南理工机械院控制工程基础实验报告方案

实验1 模拟控制系统在阶跃响应下的特性实验

一、实验目的

根据等效仿真原理，利用线性集成运算放大器及分立元件构成电子模拟器，以干电池作为输入信号，研究控制系统的阶跃时间响应。

二、实验内容

研究一阶与二阶系统结构参数的改变，对系统阶跃时间响应的影响。

三、实验结果及理论分析

1.一阶系统阶跃响应

a.电容值1uF，阶跃响应波形：

b.电容值2.2uF，阶跃响应波形：

c. 电容值4.4uF ，阶跃响应波形：

2. 一阶系统阶跃响应数据表

电容值 （uF ） 稳态终值U c （∞）（V ） 时间常数T(s) 理论值 实际值 理论值 实际值 1.0 2.87 2.90 0.51 0.50 2.2 2.87 2.90 1.02 1.07 4.4

2.87

2.90

2.24

2.06

元器件实测参数

U r = -2.87V

R o =505k ?

R 1=500k ?

R 2=496k ?

其中

C R T 2=

r c U R R U )/()(21-=∞

误差原因分析：

① 电阻值及电容值测量有误差； ② 干电池电压测量有误差； ③ 在示波器上读数时产生误差；

④ 元器件引脚或者面包板老化，导致电阻变大； ⑤ 电池内阻的影响输入电阻大小。

⑥ 在C=4.4uF 的实验中，受硬件限制，读数误差较大。

3.二阶系统阶跃响应

a.阻尼比为0.1，阶跃响应波形：

b.阻尼比为0.5，阶跃响应波形：

c.阻尼比为0.7，阶跃响应波形：

d.阻尼比为1.0，阶跃响应波形：

4.二阶系统阶跃响应数据表

ξR w（?）峰值时间

t p（s）U o(t p)

（V）

调整时间

t s（s）

稳态终值

U s（V）

超调（%）

M p

震荡次数

N

0.1 454k 0.3 4.8 2.8 2.95 62.7 6

0.5 52.9k 0.4 3.3 0.5 2.95 11.9 1

0.7 24.6k 0.4 3.0 0.3 2.92 2.7 1

1.0

2.97k 1.0 2.98 1.0 2.98 0 0

四、回答问题

1.为什么要在二阶模拟系统中设置开关K1和K2，而且必须

同时动作？

答：K1的作用是用来产生阶跃信号，撤除输入信后，K2则是构成了C2的放电回路。当K1一旦闭合（有阶跃信号输入），为使C2不被短路所以K2必须断开，否则系统传递函数不是理论计算的二阶系统。而K1断开后，此时要让C2尽快放电防止烧坏电路，所以K2要立即闭合。

2.为什么要在二阶模拟系统中设置F3运算放大器？

答：反相电压跟随器。保证在不影响输入和输出阻抗的情况下将输出电压传递到输入端，作为负反馈。

实验2 模拟控制系统的校正实验

一、实验目的

了解校正在控制系统中的作用。

二、实验内容

设计一个串联校正装置来改善系统性能，使其满足指定的指标要求。

三、实验结果及理论分析

1.系统校正前输出波形：

2.校正前二阶系统数据表

峰值时间

t p（s）

U o(t p)

（V）

调整时间t s

（s）

稳态终值

U s（V）

超调（%）

M p

震荡次数N 测量数值0.6 4.4 3.6 2.9 50.7 4

元器件参数

R1=98.2k?, R2=98.7k?, R3=98.5k?, R4=97.8k?, R5=98.8k?

R6=506k?, R7=100k?, R8=234k?, R9=98.8k?

C1=1.08uF, C2=1.10uF, C3=1.2.87uF

理论数值0.5 4.6 3.5 2.9 60 4

3.系统校正后输出波形：

4.校正后二阶系统数据表

峰值时间t p（s）U o(t p)

（V）

调整时间t s

（s）

稳态终值

U s（V）

超调（%）

M p

震荡次数N

测量数值0.2 3.1 0.3 2.92 6.2 1 系统校正后，达到稳态的时间大大缩短，而且振荡过程中超调量也变得很小，总之，系统校正后稳定性大大提高。

四、回答问题

1.校正前系统的输出为何与输入反相？

答：因为校正前输入信号经过了三个放大器，而且每次都是从放大器负引脚输入，所以每经过一次信号反相一次，三次之后输出信号正好与输入信号反相。

或者说，系统的传递函数中还有一个“－”。

2.校正后的系统电模拟线路原理图中F5的作用是什么？

答：反相电压跟随器。保证在不影响输入和输出阻抗的情况下将输出电压传递到输入端，作为负反馈。

实验3 模拟一阶系统频率特性测试实验

一、实验目的

学习频率特性的测试方法，根据所测量的数据，绘制一阶惯性环节的开环Bode图，并求取系统的开环传递函数

二、实验内容

利用频域法的理论，有一阶系统的开环频率特性分析其闭环系统的特性。

三、实验结果及理论分析

1.频率特性数据记录表

2.幅频特性曲线：

3.相频特性曲线

4.结果分析

根据实验数据分别绘制系统的幅频特性曲线和相频特性曲线。与理论曲线对比可以发现：幅频特性曲线与理论曲线比较接近，相频特性曲线与理论曲线有一定偏差。

分析误差原因，有以下几种可能：

①在示波器屏幕上的读数精度低，读数的误差较大；

②阻容元件不是完全的理想模型，真实相频曲线和理论相频曲线有偏差。

③电路中有噪声干扰。

实验4 数字伺服系统、计算机控制系统的演示实验

一、实验目的

通过对计算机控制的电液伺服系统、数字伺服系统（小功率电机控制系统）的介绍，使学生了解控制理论的工程实际应用。

二、实验内容

通过两套实际系统的演示、讲解，使学生了解控制系统的组成与工作情况。

三、回答问题

1.手臂控制系统的反馈装置是什么？它反馈的是数字量还

是模拟量？

答：光电编码器。数字量。

2.数字伺服系统采用了哪几种反馈方式？这套系统的执行元件是什么？

答：电流反馈、速度反馈、位置反馈。执行元件是直流电机。

燕山大学控制工程基础实验报告(带数据)

自动控制理论实验报告 实验一 典型环节的时域响应 院系： 班级： 学号： 姓名：

实验一 典型环节的时域响应 一、 实验目的 1．掌握典型环节模拟电路的构成方法，传递函数及输出时域函数的表达式。 2．熟悉各种典型环节的阶跃响应曲线。 3．了解各项参数变化对典型环节动态特性的影响。 二、 实验设备 PC 机一台，TD-ACC+教学实验系统一套。 三、 实验步骤 1、按图1-2比例环节的模拟电路图将线接好。检查无误后开启设备电源。 注：图中运算放大器的正相输入端已经对地接了100k 电阻。不需再接。 2、将信号源单元的“ST ”端插针与“S ”端插针用“短路块”接好。将信号形式开关设为“方波”档，分别调节调幅和调频电位器，使得“OUT ”端输出的方波幅值为1V ，周期为10s 左右。 3、将方波信号加至比例环节的输入端R(t)， 用示波器的“CH1”和“CH2”表笔分别监测模拟电路的输入R(t)端和输出C(t)端。记录实验波形及结果。 4、用同样的方法分别得出积分环节、比例积分环节、惯性环节对阶跃信号的实际响应曲线。 5、再将各环节实验数据改为如下： 比例环节：；，k R k R 20020010== 积分环节：；，u C k R 22000== 比例环节：；，，u C k R k R 220010010=== 惯性环节：。，u C k R R 220010=== 用同样的步骤方法重复一遍。 四、 实验原理、内容、记录曲线及分析 下面列出了各典型环节的结构框图、传递函数、阶跃响应、模拟电路、记录曲线及理论分析。 1．比例环节 (1) 结构框图： 图1－1 比例环节的结构框图 (2) 传递函数： K S R S C =) () ( K R(S) C(S)

控制工程基础实验指导书(答案)

控制工程基础实验指导书 自控原理实验室编印

（内部教材）

实验项目名称: （所属课 程: 院系: 专业班级: 姓名: 学号: 实验日期: 实验地点: 合作者: 指导教师: 本实验项目成绩: 教师签字: 日期: （以下为实验报告正文） 、实验目的 简述本实验要达到的目的。目的要明确，要注明属哪一类实验（验证型、设计型、综合型、创新型）。 二、实验仪器设备 列出本实验要用到的主要仪器、仪表、实验材料等。 三、实验内容 简述要本实验主要内容，包括实验的方案、依据的原理、采用的方法等。 四、实验步骤 简述实验操作的步骤以及操作中特别注意事项。 五、实验结果

给出实验过程中得到的原始实验数据或结果，并根据需要对原始实验数据或结果进行必要的分析、整理或计算，从而得出本实验最后的结论。 六、讨论 分析实验中出现误差、偏差、异常现象甚至实验失败的原因，实验中自己发现了什么问题，产生了哪些疑问或想法，有什么心得或建议等等。 七、参考文献 列举自己在本次准备实验、进行实验和撰写实验报告过程中用到的参考文献资 料。 格式如下 作者，书名（篇名），出版社（期刊名），出版日期（刊期），页码

实验一控制系统典型环节的模拟、实验目的 、掌握比例、积分、实际微分及惯性环节的模拟方法; 、通过实验熟悉各种典型环节的传递函数和动态特性; 、了解典型环节中参数的变化对输出动态特性的影响。 二、实验仪器 、控制理论电子模拟实验箱一台; 、超低频慢扫描数字存储示波器一台; 、数字万用表一只;

、各种长度联接导线。 三、实验原理 运放反馈连接 基于图中点为电位虚地，略去流入运放的电流，则由图 由上式可以求得下列模拟电路组成的典型环节的传递函数及其单位阶跃响应。 、比例环节 实验模拟电路见图所示 U i R i U o 接示波器 以运算放大器为核心元件，由其不同的输入网络和反馈网络组成的各种典型环节，如图所示。图中和为复数阻抗，它们都是构成。 Z2 Z1 Ui ,— U o 接示波器 得:

南理工机械院控制工程基础实验报告

实验1模拟控制系统在阶跃响应下的特性实验 一、实验目的 根据等效仿真原理，利用线性集成运算放大器及分立元件构成电子模拟器, 以干电池作为输入信号，研究控制系统的阶跃时间响应。 二、实验内容 研究一阶与二阶系统结构参数的改变，对系统阶跃时间响应的影响。 三、实验结果及理论分析 1.一阶系统阶跃响应 a. 电容值1uF，阶跃响应波形： b. 电容值2.2uF，阶跃响应波形:

c. 电容值4.4uF，阶跃响应波形: 2?—阶系统阶跃响应数据表 U r= -2.87V R°=505k? R i=500k? R2=496k 其中

T = R2C U c C：)=「(R/R2)U r 误差原因分析： ①电阻值及电容值测量有误差； ②干电池电压测量有误差； ③在示波器上读数时产生误差； ④元器件引脚或者面包板老化，导致电阻变大； ⑤电池内阻的影响输入电阻大小。 ⑥在C=4.4uF的实验中，受硬件限制，读数误差较大3?二阶系统阶跃响应 a.阻尼比为0.1，阶跃响应波形: b.阻尼比为0.5，阶跃响应波形:

4.二阶系统阶跃响应数据表 E R w ( ?) 峰值时间 U o (t p ) 调整时间 稳态终值 超调（%） 震荡次数 C. d. 阻尼比为0.7，阶跃响应波形: 阻尼比为1.0，阶跃响应波形: CHI 反相 带宽限制 伏/格

四、回答问题 1.为什么要在二阶模拟系统中 设置开关K1和K2 ,而且必须 同时动作？ 答：K1的作用是用来产生阶跃信号，撤除输入信后，K2则是构成了C2的 放电回路。当K1 一旦闭合（有阶跃信号输入），为使C2不被短路所以K2必须断开，否则系统传递函数不是理论计算的二阶系统。而K1断开后，此时要让 C2尽快放电防止烧坏电路，所以K2要立即闭合。 2.为什么要在二阶模拟系统中设置 F3运算放大器？ 答：反相电压跟随器。保证在不影响输入和输出阻抗的情况下将输出电压传递到输入端，作为负反馈。 实验2模拟控制系统的校正实验 一、实验目的 了解校正在控制系统中的作用

多媒体实验报告(DOC 55页)

多媒体实验报告(DOC 55页)

《多媒体技术与应用》 实验报告 项目名称视频点播与实时 流媒体传输系 统搭建与设计专业班级软件工程1307班 学号3901130721 姓名谭淇蔚 实验成绩： 批阅教师：

2015年12 月9 日 实验1-2《视频点播与实时流媒体传输系统搭建与设计》实验学时：2 实验地点：二综x204 实验日期：2015年12月9日星期三

一、实验目的 本实验旨在训练学生对网络多媒体系统的综合性认知，熟悉相关软硬件的使用以及关键组件的设计与开发。 二、实验内容 1．采用Windows Media Service服务、Web服务实现一个视频点播系统原型，并对客户端页面进行适当设计（主题、风格自选） 2．进一步采用Media Encoder实现实时广播（Real Time Broadcast）系统。 三、实验方法 1．实验前预习Windows服务器的基本管理方法（主要包含用户管理、服务管理等） 2．准备若干流媒体格式文件（数量在3个以上，含WMV、WMA等格式） 3．分组完成各项实验任务（3人一组） 5．做好实验记录（保存各类实验数据和截图） 四、实验步骤 视频点播系统： 1．配置Windows Media Service服务 2．创建点播站点 3．设计客户端页面（含脚本程序） 4．在远端浏览器中测试系统 5．验收 视频广播系统： 1．安装视频与音频实时捕获装置 2．配置Windows Media Encoder 2．在服务器创建广播站点并连接Encoder

3．设计客户端页面（含脚本程序） 4．在远端浏览器中测试系统 5．验收 五、实验结果 1．采用Windows Media Service服务、Web服务实现一个视频点播系统原型，并对客户端页面进行适当设计（主题、风格自选）(1) 改变菜单开始样式 点击鼠标右键，选择属性。 弹出属性框，然后选择样式。

控制工程基础实验指导书(答案) 2..

实验二二阶系统的瞬态响应分析 一、实验目的 1、熟悉二阶模拟系统的组成。 2、研究二阶系统分别工作在ξ=1，0<ξ<1，和ξ> 1三种状态下的单 位阶跃响应。 3、分析增益K对二阶系统单位阶跃响应的超调量σP、峰值时间tp和调 整时间ts。 4、研究系统在不同K值时对斜坡输入的稳态跟踪误差。 5、学会使用Matlab软件来仿真二阶系统，并观察结果。 二、实验仪器 1、控制理论电子模拟实验箱一台； 2、超低频慢扫描数字存储示波器一台； 3、数字万用表一只； 4、各种长度联接导线。 三、实验原理 图2-1为二阶系统的原理方框图，图2-2为其模拟电路图，它是由惯性环节、积分环节和反号器组成，图中K=R2/R1，T1=R2C1，T2=R3C2。 图2-1 二阶系统原理框图

图2-1 二阶系统的模拟电路 由图2-2求得二阶系统的闭环传递函 12 22 122112 /() (1)()/O i K TT U S K U S TT S T S K S T S K TT ==++++ :而二阶系统标准传递函数为 (1)(2), 对比式和式得 n ωξ== 12 T 0.2 , T 0.5 , n S S ωξ====若令则。调节开环增益K 值，不仅能改变系统无阻尼自然振荡频率ωn 和ξ的值，可以得到过阻尼(ξ>1)、 临界阻尼（ξ=1）和欠阻尼（ξ<1）三种情况下的阶跃响应曲线。 （1）当K >0.625， 0 < ξ < 1，系统处在欠阻尼状态，它的单位阶跃响应表达式为： 图2-3 0 < ξ < 1时的阶跃响应曲线 （2）当K =0.625时，ξ=1，系统处在临界阻尼状态，它的单位阶跃响应表达式为： 如图2-4为二阶系统工作临界阻尼时的单位响应曲线。 (2) +2+=222n n n S S )S (G ωξω ω1 ()1sin( ) (3) 2-3n t o d d u t t tg ξωωωω--=+=式中图为二阶系统在欠阻尼状态下的单位阶跃响应曲线 e t n o n t t u ωω-+-=)1(1)(

机械控制工程基础复习题及参考答案

一、单项选择题： 1. 某二阶系统阻尼比为0，则系统阶跃响应为 A. 发散振荡 B. 单调衰减 C. 衰减振荡 D. 等幅振荡 2． 一阶系统G(s)=1 +Ts K 的时间常数T 越小，则系统的输出响应达到稳态值的时间 A ．越长 B ．越短 C ．不变 D ．不定 3. 传递函数反映了系统的动态性能，它与下列哪项因素有关？ A.输入信号 B.初始条件 C.系统的结构参数 D.输入信号和初始条件 4．惯性环节的相频特性)(ωθ，当∞→ω时，其相位移)(∞θ为 A ．-270° B ．-180° C ．-90° D ．0° 5．设积分环节的传递函数为G(s)= s 1 ，则其频率特性幅值M(ω)= A. ωK B. 2K ω C. ω1 D. 21ω 6. 有一线性系统，其输入分别为u 1(t)和u 2(t)时，输出分别为y 1(t)和y 2(t)。当输入为a 1u 1(t)+a 2u 2(t)时(a 1,a 2为常数)，输出应为 A. a 1y 1(t)+y 2(t) B. a 1y 1(t)+a 2y 2(t) C. a 1y 1(t)-a 2y 2(t) D. y 1(t)+a 2y 2(t) 7．拉氏变换将时间函数变换成 A ．正弦函数 B ．单位阶跃函数 C ．单位脉冲函数 D ．复变函数 8．二阶系统当0<ζ<1时，如果减小ζ，则输出响应的最大超调量%σ将 A.增加 B.减小 C.不变 D.不定 9．线性定常系统的传递函数，是在零初始条件下 A ．系统输出信号与输入信号之比 B ．系统输入信号与输出信号之比 C ．系统输入信号的拉氏变换与输出信号的拉氏变换之比 D ．系统输出信号的拉氏变换与输入信号的拉氏变换之比 10．余弦函数cos t ω的拉氏变换是 A.ω+s 1 B.2 2s ω+ω C.22s s ω+ D. 2 2s 1ω + 11. 微分环节的频率特性相位移θ(ω)= A. 90° B. -90° C. 0° D. -180° 12. II 型系统开环对数幅频渐近特性的低频段斜率为 A. -40(dB/dec) B. -20(dB/dec) C. 0(dB/dec) D. +20(dB/dec) 13．令线性定常系统传递函数的分母多项式为零，则可得到系统的

清华大学精仪系--控制工程基础--实验内容与实验报告

实验内容 （一）直流电机双环调速系统实验，此时必须松开连轴节！不带动工作台！ 1． 测试电流环特性 ，由于外接霍尔传感器只有一套，有五套PWM 放大器有电流输出（接成跟随器方式，其电流采样输出为25芯D 型插座的17（模拟地），19脚，但模拟地是电流环的模拟地，不是实验箱运算放大器OP07的地！所以，只能用万用表量测。多数同学可用手堵转，给定微小的输入电压（小于±50mV ）加入到电流环输入端,再加大就必须松开手，观察电机转速能否控制？为什么？如果要测试电流环静态特性，必须用台钳夹住电机轴，保证电机堵转。所以此项实验由教师按图22进行，这里只给出以下数据： 图 22 电流环静态特性实验接线图 （1）霍尔传感器的校准 利用直流稳压电源和电流表校准霍尔传感器，该 传感器为LEM-25,当原边为1匝时，量程为25A ，而原边采用5匝时， 量程为5A ；现在按后者的接法实验，M R 约500Ω。 （2）然后利用它来测试PWM 功率放大器的静态传递系数。电流环的静态特性如表2所示。注意电机是堵转的！

1V;得到通频带400Hz. 2.根据给定参数，利用MATLAB设计速度环的校正装置参数,画出校正前后的Bode图调，到实验室自己接线，教师检查无误后，可以通电调试；首先，正确接线保证系统处于负反馈，如果正反馈会产生什么现象？如何通过开环特性判断测速反馈是负反馈？对此有正确定答案后方能够开始实验。 （1）在1 β和β=0.4～0.5时分别调试校正装置的参数，使其单位阶跃输入的 = 响应曲线超调量最小，峰值时间最短，并记录阶跃响应曲线的特征值； 能够用A/D卡把数据采集到计算机中更好！ （2）断开电源，记录最佳的校正装置参数； （3）测试速度环静态特性，为加快测试速度，可直接测试输入电压和测速机电压的关系；在转速低的情况下用手动阻止电机的转动，是否会影响转速？ 为什么？分析速度环的机械特性（转速与负载力矩的关系曲线称为机械特 性），从而说明系统的刚度。 （4）有条件的小组可测试速度环频率特性（只测量幅频特性）。 （二）电压－位置伺服系统实验 开始，也必须脱开电机与工作台的连轴节！直到位置环调试好后，再把连轴节连接好！ 1．断开使能，手动电机转动，检查电子电位计工作的正确性！ 2．让位置环开环，利用调速系统，观察电子电位计在大范围工作的正确性，可利用示波器或万用表测试电位计的输出。 3．位置环要使用实验箱的头2个运算放大器，所以必须注意注意位置反馈的极性；为保证位置反馈是负反馈，必须通过位置系统开环来判断，这时位置调节器只利用比例放大器，如果发现目前的接线是正反馈后，怎么接线？ 4．将位置环的位置反馈正确接到反馈输入端，利用给定指令电位计，移动它，使电机位置按要求转动。正确后，即可把连轴节连接好，连接连轴节时用专用内六角扳手。这时应该断电！ 5．按设计的校正装置连接好，再上电。测试具有比例放大器和近似比例积分调节器时的阶跃响应曲线，并记录之； 6．测试输入电压－位置的传递特性曲线； 7．用手轮加小力矩估计系统的（电弹簧）刚度。 三、实验报告要求 （一）速度环实验 1．对速度环建模，画出速度环方块图，传递函数图 2．画出校正前后的Bode图，设计校正装置及其参数； 3．写出实验原始数据，整理出静态曲线和动态数据； 4．从理论和实际的结合上，分析速度环的特点，并写出实验的收获和改进意见； （二）位置环实验 1．对位置环建模，画出位置环方块图，传递函数图；

机械控制工程基础实验指导书(07年)

中北大学 机械工程与自动化学院 实验指导书 课程名称：《机械工程控制基础》 课程代号：02020102 适用专业：机械设计制造及其自动化 实验时数：4学时 实验室：数字化实验室 实验内容：1.系统时间响应分析 2.系统频率特性分析 机械工程系 2010.12

实验一 系统时间响应分析 实验课时数：2学时 实验性质：设计性实验 实验室名称：数字化实验室 一、实验项目设计内容及要求 1.试验目的 本实验的内容牵涉到教材的第3、4、5章的内容。本实验的主要目的是通过试验，能够使学生进一步理解和掌握系统时间响应分析的相关知识，同时也了解频率响应的特点及系统稳定性的充要条件。 2.试验内容 完成一阶、二阶和三阶系统在单位脉冲和单位阶跃输入信号以及正弦信号作用下的响应，求取二阶系统的性能指标，记录试验结果并对此进行分析。 3.试验要求 学习教材《机械工程控制基础（第5版）》第2、3章有关MA TLAB 的相关内容，要求学生用MA TLAB 软件的相应功能，编程实现一阶、二阶和三阶系统在几种典型输入信号（包括单位脉冲信号、单位阶跃信号、单位斜坡信号和正弦信号）作用下的响应，记录结果并进行分析处理：对一阶和二阶系统，要求用试验结果来分析系统特征参数对系统时间响应的影响；对二阶系统和三阶系统的相同输入信号对应的响应进行比较，得出结论。 4.试验条件 利用机械工程与自动化学院数字化试验室的计算机，根据MA TLAB 软件的功能进行简单的编程来进行试验。 二、具体要求及实验过程 1.系统的传递函数及其MA TLAB 表达 (1)一阶系统 传递函数为：1 )(+= Ts K s G 传递函数的MA TLAB 表达： num=[k]；den=[T,1]；G(s)=tf(num,den) (2)二阶系统 传递函数为：2 2 2 2)(n n n w s w s w s G ++= ξ 传递函数的MA TLAB 表达： num=[2n w ]；den=[1，ξ2wn ，wn^2]；G(s)=tf(num,den) （3）任意的高阶系统 传递函数为：n n n n m m m m a s a s a s a b s b s b s b s G ++++++++= ----11 101110)( 传递函数的MA TLAB 表达： num=[m m b b b b ,,,110- ]；den=[n n a a a a ,,,110- ]；G(s)=tf(num,den)

多媒体技术与应用实验报告

多媒体技术与应用实验 报告 内部编号：（YUUT-TBBY-MMUT-URRUY-UOOY-DBUYI-0128）

计算机科学与技术学院 《多媒体技术》 实验一：媒体信息的获取与处理 专业：计算机科学与技术 姓名： 教师：张敏 完成日期： 一、实验目的： 1.通过实验加深对声音、图像、视频媒体信息的的数字化理解； 2.通过相关软件熟悉常见的音频、图像分析方法。 二、实验环境： 1.高档微机：MPC（附带耳机和麦克风） 2.操作系统：Windows 2000或XP 3.音频处理软件：Cool Edit 4.编程工具：Matlab7.0 实验过程： （一）、音频处理 1、音频的采集 使用Cool Edit录制声音。新建一个声音文件，选择合适的声音声音格式（22050Hz、16位、单声道） 单击左下方的红色按钮即可开始录音。 2、音频降噪

在波形文件中选中噪音段波形，然后选择“效果（T）——噪音消除——降噪器”，出现如图所示窗口。 单击噪音采样，然后关闭窗口，选中整段的波形文件，重新打开降噪窗口，单击确定即可完成降噪工作。 3、添加混响效果 选中菜单栏中的“效果（T）——常用效果器——混响”，出现如下的窗口。 在此可根据自己的需要添加相应的效果，也可以在“效果（T）——常用效果器”中选择其他效果进行添加。 4、录音与伴奏混缩 将录制好的音频文件与伴奏在多轨编辑窗口中进行音轨混缩，制作合成的音频文件，并储存为MP3格式。 （二）、基于Matlab的图像分析 1、彩色图像处理 利用matlab提供的图像文件读取函数imread（）可以将图像文件读取到相应的矩阵中，便于对图像的处理。接着可以分别利用matlab提供的彩色图像处理的一些函数将图像不同颜色通道的分量进行提取、加强等。处理结果可有显示函数imshow显示。 彩色图像读取 x=imread('1.JPG') %读入图像 imshow(x) %显示图像 彩色图像分通道显示 x_r=x(:,:,1); %红色分道

南京理工大学控制工程基础实验报告

《控制工程基础》实验报告 姓名欧宇涵 914000720206 周竹青 914000720215 学院教育实验学院 指导老师蔡晨晓 南京理工大学自动化学院 2017年1月

实验1：典型环节的模拟研究 一、实验目的与要求： 1、学习构建典型环节的模拟电路； 2、研究阻、容参数对典型环节阶跃响应的影响； 3、学习典型环节阶跃响应的测量方法，并计算其典型环节的传递函数。 二、实验内容： 完成比例环节、积分环节、比例积分环节、惯性环节的电路模拟实验，并研究参数变化对其阶跃响应特性的影响。 三、实验步骤与方法 （1）比例环节 图1-1 比例环节模拟电路图 比例环节的传递函数为：K s U s U i O =)()(，其中1 2R R K =，参数取R 2=200K ，R 1=100K 。 步骤： 1、连接好实验台，按上图接好线。 2、调节阶跃信号幅值(用万用表测)，此处以1V 为例。调节完成后恢复初始。 3、Ui 接阶跃信号、Uo 接IN 采集信号。 4、打开上端软件，设置采集速率为“1800uS”，取消“自动采集”选项。 5、点击上端软件“开始”按键，随后向上拨动阶跃信号开关，采集数据如下图。 图1-2 比例环节阶跃响应

（2）积分环节 图1-3 积分环节模拟电路图 积分环节的传递函数为： S T V V I I O 1 -=，其中T I =RC ，参数取R=100K ，C=0.1μf 。 步骤：同比例环节，采集数据如下图。 图1-4 积分环节阶跃响应 （3）微分环节 图1-5 微分环节模拟电路图 200K R V I Vo C 2C R 1 V I Vo 200K

机械控制工程基础实验报告

中北大学机械与动力工程学院 实验报告 专业名称__________________________________ 实验课程名称______________________________ 实验项目数_______________总学时___________ 班级______________________________________ 学号______________________________________ 姓名______________________________________ 指导教师__________________________________ 协助教师__________________________________ 日期______________年________月______日____

实验二二阶系统阶跃响应 一、实验目的 1．研究二阶系统的特征参数如阻尼比ζ和无阻尼自然频率ω n 对系统动态性能 的影响；定量分析ζ和ω n 与最大超调量Mp、调节时间t S 之间的关系。 2．进一步学习实验系统的使用方法。 3．学会根据系统阶跃响应曲线确定传递函数。 二、实验仪器 1．EL-AT-II型自动控制系统实验箱一台 2．PC计算机一台 三、实验原理 1．模拟实验的基本原理： 控制系统模拟实验采用复合网络法来模拟各种典型环节，即利用运算放大器不同的输入网络和反馈网络模拟各种典型环节，然后按照给定系统的结构图将这些模拟环节连接起来，便得到了相应的模拟系统。再将输入信号加到模拟系统的输入端，并利用计算机等测量仪器，测量系统的输出，便可得到系统的动态响应曲线及性能指标。若改变系统的参数，还可进一步分析研究参数对系统性能的影响。 2.时域性能指标的测量方法：超调量% σ： 1)启动计算机，在桌面双击图标 [自动控制实验系统] 运行软件。 2)测试计算机与实验箱的通信是否正常,通信正常继续。如通信不正常查 找原因使通信正常后才可以继续进行实验。 3)连接被测量典型环节的模拟电路。电路的输入U1接A/D、D/A卡的DA1 输出，电路的输出U2接A/D、D/A卡的AD1输入。检查无误后接通电源。 4)在实验课题下拉菜单中选择实验二[二阶系统阶跃响应] 。 5)鼠标双击实验课题弹出实验课题参数窗口。在参数设置窗口中设置相应 的实验参数后鼠标单击确认等待屏幕的显示区显示实验结果。 6)利用软件上的游标测量响应曲线上的最大值和稳态值，带入下式算出超 调量： Y MAX - Y ∞ % σ=——————×100% Y ∞ t P 与t s :利用软件的游标测量水平方向上从零到达最大值与从零到达95%稳 态值所需的时间值，便可得到t P 与t s 。 四、实验内容 典型二阶系统的闭环传递函数为 ω2 n ?（S）= （1） s2＋2ζω n s＋ω2 n

多媒体技术实验报告一

多媒体技术实验报告一 一、实验题目和目的 摄像头捕捉视频和静止图像 实验目的：熟悉和掌握使用Windows API 进行编程的基本原理和方法。熟悉各种不同的视频文件格式。 二、实验要求 基本要求：利用windows api实现简单的视频捕捉功能 Bonus：连续捕捉静止图像 提示：使用winxp版本可以考虑采用vfw（video for windows）来实现，使用win7版本可以考虑采用directshow来实现，使用win8版本可以考虑采用Media Foundation或directshow来实现。 三、实验内容 设计一个程序，有界面，可以调用摄像头进行视频捕捉并保存成文件。可以进行开始暂停。可以进行捕捉每一帧的画面并通过画图文件保存。 1、创建一个基于对话框的工程，如VideoPlay。 2、在对话框上添加相应的按钮，实现如动态捕捉、播放、连续捕捉等项功能。可考虑添加滑动条（slider 控件）用来反映目前的播放位置，等等。 3、为各个按钮添加相应的函数。 4、调试，运行。 四、实验平台 实验硬件：个人PC机，摄像头 实验软件：VS2013，摄像头驱动程序，VFW开发包 实验平台：windows 五、实验原理 Video for Windows 是WIN32 SDK 中多媒体编程SDK 的视频开发工具。在微软的Visual C++中提供了Video for Windows 的头文件vfw.h 和库文件vfw32.lib。 六、实验过程 1、用Visual C ++的AppWizard 生成一个基于对话框的应用程序，并在 StdAfx.h 中加入以下内容： ＃include < vfw.h > ＃pragma comment(lib,"vfw32.lib") 2、修改对话框资源，添加静态控制IDC_VIDEO 和按钮“捕捉”、“停止”、 “设置格式”、“设置图像源”、“设置压缩”、“单帧捕获”、“定帧”、“退出”。（其实最重要的是“设置格式”、“设置图像源”、“设置压

南理工 机械院 控制工程基础实验报告

页眉 实验1 模拟控制系统在阶跃响应下的特性实验一、实验目的 根据等效仿真原理，利用线性集成运算放大器及分立元件构成电子模拟器，以干电池作为输入信号，研究控制系统的阶跃时间响应。 二、实验内容 研究一阶与二阶系统结构参数的改变，对系统阶跃时间响应的影响。 三、实验结果及理论分析 1.一阶系统阶跃响应 a.电容值1uF，阶跃响应波形： b.电容值2.2uF，阶跃响应波形： 页脚 页眉

，阶跃响应波形：电容值c.4.4uF 阶系统阶跃响应数据表2.一稳态终值U（∞）（V）时间常数T(s) 电容值c（uF）理论值实际值实际值理论值0.50 2.87 1.0 0.51 2.90 1.07 2.90 2.2 2.87 1.02 2.06 2.90 2.87 4.4 2.24 元器件实测参数=505kU= -2.87V R? R=496k? =500kR?2o1r其中 T?RC2U(?)??(R/R)U rc21页脚 页眉 误差原因分析： ①电阻值及电容值测量有误差；

②干电池电压测量有误差； ③在示波器上读数时产生误差； ④元器件引脚或者面包板老化，导致电阻变大； ⑤电池内阻的影响输入电阻大小。 ⑥在C=4.4uF的实验中，受硬件限制，读数误差较大。 3.二阶系统阶跃响应 a.阻尼比为0.1，阶跃响应波形： b.阻尼比为0.5，阶跃响应波形： 页脚 页眉 ，阶跃响应波形：0.7c.阻尼比为

，阶跃响应波形：阻尼比为1.0d. 阶系统阶跃响应数据表4.二ξR（?）峰值时间U(t) 调整时间稳态终值超调（%）震荡次数pow M（）t）t（s V（）（s UV）N psps6 62.7 2.8 0.3 0.1 2.95 454k 4.8 1 0.5 0.5 3.3 52.9k 2.95 11.9 0.4 1 0.7 0.3 0.4 24.6k 3.0 2.7 2.92 1.0 1.0 2.98 1.0 2.97k 2.98 页脚 页眉 四、回答问题

控制工程-实验指导书-修订版

《控制工程基础》实验指导书常熟理工学院机械工程学院 2009.9

目录 1.MATLAB时域分析实验 (2) 2.MATLAB频域分析实验 (4) 3.Matlab校正环节仿真实验 (8) 4.附录：Matlab基础知识 (14)

实验1 MATLAB 时域分析实验 一、实验目的 1． 利用MATLAB 进行时域分析和仿真。 要求：(1)计算连续系统的时域响应（单位脉冲输入，单位阶跃输入，任意输入）。 2．掌握Matlab 系统分析函数impulse 、step 、lsim 、roots 、pzmap 的应用。 二、实验内容 1．已知某高阶系统的传递函数为 ()265432 220501584223309240100 s s G s s s s s s s ++=++++++，试求该系统的单位脉冲响应、单位阶跃响应、单位速度响应和单位加速度响应。 MATLAB 计算程序 num=[2 20 50]; den=[1 15 84 223 309 240 100]; t= (0: 0.1: 20); figure (1); impulse (num,den,t); %Impulse Response figure (2); step(num,den,t);%Step Response figure (3); u1=(t); %Ramp.Input hold on; plot(t,u1); lsim(num,den,u1,t); %Ramp. Response gtext(‘t’); figure (4); u2=(t.*t/2);%Acce.Input u2=(0.5*(t.*t)) hold on; plot(t,u2); lsim(num,den,u2,t);%Acce. Response

《多媒体技术》实验报告

江西科技师范学院实验报告 课程多媒体技术 院系教育学院 班级2009教育技术 学号20092299 姓名ljh 报告规格 一、实验目的 二、实验原理 三、实验仪器四、实验方法及步骤 五、实验记录及数据处理 六、误差分析及问题讨论

目录 1. 多媒体软件、硬件基础 2. 多媒体素材采集 3. 片头动画 4. 多媒体制作 5. DVD视频光盘制作 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 每次实验课必须带上此本子，以便教师检查预习情况和记录实验原始数据。 实验时必须遵守实验规则。用正确的理论指导实践袁必须人人亲自动手实验，但反对盲目乱动，更不能无故损坏仪器设备。 这是一份重要的不可多得的自我学习资料袁它将记录着你在大学生涯中的学习和学习成果。请你保留下来，若干年后再翻阅仍将感到十分新鲜，记忆犹新。它将推动你在人生奋斗的道路上永往直前！

年级班学号姓名李进辉同组姓名实验日期2010年月日成绩 实验一：多媒体软件、硬件基础 一、实验课程名称 多媒体技术 二、实验项目名称 多媒体软件、硬件基础 三、实验目的和要求 了解媒体、多媒体概念， 了解多媒体技术软件、硬件相关知识 四、实验内容和原理 理解媒体、多媒体概念，分析并了解多媒体技术软件、硬件 五、主要仪器设备 PC计算机HP PRO2080 六、操作方法与实验步骤 1、多媒体素材制作软件 文字处理：记事本、写字板、Word、WPS 图形图像处理：PhotoShop、CorelDraw、Illustrator 动画制作：AutoDesk Animator Pro、3DS MAX、Maya、Flash 声音处理：Sound Forge、Adobe Audition 、goldwave 视频处理：Adobe Premiere ,Adobe after effects Ulead Media Studio 2、多媒体技术的硬件基础 ⑴新一代的处理器（CPU）。 ⑵光盘存储器（CD-ROM，DVD-ROM）。 ⑶音频信号处理系统，包括声卡、麦克风、音箱、耳机等。 ⑷视频信号处理子系统。 ⑸其它交互设备。如鼠标、游戏操作杆、手写笔、触摸屏等。 七、实验结果与分析、心得 了解了多媒体的硬件和软件基础

南理工控制工程基础实验报告

南理工控制工程基础实验报告 成绩：《控制工程基础》课程实验报告班级：学号：姓名：南京理工大学2015年12月《控制工程基础》课程仿真实验一、已知某单位负反馈系统的开环传递函数如下G(s)?10 s2?5s?25借助MATLAB和Simulink完成以下要求：(1) 把G(s)转换成零极点形式的传递函数，判断开环系统稳定性。>> num1=[10]; >> den1=[1 5 25]; >> sys1=tf(num1,den1) 零极点形式的传递函数：于极点都在左半平面，所以开环系统稳定。(2) 计算闭环特征根并判别系统的稳定性，并求出闭环系统在0～10秒内的脉冲响应和单位阶跃响应，分别绘出响应曲线。>> num=[10];den=[1,5,35]; >>

sys=tf(num,den); >> t=[0::10]; >> [y,t]=step(sys,t); >> plot(t,y),grid >> xlabel(‘time(s)’) >> ylabel(‘output’) >> hold on; >> [y1,x1,t]=impulse(num,den,t); >> plot(t,y1,’:’),grid (3) 当系统输入r(t)?sin5t时，运用Simulink搭建系统并仿真，用示波器观察系统的输出，绘出响应曲线。曲线：二、某单位负反馈系统的开环传递函数为：6s3?26s2?6s?20G(s)?4频率范围??[,100] s?3s3?4s2?2s?2 绘制频率响应曲线，包括Bode图和幅相曲线。>> num=[6 26 6 20]; >> den=[1 3 4 2 2]; >> sys=tf(num,den); >> bode(sys,{,100}) >> grid on >> clear; >> num=[6 26 6 20]; >> den=[1 3 4 2 2]; >> sys=tf(num,den); >> [z , p , k] = tf2zp(num, den); >> nyquist(sys) 根据Nyquist判据判定系统的稳定性。

机械控制工程基础实验指导书

机械控制工程基础实验 指导书 Company number【1089WT-1898YT-1W8CB-9UUT-92108】

河南机电高等专科学校《机械控制工程基础》 实验指导书 专业：机械制造与自动化、起重运输机械设计与制造等 机械制造与自动化教研室编 2012年12月

目录

实验任务和要求 一、自动控制理论实验的任务 自动控制理论实验是自动控制理论课程的一部分，它的任务是： 1、通过实验进一步了解和掌握自动控制理论的基本概 念、控制系统的分析方法和设计方法； 2、重点学习如何利用MATLAB工具解决实际工程问题和 计算机实践问题； 3、提高应用计算机的能力及水平。 二、实验设备 1、计算机 2、MATLAB软件 三、对参加实验学生的要求 1、阅读实验指导书，复习与实验有关的理论知识，明确每次实验的目的，了解内容和方法。 2、按实验指导书要求进行操作；在实验中注意观察，记录有关数据和图 像，并由指导教师复查后才能结束实验。 3、实验后关闭电脑，整理实验桌子，恢复到实验前的情况。 4、认真写实验报告，按规定格式做出图表、曲线、并分析实验结果。字迹 要清楚，画曲线要用坐标纸，结论要明确。 5、爱护实验设备，遵守实验室纪律。 实验模块一 MATLAB基础实验 ——MATLAB环境下控制系统数学模型的建立 一、预备知识 的简介

MATLAB为矩阵实验室（Matrix Laboratory）的简称，由美国MathWorks公司出品的商业数学软件。主要用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境，主要包括MATLAB和Simulink两大部分。 来源：20世纪70年代，美国新墨西哥大学计算机科学系主任Cleve Moler 为了减轻学生编程的负担，用FORTRAN编写了最早的MATLAB。1984年由 Little、Moler、Steve Bangert合作成立了的MathWorks公司正式把MATLAB推向市场。到20世纪90年代，MATLAB已成为国际控制界的标准计算软件。 地位：和Mathematica、Maple并称为三大数学软件，在数学类科技应用软件中，在数值计算方面首屈一指。 功能：矩阵运算、绘制函数和数据、实现算法、创建用户界面、连接其他编程语言的程序等。 应用范围：工程计算、控制设计、信号处理与通讯、图像处理、信号检测、金融建模设计与分析等领域。 图1-1 MATLAB图形处理示例 的工作环境 启动MATLAB，显示的窗口如下图所示。 MATLAB的工作环境包括菜单栏、工具栏以及命令运行窗口区、工作变量区、历史指令区、当前目录窗口和M文件窗口。 (1)菜单栏用于完成基本的文件输入、编辑、显示、MATLAB工作环境交互性设置等操作。 (2)命令运行窗口“Command Window”是用户与MATLAB交互的主窗口。窗口中的符号“》”表示MATLAB已准备好，正等待用户输入命令。用户可以在“》”提示符后面输入命令，实现计算或绘图功能。 说明：用户只要单击窗口分离键，即可独立打开命令窗口，而选中命令窗口中Desktop菜单的“Dock Command Window”子菜单又可让命令窗口返回桌面（MATLAB桌面的其他窗口也具有同样的操作功能）；在命令窗口中，可使用方向

多媒体实验报告：声音的采集与处理

深圳大学实验报告 课程名称：多媒体技术及应用 实验项目名称：声音采集与处理 学院：传播学院 专业： 指导教师：王志强 报告人：刘立娜学号： 2012080286 班 级：4 实验报告提交时间： 2013.03.30 教务处制

一、实验目的与要求 1．通过实验加深对声音数字化的理解。 2．学会正确连接耳麦以及设置录音和放音的方法。 3．掌握声音录制方法并从网上下载音频文件。 4．掌握一种数字音频编辑软件的使用方法。 二、实验方法及步骤 1.实验方法：运用以前了解到的知识内容，在通过阅读书上的实验步骤进行操作。 2.实验步骤 ①Audition的启动与退出 ②录制音频、播放音频、导入音频 ③音频的剪辑 ④音频的特效 三、实验过程及内容 1.Audition的启动与退出 Audition是集声音录制、音频混合和编辑于一身的音频处理软件，它的主要功能包括录音、混音、音频编辑、效果处理、降噪、音频压缩与刻录音乐CD等，还可以与其它音频软件或视频软件协同合作。 Audition提供广泛的、灵活的工具箱，完全能够满足专业录音和专业视频用户的需求。利用Audition,可以录制多轨文件、编辑音频文件、创建原始音乐文件、混缩无限的音频轨道。 启动计算机进入Windows后，可以用鼠标单击任务栏中的“开始”在弹出的开始菜单中，将鼠标指针移到“所有程序—Adobe Audition3.0”菜单命令上，单击即可启动。或把 Audition快捷方式一到桌面上来,单击即可。

图2.1Audition应用程序窗口 如果要退出Audition，可以选择“文件—退出”菜单命令，或按Ctrl+Q组合键，也可以直接单击Audition应用程序窗口右上角的“关闭”在退出之前，如果有已修改的但未存盘的文件，系统会提示保存它。或者点击左上角的“文件—保存”。 图2.2保存提示图2.3 “另存为“对话框 2.录音、播放音频、导入音频 1）录音的操作过程：(单轨录音) 1.选择“文件—新建”菜单命令，这时会出现“新建波形”会话框，如图 2.4所示。选择适当的采样频率、采样分辨率和声道数，如选取44100Hz,16-bit和立体声就可以到达CD 音频效果。 图2.4“新建波形”对话框 2.单击“传送器”控制面板中的红色“录音”按钮，开始录音。对准话筒进行录音，完成后单击“传送器”控制面板的“停止”按钮即可。我们还可以通过控制时间长短来录音，在编辑视图中，选择“选项”菜单中的“时间录音模式”命令。在“传送器”控制面板中单击“录音”这时会出现“定时录音模式”对话框，如图2.5所示。在该对话框中，可以设置录制的时间长短和开始录音。设置完毕，单击“确定”开始按设置进行录音。 图2.5“定时录音模式”对话框

机械控制工程基础实验指导书版

河南机电高等专科学校《机械控制工程基础》

目录 实验任务和要求............................................................................................................................................. 实验模块一MATLAB基础实验............................................................................................................

实验任务和要求 一、自动控制理论实验的任务 自动控制理论实验是自动控制理论课程的一部分，它的任务是： 1、通过实验进一步了解和掌握自动控制理论的基本概念、控制系统的分析方法和设 2、按实验指导书要求进行操作；在实验中注意观察，记录有关数据和图像，并由指 导教师复查后才能结束实验。 3、实验后关闭电脑，整理实验桌子，恢复到实验前的情况。

4、认真写实验报告，按规定格式做出图表、曲线、并分析实验结果。字迹要清楚， 画曲线要用坐标纸，结论要明确。 5、爱护实验设备，遵守实验室纪律。 实验模块一MATLAB基础实验 ——MATLAB环境下控制系统数学模型的 建立 一、预备知识 1.MATLAB的简介 MATLAB为矩阵实验室（Matrix Laboratory）的简称，由美国MathWorks公司出品的商业数学软件。主要用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境，主要包括MATLAB和Simulink两大部分。 来源：20世纪70年代，美国新墨西哥大学计算机科学系主任Cleve Moler为了减轻学生编程的负担，用FORTRAN编写了最早的MATLAB。1984年由Little、Moler、Steve Bangert合作成立了的MathWorks公司正式把MATLAB推向市场。到20世纪90年代，MATLAB已成为国际控制界的标准计算软件。 地位：和Mathematica、Maple并称为三大数学软件，在数学类科技应用软件中，在数值计算方面首屈一指。 功能：矩阵运算、绘制函数和数据、实现算法、创建用户界面、连接其他编程语言