实验四 典型非线性环节长安大学自动控制

实验四 典型非线性环节 一、实验要求

了解和掌握典型非线性环节的原理，观察和分析典型非线性环节的输出特性。

二、实验原理

实验以运算放大器为基本元件，在输入端和反馈网络中设置相应元件（稳压管、二极管、电阻和电容）组成各种典型非线性的模拟电路。

(1) 继电特性：见图2-4-1

图2－4－1继电特性模拟电路

理想继电特性如图2-4-1C 所示。图中M 值等于双向稳压管的稳压值。

图2－4－1C 理想继电特性

(2) 饱和特性：见图2-4-2A 及图2-4-2B

o

图2－4－2A 饱和特性模拟电路

图2－4－2B 理想饱和特性

理想饱和特性图中特性饱和值等于稳压管的稳压值斜率K 等于前一级反馈

电阻与输入电阻值之比，即：t R

K R

=

(3) 死区特性

死区特性模拟电路图：见图2-4-3A

图2－4－3A 死区特性模拟电路

死区特性如图2-4-3B 所示。

图2－4－3B 死区特性

图中特性的斜率K 为：10

R

K R =

死区2

212()0.42()30

R V R V ?=

?= 式中2R 单位为K Ω，且21R R =。（实际?还应考虑二极管的压降值） (4) 间隙特性

间隙特性的模拟电路图：见图2-4-4A

间隙特性如图4-4B 所示，图中空间特性的宽度?（0A ）为：

2212()0.42

()(44)30R

V R V ?=?=- 式中2R 单位为K Ω，且（21R R =）。特性斜率tg a 为： 0

(45)

f

i f R C t g a C R =

?- 根据式（4－4）和（4－5）可知道，改变2R 和1R 可改变空间特性的宽度：

改变0i

R R 或i f C C ?? ? ???

值可调节特性斜率（tga ）

图2－4－4A 间隙特性模拟电路

图2－4－4B 间隙特性

三、实验步骤及内容

准备：将B7信号发生器单元中的G 和G1用开关连接。 实验步骤：

(1)按图2-4-1接线，图2-4-1中虚线处用导线连接好：（图2-4-1A ）中用开关将A5中W5电位器的一端与＋5V 连接，按模拟电路图由左至右的顺序运放依次由A1、A3、A4运放单元构建，其中第二级运放的反馈部分由A4中的IN 和OUT 之间的第五个开关拨至ON （由下至上）。

(2)模拟电路中的输入端（i U ）和输出端（o U ）分别接至B2虚拟示波器的CH2和CH1的输入端（CH1，CH2选1?档），观察时要用虚拟示波器中的X-Y 选项。

(3)调节输入电压，观测并记录示波器上的01~U U 图形。

(4)按图2-4-3A连线，其中运放由A3，A4单元构建，

U按图2-4-1A中的Y，

i

用开关将A5中的电位器W5的一端与＋5V连接，另一端与－5V连接，重复（2）、（3）。

(5)按图2-4-3A连线，其中运放由A1、A4单元构建，B8中的IN与图2-4-1A 中的Y相连，用开关将A5中电位器W5的一端与＋5V连接，另一端与－5V连接，B8中的B与IN之间用10K电阻相连，A与IN之间用10K电阻连接，重复（2）、（3）。

（6）按图2-4-4A连线，其中运放由A2、A4单元构建，B8中的IN 与图2-4-1A中的Y相连，用开关将A5中电位器W5的一端与＋5V连接，另一端与－5V连接，B部分中A与IN。B与IN之间用10K电阻相连，注意做该实验前应放电，重复（2）、（3）。

典型非线性环节的特性参数及它们的实际输出特性，见表2-5-1

自动控制原理重要公式

A . 阶跃 函数 斜坡函数 抛物线函数 脉冲函数 正弦函数 B.典型环节的传递函数 比例环节 惯性环节(非周期环节 ) 积分环节 微分环节 二阶振荡环节(二阶惯性环节) 延迟环节 C.环节间的连接 串联 并联 反馈开环传递函数= 前向通道传递函数= 负反馈闭环传递函数 正反馈闭环传递函数 D.梅逊增益公式 E.劳斯判据 劳斯表中第一列所有元素均大于零 s n a 0a 2a 4a 6…… s n-1a 1a 3a 5a 7…… s n-2b 1b 2b 3b 4…… s n-3c 1c 2c 3c 4…… ……… s 2f 1f 2 s 1g 1 s 0h 1 劳斯表中某一行的第一个元素为零而该行其它元素不为零，ε→0； 劳斯表中某一行的元素全为零。P(s)=2s 4+6s 2-8。 F.赫尔维茨判据 特征方程式的所有系数均大于零。 G. 误差传递函数 扰动信号的误差传递函数 I.二阶系统的时域响应： 其闭环传递函数为 或 系统的特征方程为0 2)(22=++=n n s s s D ωζω 特征根为1 ,221`-±-=ζωζωn n s 上升时间t r 其中 峰值时间t p 最大超调量M p 调整时间t s a.误差带范围为±5% b.误差带范围为±2% 振荡次数N J.频率特性： 还可表示为：G (jω)=p (ω)+jθ(ω) p (ω)——为G (jω)的实部，称为实频特性； θ(ω)——为G (jω)的虚部，称为虚频特性。 显然有： K.典型环节频率特性： 1.积分环节 ???? ???? ? =+===)()()()()()()(sin )()()(cos )()(2 2ωωθω?ωθωωω?ωωθω?ωωp arctg p A A A p s s G 1(=???≥<=000)(t A t t r K s R s C s G ==)()()(222 2)(n n n s s K s G ωζωω++=)()(1)()() ()(s H s G s G s R s C s -= =Φ22 22)() (n n n s s s R s C ωζωω++=1 21)()(22++= Ts s T s R s C ζ2 1ζωβ πωβπ--=-= n d r t n s t ζω3 =

非线性环节对系统动态过程影响解析

非线性环节对系统动态过程的影响 实验报告

实验七非线性环节对系统动态过程的影响 一、实验目的 1．熟悉几种典型非线性环节特性及其对系统动态性能的影响。 2．掌握相平面法和描述函数法研究非线性系统稳定性的方法。 二、实验原理 1．被控对象的模拟电路图及系统结构图如图 2.7.1 和图 2.7.2 所示。 2. 非线性环节由计算机模拟产生，分别为： (1) 摩擦特性，如图 2.7.3。 M=1

图2.7.3 摩擦特性 (2) 饱和特性，如图 2.7.4。 k=1，s=0.5 k=1，s=2 (3) 继电特性，如图2.7.5。 M=1，h=0.5 三、实验设备 实验系统如图 2.7.6 所示，包括： 1. 数字计算机 2. 电子模拟机 3. 万用表

4. 测试导线 四、实验原理 1. 非线性系统和线性系统存在本质差别： (1) 线性系统可采用传递函数、频率特性、脉冲过渡函数等概念，同时由于线性系 统的运动形式和输入幅值、初始状态无关，通常是在典型输入函数和零初始条件下进行研究。 (2) 非线性系统由于叠加原理不成立，线性系统的上述方法不适用，所以常采用相平面方法和描述函数方法进行研究。 2. 实验从两方面观察非线性：相轨迹和动态响应 (1) 相轨迹：相平面上的点随时间变化描绘出来的曲线叫相轨迹。相平面的相坐标为c和，实验软件当中给出的就是在此坐标下自动描绘的相轨迹。 初始条件不同，系统的运动趋势不同，所描绘的相轨迹也会有所不同。 (2) 动态响应：对比有无非线性环节时系统动态响应过程。 五、实验内容 1. 分别画出摩擦特性、饱和特性、继电特性、线性、死区特性的相轨迹，以及动态响应过程

长安大学建筑结构试验详解

建筑结构试验冀德学石晶课程主要内容 第一章结构试验概论 第二章结构试验设计 第三章结构静载试验（单调加载实验） 第四章结构动力特性试验 第五章结构抗震试验 第六章结构试验现场检测技术 实验项目实验一常用机械式量测仪表使用技术实验二电阻应变片粘贴与检测技术 实验三静态电阻应变测量技术 实验四钢桁架非破坏试验 实验五结构动力特性的测定试验 实验六混凝土结构非破损检测技术应用第一章结构试验概论 1-1 结构试验任务 《建筑结构试验》是土木专业的一门专业技术课,主要介绍结构试验的方法、程序和基本原理。通过这门课的学习，使学生获得结构试验方面的基础知识和基本技能，并能够进行一般结构试验的设计与实施。 结构试验的任务是：以试验构件或模型为对象，通过使用测试仪器和试验设备，对结构物受作用后的性能进行观测，通过对量测数据的分析（如荷载、应力、变形、应变、温度、振幅、频率、裂缝宽度等），了解并掌握结构的力学性能，并对试验对象的结构性能做出评价，为验证和发展结构计算理论提供试验依据。 结构试验是研究和发展 结构计算理论的重要手段 特别是混凝土结构、钢结构、砌体结构等设计规范所采用的计算理论，几乎全部是以试验研究的直接结果作为基础的。 结构试验是一门综合性很强的课程 √应该具备结构工程专业知识（结构、材料、施工）。 √应该掌握材料力学、结构力学、弹性力学、混凝土结构、钢结构等相关知识。 √应该了解机械、液压、电工、电子及计算机方面的相关内容。 1-2 结构试验目的 根据不同的试验目的，结构试验 一般分为： ★科学研究性试验 ★生产鉴定性试验 1-3 结构试验分类 按试验对象尺寸大小分为：真型试验模型试验 按试验对象是否破坏分为：?破坏性试验?非破坏性试验 按试验场地分为：?实验室试验?现场试验 第二章结构试验设计 2-1 结构试验设计概述 一、结构试验的四个阶段 1．试验规划与设计2．试验准备阶段3．试验实施阶段４.试验数据分析与总结 二、试验大纲内容 1．试验的目的与意义2．试验构件设计3．试验装置与加载装置设计4．试验观测方案设计5．试验经费预算6．试验进度计划7. 试验安全措施 三．结构试验运行程序 2-2 试验设计内容 一、试验构件设计1．试件形状设计2．试件尺寸设计3．试件数量设计4. 试验模型设计

【实验报告】《自动控制原理》非线性环节频率响应特点

非线性环节频率响应特点 一、研究背景及意义 随着科学技术的发展，人们对实际生产过程的分析要求日益精密，各种较为精确的分析和科学实验的结果表明，任何一个实际的物理系统都是非线性的。所谓线性只是对非线性的一种简化或近似，或者说是非线性的一种特例。如最简单的欧姆定理。 欧姆定理的数学表达式为U=IR。此式说明，电阻两端的电压U是和通过它的电流I成正比，这是一种简单的线性关系。但是，即使对于这样一个最简单的单电阻系统来说，其动态特性，严格说来也是非线性的。因为当电流通过电阻以后就会产生热量，温度就要升高，而阻值随温度的升高就要发生变化。 二、非线性控制理论及研究 控制系统有线性和非线性之分。严格地说，理想的线性系统在实际中并不存在。在分析非线性系统时，人们首先会想到使用在工作点附近小范围内线性化的方法，当实际系统的非线性程度不严重时，采用线性方法去进行研究具有实际意义。 但是，如果实际系统的非线性程度比较严重，则不能采用在工作点附近小范围内线性化的方法去进行研究，否则会产生较大的误差，甚至会导致错误的结论。这时应采用非线性系统的研究方法进行研究。 非线性系统的分析方法大致可分为两类。运用相平面法或数字计算机仿真可以求得非线性系统的精确解，进而分析非线性系统的性能，但是相平面法只适用于一阶、二阶系统；建立在描述函数基础上的谐波平衡法可以对非线性系统作出定性分析，是分析非线性系统的简便而实用的方法，尤其在解决工程实际问题上，不须求得精确解时更为有效。 三、典型非线性环节

1、死区特性： 在控制装置中，放大器的不灵敏区，伺服阀和比例阀阀芯正遮羞特性，传动元件静摩擦等造成的死区特性。典型死区非线性环节特性如图所示。 死区特性 可用下面数学关系来描述： ?? ? ???<+>?≤=c u c u c u c u c u y 0 A=3,ω=2π：

实验八典型非线性环节静态特性检验

实验八典型非线性环节静态特性测试 一．实验目的 1．了解和掌握典型非线性环节的原理； 2．分析典型非线性环节的模拟电路，观测典型非线性环节的输出特性。 二．实验内容 1．分析继电特性的模拟电路，观测其输出特性曲线； 2．分析饱和特性的模拟电路，观测其输出特性曲线； 3．分析死区特性的模拟电路，观测其输出特性曲线； 4．分析间隙特性的模拟电路，观测其输出特性曲线。 三．实验步骤 在实验中观测实验结果时，可选用普通示波器，也可选用本实验台上的虚拟示波器。 如果选用虚拟示波器，只要运行ACES程序，选择菜单列表中的相应实验项目，再选择开始实验，就会打开虚拟示波器的界面，点击开始即可使用本实验台上的虚拟示波器CH1、CH2两通道观察被测波形。具体用法参见用户手册中的示波器部分。 1．继电特性 实验中所用到的功能区域： 可调电压输出、虚拟示波器、实验电路A3、实验电路A6。 继电特性的模拟电路如图1-8-1所示

图1-8-1继电特性模拟电路 （1）设置可调电压输出： 将可调电压输出区的“-10V～+10V”端子与实验电路A3的“IN33”端子相连接，调节可调电压输出区的旋钮即可改变输入电压值的大小。 （2）搭建继电特性的模拟电路： A．将实验电路A3的“OUT3”端子与实验电路A6的“IN62”端子相连接； B．按照图1-8-1选择拨动开关： 图中：R1可调、R2=100K、R3=200K、R4=10K、R5=10K、R6=10K、 D1、D2为4.7V稳压管 将A3的S7、S10，A6的S5、S11拨至开的位置。 （3）连接虚拟示波器： 将实验电路A3的“OUT3”与示波器通道CH1相连接，A6的“OUT6” 与示波器通道CH2相连接，将示波器的显示格式改为“XY”型，显示时间改为 “5秒”。 （4）调节可调电压输出区的旋钮，记录在示波器屏幕上显现的继电特性曲线。2．饱和特性

长安大学工程地质分析原理(后附19,12年原题)

?程地质分析原理题库（后附19年和12年原题） ——?安?学地质?程 ?、解释以下概念（每题2分，共20分） 活断层：?前还在持续活动或在历史时期或近期地质时期活动过，极可能在不远的将来重新活动的断层。 粘滑断层：也叫地震断层：以地震?式产?间歇性的突然滑动。锁固能?强。蠕滑断层：沿断层?两侧岩层连续缓慢地滑动。锁固能?弱。 地震：地壳岩层因弹性波的传播所引起的震动。 震源：地球深处因岩?破裂引起地壳振动的发源地。 震源距:震源离场地的距离。 震中：震源在地?的垂直投影。 震中距:震中离场地的距离。 震源深度：震中?震源的距离。 转换断层：岩?圈板块的守恒型边界。岩?圈板块沿转换断层相对运动，但板块体积恒定不变。 地震波：震源释放的能量以弹性波的形式向四处传播，这种弹性波就是地震波。地震波种类：体坡：P波(primary wave)(初波，纵波,压缩波) 质点振动?向与波前进?向?致，振幅?，速度快，周期短 S波(secondary wave)（次波，横波，剪切波) 质点振动?向与波前进?向垂直，振幅?，速度慢，周期??坡：R波(瑞利波),滚动，垂直平?上下动 Q波(勒夫波)，蛇动，?平?摆动 震级：震级M（magnitude)是距震中100km的标准地震仪(周期0.8s,阻尼?（阻尼系数与临界阻尼系数的?值）0.8,放?倍率2800倍)所记录的以微?表示的振幅A的对数值. 烈度:是表示地震发?时对?个具体地点的实际震动的强弱程度。 基本烈度：指在今后?定时期内，在?定地点的?般场地可能遭受的最?烈度。设计烈度：根据建筑物的重要性、经济性等的需要对基本烈度的调整。?如甲类建筑（建筑重要性分甲、?、丙、丁4类），应?于本地抗震设防烈度 1度。 等震线：地震后，在地图上把地?震度相似的各点连接起来的曲线，叫等震线。场地地震效应：在地震作?影响所及的范围内，与地?出现的各种震害或破坏，称为地震效应。 地震影响系数：单质点弹性结构在?平地震?作?下的最?加速度反映与重?加速度?值的统计平均值。 卓越周期：由于表层岩?体对不同周期的地震波有选择放?作?，某种岩?体总是选择某种周期的波放?的尤为明显突出，这种周期即该岩?体的特 征周期，也叫卓越周期。 H:覆盖层厚度；Vs：测试剪切波速 烈度?区化：

自动控制原理简答题要点

三.名词解释 47、传递函数：传递函数是指在零初始条件下，系统输出量的拉式变换与系统输入量的拉式变换之比。 48、系统校正：为了使系统达到我们的要求，给系统加入特定的环节，使系统达到我们的要求，这个过程叫系统校正。 49、主导极点：如果系统闭环极点中有一个极点或一对复数极点据虚轴最近且附近没有其他闭环零点，则它在响应中起主导作用称为主导极点。 50、香农定理：要求离散频谱各分量不出现重叠,即要求采样角频率满足如下关系： ωs ≥2ωmax 。 51、状态转移矩阵：()At t e φ=，描述系统从某一初始时刻向任一时刻的转移。 52、峰值时间：系统输出超过稳态值达到第一个峰值所需的时间为峰值时间。 53、动态结构图：把系统中所有环节或元件的传递函数填在系统原理方块图的方块中，并把相应的输入、输出信号分别以拉氏变换来表示，从而得到的传递函数方块图就称为动态结构图。 54、根轨迹的渐近线：当开环极点数 n 大于开环零点数 m 时，系统有n-m 条根轨迹终止于 S 平面的无穷远处，且它们交于实轴上的一点，这 n-m 条根轨迹变化趋向的直线叫做根轨迹的渐近线。 55、脉冲传递函数：零初始条件下，输出离散时间信号的z 变换()C z 与输入离散信号的z 变换()R z 之比，即()()() C z G z R z =。 56、Nyquist 判据（或奈氏判据）：当ω由-∞变化到+∞时， Nyquist 曲线（极坐标图）逆时针包围（-1，j0）点的圈数N ，等于系统G(s)H(s)位于s 右半平面的极点数P ，即N=P ，则闭环系统稳定；否则（N ≠P ）闭环系统不稳定，且闭环系统位于s 右半平面的极点数Z 为：Z=∣P-N ∣ 57、程序控制系统: 输入信号是一个已知的函数，系统的控制过程按预定的程序进行，要求被控量能迅速准确地复现输入，这样的自动控制系统称为程序控制系统。 58、稳态误差：对单位负反馈系统，当时间t 趋于无穷大时，系统对输入信号响应的实际值与期望值（即输入量）之差的极限值，称为稳态误差，它反映系统复现输入信号的（稳态）精度。 59、尼柯尔斯图（Nichocls 图）：将对数幅频特性和对数相频特性画在一个图上，即以（度）为线性分度的横轴，以 l(ω)=20lgA(ω)（db ）为线性分度的纵轴，以ω为参变量绘制的φ(ω) 曲线，称为对数幅相频率特性，或称作尼柯尔斯图（Nichols 图） 60、零阶保持器：零阶保持器是将离散信号恢复到相应的连续信号的环节，它把采样时刻的采样值恒定不变地保持（或外推）到下一采样时刻。 61、状态反馈设系统方程为,x Ax Bu y cx =+=&，若对状态方程的输入量u 取u r Kx =-，则称状态反馈控制。 四.简答题

系统非线性环节的仿真

2.5 系统非线性环节的仿真 在实际系统中，往往存在各种非线性特性，可将此当作非线性环节处理，这种环节的输入和输出之间关系是一种非线性函数关系，因此非线性环节的仿真就是用仿真语言来描述这些关系。本节介绍几种典型的非线性环节的仿真算法。 2.5.1 饱和环节 饱和环节在控制系统中较普遍，例如饱和放大器、限幅装置、伺服阀饱和特性等。饱和环节特性如图所示。 图2.5-1 饱和特性 该特性对应的数学表达式为： ?????-<->≤=c u c c u c c u u y (2.5-1) 式中，c 为饱和环节特征参数，斜率为1，该环节特性可用MATLAB 编程仿真，利用上面算法的编写的MATLAB 函数SATURATION ，调用格式为： ),(c u saturation y =

其中，u 为输入；c 为饱和环节特征参数，y 为饱和环节输出。 Saturation.m; amp209.m 2.5.2 死区环节 在控制装置中，放大器的不灵敏区，伺服阀和比例阀阀芯正遮羞特性，传动元件静摩擦等造成的死区特性。典型死区非线性环节特性如图2.5-2所示。 图2.5-2 死区特性 可用下面数学关系来描述： ?????-<+>-≤=c u c u c u c u c u y 0 (2.5-2) 式中，c 为死区特征参数，斜率为1。 该环节可根据上述算法编写MATLAB 函数deadzone 供调用，格式如下： ),(c u deadzone y = 其中，u 为环节输入；c 为死区环节特征参数，y 为死区环节输出。 Deadzone.m; amp210.m 。

2.5.3 齿隙非线性环节 齿轮传动副和丝杆螺母传动副中存在传动间隙都属这一类非线性因素，它对系统精度带来影响。齿隙非线性环节特性如图 2.5-3所示。 图2.5-3 齿隙特性 当输入u 增加时，输出沿d b a →→线段变化；当输入u 减小时，输出沿a e d →→线段变化。在线段bd 上，输入增加时，当前输出值y(k)总是大于前一时刻的输出值y(k-1)。而在ea 上，输入减小时，当前输出y(k)总是小于前一时刻的输出值y(k-1)。在ab 段和de 段，y(k)=y(k-1)。以上特性的数学描述如下： ?????--≥-<--+-≤->---=其余k y c k u k 且y k u k 当u c k u c k u k 且y k u k 当u c k u k y )1()()1(0)1()()()()1(0)1()()()( （2.5-3） 式中，c 为齿隙环节特征参数，斜率为1。 根据（2.5-3）算法编写的MATLAB 函数backlash ，调用格式如下：

长安大学2016年度结构设计大赛赛题-竹质塔结构

长安大学2016年大学生结构设计竞赛赛题 竹质塔结构模型设计、制作与测试 1.竞赛模型 设计能够承受一定的竖向荷载和水平地震作用的竹质塔结构模型，具体结构形式不限，可为四根、六根或八根柱组成的框架式空间结构，也可为其他结构。模型包括小振动台系统、上部塔结构模型和塔顶铁块三个部分，铁块通过热熔胶固定于塔顶，塔结构模型由参赛选手制作，并通过螺栓和竹质底板固定于振动台上，图1给出了一示意性结构图。 图1 模型立面示意图(单位：mm) 2. 模型要求 2.1 几何尺寸要求： (1) 底板：塔结构模型用胶水固定于模型底板上，底板为330mm×330mm×

8mm的木板（如图2所示），底板用螺栓固定于振动台上。 (2) 模型大小：模型总高度应为900mm，允许误差为±3mm。总高度为模型底板顶面至塔顶(模型顶面)上表面的垂直距离，但不包括塔顶铁块的高度。模型顶面为平面，应满足安全放置铁块的要求。模型底面尺寸不得超过220mm×220mm的正方形平面，塔顶不得小于150mm×150mm的正方形平面，即整个模型需放置于该正方形平面范围内，可为等截面结构也可为变截面结构，模型底面外轮廓与底板边缘应有足够的距离以保证螺栓能顺利紧固。模型的主要受力构件应合理布置，整体结构应体现“创新、轻巧、美观、实用”的原则。 图2模型底板示意图(单位：mm) 2.2 模型及附加铁块安装要求： (1)利用热熔胶将附加铁块固定在塔顶上，可在顶层设置固定铁块辅助装置，但辅助装置和铁块不能超出塔顶范围且不能直接跟柱接触。 (2) 提供的铁块为底边150mm高50mm的长方体，重量约为8.83 kg。 3. 加载设备介绍

2017年长安大学 信号与系统 硕士研究生招生专业目录及参考书目

814信号与系统考试内容范围 一、考试的总体要求 信号与系统是通信、电信、电科、计算机等专业的一门专业基础课程，也是国内各高校相应专业的主干课程之一。要求考生熟练地掌握本课程所讲述的基本概念、基本理论和基本分析方法，并利用这些经典理论分析、解释和计算一些相关的问题。 二、考试的内容及比例 （一）信号与系统的基础知识（10～20%） 1、信号及其描述方法； 2、信号的运算； 3、线性系统的基本性质。 （二）连续系统的时域分析（10～20%） 1、零输入响应和零状态响应的概念及其性质； 2、冲激响应和阶跃响应； 3、卷积、卷积的性质及卷积的计算方法； 4、系统响应的求取方法 （三）连续信号与系统的变换域分析（40～50%） 1、周期信号的傅里叶级数； 2、周期信号的频谱及周期信号的傅立叶变换； 3、非周期信号的傅里叶变换及其性质； 4、抽样信号、抽样信号的频谱、抽样定理及其应用； 5、周期和非周期信号通过线性系统的频域分析； 6、拉普拉斯变换及其性质； 7、信号通过线性系统的S域分析； 8、拉普拉斯变换与傅立叶变换的关系；9．解析信号及其应用；10．傅立叶分析应用。

（四）离散信号与系统分析（10～20%） 1、离散时间信号（序列）的描述及其运算； 2、离散卷积及其性质； 3、线性离散时间系统的特性及其描述方法； 4、差分方程的建立及其解法； 5、Z变换及其性质，逆Z变换； 6、离散系统的Z变换分析法 （五）系统函数（10～20%） 1、系统函数的零极点与响应的关系； 2、系统稳定性的概念及其判断； 3、系统的方框图、信号流图表示法及系统模拟 三、试卷题型及比例 试卷题型分为选择题、填空题、简答题和计算题（包括简单计算和综合计算）四种类型，其中选择题占15～20%，填空题占15～20%，简答题占10～20%，计算题占50～60%，。 四、主要参考书目 吴大正主编。信号与线性系统分析（第四版），高等教育出版社，2004年。

长安大学本科试卷问答题整理

这是一份标准答案，了解哪些是答题要点和怎么给分的~。~ 1、路基设计内容有哪些？ 答题要点: （1）选择路基断面形式，确定路基宽度和高度； （2）选择路堤填料与压实标准； （3）确定边坡形状与坡度； （4）路基排水系统布置和排水结构设计； （5）坡面防护与加固设计； （6）附属设施设计。 2简述路基压实机理及意义? 影响压实的因素有哪些？ 答题要点: 用某种工具或机械对土基进行压实时.在压实机具的短时荷载或振动荷载作用下，土颗粒重新排列和互相靠拢，小颗粒进入大颗粒的孔隙中，孔隙率减小；单位体积内固体颗粒含量增加，增加了祖土颗粒间的摩擦和咬合及细土颗粒间的粘结力，从而提高了土基的强度和稳定性。 充分压实的土基,可以发挥土基的承载强度，减少土基和路面在车轮荷载作用下产生的形变，增强土基的水稳性和强度稳定性，有效地延长路面的使用寿命。 土基的压实过程受到多种因素的影响，在室内对细粒土进行击实试验时，影响土的密实度的主要因素有：含水量、土的颗粒组成及击实功能。在施工现场碾压细粒土的土基时，影响土基压实度的主要因素有：土的含水量、上的类型、压实层的厚度、压实机械的类型和功能及碾压迫数等 3路面基层有几类,各有什么特点? 答题要点: 路面基层分柔性基层和半刚性基层, 柔性基层,即粒料基层如天然砂砾,级配碎石等,水稳性好,刚度低,无抗拉强度. 半刚性基层,即采用结合料与矿料按一定配比经拌和,摊铺和碾压形成的整体性材料,刚度大,并具有一定的抗拉强度. 4沥青路面的设计步骤是怎样的? 答题要点: (1)交通分析 (2)设计指标的确定 (3)路面结构组合设计 (4)路面结构及材料参数选择 (5)土基回弹模量的确定 (6)路面结构层厚度计算 (7)路面拉应力验算 (8)路面防冻层厚度验算(季冻区) (9)路面材料配比设计 (10)技术经济分析. 1挡土墙的主要用途有哪些？ 答题要点: ①稳定路堤和路堑边坡(2分)； ②收缩坡脚，减少土石方工程量，减少拆迁和占地面积(2分)； ③防止水流冲刷路基；(2分) ④用于整治坍方、滑坡等路基病害。(2分)

-自动控制原理知识点汇总

-自动控制原理知识点汇总

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自动控制原理知识点总结 第一章 1.什么是自动控制？（填空） 自动控制：是指在无人直接参与的情况下，利用控制装置操纵受控对象，是被控量等于给定值或按给定信号的变化规律去变化的过程。 2.自动控制系统的两种常用控制方式是什么？（填空） 开环控制和闭环控制 3.开环控制和闭环控制的概念？ 开环控制：控制装置与受控对象之间只有顺向作用而无反向联系 特点：开环控制实施起来简单，但抗扰动能力较差，控制精度也不高。 闭环控制：控制装置与受控对象之间，不但有顺向作用，而且还有反向联系，既有被控量对被控过程的影响。 主要特点：抗扰动能力强，控制精度高，但存在能否正常工作，即稳定与否的问题。 掌握典型闭环控制系统的结构。开环控制和闭环控制各自的优缺点？ （分析题：对一个实际的控制系统，能够参照下图画出其闭环控制方框图。） 4.控制系统的性能指标主要表现在哪三个方面？各自的定义？（填空或判断） （1）、稳定性：系统受到外作用后，其动态过程的振荡倾向和系统恢复平衡的能力 （2）、快速性：通过动态过程时间长短来表征的 e来表征的 （3）、准确性：有输入给定值与输入响应的终值之间的差值 ss 第二章 1.控制系统的数学模型有什么？（填空） 微分方程、传递函数、动态结构图、频率特性 2.了解微分方程的建立？ （1）、确定系统的输入变量和输入变量 （2）、建立初始微分方程组。即根据各环节所遵循的基本物理规律，分别列写出相应的微分方程，并建立微分方程组 （3）、消除中间变量，将式子标准化。将与输入量有关的项写在方程式等号的右边，与输出量有关的项写在等号的左边 3.传递函数定义和性质？认真理解。（填空或选择） 传递函数：在零初始条件下，线性定常系统输出量的拉普拉斯变换域系统输入量的拉普拉斯变

第8章 非线性系统

第七章非线性系统 1．基本要求 通过本章学习，应该达到： （1）正确理解描述函数的基本思想和应用条件。 （2）准确理解描述函数的定义、物理意义和求法，并会灵活应用。 （3）熟练掌握理想继电特性、死区继电特性、滞环继电特性和死区特性等典型非线性环节的描述函数，并会运用典型非线性特性的串并联分解求取复杂非线性特性的描述函数。 （4）熟练掌握运用描述函数法分析非线性系统的稳定性和自振荡的方法和步骤，并能正确计算自振荡的振幅和频率。 （5）正确理解相平面图的基本概念。 （6）熟练掌握线性二阶系统的典型相平面图及其特征。 （7）会画出非线性系统工程的典型相平面图。 （8）熟练掌握运用相平面法分析非线性系统的动态响应的方法和步骤。 2．内容提要 本章介绍了非线性系统的两种基本分析方法：描述函数法和相平面法。 （1）描述函数法 这是一种频域法，基于谐波线性化的近似分析方法。其基本思想是首先通过描述函数将非线性环节线性化，然后应用线性系统的频率法对系统进行分析。描述函数法在应用时是有条件限制的，其应用条件是： （i）非线性系统的结构图可以简化成只有一个非线性环节和一个线性部分串联的典型负反馈结构。若不是这种典型结构，则必需首先利用系统中信号间的传递关系简化成这种典型结构，才能应用描述函数法做进一步的分析。 （ii）非线性环节的静特性曲线是奇对称的。 （iii）线性部分应具有良好的高频衰减特性。 （iv）只能用来分析非线性系统的稳定性和自振荡。 （2）描述函数N(A)的计算及其物理意义 描述函数N(A)可以从定义式（7-15）出发求得，一般步骤是： （i）首先画出非线性特性在正弦信号输入下的输出波形，并写出输出波形的数学表达式。 （ii）利用付氏级数求出输出的基波分量。 （iii）将求得的基波分量代入定义式（7-15），即得N(A)。 对于复杂的非线性特性也可以将其分解为若干简单的典型非线特性的串并联，然后再由已知的这些简单非线性特性的描述函数求出复杂非线性特性的描述函数。描述函数的物理意义是描述了一个非线性元件对基波正弦量的传递能力。 （3）描述函数法分析稳定性和自振荡的一般步骤是： （i）首先求出非线性环节的描述函数N(A)。 （ii）分别画出线性部分的G(jω)曲线和非线性部分的-1/ N(A)曲线。 （iii）用奈氏判据判断稳定性和自振荡，若存在稳定的自振荡，则进一步求出自振荡的振幅和频率。 特别强调的是，应用描述函数法分析非线性系统，其结果的准确程度取决于线性部分高频、衰减特性的强弱。在对数坐标图上，取决于L(ω)曲线高频段的斜率和位置，其高频段斜率越负，位置越低，高频衰减特性越强，分析结果就越准确。

长安大学建筑材料试题库

建筑材料试题(91) 一、填空题（每空0。5分，共10分） 1．建筑物围护结构材料应选用导热系数——、热容量——者。2．工地上使用石灰时一般需__ __两星期以上,目的是__ __ __.　3．引起水泥腐蚀的外因主要有______,_______,________等侵蚀. 4．混凝吐在荷载作用下的变形包括______________和 ______________. 5．混凝土的耐久性包括_______,_______,___________等性能. 6．珠光体是__________和__________组成的机械混和物. 7．木材的纤维饱和点是指__________________________的含水率,平均为_______. 8．石油沥青的粘性是指______________________的性能,粘性大小与__________有关. 9．建筑塑料性能的重大缺点是___________和_______________.二.单项选择题(在每小题的四个备选答案中,选出一个正确的答案,并将其号码写载题干的内.每小题0.5分,共5分) 1. 容重是材料在状态下单位体积的重量. ①绝对密实②规则③自然④松散 2. 含水率为的湿砂500g,其中所含水重为 ①.15g ②14.56g ③.14.91g ④.15.16g 3. 硅酸盐水泥熟料是以__________矿物为主的。 ①铝酸钙②碳酸钙③.氯化钙④.硅酸钙 4白水泥的等级是根据划分的 ①.强度指标②.色度③.白度④.光泽度 5.水泥是因生水化硫铝酸钙晶体而膨胀、破坏的原因是过多 ①.3CaO-Al2O3 ②.游离CaO ③.掺加石膏④.原料中硫酸盐 6.塌落度试验不适用于塌落度的混凝土拌和物 ①.＜20mm ②.=0 ③＜10mm ④.＞30mm 7.满足和易性和强度要求的混凝土配合比为配合比。 ①．基准②.初步计算③.实验室④.施工 8.25MnSi钢代号中的25表示 1. 合金元素25% ②.含碳量0.25% ③.合金元素0.25% ④.合金元素 2.5% 9.石油沥青牌号越高 ①.粘性越小②.塑性越小③.软化点越高④.针入度越小 10.煤沥青与石油沥青相比, 较高

自动控制原理总经典总结

《自动控制原理》总复习

第一章自动控制的基本概念 一、学习要点 1.自动控制基本术语：自动控制、系统、自动控制系统、被控量、输入量、干扰量、受控对 象、控制器、反馈、负反馈控制原理等。 2.控制系统的基本方式： ①开环控制系统；②闭环控制系统；③复合控制系统。 3.自动控制系统的组成：由受控对象和控制器组成。 4.自动控制系统的类型：从不同的角度可以有不同的分法，常有： 恒值系统与随动系统；线性系统与非线性系统；连续系统与离散系统；定常系统与时变系统等。 5.对自动控制系统的基本要求：稳、快、准。 6.典型输入信号：脉冲、阶跃、斜坡、抛物线、正弦。 二、基本要求 1.对反馈控制系统的基本控制和方法有一个全面的、整体的了解。 2.掌握自动控制系统的基本概念、术语，了解自动控制系统的组成、分类，理解对自动控制 系统稳、准、快三方面的基本要求。 3.了解控制系统的典型输入信号。 4.掌握由系统工作原理图画方框图的方法。 三、内容结构图

四、知识结构图 第二章 控制系统的数学模型 一、学习要点 1．数学模型的数学表达式形式 （1）物理系统的微分方程描述；（2）数学工具—拉氏变换及反变换； （3）传递函数及典型环节的传递函数；（4）脉冲响应函数及应用。 2．数学模型的图形表示 （1）结构图及其等效变换，梅逊公式的应用；（2）信号流图及梅逊公式的应用。 二、基本要求 1、正确理解数学模型的特点，对系统的相似性、简化性、动态模型、静态模型、输入变 量、输出变量、中间变量等概念，要准确掌握。 2、了解动态微分方程建立的一般方法及小偏差线性化的方法。 3、掌握运用拉氏变换解微分方程的方法，并对解的结构、运动模态与特征根的关系、零输入 响应、零状态响应等概念有清楚的理解。 4、正确理解传递函数的定义、性质和意义。熟练掌握由传递函数派生出来的系统开环传递函 数、闭环传递函数、误差传递函数、典型环节传递函数等概念。（＃） 5、掌握系统结构图和信号流图两种数学模型的定义和绘制方法，熟练掌握控制系统的结构图 及结构图的简化，并能用梅逊公式求系统传递函数。（＃＃）

典型非线性环节实验

实验十典型非线性环节的模拟 一、实验目的 (1)熟悉典型非线性环节的模拟电路。 (2)分析典型非线性环节的输入－输出特性。 (3)掌握非线性特性的测量方法。 二、实验设备 序号 型 号 备 注 1 DJK01 电源控制屏 该控制屏包含“三相电源输 出”等几个模块。 2 DJK15控制理论实验挂 箱 或DJK16控制理论实验挂箱 3 双踪慢扫描示波器 4 万用表 图10-1 第 1 页

第 2 页 三、实验线路及原理 图10-1为非线性特性的测量接线图。信号发生器的输出同时接到非线性环节的输入端和示波器的X 轴，非线性环节的输出接至示波器的Y 轴。X 轴选择开关置于停止扫描位置，这样在示波器上就能显示出相应的非线性特性。要测试的非线性特性有下列五种，现分别叙述如下： (1)继电器特性 图10-2(a) 图10-2(b) 实现继电器特性的电路图与其特性分别由图10-2a 和图10-2b 所示。调节两只电位器的滑动臂，就可调节输出的限幅值M。 (2)饱和特性 图10-3(a) 图 10-3(b)

第 3 页 实现饱和非线性特性的模拟电路和特性分别由图10-3a 和图10-3b 所示。它的数学表达式为: ? Ui ?≤ ?Ui0?，tg θ=R2/R1 ± M ， ?Ui ? ≥ ?Ui0? (3)死区特性 图10-4(a) 图10-4(b) 实现死区非线性特性的模拟电路和特性分别由图10-4a 和图10-4b 所示。它的数学表达式为: ?Ui ?≤ Ui0 Uc= ， ?Ui ?≥Ui0 当?Ui ?≤ a E /（1-a）时，K=0； 当?Ui ?> a E/（1-a）时，K= -（1-a）R2/R1，tg θ=（1-a）R2/R1 图中Ui0、θ和K 为死区非线性的主要特征参数。改变电位器的分位值a，就能改变θ和K。

典型环节的模拟研究 自动控制原理实验报告

典型环节的模拟研究 一. 实验目的 1．了解和掌握各典型环节模拟电路的构成方法、传递函数表达式及输出时域函数表达式 2．观察和分析各典型环节的阶跃响应曲线，了解各项电路参数对典型环节动态特性的影响 二．实验内容及步骤 观察和分析各典型环节的阶跃响应曲线，了解各项电路参数对典型环节动态特性的影响.。 改变被测环节的各项电路参数，画出模拟电路图，阶跃响应曲线，观测结果，填入实验报告 运行LABACT 程序，选择自动控制菜单下的线性系统的时域分析下的典型环节的模拟研究中的相应实验项目，就会弹出虚拟示波器的界面，点击开始即可使用本实验机配套的虚拟示波器（B3）单元的CH1测孔测量波形。具体用法参见用户手册中的示波器部分 1)．观察比例环节的阶跃响应曲线 典型比例环节模拟电路如图3-1-1所示。 图3-1-1 典型比例环节模拟电路 传递函数：0 1(S) (S)(S)R R K K U U G i O = == ； 单位阶跃响应： K )t (U = 实验步骤：注：‘S ST ’用短路套短接！ （1）将函数发生器（B5）所产生的周期性矩形波信号（OUT ），作为系统的信号输入（Ui ）；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置下档，调节“设定电位器1”，使之矩形波宽度＞1秒（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= 4V （D1单元‘右显示）。

（2）构造模拟电路：按图3-1-1安置短路套及测孔联线，表如下。 （b ）测孔联线 （3）运行、观察、记录： 打开虚拟示波器的界面，点击开始，按下信号发生器（B1）阶跃信号按钮（0→+4V 阶跃），观测A5B 输出端（Uo ）的实际响应曲线。示波器的截图详见虚拟示波器的使用。 实验报告要求：按下表改变图3-1-1所示的被测系统比例系数，观测结果，填入实验报告。 R0=200K R1=100K Ui=4V

典型非线性环节的静态特性

物理与电子信息学院电子信息工程专业 课程设计报告 课程名称自动控制原理 设计题目典型非线性环节的静态特性专业名称电子信息工程 班级13电子（1）班、（2）班学号 学生姓名 指导教师 完成时间2016年6月11日

目录 摘要与关键词 (3) 1设计目的 (4) 2设计原理 (5) 2.1具有继电特性的非线性环节 (5) 2.2具有饱和特性的非线性环节 (5) 2.3具有死区特性的非线性环节 (5) 2.4具有间隙特性的非线性环节 (6) 3操作步骤 (7) 3.1试验箱电路测试 (7) 3.1.1继电型非线性环节的模拟电路 (7) 3.1.2饱和型非线性环节的模拟电路 (8) 3.1.3具有死区特性的非线性环节的模拟电路 (8) 3.1.4具有间隙特性的非线性环节的模拟电路 (8) 3.2MATLAB、multisim电路仿真 (8) 3.2.1利用Multisim绘制电路原理图 (8) 3.2.2电路仿真 (9) 4实验结果 (10) 4.1试验箱测试结果 (10) 4.1.1继电型非线性环节的模拟电路 (10) 4.1.2饱和型非线性环节的模拟电路 (10) 4.1.3具有死区特性和间隙特性的非线性环节的模拟电路 (11) 4.2Multisim仿真结果 (12) 5总结 (14) 参考文献 (14)

摘要与关键词 摘要：非线性环节指状态变量和输出变量相对于输入变量的运动特性不能用线性关系描述的控制系统。该实验主要研究典型非线性环节的静态特性，利用自控理论及计算机控制技术实验箱完成对继电型非线性环节静特性、饱和型非线性环节静特性、完成具有死区特性的非线性环节静特性、具有间隙特性的非线性环节静特性的电路模拟研究。同时通过Multisim对电路进行仿真，深入研究电路特性及原理。 关键词：非线性环节；电路仿真；正弦信号

长安大学结构设计原理总复习

《结构设计原理》复习参考 总论 《结构设计原理》主要讨论土木基础工程施工中各种工程结构的基本构件的受力性能，计算方法和构造设计原理，它是学习和掌握桥梁工程和其他道路人工构造物设计的基础。 构件的 4 种基本受力：受弯构件(梁和板) ，受压构件，受拉构件和受扭构件。根据所使用的建筑材 料种类，常用的构件一般可分为： 1) 混凝土结构以混凝土为主的制作的结构，包括素混凝土结构，钢筋混凝土结构和预应力混凝土结 构等。 2) 钢结构以钢材为主制作的结构 3) 圬工结构以圬工砌体为主制作的结构，是砖结构，石结构和混凝土砌体结构的总称。 4) 木结构以木材为主制作的结构 0.1 各种工程结构的特点： 1) 钢筋混凝土结构钢筋混凝土结构是由钢筋和混凝土两种材料组成的。钢筋是一种抗拉性能很好的材料；混凝土材料具有较高的抗压强度，而抗拉强度很低。根据构件受力的情况，合理的配置钢筋 可形成承载能力较高，刚度较大的结构构件。 2) 预应力混凝土结构预应力混凝土结构是为解决钢筋混凝土结构在使用阶段容易开裂问题而发展起来 的结构。 它采用的是高强度钢筋和高强度混凝土材料，并采用相应钢筋张拉施工工艺在结构构件中建立预加应力的结构。 由于预应力混凝土结构采用了高强度材料和预应力工艺，节省了材料，减少了构件截面 尺寸，减轻了构件自重，因而预应力混凝土构件比钢筋混凝土构件轻巧，特别适用于建造由恒载控制设计的大跨径桥梁。 3) 圬工结构圬工结构是人类社会使用最早的结构。它是用胶结材料将砖，天然石料等块材按一定规则砌筑而成整体的结构，其特点是材料易于取材。当块材使用天然石料时，则具有良好的耐久性。但是，圬工结构的自重一般较大，施工中机械化程度较低。 5) 钢结构钢结构一般是由钢厂轧制的型钢或钢板通过焊接或螺栓等连接组成的结构。钢结构由于钢材的强度很高，构件所需的截面积很少，故钢结构和其他结构相比，尽管其容重很大，却是自重很轻的结构。钢材的组织均匀，最接近于各向同性体，弹性模量很高，是理想的弹塑性材料，故钢结构工作性很高。钢结构的基本构件可以在工厂中加工制作，机械化程度较高，同时已预制的构件可以在施工现场较快的装配连接，故施工率较高。 第一篇钢筋混凝土结构 第一章钢筋混凝土结构的基本概念及材料的物理力学性能 1.1 钢筋混凝土结构的基本概念 钢筋混凝土：钢筋混凝土是由受配置受力的普通钢筋或钢筋骨架的混凝土制成的结构。 钢筋和混凝土能共同工作的原因： 1) 混凝土和钢筋之间有着良好的粘结力，使两者能可靠的结合成一个整体，在荷载的作用下能够很好的共同变形，完成其结构功能。 2) 钢筋和混凝土的温度线膨胀系数也较为接近，钢筋为( 1.2 X 10 -5)/C，混凝土为(1.0

自动控制原理实验

自动控制原理实验

实验一 控制系统的数学模型 一、 实验目的 1. 熟悉Matlab 的实验环境，掌握Matlab 建立系统数学模型的方法。 2. 学习构成典型环节的模拟电路并掌握典型环节的软件仿真方法。 3. 学习由阶跃响应计算典型环节的传递函数。 二、 实验内容 1. 已知图1.1中()G s 和()H s 两方框相对应的微分方程分别是： ()610 ()20()()205()10()dc t c t e t dt db t b t c t dt +=+= 且满足零初始条件，用Matlab 求传递函数()()C s R s 和()() E s R s 。 图1.1 系统结构图 2. 构成比例环节、惯性环节、积分环节、比例-积分环节、比例-微分环节和比例-积分-微分环节的模拟电路并用Matlab 仿真； 3. 求以上各个环节的单位阶跃响应。 三、 实验原理 1. 构成比例环节的模拟电路如图1.2所示，该电路的传递函数为：

21().R G s R =- 图1.2 比例环节的模拟电路原理图 2. 构成惯性环节的模拟电路如图1.3所示，该电路的传递函数为： 221 (),,.1R K G s K T R C Ts R =-==+ 图1.2 惯性环节的模拟电路原理图 3. 构成积分环节的模拟电路如图1.3所示，该电路的传递函数为： 1(),.G s T RC Ts ==

图1.3 积分环节的模拟电路原理图 4.构成比例-积分环节的模拟电路如图1.4所示，该电路的传递函数 为： 2 2 1 1 ()1,,. R G s K K T R C Ts R ?? =-+== ? ?? 图1.4 比例-积分环节的模拟电路原理图 5.构成比例-微分环节的模拟电路如图1.5所示，该电路的传递函数 为： 2 2 1 ()(1),,. R G s K Ts K T R C R =-+==