实验一-进程控制实验
实验一进程控制
一、实验目的：
加深对进程概念的理解，明确进程和程序的区别；掌握Linux操作系统的进程创建和终止操作，体会父进程和子进程的关系及进程状态的变化；进一步认识并发执行的实质，编写并发程序。
二、实验平台：
虚拟机：VMWare9以上
操作系统：Ubuntu12.04以上
编辑器：Gedit | Vim
编译器：Gcc
三、实验内容：
（1）编写一段程序，使用系统调用fork()创建两个子进程，当此程序运行时，在系统中有一个父进程和两个子进程活动。让每一个进程在屏幕上显示“身份信息”：父进程显示“Parent process! PID=xxx1 PPID=xxx2”；子进程显示“Childx process! PID=xxx PPID=xxx”。多运行几次，观察记录屏幕上的显示结果，并分析原因。
说明：
xxx1为进程号，用getpid()函数可获取进程号；
xxx2为父进程号，用getppid()函数可获取父进程号；
Childx中x为1和2，用来区别两个子进程；
wait()函数用来避免父进程在子进程终止之前终止。
程序源码：
#include
#include
#include
#define NUM 2
int main(void)
{
pid_t pid1,pid2;
if((pid1=fork())<0){
printf("创建进程1失败");
}else{
if(pid1==0){
//子进程1执行
printf("Child1 process: ");
printf("PID=%d PPID=%d \n",getpid(),getppid());
sleep(2);
}else{
if((pid2=fork())<0){
printf("创建进程2失败");
}else{
if(pid2==0){ //子进程2执行
printf("Child2 process: ");
printf("PID=%d PPID=%d \n",getpid(),getppid());
}
else{
//父进程执行
wait();
wait();
printf("Parent process: ");
printf("PID=%d PPID=%d \n",getpid(),getppid());
exit(0);
}
}
}
}
}
执行结果
whtcmiss@whtcmiss-VirtualBox:~/Desktop$ gcc test1.c -o test
whtcmiss@whtcmiss-VirtualBox:~/Desktop$ ./test
Child2 process: PID=2527 PPID=2525
Child1 process: PID=2526 PPID=2525
Parent process: PID=2525 PPID=2127
whtcmiss@whtcmiss-VirtualBox:~/Desktop$ ./test
Child2 process: PID=2530 PPID=2528
Child1 process: PID=2529 PPID=2528
Parent process: PID=2528 PPID=2127
whtcmiss@whtcmiss-VirtualBox:~/Desktop$ ./test
Child2 process: PID=2533 PPID=2531
Child1 process: PID=2532 PPID=2531
Parent process: PID=2531 PPID=2127
实验结果分析：
第一次程序运行结果，两个子进程的PPID都是2525，是由同一个进程创建。而父进程PID是2525，父进程PPID是2127，说明父进程也是一系统进程的子进程。
第二次程序运行结果，父进程PID是2528，PPID是2127，说明父进程是由同一进程创建的，父进程也是以子进程的方式存在，且进程ID是逐渐递增的。
（2）fork()和exec()系列函数能同时运行多个程序，利用上述函数将下面单进程顺序执行的程序single.c改造成可并发执行3个进程的程序multi_process.c；并用time命令获取程序的执行时间，比较单进程和多进程运行时间，并分析原因。
//single.c
#include
#define NUM 5
int main(void)
{
void print_msg(char *m);
print_msg("Good ");
print_msg("Morning ");
print_msg("007\n"); //将007替换为本人学号
return 0;
}
void print_msg(char *m)
{
int i;
for(i = 0; i printf("%s",m); fflush(stdout); sleep(1); } } 编译运行方法： #gcc single.c –o single #time ./single 单线程执行结果： 多线程代码： #multi_process.c #include #include #include #define NUM 5 int main(void) { pid_t pid[3]; int i; for(i=1;i<=3;i++){ pid[i-1]=fork(); if(pid[i-1]==0||pid[i-1]==-1) break; } if(pid[0]==0){ execl("print","print","Good",NULL); } else { if(pid[1]==0){ execl("print","print","Hello",NULL); } else{ if(pid[2]==0){ execl("print","print","201300814113",NULL); } wait(); wait(); wait(); exit(0); } } return 0; } 实验分析：第二个实验结果，第二个程序的多线程因为是并发执行，而且是有三个线程，所以在时间上几乎是单线程的1/3，而且因为是并发的，所以打印结果是无序的。 实验总结 本次实验首先要明确进程和程序的区别，我通过在Linux操作系统的进程创建和终止操作，运行父进程和子进程，查看运行结果和进程状态的变化。实验过程中也了解了父进程与子进程的运行过程及其机制。 实验一、单容水箱特性的测试 一、实验目的 1. 掌握单容水箱的阶跃响应的测试方法，并记录相应液位的响应曲线。 2. 根据实验得到的液位阶跃响应曲线，用相关的方法确定被测对象的特征参数T和传递函数。 二、实验设备 1. THJ-2型高级过程控制系统实验装置 2. 计算机及相关软件 3. 万用电表一只 三、实验原理 图2-1单容水箱特性测试结构图由图2-1可知，对象的被控制量为水箱的液位H，控制量（输入量）是流入水箱中的流量Q1，手动阀V1和V2的开度都为定值，Q2为水箱中流出的流量。根据物料平衡关系，在平衡状态时 Q1-Q2=0 (1) 动态时，则有 Q1-Q2=dv/dt (2) 式中 V 为水箱的贮水容积，dV/dt为水贮存量的变化率，它与 H 的关系为 dV=Adh ,即dV/dt=Adh/dt (3) A 为水箱的底面积。把式(3)代入式(2)得 Q1-Q2=Adh/dt (4) 基于Q2=h/RS，RS为阀V2的液阻,则上式可改写为 Q1-h/RS=Adh/dt 即 ARsdh/dt+h=KQ1 或写作 H(s)K/Q1(s)=K/(TS+1) (5) 式中T=ARs,它与水箱的底积A和V2的Rs有关:K=Rs。 式(5)就是单容水箱的传递函数。 对上式取拉氏反变换得 (6) 当t—>∞时,h(∞)=KR0 ,因而有K=h(∞)/R0=输出稳态值/阶跃输入当 t=T 时，则有 h(T)=KR0(1-e-1)=0.632KR0=0.632h(∞) 式(6)表示一阶惯性环节的响应曲线是一单调上升的指数函数，如图 2-2 所示。当由实验求得图2-2所示的阶跃响应曲线后,该曲线上升到稳态值的63%所对应的时间,就是水箱的时间常数T。该时间常数 T也可以通过坐标原点对响应曲线作切线，切线与稳态值交点所对应的时间就是时间常数T,由响应曲线求得K和T后,就能求得单容水箱的传递函数。如果对象的阶跃响应曲线为图2-3,则在此曲线的拐点D处作一切线，它与时间轴交于B点,与响应稳态值的渐近线交于A点。图中OB即为对象的滞后时间τ,BC为对象的时间常数T,所得 的传递函数为： 四、实验内容与步骤 1．按图2-1接好实验线路,并把阀V1和V2开至某一开度,且使V1的开度大于V2的开度。 2．接通总电源和相关的仪表电源,并启动磁力驱动泵。 长安大学 操作系统实验报告 实验课程：操作系统 实验名称：linux进程控制 学院：信息学院 专业：软件工程 学号：2406090106 姓名：刘建 日期：2012-5-09 一、实验目的 熟悉进程的创建过程，了解系统调用函数fork() 和execl()。 二、实验内容 1、阅读实例代码fork1，并编辑、编译、运行，记录程序的运行结果，尝试给出合理的解释，查阅有关资料，掌握系统调用fork( )的用法，返回值的意义。 2、阅读实例代码fork2，并编辑、编译、运行，记录程序的运行结果，尝试给出合理的解释，查阅有关资料，掌握在程序中运行一个操作系统命令和运行一个程序的方法。 3、修改fork2，使之能把运行的命令和程序作为参数传给fork2。 三、设计思想 1、程序框架 pid = -1 pid = 0pid> 0 2、用到的文件系统调用函数 fork() 和execl() 四、调试过程 1、测试数据设计 （1）fork1 命名程序1： 编写程序1： 编译程序1： 运行程序1： (2)fork2 编写程序2： 运行程序2： (3)修改fork2 编写修改程序2： 修改后的运行结果： 2、测试结果分析 （1）对于程序1：因为系统调用fork()函数是一次调用两次返回值，而且先生成子进程还是父进程是不确定的，所以第一次执行生成子进程的时候返回的pid = 0，判断pid!=-1，所以输出了I’m the child. I’m the parent. 第二次，执行父进程的时候，返回的是子进程的进程号pid> 0，即pid的值仍然不为-1，所以又输出了一次I’m the child. I’m the parent。 （2）对于程序2：第一次调用fork()函数时，由于执行的是子进程还是父进程是随机的，所以第一次对父进程返回的是子进程的进程号（大于0），即pid> 0，所以输出I’m the parent. Program end.当第二次执行子进程时返回值是0，即pid = 0，所以输出I’m the child. 并调用了execl()函数，查看了指定路径中的文件。 实验一进程管理 【实验目的】 1）加深对进程概念及进程管理各部分内容的理解。 2）熟悉进程管理中主要数据结构的设计和进程调度算法、进程控制机构、同步机构、通讯机构的实施。 【实验要求】 调试并运行一个允许n 个进程并发运行的进程管理模拟系统。了解该系统的进程控制、同步及通讯机构，每个进程如何用一个PCB 表示、其内容的设置；各进程间的同步关系；系统在运行过程中显示各进程的状态和有关参数变化情况的意义。 【实验环境】 具备Windows或MS-DOS操作系统、带有Turbo C 集成环境的PC机。 【实验重点及难点】 重点：理解进程的概念，进程管理中主要数据结构的设计和进程调度算法、进程控制机构、同步机构、通讯机构的实施。 难点：实验程序的问题描述、实现算法、数据结构。 【实验内容】 一．阅读实验程序 程序代码见【实验例程】。 二．编译实验例程 用Turbo C 编译实验例程。 三．运行程序并对照实验源程序阅读理解实验输出结果的意义。 【实验例程】 #include init() { int j; for (j=0;j<3;j++) { pcb[j].id=j; pcb[j].status='r'; pcb[j].nextwr=NIL; printf("\n process%d priority?",j+1); scanf("%d",&i); pcb[j].priority=i; } sem[0].value=1; sem[0].firstwr=NIL; sem[1].value=1; sem[1].firstwr=NIL; for(i=1;i<3;i++) for(j=0;j<4;j++) savearea[i] [j]='0'; } float random() { int m; if (seed<0) m=-seed; else m=seed; seed=(25173*seed+13849)%65536; return(m/32767.0); } timeint(ad) char ad; { float x; x=random(); if((x<0.33)&&(exe==0))return(FALSE); if((x<0.66)&&(exe==1))return(FALSE); if((x<1.0)&&(exe==2))return(FALSE); savearea[exe][0]=i; savearea[exe][1]=ad; pcb[exe].status='t'; printf("times silce interrupt'\n process%d enter into ready.\n",exe+1); exe=NIL; return(TRUE); } scheduler() 实验一、进程控制实验 1.1 实验目的 加深对于进程并发执行概念的理解。实践并发进程的创建和控制方法。观察和体验进程的动态特性。进一步理解进程生命期期间创建、变换、撤销状态变换的过程。掌握进程控制的方法，了解父子进程间的控制和协作关系。练习Linux 系统中进程创建与控制有关的系统调用的编程和调试技术。 1.2 实验说明 1）与进程创建、执行有关的系统调用说明进程可以通过系统调用fork()创建子进程并和其子进程并发执行.子进程初始的执行映像是父进程的一个复本.子进程可以通过exec()系统调用族装入一个新的执行程序。父进程可以使用wait()或waitpid()系统调用等待子进程的结束并负责收集和清理子进程的退出状态。 fork()系统调用语法: #include Exec 执行成功后将用一个新的程序代替原进程，但进程号不变，它绝不会再返回到调用进程了。如果exec 调用失败，它会返回-1。 wait() 系统调用语法: #include 过程控制实验 实验报告 班级:自动化1202 姓名:杨益伟 学号:120900３21 2015年１0月 信息科学与技术学院 实验一过程控制系统建模 作业题目一: 常见得工业过程动态特性得类型有哪几种?通常得模型都有哪些？在Ｓimｕlｉnｋ中建立相应模型,并求单位阶跃响应曲线、 答:常见得工业过程动态特性得类型有:无自平衡能力得单容对象特性、有自平衡能力得单容对象特性、有相互影响得多容对象得动态特性、无相互影响得多容对象得动态特性等。通常得模型有一阶惯性模型,二阶模型等、 单容过程模型 1、无自衡单容过程得阶跃响应实例 已知两个无自衡单容过程得模型分别为与,试在Siｍulinｋ中建立模型,并求单位阶跃响应曲线。 Simuｌinｋ中建立模型如图所示: 得到得单位阶跃响应曲线如图所示: 2、自衡单容过程得阶跃响应实例 已知两个自衡单容过程得模型分别为与,试在Sｉmulinｋ中建立模型,并求单位阶跃响应曲线。 Ｓimulink中建立模型如图所示: 得到得单位阶跃响应曲线如图所示: 多容过程模型 3、有相互影响得多容过程得阶跃响应实例 已知有相互影响得多容过程得模型为,当参数, 时,试在Ｓiｍｕlink中建立模型,并求单位阶跃响应曲线在Ｓimｕlink中建立模型如图所示:得到得单位阶跃响应曲线如图所示: 4、无相互影响得多容过程得阶跃响应实例 已知两个无相互影响得多容过程得模型为(多容有自衡能力得对象)与(多容无自衡能力得对象),试在Simuｌink中建立模型,并求单位阶跃响应曲线。 在Simuｌink中建立模型如图所示: 得到得单位阶跃响应曲线如图所示: 实验2过程管理实验报告学生号姓名班级电气工程系过程、过程控制块等基本原理过程的含义：过程是程序运行过程中对数据集的处理，以及由独立单元对系统资源的分配和调度。在不同的数据集上运行程序，甚至在同一数据集上运行多个程序，是一个不同的过程。（2）程序状态：一般来说，一个程序必须有三种基本状态：就绪、执行和阻塞。然而，在许多系统中，过程的状态变化可以更好地描述，并且增加了两种状态：新状态和终端状态。1）就绪状态，当一个进程被分配了除处理器（CPU）以外的所有必要资源时，只要获得了处理器，进程就可以立即执行。此时，进程状态称为就绪状态。在系统中，多个进程可以同时处于就绪状态。通常，这些就绪进程被安排在一个或多个队列中，这些队列称为就绪队列。2）一旦处于就绪状态的进程得到处理器，它就可以运行了。进程的状态称为执行状态。在单处理器系统中，只有一个进程在执行。在多处理器系统中，可能有多个进程在执行中。3）阻塞状态由于某些事件（如请求输入和输出、额外空间等），执行进程被挂起。这称为阻塞状态，也称为等待状态。通常，处于阻塞状态的进程被调度为-？这个队列称为阻塞队列。4）新状态当一个新进程刚刚建立并且还没有放入就绪队列中时，它被称为新状态。5）终止状态是 什么时候-？进程已正常或异常终止，操作系统已将其从系统队列中删除，但尚未取消。这就是所谓的终结状态。（3）过程控制块是过程实体的重要组成部分，是操作系统中最重要的记录数据。控制块PCB记录操作系统描述过程和控制过程操作所需的所有信息。通过PCB，一个不能独立运行的程序可以成为一个可以独立运行的基本单元，并且可以同时执行一个进程。换句话说，在进程的整个生命周期中，操作系统通过进程PCB管理和控制并发进程。过程控制块是系统用于过程控制的数据结构。系统根据进程的PCB来检测进程是否存在。因此，进程控制块是进程存在的唯一标志。当系统创建一个进程时，它需要为它创建一个PCB；当进程结束时，系统回收其PCB，进程结束。过程控制块的内容过程控制块主要包括以下四个方面的信息。过程标识信息过程标识用于对过程进行标识，通常有外部标识和内部标识。外部标识符由流程的创建者命名。通常是一串字母和数字。当用户访问进程时使用。外部标识符很容易记住。内部标识符是为了方便系统而设置的。操作系统为每个进程分配一个唯一的整数作为内部标识符。通常是进程的序列号。描述性信息（process scheduling message）描述性信息是与流程调度相关的一些有关流程状态的信息，包括以下几个方面。流程状态：表 实验一进程管理 1. 实验目的 ⑴加深对进程概念的理解，明确进程和程序的区别； ⑵进一步认识并发执行的实质； ⑶分析进程争用资源的现象，学习解决进程互斥的方法； ⑷了解Linux系统中进程通信的基本原理。 2. 实验准备 ⑴阅读Linux的sched.h源码文件，加深对进程管理的理解。 ⑵阅读Linux的fork.h源码文件，分析进程的创建过程。 3. 实验内容 ⑴进程的创建 编写一段程序，使用系统调用fork ( )创建两个子进程。当此程序运行时，在系统中有一个父进程和两个子进程活动。让每一个进程在屏幕上显示一个字符：父进程显示字符“a”；子进程显示字符“b”和字符“c”。试观察记录屏幕上的显示结果，并分析原因。 ⑵进程的控制 修改已编写的程序，将每个进程输出一个字符改为每个进程输出一句话，再观察程序执行时屏幕上出现的现象，并分析原因。 如果在程序中使用系统调用lockf ( )来给每一个进程加锁，可以实现进程之间的互斥，观察并分析出现的现象。 ⑶软中断通信 编制一段程序实现进程的软中断通信。要求：使用系统调用fork ( )创建两个子进程，再用系统调用signal( )让父进程捕捉键盘上发来的中断信号（既按Del键）；当捕捉到中断信号后，父进程系统调用kill( )向两个子进程发出信号，子进程捕捉到信号后分别输出下列信息后终止：Child process 1 is killed by parent! Child process 2 is killed by parent! 父进程等待两个子进程终止后，输出如下的信息后终止： Parent process is killed! 在上面的程序中增加语句signal (SIGINT, SIG_IGN) 和signal (SIGQUIT, SIG_IGN)，观察执行结果，并分析原因。 4. 实验指导 实验一进程管理 一、目的 进程调度是处理机管理的核心内容。本实验要求编写和调试一个简单的进程调度程序。通过本实验加深理解有关进程控制块、进程队列的概念，并体会和了解进程调度算法的具体实施办法。 二、实验内容及要求 1、设计进程控制块PCB的结构（PCB结构通常包括以下信息：进程名（进程ID）、进程优先数、轮转时间片、进程所占用的CPU时间、进程的状态、当前队列指针等。可根据实验的不同，PCB结构的内容可以作适当的增删）。为了便于处理，程序中的某进程运行时间以时间片为单位计算。各进程的轮转时间数以及进程需运行的时间片数的初始值均由用户给定。 2、系统资源(r1…r w),共有w类，每类数目为r1…r w。随机产生n进程P i(id,s(j,k)，t),0<=i<=n,0<=j<=m,0<=k<=dt为总运行时间，在运行过程中，会随机申请新的资源。 3、每个进程可有三个状态（即就绪状态W、运行状态R、等待或阻塞状态B），并假设初始状态为就绪状态。建立进程就绪队列。 4、编制进程调度算法：时间片轮转调度算法 本程序用该算法对n个进程进行调度，进程每执行一次，CPU时间片数加1，进程还需要的时间片数减1。在调度算法中，采用固定时间片（即：每执行一次进程，该进程的执行时间片数为已执行了1个单位），这时，CPU时间片数加1，进程还需要的时间片数减1，并排列到就绪队列的尾上。 三、实验环境 操作系统环境：Windows系统。 编程语言：C#。 四、实验思路和设计 1、程序流程图 2、主要程序代码 //PCB结构体 struct pcb { public int id; //进程ID public int ra; //所需资源A的数量 public int rb; //所需资源B的数量 public int rc; //所需资源C的数量 public int ntime; //所需的时间片个数 public int rtime; //已经运行的时间片个数 public char state; //进程状态，W（等待）、R（运行）、B（阻塞） //public int next; } ArrayList hready = new ArrayList(); ArrayList hblock = new ArrayList(); Random random = new Random(); //ArrayList p = new ArrayList(); int m, n, r, a,a1, b,b1, c,c1, h = 0, i = 1, time1Inteval;//m为要模拟的进程个数，n为初始化进程个数 //r为可随机产生的进程数（r=m-n） //a，b，c分别为A，B，C三类资源的总量 //i为进城计数，i=1…n //h为运行的时间片次数，time1Inteval为时间片大小（毫秒） //对进程进行初始化，建立就绪数组、阻塞数组。 public void input()//对进程进行初始化，建立就绪队列、阻塞队列 { m = int.Parse(textBox4.Text); n = int.Parse(textBox5.Text); a = int.Parse(textBox6.Text); b = int.Parse(textBox7.Text); c = int.Parse(textBox8.Text); a1 = a; b1 = b; c1 = c; r = m - n; time1Inteval = int.Parse(textBox9.Text); timer1.Interval = time1Inteval; for (i = 1; i <= n; i++) { pcb jincheng = new pcb(); jincheng.id = i; jincheng.ra = (random.Next(a) + 1); jincheng.rb = (random.Next(b) + 1); jincheng.rc = (random.Next(c) + 1); jincheng.ntime = (random.Next(1, 5)); jincheng.rtime = 0; 计算机过程控制实验报告 实验1 单容水箱液位数学模型的测定实验 1、试验方案： 水流入量Qi 由调节阀u 控制，流出量Qo 则由用户通过负载阀R 来改变。被调量为水位H 。分析水位在调节阀开度扰动下的动态特性。 直接在调节阀上加定值电流，从而使得调节阀具有固定的开度。（可以通过智能调节仪手动给定，或者AO 模块直接输出电流。） 调整水箱出口到一定的开度。 突然加大调节阀上所加的定值电流观察液位随时间的变化，从而可以获得液位数学模型。 通过物料平衡推导出的公式： μμk Q H k Q i O ==, 那么 )(1 H k k F dt dH -=μμ， 其中，F 是水槽横截面积。在一定液位下，考虑稳态起算点，公式可以转换成 μμR k H dt dH RC =+。 公式等价于一个RC 电路的响应函数，C=F 就是水容，k H R 0 2= 就是水阻。 如果通过对纯延迟惯性系统进行分析，则单容水箱液位数学模型可以使用以下S 函数表示： ) 1()(0 += TS S KR S G 。 相关理论计算可以参考清华大学出版社1993年出版的《过程控制》，金以慧编著。 2、实验步骤： 1) 在现场系统A3000-FS 上，将手动调节阀JV201、JV206完全打开，使下水箱闸板具有 一定开度，其余阀门关闭。 2) 在控制系统A3000-CS 上，将下水箱液位（LT103）连到内给定调节仪输入端，调节仪 输出端连到电动调节阀（FV101）控制信号端。 3) 打开A3000-CS 电源，调节阀通电。打开A3000-FS 电源。 4) 在A3000-FS 上，启动右边水泵（即P102），给下水箱（V104）注水。 给定值 图1 单容水箱液位数学模型的测定实验 进程的控制 1 ．实验目的 通过进程的创建、撤消和运行加深对进程概念和进程并发执行的理解，明确进程与程序之间的区别。 【答：进程概念和程序概念最大的不同之处在于： (1)进程是动态的，而程序是静态的。 (2)进程有一定的生命期，而程序是指令的集合，本身无“运动”的含义。没有建立进程的程序不能作为1个独立单位得到操作系统的认可。 (3)1个程序可以对应多个进程，但1个进程只能对应1个程序。进程和程序的关系犹如演出和剧本的关系。 (4)进程和程序的组成不同。从静态角度看，进程由程序、数据和进程控制块（PCB）三部分组成。而程序是一组有序的指令集合。】2 ．实验内容 (1) 了解系统调用fork()、execvp()和wait()的功能和实现过程。 (2) 编写一段程序，使用系统调用fork()来创建两个子进程，并由父进程重复显示字符串“parent:”和自己的标识数，而子进程则重复显示字符串“child:”和自己的标识数。 (3) 编写一段程序，使用系统调用fork()来创建一个子进程。子进程通过系统调用execvp()更换自己的执行代码，新的代码显示“new program.”。而父进程则调用wait()等待子进程结束，并在子进程结束后显示子进程的标识符，然后正常结束。 3 ．实验步骤 （1）gedit创建进程1.c （2）使用gcc 1.c -o 1编译并./1运行程序1.c #include 实验一linux进程的创建与控制 【实验目的】 1、加深对进程概念的理解，明确进程和程序的区别； 2、进一步认识并发执行的实质； 3、分析进程争用资源的现象，学习解决进程互斥的方法； 【实验环境】 编程环境：TC或者VC 操作系统软件：linux 【准备知识】 一.基本概念 1、进程的概念；进程与程序的区别。 2、并发执行的概念。 3、进程互斥的概念。 二.系统调用 系统调用是一种进入系统空间的办法。通常，在OS的核心中都设置了一组用于实现各 种系统功能的子程序，并将它们提供给程序员调用。程序员在需要OS提供某种服务的时候，便可以调用一条系统调用命令，去实现希望的功能，这就是系统调用。因此，系统调用就像 一个黑箱子一样，对用户屏蔽了操作系统的具体动作而只是控制程序的执行速度等。各个不同的操作系统有各自的系统调用，女口windows API，便是windows的系统调用，Linux的系 统调用与之不同的是Linux由于内核代码完全公开，所以可以细致的分析出其系统调用的机制。 三.相关函数。 1 fork()函数 fork()函数创建一个新进程。 其调用格式为：int fork()； 其中返回int取值意义如下： 正确返回：等于0 :创建子进程，从子进程返回的ID值； 大于0 :从父进程返回的子进程的进程ID值。 错误返回：等于一1创建失败。 2 wait()函数 wait()函数常用来控制父进程与子进程的同步。在父进程中调用wait()函数，则父进程被阻塞，进入等待队列，等待子进程结束。当子进程结束时，会产生一个终止状态字，系统会向父进程发出SIGCHLD言号。当接到信号后，父进程提取子进程的终 止状态字，从wait()函数返回继续执行原程序。 其调用格式为：#i nclude 实验一进程控制 一、实验目的： 加深对进程概念的理解，明确进程和程序的区别；掌握Linux操作系统的进程创建和终止操作，体会父进程和子进程的关系及进程状态的变化；进一步认识并发执行的实质，编写并发程序。 二、实验平台： 虚拟机：VMWare9以上 操作系统：Ubuntu12.04以上 编辑器：Gedit | Vim 编译器：Gcc 三、实验内容： （1）编写一段程序，使用系统调用fork()创建两个子进程，当此程序运行时，在系统中有一个父进程和两个子进程活动。让每一个进程在屏幕上显示“身份信息”：父进程显示“Parent process! PID=xxx1 PPID=xxx2”；子进程显示“Childx process! PID=xxx PPID=xxx”。多运行几次，观察记录屏幕上的显示结果，并分析原因。 说明： xxx1为进程号，用getpid()函数可获取进程号； xxx2为父进程号，用getppid()函数可获取父进程号； Childx中x为1和2，用来区别两个子进程； wait()函数用来避免父进程在子进程终止之前终止。 程序源码： #include pid_t pid1,pid2; if((pid1=fork())<0){ printf("创建进程1失败"); }else{ if(pid1==0){ //子进程1执行 printf("Child1 process: "); printf("PID=%d PPID=%d \n",getpid(),getppid()); sleep(2); }else{ if((pid2=fork())<0){ printf("创建进程2失败"); }else{ if(pid2==0){ //子进程2执行 printf("Child2 process: "); printf("PID=%d PPID=%d \n",getpid(),getppid()); } else{ //父进程执行 wait(); wait(); printf("Parent process: "); printf("PID=%d PPID=%d \n",getpid(),getppid()); exit(0); } } } } } 东南大学自动化学院 实验报告 课程名称：过程控制实验 实验名称：水箱液位控制系统 院（系）：自动化专业：自动化姓名：学号： 实验室：实验组别： 同组人员： 实验时间： 评定成绩：审阅教师： 目录 一、系统概论 (3) 二、对象的认识 (4) 三、执行机构 (14) 四、单回路调节系统 (15) 五、串级调节系统Ⅰ (18) 六、串级调节系统Ⅱ (19) 七、前馈控制 (21) 八、软件平台的开发 (21) 一、系统概论 1.1实验设备 图1.1 实验设备正面图图1.2 实验设备背面图 本实验设备包含水箱、加热器、变频器、泵、电动阀、电磁阀、进水阀、出水阀、增压器、流量计、压力传感器、温度传感器、操作面板等。 1.1.2 铭牌 ·加热控制器： 功率1500w，电源220V（单相输入） ·泵： Q40-150L/min，H2.5-7m，Hmax2.5m，380V，VL450V， IP44，50Hz，2550rpm，1.1kw，HP1.5，In2.8A，ICL B ·全自动微型家用增压器： 型号15WZ-10，单相电容运转马达 最高扬程10m，最大流量20L/min，级数2，转速2800rmp，电压220V， 电流0.36A，频率50Hz，电容3.5μF，功率80w，绝缘等级 E ·LWY-C型涡轮流量计： 口径4-200mm，介质温度-20—+100℃，环境温度-20—+45℃，供电电源+24V， 标准信号输出4-20mA，负载0-750Ω，精确度±0.5%Fs ±1.0%Fs，外壳防护等级 IP65 ·压力传感器 YMC303P-1-A-3 RANGE 0-6kPa，OUT 4-20mADC，SUPPLY 24VDC，IP67，RED SUP+，BLUE OUT+/V- ·SBWZ温度传感器 PT100 量程0-100℃，精度0.5%Fs，输出4-20mADC，电源24VDC 浙工大过程控制实验报告 202103120423徐天宇过程控制系统实验报告 实验一：系统认识及对象特性测试 一实验目的 1了解实验装置结构和组成及组态软件的组成使用。 2 熟悉智能仪表的使用及实验装置和软件的操作。 3熟悉单容液位过程的数学模型及阶跃响应曲线的实验方法。 4学会有实际测的得单容液位过程的阶跃响应曲线，用相关的方法分别确定它们的参数，辨识过程的数学模型。二实验内容 1 熟悉用MCGS组态的智能仪表过程控制系统。 2 用阶跃响应曲线测定单容液位过程的数学模型。三实验设备 1 AE2000B型过程控制实验装置。 2 计算机，万用表各一台。 3 RS232-485转换器1只，串口线1根，实验连接线若干。四实验原理 如图1-1所示，设水箱的进水量为Q1，出水量为Q2，水箱的液面高度为h，出水阀V2固定于某一开度值。根据物料动态平衡的关系，求得： 在零初始条件下，对上式求拉氏变换，得： 式中，T为水箱的时间常数（注意：阀V2的开度大小会影响到水箱的时间常数），T=R2*C，K=R2为单容对象的放大倍数， R1、R2分别为V1、V2阀的液阻，C 为水箱的容量系数。 阶跃响应曲线法是指通过调节过程的调节阀，使过程的控制输入产生一个阶跃变化，将被控量随时间变化的阶跃响应曲线记录下来，再根据测试记录的响应曲线求取输入输出之间的数学模型。本实验中输入为电动调节阀的开度给定值OP，通过改变电动调节阀的开度给定单容过程以阶跃变化的信号，输出为上水箱的液位高度h。电动调节阀的开度op通过组态软件界面有计算机传给智能仪表，有智能仪表输出范围为：0~100%。水箱液位高度有由传感变送器检测转换为4~20mA的标准信号，在经过智能仪表将该信号上传到计算机的组态中，由组态直接换算成高度值，在计算机窗口中显示。因此，单容液位被控对象的传递函数，是包含了由执行结构到检测装置的所有液位单回路物理关系模型有上述机理建模可知，单容液位过程是带有时滞性的一阶惯性环节，电动调节阀的开度op，近似看成与流量Q1成正比，当电动调节阀的开度op为一常量作为阶跃信号时，该单容液位过程的阶跃响应为 需要说明的是表达式（2-3）是初始量为零的情况，如果是在一个稳定的过程下进行的阶跃响应，即输入量是在原来的基础上叠加上op的变化，则输出表达式是对应原来输出值得基础上的增 实验1 进程的控制与描述 1.1 Windows任务管理器的进程管理 1.1.1 背景知识 Windows 的任务管理器提供了用户计算机上正在运行的程序和进程的相关信息，也显示了最常用的度量进程性能的单位。使用任务管理器．可以打开监视计算机性能的关键指示器，快速查看正在运行的程序的状态，或者终止已停止响应的程序。也可以使用多个参数评估正在运行的进程的活动，以及查看CPU和内存使用情况的图形和数据。其中： （1）“应用程序”选项卡显示正在运行程序的状态，用户能够结束、切换或者启动程序。（2）“进程”选项卡显示正在运行的进程信息。例如，可以显示关于CPU和内存使用情况、页面错误、句柄计数以及许多其他参数的信息。 （3）“性能”选项卡显示计算机动态性能，包括CPU和内存使用情况的图表，正在运行的句柄、线程和进程的总数、物理、核心和认可的内存总数（KB）等。 1.1.2 实验目的 通过在windows任务管理器中对程序进程进行响应的管理操作系统进程管理的概念，学习观察操作系统运行的动态性能。 1.1.3工具／准备工作 在开始本实验之前，请回顾教科书的相关内容。 需要准备一台运行windows 7操作系统的计算机。 1.1.4 实验内容与步骤 启动并进入Windows环境，按Ctrl+A1t+DeL键，或者右键单击任务栏，快捷菜单中单击“任务管理器”，打开“任务管理器”窗口。 在本次实验中，你使用的操作系统版本是： 在当前机器中，由你打开、正在运行的应用程序有： Windows“任务管理器”的窗口由个选项卡组成，分别是： 当前“进程”选项卡显示的栏目分别是（可移动窗口下方的游标/箭头，或使窗口最大化进行观察）： （1）使用任务管理器终止进程 步骤1：单击“进程”选项卡，一共显示个进程。请试着区分一下，其中：系统(system)进程有个，填入表2-1中。 表2-1 实验记录 《过程控制系统实验报告》 院－系： 专业： 年级： 学生姓名： 学号： 指导教师： 2015 年6 月 过程控制系统实验报告 部门：工学院电气工程实验教学中心实验日期：年月日 姓名学号班级成绩 实验名称实验一单容水箱液位定值控制实验学时 课程名称过程控制系统实验及课程设计教材过程控制系统 一、实验仪器与设备 A3000现场系统，任何一个控制系统，万用表 二、实验要求 1、使用比例控制进行单溶液位进行控制，要求能够得到稳定曲线，以及震荡曲线。 2、使用比例积分控制进行流量控制，能够得到稳定曲线。设定不同的积分参数，进行 比较。 3、使用比例积分微分控制进行流量控制，要求能够得到稳定曲线。设定不同的积分参数，进行比较。 三、实验原理 (1)控制系统结构 单容水箱液位定值(随动)控制实验，定性分析P, PI，PD控制器特性。 水流入量Qi由调节阀u控制，流出量Qo则由用户通过负载阀R来改变。被调量为水位H。使用P,PI , PID控制，看控制效果，进行比较。 控制策略使用PI、PD、PID调节。 (2)控制系统接线表 使用ADAM端口测量或控制量测量或控制量标号使用PLC端 口 锅炉液位LT101 AI0 AI0 调节阀FV101 AO0 AO0 四、实验内容与步骤 1、编写控制器算法程序，下装调试；编写测试组态工程，连接控制器，进行联合调试。这些步骤不详细介绍。 2、在现场系统上，打开手阀QV-115、QV-106，电磁阀XV101（直接加24V到DOCOM，GND到XV102控制端），调节QV-116闸板开度(可以稍微大一些)，其余阀门关闭。 3、在控制系统上，将液位变送器LT-103输出连接到AI0，AO0输出连到变频器U-101控制端上。 注意：具体哪个通道连接指定的传感器和执行器依赖于控制器编程。对于全连好线的系统，例如DCS，则必须安装已经接线的通道来编程。 4、打开设备电源。包括变频器电源，设置变频器4-20mA的工作模式，变频器直接驱动水泵P101。 5、连接好控制系统和监控计算机之间的通讯电缆，启动控制系统。 6、启动计算机，启动组态软件，进入测试项目界面。启动调节器，设置各项参数，将调节器的手动控制切换到自动控制。 7、设置PID控制器参数，可以使用各种经验法来整定参数。这里不限制使用的方法。 五、实验结果记录及处理 六、实验心得体会： 比例控制特性：能较快克服扰动的影响，使系统稳定下来，但有余差。 比例积分特性：能消除余差，它能适用于控制通道时滞较小、负荷变化不大、被控量不允许由余差的场合。 比例微分特性：对于改善系统的动态性能指标，有显著的效果。 《过程控制实验》 实验报告 第一章、过程控制实验装置的认识 一、过程控制实验的基本内容及概述 本次过程控制实验主要是对实验室的水箱水位进行控制。水箱液位控制系统是一个简单控制系统，所谓简单液位控制系统通常是指由一个被控对象、一个检测变送单元（检测元件及变送器）、以个控制器和一个执行器（控制阀）所组成的单闭环负反馈控制系统，也称为单回路控制系统。 简单控制系统有着共同的特征，它们均有四个基本环节组成，即被控对象、测量变送装置、控制器和执行器。 图1-1 水箱液位控制系统的原理框图 这是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。本系统所要保持的恒定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。 二、主要设备 1）水路装置的认识 过程控制实验用的水路装置图如下 图1-2 水路图 由水路装置图我们看到，装置主要有水箱，交流电动泵，热炉，管道，电动阀，电磁阀，流量计，液位传感器，温度传感器组成，可以构成一个完整的过程控制实验平台。从上图我们可以看出，装置主要分为两大部分，第一水路，管道，热炉，水箱等等物理对象，第二是传感器，执行机构等等的控制部分的装置。 实验装置具体介绍如下： b)电气连接图 由电气装置的图我们可以看到，所有的电器连接都在这里，主要是一些传感器信号，电动驱动信号，用于电动装置的驱动。 见附件 c）操作面板图： 从操作面板上我们可以看到主要是由四个表，由P909构成，用于测量控制压力、流量、液位、温度的测量以及控制，PV代表反馈测量，外给定可以用于串级控制，OUT用于输出信号，以上接口均使用4-20mA标准 见附件 第二、三章、实验系统的认知（包括力控软件，P909，实验装置） a）力控软件的安装 首先使用光盘里的Setup.exe安装力控软件的主题部分，然后将IO Servers文件夹拷到力控软件的安装目录下，安装IO Servers驱动 然后打开力控软件，寻找到力控软件的目录，点击开发模式，然后找到COM设置的部分，如图 实验一Windows进程管理和进程编程 实验内容1.1 Windows 任务管理器的进程管理 1、背景知识简介 Windows的任务管理器提供了用户计算机上正在运行的程序和进程的相关信息，也显示了最常用的度量进程性能的单位 使用任务管理器 ?可以打开监视计算机性能的关键指示器，快速查看正在运行的程序的状态，或者终止已停止响应的程序 ?也可以使用多个参数评估正在运行的进程的活动，以及查看CPU 和内存使用情况的图形和数据 任务管理器中 ?“应用程序”选项卡：显示正在运行程序的状态，用户能够结束、切换或者启动程序?“进程”选项卡：显示正在运行的进程信息。例如，可以显示关于CPU 和内存使用情况、页面错误、句柄计数以及许多其他参数的信息 ?“性能”选项卡：显示计算机动态性能，包括CPU 和内存使用情况的图表，正在运行的句柄、线程和进程的总数，物理、核心和认可的内存总数(KB) 等 2、实验目的和要求 通过在Windows 任务管理器中对程序进程进行响应的管理操作 熟悉操作系统进程管理的概念 学习观察操作系统运行的动态性能 3、实验环境 需要准备一台运行Windows XP Professional操作系统的计算机 4、实验内容与步骤 1.启动任务管理器。按Alt+Ctrl+Delete，或右键单击任务栏，选择任务管理器。 在Windows XP的任务管理器中，“进程”选项卡增加了一个“用户名”栏目，其中区分了SYSTEM、NETWORK SERVICE、LOCAL SERVICE和用户的不同进程类别。 2.使用任务管理器终止进程。选择进程名，点击右下角的“结束进程”。终止进程时要小 心，有可能导致不希望发生的结果，包括数据丢失和系统不稳定等。点击进程，右键选择“终止进程树”，会结束该进程以及它直接或间接创建的所有子进程。过程控制系统实验报告材料(最新版)
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