邻空闲分区合并 .1、Vo类说明（数据存储结构） 进程控制块PCB的结构： Public class PCB{ //进程控制块PCB，代表一个进程 //进程名，作为进程的标识； private String name; //要求运行时间，假设进程运行的单位时间数； private int time; //赋予进程的优先权，调度时总是选取优先数小的进程先执行； private int priority; //状态，假设有“就绪”状态（ready）、“运行”状态（running）、 //“后备”状态（waiting）、“挂起”状态(handup) private String state; //进程存放在table中的位置 private int start; //进程的大小 private int length; //进程是否进入内存，1为进入，0为未进入 private int isIn; //进程在内存中的起始位置 private int base; //进程的大小 private int limit; //一些get和set方法以及构造器省略… };
试验二 三相异步电动机的正反转控制 一、实验目的: 1、对接触器、热继电器、开关、按扭的外观和功能进行认识，可以通过简单的电路来测试其功能，借助万用表或其它指示工具来加深直观认识； 2、学会异步电动机正反转控制线路的接线方法； 3、按照电动机正反转控制电路接线，组成实际控制电路，并通电试运行，通电时要注意安全，以防触电。 二、实验仪器和设备： 1、DT31继电器-接触器1套 2、D21三相异步电动机1台 3、机电传动试验平台1套（含电流表电压表） 4、接线若干 三、实验原理：
图1 三相异步电动机正反转控制线路 1、继电接触器控制大量应用于对电动机的启动、停止、正反转、调速、制动等控制。从而使生产机械按规定的要求动作；同时，也能对电动机和生产机械进行保护。 2、图1是三相异步电动机正反转控制线路。 生产机械往往要求运动部件可以正反两个方向运行，这就要求电机可以正反转控制。 任意将电动机三相电源进线中的任意两相对调接线，即可达到反转的目的。 正反转控制电路如图1所示，采用两个接触器，即正转用的接触器KM1
和反转用的接触器KM2。KM1和KM2这两个动断辅助触点在线路中所起的作用称为互锁作用，这两个动断触点就叫互锁触点。 3、操作流程： 正转：按下常开按钮SB2后，接触器KM1线圈得电，主触点KM1闭合，电动机M起动正转；同时KM1的自锁触点闭合，互锁触点断开。 反转：先按停止按钮SB1，接触器KM1线圈断电释放，KM1触点复位，电动机M断电；然后按反转按钮SB3，接触器KM2线圈获电，KM2主触点闭合，电动机反转，同时KM2自锁触点闭合，互锁触点断开。 实验步骤注意，要改变电机方向，必须先按停止按钮SB1，再按反转按钮SB3才能使得电动机反转。 四、实验内容和步骤： 1、分别用继电器、接触器、按钮开关、热继电器、时间继电器构成独立功能的电路观察，这些元件的工作方式和外部要求； 2、按照电动机正反转控制电路图连线； 3、完成接线后，对现接线图检查有无错误，通电试运行； 4、观察电路是否按照设计意图运行； 5、线路断电并拆线，恢复现场。 五、实验总结： 在空载情况下，接通电源，调节三相电源逐渐升压至额定电压，按下正向起动按钮SB3，使电机成正向启动运行，经过一定时间后，按下按钮SB1停机，然后按动反向启动按钮SB2。观察电机的旋转方向是否发生变化。注意：在试验过程中，试观察电机的完全静止和残余速度较大的情况下切换旋转方向，其瞬间电流值的差异。 完全静止时：切换方向，电流值由0立刻上升到电流稳定值。 残余速度较大时：切换方向，电流值一瞬间上升超过电流稳定值,之后回到电流稳定值。 六、个人总结： 三相异步电动机的正反转控制线路，接线较上一个点动实验要复杂一些。主触点有两组，得注意反转触点连线是任意反接其中两条，不可接错。接错容易短路，试验台会出现报警警告。控制电路接线也有一点需要注意，就是分清楚常开与常闭辅助触点，这个也经常容易弄错，导致实验不成功。 总体来说，正反转控制电路是非常经典，实用性比较高的电路。但是这个电路有个缺点，就是操作不怎么方便，每次正反转转换，都需要先按停止按钮，再反向运转。多了一步操作，便捷性和工作效率上都会
《机电传动控制》实验报告 天津理工大学机械工程学院 2014年9月
实验一 直流他励电动机调速实验 一、实验目的 1.深入了解直流他励电动机的调速性能； 2.进一步学习PLC 控制系统硬件电路设计和程序设计、调试。 二、实验原理 1.直流他励电动机的调速原理、调速方法 电动机的调速就是在一定的负载条件下，人为地改变电动机的电路参数，以改变电动机的稳定转速。 从直流他励电动机机械特性方程式 T K K R R K U n t e ad a e 2φφ+-= 可知，改变串入电枢回路的电阻Rad ，电枢供电电压U 或主磁通Φ，都可以得到不同的人为机械特性，从而在负载不变时可以改变电动机的转速，以达到速度调节的要求，故直流电动机调速的方法有以下三种。 （1）改变电枢回路外串电阻Rad 如图7.1所示为串电阻调速的特性曲线，从图中可看出，在一定的负载转矩T L 下，串入不同的电阻可以得到不同的转速，如在电阻分别为R a 、R 3、R 2、R 1的情况下，可以得到对应于A 、C 、D 和E 点的转速n A 、n C 、n D 和n E 。在不考虑电枢回路的电感时，电动机调速时的机电过程（如降低转速）见图中沿A →B →C 的箭头方向所示，即从稳定转速n A 调至新的稳定转速n C 。这种调速方法存在不少缺点，如机械特性较软，电阻愈大则特性愈软，稳定度愈低；在空载或轻载时，调速范围不大；实现无级调速困难；在调速电阻上消耗大量电能等。
图7.1 电枢回路串电阻调速的特性曲线 （2）改变电动机电枢供电电压U 改变电枢供电电压U可得到人为机械特性，如图7.2所示，从图中可看出，在一定负载转矩T L下，加上不同的电压U N、U1、U2、U3、…，可以得到不同的转速n a、n b、n c、n d、…，即改变电枢电压可以达到调速的目的。 这种调速方法的特点是： ①当电源电压连续变化时，转速可平滑无级调节，一般只能在额定转速以下调节； ②调速特性与固有特性互相平行，机械特性硬度不变，调速的稳定度较高，调速范围较大； ③当T L=常数时，稳定运行状态下的电枢电流Ia与电压U无关，且Φ=ΦN，故电动机转矩T=KtΦN Ia不变，属于恒转矩调速，适合于对恒转矩型负载进行调速； ④可以靠调节电枢电压来启动电动机，而不用其他启动设备。 图7.2 改变电枢供电电压调速的特性
实验一MATLAB 中矩阵与多项式的基本运算 实验任务 1. 了解MATLAB命令窗口和程序文件的调用。 2 ?熟悉如下MATLAB的基本运算： ①矩阵的产生、数据的输入、相关元素的显示； ②矩阵的加法、乘法、左除、右除； ③特殊矩阵：单位矩阵、“ 1 ”矩阵、“0”矩阵、对角阵、随机矩阵的产生和运算； ④多项式的运算：多项式求根、多项式之间的乘除。 基本命令训练 1、>> eye(2) ans = 1 0 0 1 >> eye(4) ans = 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 2、>> ones(2) 1 1 ans =
1 1 >> ones(4) ans = 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 >> ones(2,2) ans = 1 1 1 1 >> ones(2,3) ans = 1 1 1 1 1 1 >> ones(4,3) ans = 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 3、>> zeros(2) ans =
0 0 0 0 >> zeros(4) ans = 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 >> zeros(2,2) ans = 0 0 0 0 >> zeros(2,3) ans = 0 0 0 0 0 0 >> zeros(3,2) ans = 0 0 0 0 00 4、随机阵>> rand(2,3) ans = 0.2785 0.9575 0.1576 0.5469 0.9649 0.9706 >> rand(2,3)
实验一三相异步电动机启动控制实验 一、实验目的 1. 了解三联按钮，空气阻尼式时间继电器的结构、工作原理及使用方法。 2. 掌握三相异步电动机的正反转控制线路和星形-三角形减压启动控制线路的工作原理及接线方法。 3.掌握上述线路的故障分析及排除故障的方法。 二、实验原理 （一）三相异步电动机的正反转控制 正反转实现的方法：改变电源相序（两根火线对调）。 图1-1 电机“正-停-反”控制图1-2 电机“正-反-停”控制 1、正反转基本控制电路： 主电路： KM1主触点接通正相序电源—M正转。 KM2主触点接通反相序电源—M反转。 控制电路： SB1控制正转，SB2控制反转，SB3用于停止控制。 KM的常闭触点用于互锁控制，即使在接触器故障情况下，也可以保证不发生主电路短路现象。 2、按钮联锁功能
图1-1的电气操作只能按正、停、反或反、停、正的方式进行操作。电路不能正反、反正操作控制，给设备的操作带来诸多不便。 图1-2使用按钮连锁，首先使用和常开触点联动的常闭触点的断开对方支路线圈电流，再利用常开触点的闭合接通通电线圈电流。可以很方便地使电动机由正转进入反转，或由反转进入正转。 （二）三相异步电动机星形-三角形减压启动控制 1．降压原理：起动时，电动机定子绕组Y连接，运行时△连接。图1-3为Y 型、△型线圈绕阻接法。 图1-3 Y型、△型线圈绕阻接法 2．主电路分析：KM1、KM3——Y起动，KM1、KM2——△运行。 讨论：KM1、KM2、KM3容量关系。 图1-4星形-三角形减压启动控制线路 3．Y-△降压起动过程分析： 按下起动按钮SB2—>KM1线圈通电自锁—>KM3线圈通电--M作Y接起动；—>KT线圈通电延时—>KM3线圈断电－>KM2线圈通电自锁----M作△接行。
机电传动控制 实 验 报 告 姓名：张泽超 学院：机电工程学院 班级：机械1301 学号： 0801130313 日期： 2016.6.15
一交流电机的点动与自动控制 1、电路原理图如下： 2、实验步骤: 1,断开实验台总电源开关 2,打开电脑,运行机电传动软件,先选择实验项目,然后根据软件中显示的原理图,在实验台上接线 3,按照原理图接线,接触器选用交流单元的接触器; 4,确定接线无误后,合上电源开关,就可开始进行实验 5,软件中点击<测试>--<运行>即可监测电机的扭矩和转速,5分钟后将自动弹出保存对话框,请确定并保存实验结果
3、实验过程: 按下原理图中对应的按钮,电机即可能到相应的动作 4、实验心得 该实验原理和操作都很简单，我们小组十分钟就做完了，运行也是正确的，给我们下面做实验也打好了基础，包括基本连线和基本设备，以及安全事项。
二、交流电机的能耗制动 1、电路原理图 2、实验步骤 1,断开实验台总电源开关 2,打开电脑,运行机电传动软件,先选择实验项目,然后根据软件中显示的原理图,在实验台上接线 3,按照原理图接线,接触器选用交流单元的接触器; 4,确定接线无误后,合上电源开关,就可开始进行实验 5,软件中点击<测试>--<运行>即可监测电机的扭矩和转速,5分钟后将自动弹出保存对话框,请确定并保存实验结果
3、实验过程: 按下原理图中对应的按钮,电机即可能到相应的动作 4、实验心得 能耗制动这个实验的原理接线图有一点复杂，所以我们组采取两个人分别接线主电路和控制电路。第一次接完运行后发现机器运行不了。证明我们接线有错误了。排查之后又重新连线，发现控制电路连错了。然后纠正后才能有正确的实验现象。总之，实验要认真的做，细心排查。
计算机体系结构课程设计 学院：信息科学与工程学院 专业班级： 指导老师： 学号： 姓名：
目录 实验1 对指令操作码进行霍夫曼编码 (3) 一、实验目的 (3) 二、实验内容 (3) 三、设计思路 (4) 四、关键代码 (4) 五、实验截图 (5) 六、源代码 (5) 实验2 使用LRU 方法更新Cache (8) 一、实验目的 (8) 二、实验内容 (8) 三、设计思路 (9) 四、程序截图 (9) 五、实验代码 (9) 实验总结 (16) 参考文献 (16)
实验1 对指令操作码进行霍夫曼编码一、实验目的 了解和掌握指令编码的基本要求和基本原理 二、实验内容 1. 使用编程工具编写一个程序，对一组指令进行霍夫曼编码，并输出最后的编码结果以及对指令码的长度进行评价。与扩展操作码和等长编码进行比较。 2. 问题描述以及问题分析 举例说明此问题，例如： 下表所示： 对此组指令进行 HUFFMAN 编码正如下图所示： 最后得到的HUFFMAN 编码如下表所示：
最短编码长度为： H=0.45*1+0.30*2+0.15*3+0.05*4+0.03*5+0.01*6+0.01*6=-1.95. 要对指令的操作码进行 HUFFMAN 编码，只要根据指令的各类操作码的出现概率构造HUFFMAN 树再进行 HUFFAM 编码。此过程的难点构造 HUFFMAN 树，进行 HUFFAM 编 码只要对你所生成的 HUFFMAN 树进行中序遍历即可完成编码工作。 三、设计思路 观察上图，不难看出构造 HUFFMAN 树所要做的工作：1、先对各指令操作码的出现概率进行排序，构造一个有序链表。2、再取出两个最小的概率节点相加，生成一个生的节点加入到链表中，同时从两表中删除此两个节点。3、在对链表进行排序，链表是否只有一个节点，是则 HUFFAN 树构造完毕，否则继续做 2 的操作。为此设计一个工作链表（链表的元素时类，此类的功能相当结构。）、HUFFMAN 树节点、HUFFMAN 编码表节点。 四、关键代码 哈夫曼树重点在于如何排列权值大小不同的结点的顺序 private int leafNum; //叶子结点个数 private HaffmanNode[] hnodes; //哈夫曼树的结点数组 public HaffManCode(double[] weight) //构造指定权值集合的哈夫曼树 { int n = weight.length; //n个叶子结点 this.leafNum = n; this.hnodes = new HaffmanNode[2*n-1]; //n个叶子结点的哈夫曼树共有2n-1个结点 for(int i=0; i 《机电传动控制》教学大纲 大纲说明 课程代码：3335030 总学时：48学时(讲课42学时，实验6学时) 总学分：3 课程类别：专业模块选修课 适用专业：机械设计制造及其自动化 预修要求：《电工技术》、《电子技术》、《自动控制原理》 一、课程的性质、目的、任务： 1．性质 《机电传动控制》是机械设计制造及其自动化专业的专业方向模块选修课。 2．目的 《机电传动控制》是机械设计制造及其自动化专业的一门专业选修课，属专业技术基础课，其目的是培养机械设计制造及其自动化专业的学生掌握机电传动控制技术，掌握实际的工程应用能力，学会解决工业电气控制中实际问题的能力。增强学生的就业竞争能力。 3．任务 二、本课程的主要任务是使学生： 1．掌握用系统的观点如何分析机电传动控制系统。 2．具备分析、设计机电传动控制系统的能力。 3．正确运用理论解决实际问题的能力。 三、课程教学的基本要求： 本课程的教学环节包括：课堂讲授、课外作业、实验和考试等。通过各个教学环节重点培养学生分析 1．教学方法和教学手段的建议： 本课程教学环节包括：课堂讲授、工程应用实例讨论、课外作业和实验等。通过各个教学环节的教学重点培养学生的自学能力、理论联系实际的能力和解决实际工程问题的能力。采用启发式教学，鼓励学生开展课堂讨论，提出不同方法。采用电子教案、多媒体教室；适当引入计算机辅助电子设计软件；使学生建立机算机仿真在概念。实验是本课程的重要教学环节，通过实验，深化和扩展对课程内容的理解，培养实际动手的能力。 2．实验要求: 实验是《机电传动控制》课程的重要教学环节，通过实验，加深学对课程内容的理解，掌握对机电传动控制的实际运用能力。 实验要求学生实验前认真准备，完成实验预习报告（对设计性实验需提交实验方案）；实验时积极思考，多动手，学会正确使用常用的机床电器和电动机等电器的使用方法，能正确联接电路，了解机电传动中常见的传动方式，学会电动机传动系统的参数调整方法；实验后要对实验现象和实验数据认真整理分析，编写出整洁的实验报告。 3．课程习题要求 实验1 UML实验 实验学时： 4 每组人数： 1 实验类型： 3 （1：基础性2：综合性3：设计性4：研究性） 实验要求： 1 （1：必修2：选修3：其它） 实验类别： 3 （1：基础2：专业基础3：专业4：其它） 一、实验目的 1. 学会安装和使用建模工具PowerDesigner，熟练使用PowerDesigner绘制常用的UML 图形，熟悉常用的UML建模符号； 2. 构建用例模型来描述软件需求，包括绘制用例图，撰写用例文档并制作用例检查矩阵； 3. 学习使用状态图描述对象的状态及转换； 4. 学习使用活动图为业务流程建模； 5. 学习使用顺序图描述对象之间的交互； 6. 学习类图的绘制； 7. 学习从系统需求中识别类，并构建相应的面向对象模型； 8. 学习使用PowerDesigner实现正向工程和逆向工程； 9. 学习使用组件图描述每个功能所在的组件位置以及它们之间的关系； 10. 学习使用部署图描述软件中各个组件驻留的硬件位置以及这些硬件之间的交互关系。 二、实验内容 1. 某酒店订房系统描述如下： (1) 顾客可以选择在线预订，也可以直接去酒店通过前台服务员预订； (2) 前台服务员可以利用系统直接在前台预订房间； (3) 不管采用哪种预订方式，都需要在预订时支付相应订金； (4) 前台预订可以通过现金或信用卡的形式进行订金支付，但是网上预订只能通过信用卡进行支付； (5) 利用信用卡进行支付时需要和信用卡系统进行通信； (6) 客房部经理可以随时查看客房预订情况和每日收款情况。 绘制该酒店订房系统的用例图。 2. 根据以下场景绘制用例图： 某企业为了方便员工用餐，为企业餐厅开发了一个订餐系统（COS：Cafeteria Ordering System），企业员工可通过企业内联网使用该系统。该系统功能描述如下： 实验二 带传动的滑动率和效率测定 一、实验目的 1．了解实验台的结构及工作原理，了解机械的转矩、转速等机械参数的测量手段。 2．观察带传动的弹性滑动和打滑现象，加深对带传动工作原理和设计准则的理解。 3．通过对滑动曲线（ε —F 曲线）和效率曲线（η—F 曲线）的测定和分析，深刻认识带传动特性、承载能力、效率及其影响因素。 二、实验的理论依据 带传动是靠带与带轮间的摩擦力来传递运动和动力的。因此，带传动需以一定的预紧力F 0紧套在两个带轮上，使带与带轮的接触面上产生正压力。工作时，由于带与轮面间的摩擦力作用，使带传动的紧边拉力F 1和松边拉力 F 2不等，两者之差F =F 1-F 2, 即为带的有效拉力，它等于带沿带轮的接触弧上摩擦力的总和F f 。在一定条件下，摩擦力有一极限值，如果工作载荷超过极限值，带就在轮面上打滑，传动不能正常工作。预紧力F 0愈大，带传动的传动能力愈大。 由于带是弹性体，受力不同时带的弹性变形不等。紧边拉力大，相应的伸长变形量也大。在主动轮上，当带从紧边转到松边时，拉力逐渐降低，带的弹性变形逐渐变小而回缩，带的运动滞后于带轮。也就是说，带与带轮之间产生了相对滑动。而在从动轮上，带从松边转到紧边时，带所受到的拉力逐渐增加，带的弹性变形量也随之增大，带微微向前伸长，带的运动超前于带轮。带与带轮间同样也发生相对滑动。这种由于带的弹性变形而引起的带与带轮之间的滑动，称为弹性滑动。这种弹性滑动在带传动中是不可避免的，其结果是使从动带轮的圆周速度低于主动轮的圆周速度，使传动比不准确，并引起带传动效率的降低以及带本身的磨损。 带传动中滑动的程度用滑动率表示，其表达式为 %100)1(1 122121?-=-= n D n D v v v ε （1） 式中 v 1、v 2——分别为主动轮、从动轮的圆周速度，单位：m/s ； n 1、n 2——分别为主动轮、从动轮的转速，r/min ； D 1、D 2——分别为主动轮、从动轮的直径，mm 。 如图2-1所示，带传动的滑动（曲线1）随着带的有效拉力F 的增大而增大，表示这种关系的曲线称为滑动曲线。当有效拉力F 小于临界点F '点时，滑动率与有效拉力F 成线性关系，带处于弹 性滑动工作状态；当有效拉力F 超过临界点F '点以后，滑动率急剧上升，带处于弹性滑动与打滑同时存在的工作状态。当有效拉力等于F max 时，滑动率近于直线上升，带处于完全打滑的工作状态。图中曲线2为带传动的效率曲线，即表示带传动效率η与有效拉力F 之间关系的曲线。当有效拉力增加时，传动效率逐渐提高，当有效拉力F 超过临界点F '点以后，传动效率急剧下降。 带传动最合理的状态，应使有效拉力F 等于或稍小于临界点F '，这时带传动的效率最高，滑动率ε =1% ~ 2%， 并且还有余力负担短时间（如启动时）的过载。 三、实验台的结构与工作原理 本实验的设备是PC —A 型带传动实验台。该实验 1-滑动曲线 2-效率曲线 图2-1 带传动的滑动曲线和效率曲 机电传动与控制实验要求 实验要求： 1.实验分为两大部分，第一大部分需要4个学时完成，第二大部分需要4个学时完。 2.每小组4-5人，实验前需提交一份实验报告，主要内容包括：实验的目的、实验方法、 实验所需设备、实验步骤、实验用到程序。 3.实验完成后，请在实验报告后面继续完成每个实验的思考题，以及分析在做实验的过程 中遇到那些问题，问题产生的原因和解决方法。 4.实验结束后一周内，请班长将班里同学的实验报告电子版收齐，统一刻录成光盘交给指 导老师。 第一大类：电气控制技术实验 实验一三相异步电机Y－△换接起动控制 一、实验目的 1.了解时间继电器的使用方法及在控制系统中的应用。 2.熟悉异步电动机Y－△降压起动控制的运行情况和操作方法。 二、原理说明 1.按时间原则控制电路的特点是各个动作之间有一定的时间间隔，使用的元件主要是时间继电器。时间继电器是一种延时动作的继电器，它从接受信号（如线圈带电）到执行动作（如触点动作）具有一定的时间间隔。此时间间隔可按需要预先整定，以协调和控制生产机械的各种动作。时间继电器的种类通常有电磁式、电动式、空气式和电子式等。其基本功能可分为两类，即通电延时式和断电延时式，有的还带有瞬时动作式的触头。 2．按时间原则控制鼠笼式电动机Y－△降压自动换接起动的控制线路如下图所示。 从主回路看，当接触器KM1、KM2主触头闭合，KM3主触头断开时，电动机三相定子绕组作Y 连接；而当接触器KM1和KM3主触头闭合，KM2主触头断开时，电动机三相定子绕组作△连接。因此，所设计的控制线路若能先使KM1和KM2得电闭合，后经一定时间的延时，使KM2失电断开，而后使KM3得电闭合，则电动机就能实现降压起动后自动转换到正常工作运转。该线路具有以下特点: (1) 接触器KM3与KM2通过动断触头KM3(5-7)与KM2(5-11)实现电气互锁，保证KM3与KM2不会同时得电，以防止三相电源的短路事故发生。 (2) 依靠时间继电器KT延时动合触头(11-13)的延时闭合作用，保证在按下SB1后，使KM2先得电，并依靠KT(7-9)先断，KT(11-13)后合的动作次序，保证KM2先断，而后再自动接通KM3，也避免了换接时电源可能发生的短路事故。 (3) 本线路正常运行（△接）时，接触器KM2及时间继电器KT均处断电状态。 三、实验设备 《机电传动控制》实验指导书 常熟理工学院机械工程学院 周自强孟涛编 2010年3月1日 目录 实验1 三相异步电动机变频调速实验 (3) 实验2 步进电机基本参数设定及PLC控制实验 (5) 实验1 三相异步电动机变频调速实验一、实验目的 1）熟悉变频器使用方法和基本参数设定的含义。 2）熟悉变频器使用的基本过程。 二、实验原理 本实验分为PU模式和外部模式两种情况： （1）PU模式 （2）外部模式 三、实验设备 1）机电传动控制综合实验台。 四、实验内容 （1）进行PU模式的变频调速实验 ●首先将参数Pr.79 设定为“1”； ●调整频率设定值（频率设定值不要超过60Hz），按下“Run”按钮启动 电机；重新设定频率，并观察电机运转情况。 （2）进行外部模式的变频调速实验 ●外部运行模式（Pr.79 设定值“0”（初始值），“2”） ●根据附录中的参数设定方法对高、中、低三个速度段的频率进行设 定； ●根据图2所示进行变频装置端子接线，确认电机变频器连接正常； 操作相应的速度按钮，并观察电机的运转情况。 五、实验报告 1）画出变频调速的基本电路原理图。 2）写出实验过程和参数设定的主要内容。 六、思考题 异步电机的转速和变频器的频率之间是什么关系？变频调速在低速时的特性如何？ 实验2 步进电机基本参数设定及PLC控制实验 一、实验目的 1）熟悉步进电机工作原理。 2）熟悉步进电机控制程序编写方法。 二、实验原理 实验原理如图所示： 1）机电控制综合实验台。 2）五相步进电动机及其驱动器。 四、实验内容 1）按图3电路接线。 2）编写正、反转控制程序，SA8断开时正转，SA8闭合时反转。 3）运行程序，验证程序的正确性。 4）修改运行步数为250步。运行程序，记录角度和时间。 五、实验报告 1）绘制梯形图。 2）列出角度和步数的关系式，角速度和脉冲周期的关系式。 验证性实验指导书 实验名称：带传动的滑动率曲线与效率曲线测定 实验简介：带传动在工作中，滑动现象是不可避免的，通过本实验可以观察带传动的打滑现象，绘出滑动曲线和效率曲线，从而加深对带传动工作原理的特点的认识，并初步学会实验技能。 适用课程：机械设计 实验目的：A验证带传动滑动率曲线及效率曲线；B观察带传动的打滑现象；C了解实验台高效节能的电封闭加载原理；D 了解常用机械量的测量原理及方法。 面向专业：机械类 实验项目性质：验证性（课内必做） 计划学时： 2学时 实验分组： 2人/组 实验照片： 《机械设计》课程实验 实验一 带传动的滑动率曲线与效率曲线测定 带传动在工作中，滑动现象是不可避免的，本实验的目的和要求是：观察带传动的打滑 现象，绘出滑动曲线和效率曲线，从而加深对带传动工作原理的特点的认识，并初步学会实验技能。 一、 实验目的 1. 验证带传动滑动率曲线及效率曲线； 2. 观察带传动的打滑现象； 3. 了解实验台高效节能的电封闭加载原理； 4. 了解常用机械量的测量原理及方法。 二、 实验设备 带传动的滑动率与效率测定试验台 图1-1是试验台的结构简图，它有两台直流电机，电机1和电机2。在试验中，我们将用电机1通过进行试验的皮带拖着电机2发电来给皮带加上负载。具体的加载原理和方法，下面一节再详细介绍。 电机1的定子用轴承固定在支架上，并加以平衡，可以自由摆动，称为悬支电机。这样结构是为了便于通过固联在定子上的力臂和放在它旁边的磅秤，测量电机工作时转子上的转矩。因为按电动机工作的电机，定子上由反作用力产生的转矩，大小与转子转矩相等（摩擦力忽略不计），方向与转子产生转矩相反。这台电机试验时按电动机工作，转子顺时针方向旋转，所以磅秤放在它的左侧。转矩T1可由下式计算： 1 1 T P L =× (4) 式中：P1——磅秤的读数(kg) L ——为力臂长度，L=400mm 右边的电机2也用相同的方法支承在它的支架上，因为这台电机在试验中按发电机工作，发电机定子上的转矩的大小和方向均与转子转矩相同，现在转子为顺时针方向旋转，所以磅秤放在它的右边。转矩T2的求法和力臂的长度，与电机1相同，即 实验二搬运机械手的控制 一、实验目的 掌握应用PLC技术设计工艺生产控制系统的思想和方法，掌握PLC的编程技巧和程序调试方法，训练解决工程实际控制问题的能力。 二、实验仪器设备 1、THPLC－2型可编程序控制器模拟实验箱。 其中配备的主机为日本三菱FX1N－40MR型可编程序控制器，实验面板中设有多个实验区，本实验对应的实验区为“机械手动作的模拟”实验区。 2、个人计算机。 3、FX-422CAB型RS-422缆线或FX-422CAB-150型RS-422缆线。 4、FX系列PLC编程软件SWOPC-FXGP/WIN-C。 三、控制要求 有一搬运工件的机械手，其操作是将工件从左工作台搬到右工作台，工艺流程示意图如下面附图所示。 机械手通常位于原点。SQ1为下限位开关，SQ2为上限位开关，SQ3、SQ4分别为右限位开关和左限位开关。机械的上下左右移动以及工件的夹紧，均由电磁阀驱动气缸来实现。电磁阀YV1控制机械手下降，YV2负责夹紧工件，YV3使机械手上升，YV4控制机械手右移，YV5控制机械手左移。 搬取工件时，按下启动按钮1SB，则： ①机械手先由原点下降，碰到下限位开关SQ1后，停止下降； ②夹紧电磁阀YV2动作将工件夹紧，为保证工件可靠夹紧，机械手在该位置等待3s； ③待夹紧后，机械手开始上升，碰到上限位开关SQ2后，停止上升； ④改向右移动，移到右限位开关SQ3位置时，停止右移； ⑤改为下降，至碰到下限位开关SQ1时，停止下降； ⑥机械手将工件松开，放在右工作台上，为确保可靠松开，机械手在该位置停留2s； ⑦然后上升，碰到上限位开关SQ2后，停止上升； ⑧改为左移，回到原点，压在左限位开关SQ4和上限位开关SQ2上，各电磁阀均失电，机械手停在原位。 再按下启动按钮时，又重复上述过程。 四、系统配置 根据控制要求画出PLC的I/O分配表或I/O分配图； 由于所采用的实验箱中，已将PLC输入输出端外接的开关、按钮和信号灯的部分线路连接好，放置于实验模板内，因此，实验时只要将PLC主机与“机械手动作的模拟”实验模板两者的外接插孔用连接线按需要插接好即可。 五、程序设计 要求采用两种编程方法进行程序设计： 1、设计梯形图（用基本指令和移位功能指令），列写出相应的指令表； 2、设计状态转移图，画出相应的梯形图（用步进指令和基本指令），写出相应的指令表。 参考程序如附图。 六、程序的写入、运行与调试 采用FX系列PLC编程软件SWOPC-FXGP/WIN-C进行程序的写入。 中南大学 数据结构实验报告 实验题目：（1）单链表的实现（2）栈和队列 （3）二叉树的遍历（4）查找与排序学生姓名：代巍 学生学号：0909121615 指导老师：余腊生 所在学院：信息科学与工程学院 专业班级：信息安全1201班 指导教师评定：签名： 实验一单链表的实现 一、实验目的 了解线性表的逻辑结构和各种存储表示方法，以及定义在逻辑结构上的各种 基本运算及其在某种存储结构上如何实现这些基本运算。在熟悉上述内容的基础上，能够针对具体应用问题的要求和性质，选择合适的存储结构设计出相应的有效算法，解决与线性表相关的实际问题 二、实验内容 用C/C++语言编写程序，完成以下功能： （1）运行时输入数据，创建一个单链表 （2）可在单链表的任意位置插入新结点 （3）可删除单链表的任意一个结点 （4）在单链表中查找结点 （5）输出单链表 三、程序设计的基本思想，原理和算法描述： （包括程序的结构，数据结构，输入/输出设计，符号名说明等） 用一组地址任意的存储单元存放线性表中的数据元素。以元素(数据元素的映象) + 指针(指示后继元素存储位置) = 结点(表示数据元 素或数据元素的映象) 以“结点的序列”表示线性表称作线性链表（单链表） 单链表是指数据接点是单向排列的。一个单链表结点，其结构类型分为两部分： （1）、数据域：用来存储本身数据。 （2）、链域或称为指针域：用来存储下一个结点地址或者说指向其直接后继的指针。 1、单链表的查找 对单链表进行查找的思路为：对单链表的结点依次扫描，检测其数据域是否是我们所要查好的值，若是返回该结点的指针，否则返回NULL。《机电传动控制》教学大纲
中南大学软件体系结构实验报告-实验1
星期四的实验报告-带传动
机电传动与控制实验要求.
机电传动控制实验指导书
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【机电传动控制】机械手控制
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