控制工程基础实验教案

在教学工作者开展教学活动前，编写教案是必不可少的，教案有利于教学水平的提高，有助于教研活动的开展。那要怎么写好教案呢？下面是小编帮大家整理的《控制工程基础实验教案》，希望对大家有所帮助。

第一篇：控制工程基础实验教案

机械工程控制基础教案

第一章 绪论

[教学内容]

1.控制理论学科的发展概况

2.控制理论的研究对象

3.控制系统的工作原理及基本要求

4.学习目的和学习方法

[教学安排]

安排的教学时数：4学时

[知识点及基本要求]

了解机械控制工程理论的由来和发展，了解其在机械制造领域中的作用。熟悉有关“反馈与反馈控制”的基本概念。学习分析具体控制系统的组成环节，知道系统的被控对象、被控量、扰动量、控制量等，会画工作原理方框图。

[重点和难点]

反馈与反馈控制;

控制系统的概念;

[教学法设计]

应用多媒体课件，开展案例教学。

第二章 控制系统的数学模型

[教学内容]

1.控制系统动态微分方程的建立以及非线性方程的线性化;

2.传递函数的概念及传递函数方块图的简化方法;

3.典型环节的传递函数;

[教学安排]

本章安排的教学时数：6学时

2.1.1 线性系统与非线性系统;2.1.2 线性系统微分方程的列写;2.1.3系统非线性微分方程的线性化。安排2学时。

2.2.1 传递函数的定义;2.2.2传递函数的常见形式;2.3.1控制系统的基本联接方式;2.3.2扰动作用下的闭环控制系统。安排2学时

2.3.3 传递函数方块图的绘制;2.3.4传递函数方块图的变换;2.3.5传递函数方块图的简化。安排2学时。

2.4 典型环节的传递函数。安排2学时。

[知识点及其基本要求]

2.1 控制系统的微分方程

线性系统与非线性系统，以质量-弹簧系统等为例引出线性系统与非线性系统的概念，让学生对概念有明确的理解;

线性系统微分方程的列写，是本次课的重点，通过力学、电学等方面的实例让学生掌握动态系统建模的方法;

系统非线性微分方程的线性化，让学生理解非线性动态微分方程线性化的处理方法。

2.2 传递函数

传递函数的定义，是本次课的重点讲解内容，通过实例让学生理解为什么要引入传递函数表述动态系统;

传递函数的常见形式，让学生了解它的多种表达方式;

控制系统的基本联接方式，主要掌握串联、并联和反馈控制等基本联接方式;

扰动作用下的闭环控制系统。

3.3传递函数方块图的绘制;

传递函数方块图的变换，是学生掌握的重点和难点;

传递函数方块图的简化，通过大量的训练能熟练掌握。

2.4典型环节的传递函数

了解每一个典型环节的传递函数表达的含义，并能熟练掌握传递函数的表达式。

[重点和难点]

传递函数的定义;

传递函数方框图的变换和简化。

[教学法设计]

多种实例分析贯穿本章教学始终，做到举一反三，全面理解和熟练应用。

[应用]

以例子穿插讲解。

[板书设计]

结合多媒体课件，进行教学。

第三章 控制系统的时域分析

[教学内容]

1.时间响应的基本概念及其组成，几种典型的输入信号;

2.一阶系统的时间响应，二阶系统的时间响应;

3.控制系统的动态性能指标;

4.控制系统的稳定性。

[教学安排]

本章安排的教学时数：8学时

3.1.1 时间响应及其组成;3.1.2 典型输入信号;3.2一阶系统的时间响应。

安排2学时。

典型输入信号：单位阶跃信号、单位斜坡信号、单位加速度信号、单位脉冲信号、单位脉冲信号、单位正弦信号;

一阶系统的时间响应介绍一阶系统在单位阶跃信号和单位脉冲信号输入下的响应。

3.3 二阶系统的时间响应。安排2学时

介绍二阶系统的数学模型以及二阶系统在单位阶跃信号和单位脉冲信号输入下的响应。

3.5 控制系统的动态性能指标。安排2学时。

介绍欠阻尼状态下的二阶系统在单位阶跃输入的响应下瞬态响应指标：上升时间、峰值时间、最大超调量、调整时间，并举例求响应的响应指标。

3. 6 控制系统的稳定性。安排2学时。

稳定性的基本概念及线性系统稳定的充要条件，Routh(劳斯)稳定判据

[知识点及其基本要求]

3.1 时间响应与典型输入信号

时间响应的概念，以质量-弹簧系统为例介绍时间响应的组成：瞬态响应与稳态响应，为单位反馈系统时，其偏差与误差相等。

选取典型输入信号的基本原则，单位阶跃信号、单位斜坡信号、单位加速度信号、单位脉冲信号、单位脉冲信号、单位正弦信号等典型信号的产生与数学表达式及其拉氏变换;

3.2 一阶系统的时间响应

一阶系统的微分方程及其传递函数，一阶系统的单位阶跃响应及其性能参数，一阶系统的单位脉冲响应。

3.3 二阶系统的时间响应

二阶系统的微分方程及其传递函数，分情况讨论欠阻尼系统、临界阻尼系统、过阻尼系统、零阻尼系统。

二阶系统的单位阶跃响应，讨论二阶系统在不同阻尼情况下的单位阶跃响应。二阶系统在不同阻尼情况下的单位脉冲响应。

3.5 控制系统的动态性能指标

瞬态响应的性能指标，根据欠阻尼状态下的二阶环节对单位阶跃输入的时间响应，性能指标包括上升时间、峰值时间、最大超调量、调整时间。举例进行介绍如何理解与求解这些性能指标。

3.6 控制系统的稳定性

稳定性的基本概念，线性系统稳定的充要条件，判断控制系统稳定性的方法有两大类：直接求解系统特征方程，根据极点分布来判定系统稳定性，另一类是不求解特征方程的间接方法—Routh(劳斯)稳定判据。

[重点和难点]

二阶系统时间响应;

控制系统的动态响应指标。 [教学法设计]

时间响应基本概念以及典型输入信号通过直接法给出;

通过实例分析计算控制系统的时间响应以及时间性能指标的计算，Routh(劳斯)稳定判据的计算。

[应用]

以例子穿插讲解。

[板书设计]

结合多媒体课件，进行教学。

第四章 控制系统的频域分析

[教学内容]

(1)频率特性的基本概念

(2)频率特性图示方法(典型环节Nyquist图和Bode图)

(3)频率特性的特征量、最小相位系统

(4)系统稳定性的初步概念、Routh判据

(5)Nyquist稳定性判据和Bode稳定性判据、

(6)系统的相对稳定性 [教学安排]

计划学时数：8 学时

(1)频率特性的基本概念，2学时;

(2)频率特性图示方法(典型环节Nyquist图和Bode图)，4学时;

(3)频率特性的特征量、最小相位系统，2学时;

(4)系统稳定性的初步概念、Routh判据，2学时;

(5)Nyquist稳定性判据和Bode稳定性判据，4学时;

(6)系统的相对稳定性，2学时;

[知识点及其基本要求]

了解频率特性的定义及求法;熟悉典型环节频率特性的Nyquist图和Bode图;掌握一般系统Nyquist图和Bode图的画法(注意画图步骤和图面标注);能应用代数判据和几何判据完成系统稳定性的判别;理解系统频域性能指标及其与时域指标的关系;理解什么是相对稳定性，掌握稳定裕量的计算方法。

[重点和难点]

典型环节的Nyquist图和Bode图;

稳定性的几何判据;

稳定裕量的计算

[教学法设计]

通过工程实例引入频率特性的概念;

使用MATLAB仿真案例

[板书设计]

结合多媒体课件，进行教学。

第五章 控制系统的误差分析

[教学内容]

1.控制系统的误差与偏差以及两者之间的对应关系;

2.瞬态过程与稳态过程、瞬态误差与稳态误差、静态误差与动态误差;

3.静态误差和动态误差的计算。

[教学安排]

本章安排的教学时数：6

5.1 误差的概念;5.2 系统的类型。安排2学时。

结合定义强调误差与偏差的不同以及两者的对应关系;

结合定义强调各误差不同、影响因素;

5.3 静态误差;5.4 动态误差。安排2学时。

不同类型系统的静态误差系数、不同输入信号作用下的静态误差;结合实例进行控制系统的静态误差的计算。

系统的动态误差系数计算;结合实例进行控制系统的动态误差的计算。 [知识点及其基本要求]

5.1 误差的概念

一、误差与偏差

控制系统的误差是系统的实际输出与期望输出的差;控制系统的偏差是系统的输入信号与反馈信号的差。两者定义是不同的，但是它们都是表示控制系统精度的量，都反映控制系统的稳态性能，并且它们之间具有确定的对应关系。控制系统为单位反馈系统时，其偏差与误差相等。

二、瞬态过程与瞬态误差

瞬态过程反映控制系统的动态响应性能，主要体现在系统对输入信号的响应速度和系统的稳定性这两个方面;对于稳定的系统，实际上瞬态误差在时间大于调整时间后可以认为基本衰减为零。

控制系统的误差主要是稳态误差。

三、稳态过程与稳态误差

稳态过程反映控制系统的稳态响应性能，它主要表现在系统跟踪输入信号的准确度或抑制干扰信号的能力上;稳态误差是评价控制系统稳态性能的主要指标，是随时间变化的量，与系统及其输入信号的特性有关。它分为静态误差和动态误差两类。

四、静态误差和动态误差

静态误差是系统稳态误差的极限值，其大小取决于系统静态误差系数;动态误差是控制系统稳态误差的过程量，反映稳态误差的变化规律，其大小取决于系统的动态误差系数和输入信号及其各阶导数。

5.2 系统的类型

静态误差为零的系统是无差系统，系统是有差系统还是无差系统取决于系统的类型和输入信号的形式。

5.3 静态误差

一、 不同类型系统的静态误差系数

二、 不同输入信号作用下的静态误差

三、 结合实例进行控制系统的静态误差的计算。

5.4 动态误差

一、 系统的动态误差系数计算

二、 结合实例进行控制系统的动态误差的计算。

[重点和难点]

系统的动态误差系数计算;

控制系统的动态误差的计算。

[教学法设计]

采用对比分析各定义的异同，逐步引出静态误差、动态误差;

通过实例分析计算控制系统的静态误差、动态误差。

[应用]

例1：已知系统1和系统2的开环传递函数分别为

试计算其静态误差系数和动态误差系数。

例2：对于上例，试计算当控制输入信号分别为

时的静态误差和动态误差。

[板书设计]

结合多媒体课件，进行教学。 第六章 控制系统的综合与校正

[教学安排]：

教学时数 6;

教学手段：多媒体教学与仿真试验;

教辅工具：仿真软件MATLAB与MULTISIM;

教学法：形象比喻、设疑、思考、启发、仿真演示与结论;

[知识点及其基本要求]

滞后与超前的含义;

滞后容易理解，但系统为什么能做到超前(因为系统信号是有规律的);

系统为什么不稳定，不稳定的实质是什么：系统反映过慢，对高频不能做出及时响应。

系统要稳定，有两种情况，(1)系统反映很快，在高频时，幅值与相位误差均很小;(2)系统反映较慢，在高频时，幅值与相位误差均很大，既对高频不敏感。比喻：大雪天不摔跤的两种人：反映快或反映慢走路很小心的人。

然后搞清楚校正的实质是什么?

举例说明超前顺馈校正提高稳定性与响应快速性的方法。

[重点和难点]

掌握系统不稳定的实质;

校正的实质。

[教学法设计]

一、用matlab仿真：(1)相位差超过180度，而幅值仍然大于1的系统;(2)观察这种情况下的反馈系统稳定性;分析原因，提出解决方案，同时理解校正的概念;

用电路仿真，学生观察信号的超前与滞后，并理论计算超前角与滞后角，与仿真结果相比较;

二、设计PID校正，并分析输入与输出的关系;

用电路仿真，观察输入与输出的情况，比对学生的思考。

[应用]

超前顺馈校正举例说明提高稳定性与响应快速性的方法。

第二篇：临床基础检验实验室日常质量控制方案

日期:2016-02-28 10:25:36 来源:中华检验医学网

实验室对实验活动中的所有环节如人员、试剂、校准、校准验证、内部质控、室间质控、仪器维护等等实行全面质量控制，确保检测结果的质量。实验室对下列各项活动均有相应的程序与文件详细规定如何操作及具体细节，现将主要控制要素及要点罗列如下：

一、目的

规范室内、室间日常质控工作，监控和评价分析过程中的质量，确保向服务对象提供的检验结果正确、可靠。

二、检测方法的选择

1、实验室的检测项目优先使用国际、区域或国家标准发布的方法，或其他公认的检验方法(如权威教科书、书刊、杂志等)，以及经FDA批准的检验试剂盒或仪器所规定的方法。

2、 实验室对所选定的试验方法的各项技术参数如精密度、准确度、可报告范围等进行验证，以满足检测质量的要求。

3、 每项检测均制定相应的试验标准操作规范(SOP),以指导工作人员正确操作。

二、室内质量控制

1、实验室进行实验操作时均进行室内质控，以控制检测质量。定量试验每次至少二个浓度水平，定性试验至少做一个阴性质控和临界值(或阳性)质控。每个工作日至少做一次质控。

2、 质控样本应与病人样本同样操作。在报告试验结果之前，均评估质控结果是否失控。只有在质控结果验证在可接受范围时才可报告临床试验结果。

3、 室内质控应制定相应的接受与拒绝标准，当质控失控后，应有相应的纠正活动，并形成详细的记录。

4、 组长至少每月对临检组所有项目的质控结果回顾一次。

三、室间质评

1、实验室检测项目大部分参加卫生部临床检验中心、浙江省临检中心和美国病理学家协会(CAP)组织的室间质评。以验证检测结果的准确性。对不能参加室间质评的项目，则采取与外部实验室比对、内部比对等措施来控制质量。

2、室间质评样本与病人样本同样操作，在室间质评结果上报前禁止与其他实验室进行室间质评结果的交流活动或室间质评物检测。

4、 室间质评结果判断为0或判断为unacceptable(不可接受)，此类结果表明实验室该项检测值离群。实验室需评估实验操作过程，探讨可能的原因并予以纠正，并形成详细记录。

5、 室间质评结果未得分时亦应采取自评等形式判断检测结果是否离群，必要时采取相应的纠正措施，并形成记录。

四、仪器

1、实验室主要检测或辅助仪器设备应验收合格后才能投入使用，并单独建立相应的档案。

2、设备的使用、维护、校准和保养均按该设备的相关要求进行，并按厂商的推荐要求定期对关键操作参数进行检查、校准、校准验证和维护，并保留相应的记录。

3、 进行标本检测时仪器设备应处于正常工作状态。当设备发生故障时立即进行维修，不能立即维修的设备需贴上停用标识，警示其他工作人员不要操作该仪器。

五、试剂

1、实验室试剂必须在有效期内按厂商的推荐使用，试剂若发生变质、过期、失效等应立即报废，不得用于临床标本检测。

2、试剂按照试剂厂商推荐要求贮存。冰箱、冷柜和烘箱的温度都应每天检查并记录，当温度出控时，应采取相应的纠正预防措施。

3、 不同批号试剂不能混用，除非厂商有特别说明。

4、 试剂标签至少包含以下要素：内容和数量、浓度或滴度、贮存要求、配制日期、有效期。所有放进仪器的试剂都应标明开启日期。

5、 新试剂批号在用于病人结果检测前必先进行验证。验证的材料推荐用病人的标本，避免基质效应的产生。

六、人员

1、实验室工作人员具备相应的资质和能力，满足实验检测的需要。

2、新员工入职后一般三个月内、老员工轮岗到新科室后一般一个月内需进行培训和考评。

3、培训/考评内容包括生物安全知识、文件体系构架与内容、仪器设备操作与维护、标本采集要求与标本状态的识别、检测项目的操作、检测结果报告等。

4、 新员工正式录用后半年内，老员工工作一年内至少进行一次工作能力评估。

5、 评估方法有进行试验操作、理论考核、观察常规操作是否满足作业指导书的要求、回顾关键要素的记录等。

6、 如果员工在评估中不合格，则需对该员工不合格的部分进行再培训，并重新考核该部分，直至满足要求。

七、校准

1、校准品的要求：校准的作用是为了减少或消除仪器、试剂等造成的系统误差。实验室所要求的校准品分为以下几类：

1.1 用于校正分析测量系统的校准品;

1.2 由厂家提供的用于校准验证的物质(最佳选择，因为这些物质不仅具有靶值，而且方法也是一致的);

1.3 以前检测过的没有改变的临床标本;

1.4 具有基质和靶值适合的一级标准品、二级标准品或标准参考物质; 1.5 具有基质和靶值适合的能力比对物质或是能力比对验证了的物质; 1.6 生产厂家特别声明的可以用于校准验证的质控品。

2、校准品的验证：主要是针对不同批号的校准品进行验证，在使用新批号的校准品前均对其进行校准验证。

3、当发生下列情况时进行校准

3.1仪器安装调试完毕，投入使用前必须对仪器进行校准，校准的过程应参考生产厂家的要求进行校准。

3.2当质量控制资料提示需进行校准时，如质控反映出异常的趋势或偏移，或者超出了实验室规定的接受限，或发现该方法/仪器/测量系统不稳定时，而当采取一般性纠正措施后，这些问题不能得到正确的识别和纠正时。

3.3试剂种类改变，或者批号更换的情况下;实验室如果能说明试剂批号的改变不影响结果的检测，则可以不进行校准。

3.4仪器或者检验系统进行一次大的预防性维护或者更换了重要部件。 3.5当校准计划需要时。

4、校准频率：至少半年进行一次有效的校准(包括校准、校准验证、再校准(必要时)、AMR确认的全过程)。

八、校准验证

实验室校准验证包含两个方面的内容，即AMR的确认和校准有效性确认。

1、AMR的确认：是确认实验系统是否能够正确恢复超过AMR范围的被分析物质的浓度和活性的过程。

1.1 如果校准品的浓度范围包括接近AMR的低值、中间值和高值的浓度范围，并且校准在实验室的可接受范围之内，AMR就被确认了，而不需要其他的过程;如果校准品没有包括全部的AMR，或者实验室超过了厂家所给予的AMR的范围，则要用接近AMR的最低值和最高值的物质进行确认。

1.2 过程：直接使用商业化的线性标准品或专门用于线性评估的系列浓度样本，至少三个样本，且分别接近AMR的低值、中间值和高值。然后每个浓度测定两次，取平均值构建线性函数，如下图所示。如果是线性，则表明期望的浓度已经被恢复;如果是非线性的情况，只取线性部分进行分析。

2、校准有效性确认

2.1按照厂家提供的验证过程进行验证;

2.2 将校准物质作为未知样本进行实验，并确定是否恢复了正确的靶值; 2.3 用基质适合的具有靶值的物质进行实验;

2.4 每种定量试验方法均须在其校准文件中规定表示校准有效性的可接受范围以界定校准是否有效。

分 述

临检常规实验室室内质量控制方案，包括以下四类检测系统

1、血常规:希森美康HST-302流水线(XE-2100全自动血液分析仪、SP-1000i全自动血液推片机)、贝克曼LH-780全自动血细胞分析仪检测项目室内质量控制

2、血涂片显微镜检查室内质量控制

3、尿常规:尿干化学：京都尿干化学分析仪(AX-4280)检测项目室内质量控制;尿有形成分：希森美康UF-1000i尿有形成分分析仪检测项目室内质量控制

4、尿沉渣显微镜检查室内质量控制

一、血常规日常质量控制方案

1、检测系统

血常规所有检测项目均在全自动检测仪器上进行检测，主要检测系统包括希森美康HST-302流水线及配套试剂与校准品、贝克曼LH-780全自动血细胞分析仪及配套校准品与试剂等。所有这些检测系统均进行了精密度、准确度、生物参考区间、分析测量范围等的方法学验证试验。

2、仪器维护

严格按照厂家的要求对仪器进行维护,包括每日的维护、每周的维护、每月的的维护及每年厂家的巡回，每台仪器均有相应的维护程序来指导操作。

3、质量控制 3.1 质控项目：血常规包括RBC, HGB, HCT, WBC, PLT，MCV，MCH，MCHC(红细胞计数、血红蛋白、红细胞容积、白细胞计数、血小板计数、平均红细胞体积、平均血红蛋白量、平均血红蛋白浓度)八个项目。

3.2 校准：每个项目的校准都遵循制造商的建议进行,每个项目都有其校准的周期及要求。每年至少进行一次血液分析仪校准，应采用仪器配套校准品或经溯源系统定值的新鲜血作校准，应有校准报告并保留原始校准数据。

3.3 试剂要求：选用厂商配套试剂进行检测，试剂的贮存、使用、标签等严格遵照实验室的试剂管理要求进行。

3.4质控品水平：所有项目每天做高、中、低三个浓度水平的质控分析。 3.5质控频次：

3.5.1室内质控：每个工作日应至少做一次室内质控样本;应及时查看质控数据、观察质控图，保留原始记录。在每日常规标本检测前，应分析室内质控样本，如果失控应分析原因并采取纠正措施后继续检测。

3.5.2室间质评：每年参加卫生部临床检验中心和浙江省临检中心的室间质评，同时还参加CAP的室间质评。

3.6质控规则：

3.6.1使用westgard多规则控制。

3.6.2设定靶值：在开始室内质控时，首先要设定质控品的靶值。质控品的各个测定项目自行确定靶值。靶值必须在实验室内使用自己现行的测定系统进行。定值质控品的标定值只能做为确定靶值的参考。

3.6.3靶值的设定：为了确定靶值，新批号的质控品应与当前使用的质控品一同进行测定。将同一批号的全血质控物(稳定性较短)，每天重复分析每水平控制品至少4次,连续分析5天，收集至少20次数据后，计算均值、标准差和变异系数。剔除超过±3s的数据，计算余下数据的均值和标准差。以此均值作为质控图的靶值。控制限的设定，以标准差的倍数表示，采用前一批号质控品的变异系数(CV%)来估计新的标准差。标准差等于平均数乘以变异系数。

3.7 选择质控规则

根据检测项目的性能不同，选择个体化的质控规则，保证误差检出率>0.90,假失控率<0.05。具体如下：

3.7.1以美国CLIA’88能力比对试验的分析质量要求作为允许总误差(allowable total error，TEa)

3.7.2累计室内质控数据，计算变异系数，作为方法的不精密度 3.7.3收集室间质评数据，计算不准确度

3.7.4根据允许总误差、不精密度、不准确度，计算Sigma值，评价方法性能，结合Westgard标准化操作过程规范图和功效函数图，确定质控方案(表

1、表2)。

表1 XE-2100分析性能及质控方案 项目 D

WSCB

Sig

应

P

PV% ias% ma值 0223 12 09 05 29

9.34.76.05.36.

2用规则 fr ed

13.5s

0 0.9 0 0.9 0 0.9 0

>BC .158 .02 .7 R00BC .035 .89 .3 H1

113s

>GB .133 .03 .8 H01

13.5s

>CT .350 .08 .9 P52

12.5s

.03 .9 13.5s

0 0.9

0

>LT .200 .73 .4 表2 XT-1800i分析性能及质控方案 项目 D

WSCB

Sig

应

P

PV% ias% ma值 0121 12 03 07 21

7.47.58.86.47.8

用规则 fr ed

13.5s

00.9 00.9 00.9 00.9 00.9

>BC .125 .67 .7 R00BC .027 .74 .3 H00

13.5s

>GB .766 .72 .8 H00

13.5s

>CT .236 .72 .9 P6

313.5s

>LT .86 .70 .4

13.5s

>3.7.5 LH780室内质控规则：12S为警告;13S为失控。 3.8 绘制质控图及记录质控结果 根据质控品的靶值和控制限，绘制Levey-Jennings质控图，以Y轴为质控品的测定值，X轴为测定日期。Y轴提供X±3s的浓度范围，X轴刻度表示为时间。各水平线相应为均值和质控限。

3.9失控处理:

3.9.1初步分析判断失控原因: 3.92质控品原因:保存不当、混匀时过于剧烈、混匀不充分等

3.9.3仪器原因: 仪器电压不稳、管道不清洁、日常保养不到位、操作不当、仪器检测元件的老化和损坏等。

3.9.4试剂原因: 保存不当、开箱时间过长、污染等。 3.9.5环境因素: 环境的温度、湿度过高或过低，室内不清洁。

3.9.6操作失误: 操作人员在操作时没有严格按SOP文件的要求去操作。 3.97及时寻找失控原因并记录失控处理情况，如无法解决，及时上报上一级领导。

3.10 数据的保存及分析： 3.10.1每月室内质控数据统计处理

每月末，应对当月的所有质控数据进行汇总和统计处理，计算的内容至少应包括：当月每个测定项目原始质控数据及除外失控数据后的平均数、标准差和变异系数;当月及以前每个测定项目所有在控数据的累积平均数、标准差和变异系数。

3.10.2每月室内质控数据的保存

每个月的月末，应将当月的所有质控数据汇总整理后存档保存，存档的质控数据包括：当月所有项目原始质控数据;当月所有项目质控数据的质控图;上述所有计算的数据(包括平均数、标准差、变异系数及累积的平均数、标准差、变异系数等);当月的失控报告单(包括违背哪一项质控规则，失控原因，采取的纠正措施)。

3.10.3每月上报的质控数据图表

每个月的月末，将当月的所有质控数据汇总整理后，应将以下汇总表上报实验室负责人：当月所有测定项目质控数据汇总表;所有测定项目该月的失控情况汇总表。

3.10.4室内质控数据的周期性评价

每个月的月末，都要对当月室内质控数据的平均数、标准差、变异系数及累积平均数、标准差、变异系数进行评价，查看与以往各月的平均数之间、标准差之间、变异系数之间是否有明显不同。如果发现有显著性的变异，就要对质控图的均值、标准差进行修改，并要对质控方法重新进行设计。

二、血涂片显微镜检查日常质量控制方案

1、室内质控要求

1.1 血涂片镜下检查必须使用油镜。

1.2 制作血涂片应达到细胞分布均匀、结构清晰、染色良好的要求。 1.3 应使用与推片机配套的彩色玻片。

1.4 异常复查血片或疑难血片应有明确的标识，应保留两年以备查。 1.5 看片时，玻片应由血膜边缘向中央依次上下呈曲线移动。

1.6 应有高年资检验人员对看片结果进行核实，以减少误差，保证质量。

2、室间质评要求

2.1 每年参加卫生部临床检验中心组织的室间质评活动，浙江省临床检验中心组织的地区性质量控制活动。同时参加CAP室间质评活动。

2.2 质控标本和常规患者标本的检测方法需一致，并由同一人完成。

三、尿常规日常质量控制方案

1、检测系统

尿常规所有检测项目均在全自动检测仪器上进行检测，主要检测系统包括京都(AX-4280)尿干化学分析仪及配套试剂与校准品;希森美康UF-1000i尿有形成分分析仪及配套校准品与试剂等。所有这些检测系统均进行了精密度、准确度、生物参考区间、分析测量范围等的方法学验证试验。

2、仪器维护

严格按照厂家的要求对仪器进行维护,包括每日的维护、每周的维护、每月的的维护及每年厂家的巡回，每台仪器均有相应的维护程序来指导操作。

3、质量控制 3.1 质控项目：

3.1.1尿干化学包括pH、SG、PRO、GLU、BLD、KET、BIL、UBG、NIT、LEU(尿酸碱度、比重、蛋白质、葡萄糖、隐血、酮体、尿胆红素、尿胆原、亚硝酸盐、白细胞酯酶)十个项目。

3.1.2尿有形成分包括WBC、RBC、EC、CAST、BACT、Cond(尿白细胞、红细胞、上皮细胞、管型、细菌、电导率)六个项目。

3.2 校准：每个项目的校准都遵循制造商的建议进行,每个项目都有其校准的周期及要求。每年至少进行一次尿液分析仪校准，应采用仪器配套校准品作校准，应有校准报告并保留原始校准数据。 3.3 试剂要求：选用厂商配套试剂进行检测，试剂的贮存、使用、标签等严格遵照实验室的试剂管理要求进行。

3.4质控品水平：

3.4.1尿干化学所有项目每天做一个浓度质控分析。 3.4.2尿有形成分所有项目每天做高、低两个浓度质控分析。 3.5质控频次：

3.5.1室内质控：每个工作日应至少做一次室内质控样本;应及时查看质控数据、观察质控图，保留原始记录。在每日进行常规标本检测前，应分析室内质控样本，如果失控应分析原因采取纠正措施后继续检测。

3.5.2室间质评：每年参加卫生部临床检验中心组织的室间质评活动，浙江省临床检验中心组织的地区性质量控制活动。同时参加CAP室间质评活动。

3.6质控规则: 3.6.1尿干化学

3.6.1.1 任意一个试剂膜块的检测结果与质控尿液期望“靶值”允许有一个定性等级的差异，超过二个等级或结果在“正常”与“异常”之间跳跃均判为失控。

3.6.1.2 质控结果与以往结果在同一等级或相邻一个等级内,且不连续升高或下降4次内，判为在控。

3.6.1.3 质控结果连续4次在同方向超出“靶值”一个等级，判为失控。 3.6.1.4 当日结果比以往结果超过二个等级,质控物可重复测定.如结果仍异常,可更换质控品重新测定,如仍异常,应查明原因,上报专业组技术负责人,或通知维修工程师。

3.6.1.5 操作者应重视室内质空品的测定,及时纠偏,以保证结果的准确性。 3.6.1.6 专业组技术负责人将不定期进行室内质控结果的检查,统计每月质控记录,并算出质控值概率,发现问题及时解决

3.6.2尿有形成分

3.6.2.1 使用westgard多规则控制：12s，13ss。

3.6.2.2 设定靶值：在开始室内质控时，首先要设定质控品的靶值。质控品的各个测定项目自行确定靶值。靶值必须在实验室内使用自己现行的测定系统进行。定值质控品的标定值只能做为确定靶值的参考。

3.6.2.3 靶值的设定：为了确定靶值，新批号的质控品应与当前使用的质控品一同进行测定。每天重复分析同一批号的质控物每水平至少4次,连续分析5天，收集至少20次数据后，计算均值、标准差和变异系数。剔除超过±3s的数据，计算余下数据的均值和标准差。以此均值作为质控图的靶值。控制限的设定，以标准差的倍数表示，采用前一批号质控品的变异系数(CV%)来估计新的标准差。标准差等于平均数乘以变异系数。

3.6.2.4 12s：为警告，不是失控。若本批次质控结果没有超出±2s，表示本批次检测是可接受的，可以发出报告;若有一个质控结果超出(不包括正好在限值线上的结果)±2s，则该批次检测不适合立即报告，需要作进一步分析，若再符合以下任何一条规则，才能判断为失控。

3.6.2.5 13s：若质控结果不仅超出±2s，还超出了(不包括正好在限值线上的结果)±3s，判为失控。

3.6.2.6 在用多规则判断质控结果时，只有在一个结果出现12s警告时，才可接下去检查是否有符合其他规则的表现，如有才为失控，如没有则表示这次12s的出现属于正常的波动，不作为失控，不需要作任何失控处理。

3.6.2.7 已经判为失控的数据不能再被以后的规则所用。

3.6.2.8 分析结果:电脑的质控程序会自动对质控结果进行分析，失控后会自动判断显示。在控条件下才能进行当天的样本检验。

3.7失控处理：

3.7.1初步分析判断失控原因: 3.7.2质控品原因:保存不当、混匀时过于剧烈、混匀不够充分等

3.7.3仪器原因: 仪器电压不稳、管道不清洁、日常保养不到位、操作不当、仪器检测元件的老化和损坏等。

3.7.4试剂原因: 保存不当、开箱时间过长、污染等。 3.7.5环境因素: 环境的温度、湿度过高或过低，室内不清洁。

3.7.6操作失误: 操作人员在操作时没有严格按SOP文件的要求去操作。 3.7.7及时寻找失控原因并记录失控处理情况，如无法解决，及时上报上一级领导。

3.8数据的保存及分析：

同

一、血常规日常质量控制方案中3.10

四、尿沉渣显微镜检查日常质量控制方案

1、室内质控要求

1.1 用10×10镜头，观察标本中有形成份及管型;用10×40镜头，至少应观察10个视野，鉴别细胞成分和计算数量。 1.2 尿标本必须新鲜，尽量在2小时内完成检验。病房标本最好留取晨尿，门诊可留随机尿。

1.3 尿杯干燥、洁净;尿液是符合要求的中段尿。 1.4 离心机有盖，且定期校准。

1.5 尿液量、离心时间与离心力大小必须固定，不能随意更改，严格按照SOP文件执行。

1.6 显微镜应有内置光源，可自行光线调节。

1.7 对于难以判断的，由两人同时观察判断结果，应有高年资检验人员对看片结果进行核实，以减少误差，保证质量。

2、室间质评频率与要求：

2.1每年参加卫生部临床检验中心组织的室间质评活动，浙江省临床检验中心组织的地区性质量控制活动。同时参加CAP室间质评活动。

2.2室间质控品与临床标本同时检测，并由同一人观察结果;按时上报结果;及时分析反馈结果;对不合格检验项目，认真查找原因，立即采取纠正措施。

第三篇：控制工程基础（B）大作业

一、 查阅相关资料，撰写读书报告

通过广泛的资料查阅，以论文形式就控制领域发展状况提交相关读书报告，以培养学生文献检索和阅读能力。

要求：至少阅读5篇2008年以后的文献资料，并在上交时附上相应的参考文献或网址，阅读报告的字数不得少于3000汉字。

二、 应用Matlab软件绘制Nyquist图及Bode图

1、 自己从教材上的例题或者课后作业中选择一个系统，绘制其Bode图。

2、 已知系统的开环传递函数为G(s)100k，用Matlab分s(s5)(s10)

别绘制k=1,8,20时系统Nyquist 图，并判断系统的稳定性。试分析k对系统稳定性的影响。

三、 控制系统典型环节性能分析

熟悉Matlab软件Simulink的基本使用方法，利用Simulink建立各典型环节的仿真模型，并通过仿真得到各典型环节的单位阶跃响应曲线，给出各典型环节相关参数变化对典型环节动态性能的影响。

要求：每个学生的文件名包括姓名、班级和学号(1~2位数字)。该部分主要是考察大家的自学能力，网上有很多资料可下载、查阅。

大作业以报告形式撰写，由各班长(或者学习委员)负责收齐电子文档，并于6月12日上交，其中电子文档以班为单位打包后发送至邮箱：1534736079@qq.com

附：本课程成绩评定方法

考勤、课堂表现、平时作业、实验报告、大作业及期末考试相结合，其中：考勤、课堂表现、平时作业与实验报告占20%，大作业占20%，期末考试成绩占60%。

任课教师：江老师

2013年5月

第四篇：机械控制工程基础期末考试知识点

一：选择判断题

1, 控制工程的必要条件是什么？（快速性，准确性，稳定性）

2，单位脉冲函数的拉式变换结果

3，什么叫系统闭环极点（算术题，选择）

4，闭环函数公式（选择）

5，一阶系统标准形式（选择）

6，传递函数不适合非线性定常系统（判断）

7，传递函数有无量纲（有无都不对，判断题）

8，一阶系统的调整时间公式

9，一阶系统的响应速度与什么有关系？

10，超调量反映系统响应的 小时增大）

11,终值定理计算，t趋近与无穷时，原函数的值，（会算） GB(S)

(0<§<1)

12，影响系统的稳态误差因素（输入信号…）

13，调整系统增益对系统有何影响？

14，增加微分环节能增加系统阻尼。

15，什么叫系统的型次（区别几型系统）

16，利用稳态计算稳态误差（有表格，必须为标准型）

17，频率响应的定义（判断题，是正弦信号稳态响应）

18，延时环节标坐标图（单位圆）

19，零频反映系统的什么性能？（准确性）

20，Bode高频段反映系统的什么性能（高频干扰能力）

21，频率分析法用典型信号是什么？（正弦信号）

22，系统稳定的充要条件是什么？（判断）

23，滞后校正使系统响应过度快了还是慢了？（慢了）

24，会用劳斯判据判别稳定性。 2KWN2 2S2WNSWN

二：能力应用题

1，化简方框图的传递函数（课件例题）

2，对质量弹簧阻尼的机械系统会求传递函数（课件参考）

3，分别会算输入和干扰引起的稳态误差的计算（看课件）

4，奈奎斯特图会画图（－∽，＋∽）？会奈奎斯特判断系统的稳定性会分析（P=N-Z）5，深入理解掌握传递函数，频率特性函数，幅频特性，相频特性，频率响应直接的转换关系？

6，掌握超前，滞后校正和超前的设计

7，会用图解法计算Wt WCrKt

8，掌握Bode图画法（正反都要掌握）

会对图线叠加。

第五篇：自动控制原理实验教案

王晓明

辽宁科技大学电信学院

实 验 要 求

1.实验预习： 实验前必须认真预习实验指导书及其相关的理论知识，作好充分准备。对于设计性实验和综合性实验，学生必须在实验前拿出设计方案，以其达到预期的目标，写出预习报告。让指导老师检查合格的方可进行实验。 2.实验进行： 学生进入实验室，要保持室内整洁安静。按照预习报告进行实验。实验中需要改接线的，应关掉电源后才能拆、接线。实验时应注意观察，若发现有异常现象，应立即关掉电源，保持现场并报告指导老师处理。

3.实验数据： 实验过程中应仔细观察实验现象，认真记录实验结果、数据、波形。所记录的实验结果经指导老师审阅后再拆除实验线路。

4.实验报告： 要求学生独立完成实验报告，不许抄袭或请人代劳。报告内容包括实验目的、实验设备、实验内容、实验电路图、实验数据及仿真曲线、实验思考题等。要求文字书写整齐清洁。

5.未尽事项由实验教师和认课教师协商决定。

目 录

实验一 线性定常系统的瞬态响应„„„„„„„„„„„„„„„„„3

1 实验二 控制系统稳定性分析„„„„„„„„„„„„„„„„„„„6 实验三 根轨迹法„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„10 实验四 典型环节和系统频率特性的测量„„„„„„„„„„„„„„13 实验五 串联校正环节的设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„16 实验六 离散控制系统的设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„24 实验七 典型非线性环节的静态特性„„„„„„„„„„„„„„„„27 实验八 PID的控制作用„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„31 附 录 硬件的组成及原理„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„33

实验一 线性定常系统的瞬态响应

一、实验目的

1、掌握线性定常系统动态性能指标的测试方法;

2、研究线性定常系统的参数对其动态性能和稳定性的影响。

二、实验设备

1、THBCC-1型 信号与系统·控制理论及计算机控制技术实验平台

2、PC机1台(含上位机软件) USB通信线1根

3、MATLAB软件

4、万用表1只

三、实验内容

1、观测一阶、二阶系统的阶跃响应，并测出(或计算出)其上升时间、超调量和调节时间;

2、改变一阶系统的时间常数，测出(或计算出)其上升时间和调节时间;

13、调节二阶系统的开环增益K，使系统的阻尼比ζ=，测出(或计算出)

2此时系统的上升时间、超调量和调整时间;

4、二阶系统的开环增益K固定，调节二阶系统的时间常数，分别使二阶系统的ζ=0，0<ζ<1，ζ=1和ζ>1，测出(或计算出)此时系统的上升时间、超调量和调整时间。

四、实验原理

本实验是研究一阶、二阶系统的瞬态响应。

一阶系统(闭环)的传递函数为：

1 G(s)Ts

1图1-1一阶系统模拟电路图

K=R2=1 T=R2C R1=R2=100K C=10f R0=200K R1

3 改变R

2、R

1、C的值就可改变K、T的值。 二阶系统(单位反馈)的开环传递函数为：G(s)Ks(Ts1)

Wn2KC(S)1闭环传递函数：W(S)==2W== nT1T2RCR(S)S2WnSWn2

12T2R R=R1=R2=100K C=10f K1K22Rx图1-2 二阶系统方框图

图1-3 二阶系统模拟电路图

(a) 欠阻尼(0<<1) (b)临界阻尼(1) (c)过阻尼(1) 图1-4 二阶系统的动态响应曲线

五、实验步骤

根据上图，选择实验台上的通用电路单元设计并组建模拟电路。

1. n值一定时，图1-3中取C=1uF，R=100K(此时n10)，Rx阻值可调范围为0～470K。系统输入一单位阶跃信号，在下列几种情况下，用上位软件观测并记录不同值时的实验曲线。

1.1当可调电位器RX=250K时，=0.2，系统处于欠阻尼状态，其超调量

4 为53%左右;

1.2若可调电位器RX=70.7K时，=0.707，系统处于欠阻尼状态，其超调量为4.3%左右;

1.3若可调电位器RX=50K时，=1，系统处于临界阻尼状态; 1.4若可调电位器RX=25K时，=2，系统处于过阻尼状态。

2. 值一定时，图1-3中取R=100K，RX=250K(此时=0.2)。系统输入一单位阶跃信号，在下列几种情况下，用上位软件观测并记录不同n值时的实验曲线。

2.1若取C=10uF时，n1 2.2若取C=0.1uF时，n100

六、实验报告要求

1、根据题目要求，画出一阶、二阶线性定常系统的实验电路图，写出它们的闭环传递函数，并标明电路中的各参数。

2、根据测得的系统单位阶跃响应曲线，分析开环增益K和时间常数T对系统动态特性的影响。

3、设计一个一阶线性定常闭环系统，并根据系统的阶跃输入响应确定该系统的时间常数。

七、实验思考题

1、如果阶跃输入信号的幅值过大，会在实验中产生什么后果?

2、在电路模拟系统中，如何实现负反馈和单位负反馈?

3、为什么本实验中一阶系统对阶跃输入信号的稳态误差不为零?二阶系统对阶跃输入信号的稳态误差都为零?

注意：Ui输入一个单位阶跃信号，用电压表调单位阶跃;地与稳压电源的地短接。输出可调电阻用面板上的可调电位器0-470K调节。点时间轴自动弹出时间轴放大按住鼠标左键向右移动可放大图象示波器，波形复制→WORD文档粘贴。

实验二

控制系统稳定性分析

一、实验目的

1、 通过观察三阶系统在单位阶跃信号作用下的动态特性，判断系统的稳定性，并定量了解放大倍数和时间常数对系统稳定性的影响。

2、 研究二阶欠阻尼系统的暂态特性。

3、研究测速反馈二阶系统的暂态特性。

4、 掌握MATLAB中SIMULINK 的使用方法。

二、实验设备

1、PC机及MATLAB平台

三、实验内容

1、研究三阶系统参数对系统稳定性的影响。 连接系统, 如图所示:

2、研究二阶欠阻尼加零点系统的动态特性

连接系统，如图所示:

说明：在命令空间中plot(t,y)可实时记录曲线图，背景为白色。然后拷贝到word文档粘贴。To work 改成阵列形式。

Math operations(数学运算)：sources信号源clock时钟step阶跃sinks

6 接收器scope示波器gain增益sum 求和continuous连续transfer fan 分子分母形式的传函。加时钟t→y 表示点对点即一个时间严格y值，可在word文档中粘贴的，save format→array点阵形式。

3、掌握测速反馈对二阶系统动态性能的影响

连接系统, 如图所示:

旋转指令format可将方框图旋转，反馈回路接

四、实验原理

本实验是研究三阶系统稳定性问题和二阶系统的动态响应。 1. 三阶系统的开环传递函数为：G(s)K3K1K2

T1s1T2s1T3s1du和放大器，方向向左←。 dt研究改变放大系数和时间常数对系统稳定性的影响，最后得出放大系数和时间常数之间的关系。

Ts12.二阶系统的开环传递函数为：G(s)2，研究二阶系统加零点对系统

ss1性能的影响，特别是改变时间常数T对系统性能的影响。

K3.二阶系统速度反馈前，内环开环传递函数为：G(s)2，速度反馈环

sTsGf(s)K1s，节的传递函数为：研究速度反馈对二阶系统性能的影响，设K

1、T1，试确定0、0

1、1时，K1的取值范围。

五、实验步骤

1、利用MATLAB平台搭建一个单位反馈的三阶系统，其开环传递函数为：G(s)K3K1K2，固定K

1、K

2、K

3、T

1、T

2、T3六个参数中的五T1s1T2s1T3s1个参数，例如：K2=

2、K3=

3、T1=

2、T2=

5、T3=6，改变K1，当系统加阶跃输入时，观察输出波形，判断系统的稳定性。

2、利用MATLAB平台搭建一个单位反馈二阶欠阻尼加零点的系统，系统的开环传递函数为：G(s)Ts1，分别设定T0(无零点)和T0(有零点)时，2ss1观察其单位阶跃响应曲线，并计算其上升时间、超调量和调整时间。

3、利用MATLAB平台搭建一个带速度反馈的二阶系统，内环开环传递函数为：G(s)K，速度反馈环节的传递函数为：Gf(s)K1s，研究T

1、K1，s2Ts当改变K1数值时，观察其单位阶跃响应曲线，并计算其上升时间、超调量和调整时间。

六、实验报告要求

1、根据题目要求，利用MATLAB画出三阶系统和二阶系统加零点及二阶系统带速度反馈的系统图，并写出它们的闭环传递函数。

2、根据测得的系统单位阶跃响应曲线，分析三阶系统各环节开环增益K和时间常数T对系统稳定性的影响。

3、根据测得的系统单位阶跃响应曲线，比较二阶欠阻尼系统有零点和无零点的性能指标。

4、根据测得的系统单位阶跃响应曲线，比较二阶系统有速度反馈和无速度反馈的性能指标。

七、实验思考题

1、三阶系统稳定时，各环节放大倍数、时间常数的关系表达式?

2、二阶系统加零点对系统的动态性能有何影响?

3、二阶系统加速度反馈对系统的阻尼比有何影响?

实验三

根轨迹法

一、实验目的

1、 通过根轨迹图的绘制，对典型根轨迹图进行分析及利用根轨迹法对控制系

9 统稳定性进行分析。

2、 了解典型根轨迹图的绘制。

3、 掌握MATLAB中根轨迹图绘制方法。

二、实验设备

1、THBCC-1型信号与系统控制理论及计算机控制技术实验平台

2、PC机1台(含上位机软件) 37针通信线1根

3、万用表1只

4、PC机及MATLAB平台

三、实验内容

1、已知负反馈控制系统的开环传递函数为G(s)的根轨迹图。

2、已知单位反馈系统的开环传递函数为G(s)下列两种情形的根轨迹图。

 绘制负反馈控制系统的根轨迹图。  绘制正反馈控制系统的根轨迹图。

四、实验原理

1、利用改变系统的根轨迹放大倍数，研究系统闭环性能及系统闭环的稳定性。

2、绘制负反馈系统的根轨迹图。

3、绘制正反馈系统的根轨迹图。

4、研究改变根轨迹放大系数对系统性能指标的影响。

五、实验步骤

1、绘制系统的根轨迹图，程序代码如下：

>>den=conv([1，0]，conv([1 2.73]，[1 2 2]));分母多项式 G=tf(1，den); rlocus(G);画根轨迹

K，试作系统

s(s2.73)(s22s2)K(s2)，试画出2s(s4)(s8)(s2s5)axis([-4 2 –3 3]);估计根轨迹图的范围设定 set(findobj(‘marker’，‘x’)，‘markersize’，8); set(findobj(‘marker’，‘x’)，‘linewidth’，1.5); 运行该程序即可得到系统的根轨迹图。

2、绘制负反馈控制系统的根轨迹图，程序代码如下： >>num=[1 2];

den1=conv([1 0]，[1 4]); den2=conv([1 8]，[1 2 5]); den=conv(den1，den2); G=tf(num，den); rlocus(G);

axis([-14 6 -10 10]); title(‘单位负反馈系统根轨迹图’)

set(findobj(‘marker’，‘x’)，‘markersize’，8);X-点标志 set(findobj(‘marker’，‘x’)，‘linewidth’，1.5);

set(findobj(‘marker’，‘o’)，‘markersize’，8);O-零点标志set(findobj(‘marker’，‘o’)，‘linewidth’，1.5); 运行该程序即可得到负反馈系统的根轨迹图。

3、绘制正反馈控制系统的根轨迹图，程序代码如下： >>num=-[1 2] den1=conv([1 0]，[1 4]); den2=conv([1 8]，[1 2 5]); den=conv(den1，den2); G=tf(num，den); rlocus(G);

axis([-14 6 -10 10]); title(‘单位正反馈系统根轨迹图’);

set(findobj(‘marker’，‘x’)，‘markersize’，8);

set(findobj(‘marker’，‘x’)，‘linewidth’，1.5); set(findobj(‘marker’，‘o’)，‘markersize’，8); set(findobj(‘marker’，‘o’)，‘linewidth’，1.5); 运行该程序即可得到正反馈系统的根轨迹图。

六、实验报告要求

1、根据题目要求，编写出绘制各系统的根轨迹图的程序，并绘制各系统的根轨迹图。

2、研究系统临界稳定的条件。

七、实验思考题

1、如果根轨迹放大倍数过大，会对系统性能有那些影响?

2、在MATLAB系统图中，如何实现负反馈和正反馈?

4、如何根据系统主导极点的要求，来确定系统的根轨迹放大倍数?

5、如何根据系统的要求，确定系统的分离点和汇合点?

实验四 典型环节和系统频率特性的测量

一、实验目的

1、了解典型环节和系统的频率特性曲线的测试方法;

2、根据实验求得的频率特性曲线求取传递函数。

二、实验设备

1、THBCC-1型信号与系统控制理论及计算机控制技术实验平台

2、PC机1台(含上位机软件) USB通信线1根

3、万用表1只

4、PC机及MATLAB平台

三、实验内容

1、惯性环节的频率特性测试;

2、二阶系统频率特性测试;

3、频率响应分析;

4、由实验测得的频率特性曲线，求取相应的传递函数;

5、用MATLAB软件仿真的方法，求取惯性环节和二阶系统的频率特性。

四、实验原理

设G(S)为一最小相位系统(环节)的传递函数。如在它的输入端施加一幅值为Xm、频率为的正弦信号，则系统的稳态输出为

yYmsin(t)XmG(j)sin(t) ① 由式①得出系统输出，输入信号的幅值比 YmXmG(j)G(j) ② XmXm显然，G(j)是输入X(t)频率的函数，故称其为幅频特性。如用db(分贝)表示幅频值的大小，则式②可改写为

L()20LgG(j)20lgYm ③ Xm在实验时，只需改变输入信号频率的大小(幅值不变)，就能测得相应输出信号的幅值Ym，代入上式，就可计算出该频率下的对数幅频值。根据实验作出被测系统(环节)的对数幅频曲线，就能对该系统(环节)的数学模型作出估计。

五、实验步骤

1、绘制一阶惯性环节的伯特图 G(s)= 程序代码如下：

1 4s113 》num=1; den=[4 1]; G=tf(num,den); bode(G,‘r’);

wn

22、绘制二阶惯性环节的伯特图 G(s)=22grid on;

,其中Wn=0.8，

s2w1，1.5，2 nw=0.1，0.5，n程序代码如下：

》W=logspace(-2，2，200); Wn=0.8;

for zeta=[0.1 0.5 1 1.5 2] G=tf([Wn* Wn],[Wn^2 2*zeta* Wn Wn* Wn]); bode(G,W); hold on; grid on; end

500(0.0167s1)

1、已知某系统的开环传函为G0(s)=

s(0.05s1)(0.0025s1)(0.001s1)

试绘制系统的伯特图，并求系统的相角稳定裕量和幅值稳定裕量。 绘制对数幅频特性图，程序代码如下： num=500*[0.0167 1]; den1=conv([1 0],[0.05 1]); den2=conv([0.0025 1],[0.001 1]); den=conv(den1,den2); G0=tf(num,den); W=logspace(0,4,50); bode(G0,w);

14 grid on; 确定系统的相角稳定裕量和幅值稳定裕量，程序代码如下： 》margin(G0) [Gm，Pm,Wcg,Wcp]=margin(Go)

六、实验报告要求

1、写出被测环节和系统的传递函数，绘出它们的Bode图。

2、用上位机实验时，根据由实验测得二阶闭环频率特性曲线，求出相应的参数。

七、实验思考题

1、在实验中如何选择输入正弦信号的幅值?

3、根据上位机测得的Bode图的幅频特性，就能确定系统(或环节)的相频特性，试问这在什么系统时才能实现?

实验五

串联校正环节的设计

一、实验目的

1.学习使用MATLAB绘制根轨迹和伯德图。

2.熟悉使用根轨迹法和频率特性法设计典型滞后环节。

二、实验设备

1、THBCC-1型信号与系统控制理论及计算机控制技术实验平台

2、PC机1台(含上位机软件) 37针通信线1根

3、万用表1只

4、PC机及MATLAB平台

三、实验内容

1、有一单位反馈系统，其开环传递函数为G(s)K，试用根

(s0.5)(s0.1)(s0.2)轨迹设计一个滞后校正环节，要求对应主导极点的ζ=0.5，K=10,以满足性能指标的要求。

2、有一单位反馈系统的开环传递函数为G(s)0.08K,试用频率特性法设计

s(s0.5)一个滞后校正环节，使得Kv≥4,相位裕量(c)500，超调量Mp≤30% 。

四、实验原理

1、利用MATLAB画出校正前系统的根轨迹图，求出当K?时，系统的主导极点，求出这时系统的阻尼比。根据题目要求，设计滞后校正环节参数，满足系统性能指标的要求。

2、利用MATLAB画出校正前系统的频率特性，求出这时系统的性能指标，根据题目要求，设计滞后校正环节参数，并利用MATLAB画出校正后系统的频率特性，满足系统性能指标的要求。

五、实验步骤

按实验内容讲法如下：

解：1. 校正前系统的根轨迹如下：

set(findobj(„marker‟,‟x‟),‟markersize‟,8) c=conv([1,0.5],[1,0.1])

set(findobj(„marker‟,‟x‟),‟linewidth‟,1.5) b=conv([c],[1,0.2])

存盘看跟轨迹，得如下图： num=[1] den=[b] h=tf(num,den)

16 rlocus(h) axis([-1.6 0.4 -1 1])

由图中可以看到：当0.5时，根轨迹放大倍数为K*0.0165 看根 format long g c=conv([1,0.5],[1,0.1]) b=conv([c],[1,0.2]) num=[1] den=[b] h=tf(num,den) %rlocus(h) %[r,k]=rlocus(num,den) [r]=rlocus(num,den,0.0165) 存盘看根 r = 这时，系统的三个根分别为：

Columns 1 through 2

-0.587389596777613

17 -0.106305201611194 +

0.183886011134289i

Column 3

-0.106305201611194

0.123167323703981i 0.556862874409537/0.0715685627952311=7.8>5

*0.0113 所以，两个共轭复根是主导极点，可以认为当根轨迹放大倍数为Kkp时，系统呈现二阶欠阻尼特性。且阻尼比等于0.5。

2. 1)原系统传递函数为：G0(s)0.08K0.08K0.16K s(s0.5)0.5s(s/0.51)s(s/0.51)KVlimsG0(s)limss0s00.16K0.16K

4所以K25

s(s/0.51)42 s(s/0.51)s(s0.5)所以原系统传递函数为：G0(s)画波特图程序： c=conv([1,0],[2,1]) num=[4] den=[c] G=tf(num,den) Bode(G,‟b‟)

b表示画出的线是兰色 grid on

画图以网格线出现 运行

φ(w)- 滞后角

在相频特性找-120度,f=0.29点

在幅频高度=21.5db处幅频折线要下移21.5db. 画出原系统对数渐进幅频特性曲线如下：

20 L -1 18 -2 ω 0.1 0.5 1.414 原系统传递函数为：G0(s)42 s(s/0.51)s(s0.5)2n与标准的传递函数比较G0(s)得到：n21.414 2n0.5

s(s2n)0.510.177由此得到相角裕度： 2n42214422arctan20.177140.177420.1772arctan0.3542000.9685arctan显然小于要求的相角裕度500 超调量：%e/12e0.56557%显然大于要求的30%。

原系统不满足要求。根据题目要求，采用滞后校正。

原系统的相角计算如下：

(c)900arctanc0.5

相位裕量1800(c)1800900arctan取相位裕量600

得到c0.29

c0.5

21

420lg13.822.8(dB) 0.2910.29所以20lg22.8由此得到：b0.0725

b411取0.1c20.029

由此得到：T476 0.002 1bTT校正后的系统的对数频率渐进曲线如下： 校正后系统的传递函数为： 在截止频率原系统的幅频为20lgG(s)4(bTs1)4(bTs1)4(34.5s1) s(s/0.51)(Ts1)s(s/0.51)(Ts1)s(s/0.51)(476s1)G(s)bTs134.5s1s/0.0291 G0(s)Ts1476s1s/0.00211由G(s)G0(s)Gc(s)得到Gc(s)画图程序如下：

num=4*[34.5 1] c=conv([1,0],[2,1]) den=conv([c],[476,1]) G=tf(num,den) Bode(G,‟b‟) L -1 22.8 18 -2 -2 -1 0.0021 0.029 0.1 0.29 0.5 -2 1.414 ω

校验校正后系统参数：

0.290.290.291800arctan900arctanarctan54.70

0.0290.00210.5因为校正后的系统为高阶系统，采用教材中220页公式(6-8)-(6-10)如下：

22 Mr

1 (6-8)

谐振峰 sinMr11.23 0sin54.71Mr1.8

(6-9) 0.160.4(Mr1)由公式(6-9)0.160.4(1.231)0.2520.

3 所以校正后系统满足指标要求

六、实验报告要求

1.对于根轨迹校正法，给出如下内容： (1)原系统的稳态速度误差系数KP (2)校正后的系统稳态速度误差系数Kp (3)校正环节的传函GC(S) 2.对于频率特性校正，给出如下内容： (1)新增益穿越频率Wc‟和a值 (2)原相位裕量Pm (3)校正环节的传函GC(S) 3. SIMULINK 搭建未校正系统的模块图，观察其超调量;校正好后，将校正环节串入原系统，观察其超调量。 写出实验体会并进行校正前后的比较。

七、写出设计性实验心得

23

实验六

离散控制系统的设计

一、实验目的

1、 使用MATLAB判断线性离散系统的稳定性。

2、 使用MATLAB进行线性离散系统的时域分析。

二、实验设备

1、THBCC-1型信号与系统控制理论及计算机控制技术实验平台

2、PC机1台(含上位机软件) 37针通信线1根

3、万用表1只

4、PC机及MATLAB平台

三、实验内容

1、给定系统传递函数为：

G(s)2 s2s试判断下列两种情形时系统的稳定性。 (1)采样时间T1s时; (2)采样时间T2s时。

2、设系统的传递函数为

Gp(s)10

(s1)(s2)采样时间分别为T0.5s,1s,1.5s,2s时，试分别绘制此系统的脉冲响应和单位阶跃响应。

四、实验原理

1、线性离散系统稳定的充要条件是：当所有的特征根的模都小于1时，系统稳定;如果模的值大于1时，系统不稳定。即i1(i=1,2,„,n)

2、采用单位脉冲和单位阶跃作为输入信号，研究线性离散系统的过渡过程。

五、实验步骤

1、 程序代码如下：

24 >>num=[2];

den=[1 1 0]; G=tf(num，den);

G1=c2d(G，1);

将连续系统模型转换成离散模型 G2=c2d(G，2);

将连续系统模型转换成离散模型

y1=G1.den{1}+[zeros(1，length(G1.den{1})- length(G1.num{1})) G1.num{1}]; y2=G2.den{1}+[zeros(1，length(G2.den{1})- length(G2.num{1})) G2.num{1}]; 带零阶保持器的分子与分母的维数(阶次)必须相同，上面语句表示分子与分母各项系数相加。 r1=roots(y1) r2=roots(y2)

运行该程序后，即可判断系统的稳定性。

2、

(1) 脉冲响应程序如下： >>num=[10];

den=conv([1 1]，[1 2]); G=tf(num，den); for T=0.5：0.5：2

Gd=c2d(G，T，‘tustin‟);

Dimpulse(Gd.num，Gd.den); hold on; impulse(G); end 运行该程序后，可得到单位脉冲响应曲线。 (2) 单位阶跃响应程序如下： >>num=[10];

25 den=conv([1 1]，[1 2]); G=tf(num，den); for T=0.5：0.5：2

Gd=c2d(G，T，‘tustin‟);

dstep(Gd.num，Gd.den); hold on; step(G); end 运行该程序后，可得到单位阶跃响应曲线。

六、实验报告要求

1、 编写判别线性离散系统稳定性、单位脉冲和单位阶跃响应的程序。

2、 绘制线性离散系统单位脉冲和单位阶跃响应曲线。

3、 分析采样时间对线性离散系统稳定性的影响。

4、分析采样时间对线性离散系统动态性能的影响。

5、结合实验中遇到的问题说出自己的看法和体会。

七、实验思考题

1、如果采样时间过大，会在实验中产生什么后果?

2、如何将连续系统模型转换为离散系统模型?

3、试比较连续系统的动态响应曲线和离散系统动态响应曲线的差别?

26

实验七 典型非线性环节的静态特性

一、实验目的

1、了解典型非线性环节输出——输入的静态特性;

2、掌握典型非线性环节电路模拟的研究方法。

二、实验设备

1、THBCC-1型信号与系统控制理论及计算机控制技术实验平台

2、PC机1台(含上位机软件) 37针通信线1根

3、双踪慢扫描示波器1台(可选)

4、万用表1只

5、PC机及MATLAB平台

三、实验内容

1、继电器型非线性环节静特性的电路模拟;

2、饱和型非线性环节静特性的电路模拟;

3、具有死区特性的非线性环节静特性的电路模拟;

4、具有间隙特性的非线性环节静特性的电路模拟。

四、实验原理

控制系统中元件的非线性有很多种，最常见的有饱和特性、死区特性、继电性特性和间隙特性，基于这些特性对系统的影响是各不相同的，因而了解它的输出-输入的静态特性将有助于对非线性系统的分析。

有关上述四种典型非线性元件的静态特性和模拟电路，请参见附录。

五、实验步骤

1、利用实验设备，设计并连接继电型非线性环节的模拟电路，完成该环节的静态特性测试;当改变环节参数时，观测其对静态特性的影响。

2、用正弦信号测试继电型非线性环节的静态特性

1) 不用上位机时，把实验平台上的“低频函数信号发生器”单元的输出端与继电型非线性环节输入端相连，当“低频函数信号发生器”输出一个正弦信号(或周期斜坡信号，其频率一般均不超过10Hz)时，便可用示波器的X-Y显示模式观测该环节输入与输出的静态特性曲线。

27 2) 用上位机时，可利用上位机提供的“虚拟示波器”与“信号发生器”的功能测取继电型非线性环节的静态特性曲线。接线时把采集卡接口单元中输出端DA1与非线性环节的输入端相连(同时也与采集卡接口单元中的输入端AD2相连)，非线性环节的输出则与采集卡接口单元中的输入端AD1相连，并接好采集卡接口单元与PC上位机的并口通信线。待接线完成并检查无误后，在上位机启动“THBCC-1”软件，其具体操作步骤如下：

① 在用户“登录窗口”中输出自己的学号，并点击“登录”按钮进入软件主窗口。

② 点击工具栏上的“实验选择”按钮，选择相应的实验项目。

③ 点击 “通道设置”按钮，选择相应的数据采集通道，然后点击“开始采集”按钮，进行数据采集。

④ 点击“虚拟示波器”按钮，选择“X-Y”图显示模式，然后顺序点击“启动”、“开始”按钮。

⑤ 点击 “信号发生器”按钮，选择“正弦波信号(或周期斜坡信号，其频率一般为5Hz左右)”，并把幅值设为2V，然后点击“ON”按钮即可观测非线性环节的静态特性曲线。

⑥ 点击“暂停”及“存储”按钮”，保存实验波形。

1. 继电器型非线性环节

图7-1 继电型非线性环节模拟电路(电路单元：非线性单元和电位器组) 在ui输入端输入一个低频率的正弦波，正弦波的Vp-p值大于12V，频率为10Hz。在下列几种情况下用示波器的X-Y(虚拟示波器上的Plot XY模式，本实验中其它部分相同)显示方式(ui端接至示波器的第一通道，uo端接至示波器的第二通道)测量静态特性M值的大小并记录。

1.1 当47K可调电位器调节至约1.8K(M=1)时; 1.2 当47K可调电位器调节至约3. 6K(M=2)时;

28 1.3 当47K可调电位器调节至约5.4K(M=3)时; 1.4 当47K可调电位器调节至约10K(M=6左右)时;

注：本实验中所采用的正弦波最好用实验台上的“低频函数信号发生器”提供。 2. 饱和型非线性环节

设计并连接饱和型非线性环节的模拟电路，完成该环节的静态特性测试;当改变环节参数时，观测其对静态特性的影响。具体步骤请参考本实验的实验步骤2。

图7-2 饱和型非线性环节模拟电路(电路单元：非线性单元和电位器组) 在ui输入端输入一个低频率的正弦波，正弦波的Vp-p值大于12V，频率为10Hz。将前一级运放中的电位器值调至10K (此时k=1)，然后在下列几种情况下用示波器的X-Y显示方式(ui端接至示波器的第一通道，uo端接至示波器的第二通道)测量静态特性M和k值的大小并记录。

2.1 当后一级运放中的电位器值调至约1.8K(M=1)时; 2.2 当后一级运放中的电位器值调至约3.6K(M=2)时; 2.3 当后一级运放中的电位器值调至约5.4K(M=3)时; 2.4 当后一级运放中的电位器值调至约10K时;

注：为了更好的观察实验效果，“THBCC-1”软件的时基最好设为-10～+10或自动。 3. 死区特性非线性环节

设计并连接具有死区特性的非线性环节(可参考本实验附录的图6-3)的模拟电路，完成该环节的静态特性测试;当改变环节参数时，观测其对静态特性的影响。具体步骤请参考本实验的实验步骤2。

图7-3 死区特性非线性环节模拟电路(电路单元：非线性单元、反相器单元和电位器组)

在ui输入端输入一个低频率的正弦波，正弦波的Vp-p值大于12V，频率为10Hz。在

29 下列几种情况下用示波器的X-Y显示方式(ui端接至示波器的第一通道，uo端接至示波器的第二通道)测量静态特性uio和k值的大小并记录。

3.1调节两个可变电位器，当两个R1=2.0K，R2=8.0K时; 3.2调节两个可变电位器，当两个R1=2.5K，R2=7.5K时;

注：本实验的±E值也可采用±5V。

4. 具有间隙特性非线性环节

设计并连接具有间隙特性的非线性环节(可参考本实验附录的图6-4)的模拟电路，完成该环节的静态特性测试;当改变环节参数时，观测其对静态特性的影响。具体步骤请参考本实验的实验步骤2。

图7-4 间隙特性非线性环节模拟电路(电路单元：非线性单元、U

4、U9和电位器组) 在ui输入端输入一个低频率的正弦波，正弦波的Vp-p值大于12V，频率为10Hz。在下列几种情况下用示波器的X-Y显示方式(ui端接至示波器的第一通道，uo端接至示波器的第二通道)测量静态特性uio和k值的大小并记录。

4.1调节两个可变电位器，当两个R1=2.0K，R2=8.0K时; 4.2调节两个可变电位器，当两个R1=2.5K，R2=7.5K时;

注意由于元件(二极管、电阻等)参数数值的分散性，造成电路不对称，因而引起电容上电荷累积，影响实验结果，故每次实验启动前，需对电容进行短接放电。

注：本实验的±E值也可采用±5V。

5、点击“实验报告”，根据实验时存储的波形完成实验报告。

六、实验报告要求

1、画出各典型非线性环节的模拟电路图，并选择好参数。

2、根据实验，绘制相应的非线性环节的实际静态特性，与理想的静态特性相比较，并分析电路参数对特性曲线的影响?

七、实验思考题

1、带回环的继电器特性电路中，如何确定环宽电压?

2、模拟继电型电路的特性与理想特性有何不同?为什么?

3、饱和特性电路中的限幅网络改接在反馈回路，对特性有何影响?

30 实验八 PID的控制作用(设计性)

一、实验目的

1. 了解PID控制器中P，I，D三种基本控制作用对控制系统性能的影响。 2. 进行PID控制器参数工程整定技能训练。

二、实验设备

1、THBCC-1型信号与系统控制理论及计算机控制技术实验平台

2、PC机1台(含上位机软件) USB口通信线1根

4、万用表1只

5、PC机及MATLAB平台

三、实验内容

1、PID控制器的数学模型为：

GcKp{e1deedtT} dTidt

2、控制对象的数学模型为：

11.89sG(s)e

24s

13、使用Z-N法整定PID参数。

四、实验原理

1、利用PID控制器改善系统动态性能指标。

2、研究PID三个参数对系统性能的影响。

五、实验步骤

1、利用MATLAB搭建系统图(学生自己做);

2、令Ti、Td0，使用Z-N法确定PID参数，并求出系统的性能指标，即上升时间tr、最大超调量%和调节时间ts;

3、分别调整PID三个参数，观察系统性能指标的变化。

六、实验报告要求

1、使用MATLAB画出系统结构图;

2、根据实验，绘制等幅振荡曲线、按Z-N法整定PID参数时系统响应曲线;

31

3、编写求系统动态性能指标的程序;

4、求出系统性能指标最佳时PID的三个参数。

七、实验思考题

1、Kp过大和过小对系统动态性能有何影响?

2、Ti过大和过小对系统动态性能有何影响?

3、Td过大和过小对系统动态性能有何影响?

4、Td改进动态系统性能指标的原理。

32 附录

硬件的组成及使用

一、直流稳压电源

直流稳压电源主要用于给实验平台提供电源。有±5V/0.5A、±15V/0.5A及+24V/1.0A五路，每路均有短路保护自恢复功能。它们的开关分别由相关的钮子开关控制，并由相应发光二极管指示。其中+24V主用于温度控制单元和直流电机单元。

实验前，启动实验平台左侧的空气开关和实验台上的电源总开关。并根据需要将±5V、±15V、+24V钮子开关拔到“开”的位置。

实验时，通过2号连接导线将直流电压接到需要的位置。

二、低频函数信号发生器及锁零按钮

低频函数信号发生器由单片集成函数信号发生器专用芯片及外围电路组合而成，主要输出有正弦信号、三角波信号、方波信号、斜坡信号和抛物线信号。输出频率分为T

1、T

2、T

3、T4四档。其中正弦信号的频率范围分别为0.1Hz～3.3Hz、2.5Hz～86.4Hz、49.8Hz～1.7KHz、700Hz～10KHz三档，Vp-p值为16V。

使用时先将信号发生器单元的钮子开关拔到“开”的位置，并根据需要选择合适的波形及频率的档位，然后调节“频率调节”和“幅度调节”微调电位器，以得到所需要的频率和幅值，并通过2号连接导线将其接到需要的位置。

另外本单元还有一个锁零按钮，用于实验前运放单元中电容器的放电。当按下按钮时，通用单元中的场效应管处于短路状态，电容器放电，让电容器两端的初始电压为0V;当按钮复位时，单元中的场效应管处于开路状态，此时可以开始实验。

三、阶跃信号发生器

阶跃信号发生器主要提供实验时的阶跃给定信号，其输出电压范围为-5～+5V，正负档连续可调。使用时根据需要可选择正输出或负输出，具体通过“阶跃信号发生器”单元的拔动开关来实现。当按下自锁按钮时，单元的输出端输出一个可调(选择正输出时，调RP1电位器;选择负输出时，调RP2电位器)的阶跃信号(当输出电压为1V时，即为单位阶跃信号)，实验开始;当按钮复位时，单元的输出端输出电压为0V。

注：单元的输出电压可通过实验台上的直流数字电压表来进行测量。

四、低频频率计

低频频率计是由单片机89C2051和六位共阴极LED数码管设计而成的，具有输入阻抗大和灵敏度高的优点。其测频范围为：0.1Hz～10.0KHz。

低频频率计主要用来测量函数信号发生器或外来周期信号的频率。使用时先将低频频率计的电源钮子开关拔到“开”的位置，然后根据需要将测量钮子开关拔到“外测”(此时通过“输入”或“地”输入端输入外来周期信号)或“内测”(此时测量低频函数信号发生器输出信号的频率)。

另外本单元还有一个复位按钮，以对低频频率计进行复位操作。

33 注：将“内测/外测”开关置于“外测”时，而输入接口没接被测信号时，频率计有时会显示一定数据的频率，这是由于频率计的输入阻抗大，灵敏度高，从而感应到一定数值的频率。此现象并不影响内外测频。

五、交/直流数字电压表

交/直流数字电压表有三个量程，分别为200mV、2V、20V。当自锁开关不按下时，它作直流电压表使用，这时可用于测量直流电压;当自锁开关按下时，作交流毫伏表使用，它具有频带宽(10Hz～400kHz)、精度高(±5‟)和真有效值测量的特点，即使测量窄脉冲信号，也能测得其精确的有效值，其适用的波峰因数范围可达到10。

六、通用单元电路

通用单元电路具体见实验平台所示“通用单元电路**”单元、“带调零端的运放单元”“反相器单元”和“无源元件单元”。这些单元主要由运放、电容、电阻、电位器和一些自由布线区等组成。通过接线和短路帽的选择，可以模拟各种受控对象的数学模型，主要用于比例、积分、微分、惯性等电路环节的构造。一般为反向端输入，其中电阻多为常用阻值51k、100k、200k、510k;电容多在反馈端，容值为0.1uF、1uF、10uF，其中通用单元电路

二、

三、九反向输入端有0.1uF电容，通用单元电路八反向输入端有4.7uF电容，可作带微分的环节。

以通用单元为例，现在搭建一个积分环节，比例常数为1s。我们可以选择常用元件100k、10uF，T=1k×10uF=1s，其中通用单元电路二是满足要求的，把对应100k和10uF的插针使用短路帽连接起来，锁零按钮按下去先对电容放电，然后用二号导线把正单位阶跃信号输入到积分单元的输入端，积分电路的输出端接入反向器单元，保证输入、输出方向的一致性。观察输出曲线，其具体电路如下图所示。

七、非线性单元

由两个含有非线性元件的电路组成，一个含有双向稳压管，另一个含有两个单向二极管并且需要外加正负15伏直流电源，可研究非线性环节的静态特性和非线性系统。其中10k、47k电位器由电位器组单元提供。例如47k电位器，既可由一号导线连接也可由二号导线连接电位器单元组中的可调电位器两个端点。

34

CR0R0uiR-++-++uo以连接死区非线性环节为例，输入端与正电源端、输入端与负电源端分别为两个10k可调电位器的固定端，分别用导线连接;正电源所连电位器的可调端与D1相连，另一个可调端与D2相连。然后使用低频函数信号发生器输出10Hz16v的正弦波，用导线连接到非线性环节的输入端。实验前断开电位器与电路的连线，用万用表测量R的阻值，然后再接入电路中。

八、零阶保持器

零阶保持器为实验主面板上U3单元。它采用“采样-保持器”组件LF398，具有将连续信号离散后的零阶保持器输出信号的功能，其采样频率由外接的方波信号频率决定。使用时只要接入外部的方波信号及输入信号即可。

九、数据采集接口单元

数据采集卡采用THBXD，它可直接插在IBM-PC/AT 或与之兼容的计算机内，其采样频率为350K;有16路单端A/D模拟量输入，转换精度均为14位;4路D/A模拟量输出，转换精度均为12位;16路开关量输入，16路开关量输出。接口单元则放于实验平台内，用于实验平台与PC上位机的连接与通讯。

数据采集卡接口部分包含模拟量输入输出(AI/AO)与开关量输入输出(DI/DO)两部分。其中列出AI有4路，AO有2路，DI/DO各8路。

使用虚拟示波器观察一个模拟信号，可以用导线直接连接到接口中 AD端;若使用采集卡中的信号源，用DA输出(即实验中我们通常将信号输入到AD1端，软件内部信号DA1输出)。

十、实物实验单元

包括温度控制单元、直流电机单元和步进电机单元，主要用于计算机控制技术实验中，使用方法详见实验指导书。

35