测控专业计算机仿真实验指导书
计算机仿真技术实验指导书
《计算机仿真技术》实验指导书中北大学电气与控制工程学院2019.6实验一 面向方程的数值积分方法仿真一、实验目的通过实验，学习4阶龙格-库塔法的基本思路和计算公式，加深理解4阶龙格-库塔法的原理及其稳定域。
加深理解仿真的稳定性，仿真步长对仿真精度的影响。
二、实验内容1、线性定常系统[]1112223332010002001010060000600x x x x x u y x x x x -⎡⎤⎡⎤⎡⎤⎡⎤⎡⎤⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥=-+=⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥-⎣⎦⎣⎦⎣⎦⎣⎦⎣⎦；)(1000)0()0()0(321t u x x x =⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡=⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡2、非线性系统 ()()()()()()()()x t rx t ax t y t y t sx t bx t y t =-⎧⎨=-+⎩其中：r=0.001, a=2⨯10-6, s=0.01, b=1⨯10-6, x(0)=12000, y(0)=600。
三、实验原理运用SIMULINK 仿真工具进行实验。
四、实验设备和仪器微型计算机、MATLAB 软件。
五、实验方法运行MA TLAB ，在MA TLAB 窗口中按SimuLink 按钮，启动SimuLink 库浏览器，在浏览器窗口上选create a new modem 命令，得到一个空模型，从Library: SimuLink 窗口中找到需要的模块，将这些模块拖到空模型窗口中。
将空模型窗口中的排好，并按要求连接。
在保存好的模型窗口中，选Simulation\Paramters 命令设置各模块的参数和仿真参数。
给模型取一个名字，保存起来。
选Simulation\Start 命令，进行仿真。
六、实验报告1、所采用方法的基本思路和计算公式。
2、仿真步骤及说明。
3、仿真过程及仿真结果分析要点：（1）学习4阶龙格-库塔法的基本思路和计算公式；（2）为了保证仿真的稳定，分析线性定常系统，其最大仿真步长为多少?4、实验的心得体会。
计算机测控技术实验指导书正文
计算机测控技术实验指导书正⽂实验⼀A/D、D/A转换应⽤实验⼀、实验⽬的1. 掌握A/D、D/A转换的实现⽅法；2. 熟悉计算机测控系统中数据输⼊/输出通道的硬件设计原理；3. 熟悉计算机测控系统中数据输⼊/输出通道A/D、D/A转换的软件实现原理。
⼆、实验设备Dofly 系列Mini80E型单⽚机开发板⼀套PC机⼀台三、实验内容1. 硬件实现（1）基本原理本实验需要⽤到Dofly 系列Mini80E型单⽚机开发板A/D、D/A模块，其实物硬件连接如图1-1所⽰。
从图中可看到，该模块由四个电位器W1、W2、W3、W4,四组-⼆引脚跳线J21，⼆引脚跳线J23、PCF8591芯⽚以及⼀个发光⼆极管LED12组成。
图1-1 A/D、D/A转换实验硬件连接图其硬件原理图如图1-2所⽰。
图1-2 A/D、D/A转换实验硬件原理图由图1-2可知，该模块数据输⼊通道A/D转换由电位器W1、W2、W3、W4，跳线J21以及PCF8591芯⽚实现。
电位器W1、W2、W3、W4分别构成了A/D转化的四个模拟量输⼊通道，它们⼀端接有电源电压VCC，通过调整各电位器的阻值便可改变各通道电压模拟量的⼤⼩。
这四个电压模拟量通过J21四组-⼆引脚跳线连接到PCF8591芯⽚的AIN0-AIN3端⼝，该芯⽚将四组模拟量A/D转化后，利⽤SCL 和SDA两条信号线将转化好的数据量传输给单⽚机，并⽤8位LED数码管分4组进⾏显⽰。
当然，J21可以通过4个跳冒连接4路AD，则模拟量输⼊由电位器电压给定（如上述分析）；如果需要使⽤外部电压源输⼊，可以拔掉跳冒，然后电压源接⾄J21的2、4、6、8引脚。
数据输出通道D/A转换由PCF8591芯⽚、跳线J23以及发光⼆极管LED12实现。
⾸先单⽚机通过SCL和SDA两条信号线将待转化的数字量传输给芯⽚PCF8591，D/A转换完成后则经过跳线J23将模拟电压值加到发光⼆极管上，⽽⼆极管的亮度则反映了D/A转化模拟量的⼤⼩。
《控制系统计算机仿真》实验指导书
实验一 Matlab使用方法和程序设计一、实验目的1、掌握Matlab软件使用的基本方法；2、熟悉Matlab的数据表示、基本运算和程序控制语句3、熟悉Matlab绘图命令及基本绘图控制4、熟悉Matlab程序设计的基本方法二、实验内容1、帮助命令使用help命令，查找sqrt（开方）函数的使用方法；2、矩阵运算（1）矩阵的乘法已知A=[1 2;3 4]; B=[5 5;7 8];求A^2*B（2）矩阵除法已知A=[1 2 3;4 5 6;7 8 9];B=[1 0 0;0 2 0;0 0 3];A\B,A/B（3）矩阵的转置及共轭转置已知A=[5+i,2-i,1;6*i,4,9-i];求A.', A'（4）使用冒号选出指定元素已知：A=[1 2 3;4 5 6;7 8 9];求A中第3列前2个元素；A中所有列第2，3行的元素；（5）方括号[]用magic函数生成一个4阶魔术矩阵，删除该矩阵的第四列3、多项式（1）求多项式p(x) = x3 - 2x - 4的根（2）已知A=[1.2 3 5 0.9;5 1.7 5 6;3 9 0 1;1 2 3 4] ，求矩阵A的特征多项式;求特征多项式中未知数为20时的值；4、基本绘图命令（1）绘制余弦曲线y=cos(t)，t∈[0，2π]（2）在同一坐标系中绘制余弦曲线y=cos(t-0.25)和正弦曲线y=sin(t-0.5)，t∈[0，2π] 5、基本绘图控制绘制[0，4π]区间上的x1=10sint曲线，并要求：（1）线形为点划线、颜色为红色、数据点标记为加号；（2）坐标轴控制：显示范围、刻度线、比例、网络线（3）标注控制：坐标轴名称、标题、相应文本；6、基本程序设计（1）编写命令文件：计算1+2+⋯+n<2000时的最大n值；（2）编写函数文件：分别用for和while循环结构编写程序，求2的0到n次幂的和。
三、预习要求利用所学知识，编写实验内容中2到6的相应程序，并写在预习报告上。
计算机测控系统实验指导书
第1章计算机测控系统实验基础1.1 Borland C++Builder 6.0应用指导1.1.1 Borland C++Builder 6.0简介Borland C++Bilder 6.0是Interprise（Borland）公司推出的基于C++ 语言的快速应用程序开发（Rapid Application Development，RAD）工具，它是最先进的开发应用程序的组件思想和面向对象的高效语言C++融合的产物。
C++Bilder充分利用了已经发展成熟的Delphi的可视化组件库（Visual Component Library，VCL），吸收了Borland C++ 6.0这个优秀编译器的诸多优点。
C++Builder 结合了先进的基于组件的程序设计技术，成熟的可视化组件库和优秀编译器，调试器。
发展到6.0版本，C++Builder已经成为一个非常成熟的可视化应用程序开发工具，功能强大而且效率高。
C++Builder的特色如下：①C++Builder 是高性能的C++开发工具C++Builder是基于C++的，它具有高速的编译，连接和执行速度。
同时，C++Builder具有双编译器引擎，不仅可以编译C/C++程序，还能编译Object Pascal语言程序。
②C++Builder是优秀的可视化应用程序开发工具C++Builder是一完善的可视化应用程序开发工具，使程序员从繁重的代码编写中解放出来，使他们能将注意力重点放在程序的设计上，而不是简单的重复的劳动中。
同时，它提供的完全可视的程序界面开发工具，从而使程序员对开发工具的学习周期大大缩短。
③C++Builde r具有强大的数据库应用程序开发功能C++Builder提供了强大的数据库处理功能，它使的程序员不用写一行代码就能开发出功能强大的数据库应用程序，这些主要依赖于C++Builder众多的数据库感知控件和底层的BDE 数据库引擎。
C++Builder除了支持MicroSoft的ADO（Active Data Object）数据库连接技术，还提供了一种自己开发的成熟的数据库连接技术——BDE（Borland Database Engine）数据库引擎。
计算机仿真课程实验指导书要求
1
实验 1
数据和函数的可视化
实验要求 ⒈掌握二维绘图指令； ⒉掌握图形标识和精细指令； ⒊学习用编程器编程、程序调试、程序保存和运行程序进行仿真 实验内容 1. 在例 3—3 的程序的基础上，加入坐标控制、分格线和图形标识等指令，并运行； 2. 在例 3—5 的程序的基础上，采用精细指令，并加入必要的文本，运行； 3. 1-4 章其它例题和课后习题，自己选择练习。 用编程器编辑如下程序，加入注释，分析运行结果； 参考程序 略 实验报告要求 ⑴按自己的设想编制程序，给出每句程序的注释； ⑵附上仿真的结果；
实验报告要求 ⑴绘出自己绘制的仿真框图，并附上仿真的结果； ⑵分析频率响应的特点。 第 2 项：直流电动机闭环调速系统框图仿真 已知晶闸管—直流电动机单闭环调速系统的动态结构图，如下图所示。其中，电枢电 阻 Ra ＝ 0.5Ω ，系统主电路总电阻 R ＝ 1Ω ，额定磁通下的电机电动势转速比 Ce ＝ 0.1925V.min/r，电枢回路的电磁时间常数 Ta＝0.017s，系统运动部分飞轮矩相应的机电时 间常数 Tm＝0.075s，系统测速反馈系数 Kt＝0.01178V.s /min，整流触发装置的放大系数 Ks＝44，三相桥平均失控时间 Ts＝0.00167s， 比例放大器的放大系数 Kp＝10。
sys=ss(a,b,c,d); step(sys) 实验报告要求 绘出自己绘制的仿真框图，并附上编写的程序和仿真的结果；
上机时间 2013-11-7（周四晚上） 上机地点：
18:00-21:00
机电工程学院实验楼南楼 2 楼机房
附：实验报告格式
计算机仿真课程实验指导书
7
计算机仿真课程实验报告 （按照学校标准格式，校园网上下载）
计算机控制系统实验指导书(093031-2,093051-2)
《计算机控制技术》实验指导书（适用于09级自动化、测控技术与仪器专业）沈阳理工大学应用技术学院2011年10月目录实验一信号的采集及离散系统数学模型的建立 (1)实验二离散系统稳定性研究 (3)实验三离散控制器的设计 (4)实验四最少拍系统设计 (6)实验一信号的采集及离散系统数学模型的建立一、实验目的1、熟悉Matlab的使用环境，学习Matlab软件的使用方法和编程方法；2、理解离散信号的含义；3、能够分清连续信号、离散模拟信号、数字信号的区别和联系；4、学习使用Matlab进行各类信号的采集及数学变换运算的方法。
二、实验要求根据实际的计算机控制系统，能够辨认系统中各个环节所处理信号的类型，并绘出观察到的信号的波形。
分析理想采样信号的特点，与采样周期有什么关系。
观察零阶保持器和一阶保持器的输出信号波形。
三、实验步骤1、编写MATLAB程序来产生下列基本脉冲序列：（1）单位脉冲序列，起点n0,终点nf,在ns处有一单位脉冲（n0≤ns≤nf）。
（2）单位阶跃序列，起点n0,终点nf,在ns前为0，在ns后为1（n0≤ns≤nf）。
（3）复指数序列。
图1.1 程序运行结果2、使用Matlab 建立离散控制系统数学模型传递函数模型：num=[b1,b2,…bm]，den=[a1,a2,…an]，nn n m m m b s a s a b s b s b den num s G ++++++==-- 121121)( （式1.1） 零极点增益模型：z=[z1,z2,……zm]，p=[p1,p2……pn]，k=[k]，)())(()())(()(2121n m p s p s p s z s z s z s k s G ------= （式1.2） 建立如下系统模型，观察运行结果并记录。
（1）传递函数模型；（2）零极点增益模型。
65)3)(2()1()(22+++=+++=z z zz z z z z z G（式1.3） 四、 实验报告1、编写实验程序，并调试分析各种离散信号的特点；2、打印程序运行结果。
计算机测控系统实验指导书
南京工业大学自动化学院测控系
二O O五年九月
前言
本课程为测控技术与仪器专业的专业课，它是计算机技术与测控技术、电子技术相结合的产物，是学生从事本专业的科研、生产工作必备的理论基础。通过此课程的学习，使学生了解微机化测控仪器和系统的整机原理，掌握它的总体设计思想，使学生能从过去学过的微型计算机、传感器、测量电路和控制电路等功能模块构建一个适合特定需要的测控仪器或系统。
三.实验设备与仪器
1.计算机和WAVE6000软件。
2.CSY-2001型测控系统与传感器实验装置。
四.重点
通过本次实验，进一步理解和掌握测控系统的基本组成和PID控制的基本原理。
五.实验原理
本实验采用智能调节仪的PID控制原理进行转动PID闭环控制，即，在有不同比例的情况下，将转速控制在设定转速。智能调节仪对转速源内变送器输入信号进行处理后与设定转速值进行比较，再根据智能调节仪输入的P、I、D参数进行PID运算，输出信号对可控硅调压模块进行控制，从而达到控制转速稳定的目的。
本实验指导书主要描述了设计的思路，系统框图，实验基本步骤等内容，旨在使学生对整个设计过程有清晰的了解，因为可选方案很多，器件使用也不尽相同，学生应在此基础上自行选择设计方案，进行充分论证，最终完成实验要求。
本实验指导书，由于编写时间，水平所限，又是初次试用，难免有疏漏之处，热切期望实验指导老师与学生们，能提出宝贵的意见，谢谢。
实验教学更应该注重学生综合素质和设计能力的培养，使其能够在掌握了基本理论的基础上，熟悉设计过程，因此，本课程实验由设计性实验环节和综合性试验环节构成。其中设计性实验主要围绕键盘/显示器接口电路设计展开，通过该设计学生能够自行查阅相关资料，掌握整个设计的过程，合理发挥最终设计出接口电路。综合性试验主要围绕PID控制实验展开，通过该实验应能了解PID控制的原理，以及该原理的具体应用。
计算机控制系统实验指导书(于)
测控技术和仪器专业《计算机控制系统》课程实验指导书自动控制工程系沈阳工程学院目录实验一基于MATLAB的典型环节模拟实验 (1)实验二基于MATLAB控制系统瞬态响应和稳定性分析 (5)实验三基于MATLAB控制系统频率响应分析 (8)实验四基于MATLAB分析采样周期T对控制系统的影响 (10)实验五直流电机PID控制 (11)实验六水箱液面控制实验 (13)实验一 基于MATLAB 的典型环节模拟实验一、实验目的1. 熟悉MATLAB 中模拟仿真环境和SIMULINK 软件包的使用；2. 掌握控制系统的模型表示方法以及Setp 函数的使用。
3. 根据典型环节中的各阶跃响应曲线，了解参数变化对动态特性的影响。
二、实验原理1. 采用MATLAB 中Simlink 软件包来模拟各种典型环节，并在阶跃输入信号观察其输出响应曲线。
2. 采用Setp 函数，在MATLAB 环境下绘制各种典型环节的单位阶跃响应曲线。
setp 命令格式：[y,x]=step(num,den,t)三、实验内容1. 运用Simulink 软件包画出各种典型环节的模拟电路图，并画出各环节在阶跃输入信号作用下的响应输出波形； 各环节的传递函数如下： （1） 比例环节：2)(1)(21==s G s G 和（2） 积分环节：ss G ss G 5.01)(1)(21==和（3） 比例积分环节：ss G ss G 11)(5.012)(21+=+=和（4） 惯性环节：14.02)(11)(21+=+=s s G s s G 和（5） 比例积分微分环节：s ss G sss G ++=++=11)(25.012)(21和2、采用Setp函数求取上述各典型环节的阶跃响应曲线，并绘制其对应的曲线。
num1=[1]den1=[1]step(num1,den1)hold onnum2=[2]step(num2,den1)den3=[1,0]step(num1,den3)den4=[0.5 0]step(num1,den4)[num5,den5]=parallel(num2,den1,num1,den4)step(num5,den5)[num6,den6]=parallel(num1,den1,num1,den3)step(num6,den6)den7=[1 1]step(num1,den7)den8=[0.4 1]step(num2,den8)num9=[2,0][num10,den10]=parallel(num2,den1,num1,den4,num9,den1)step(num10,den10)num11=[1 0][num12,den12]=parallel(num1,den1,num2,den1,num10,den1)step(num12,den12)四、实验思考题1.运算放大器模拟环节的传递函数是在什么情况下推导出来的？2.积分环节和惯性环节主要差别是什么？惯性环节在什么情况下可近似为积分环节？在什么条件下可近似为比例环节？3.积分环节和惯性环节的时间常数，如何从阶跃响应的曲线中测出？五、实验报告要求1.给出各个典型环节的传递函数。
计算机仿真实验指导书
计算机仿真实验指导书计算机仿真实验指导书主编：范为幅中原工学院电子信息学院二 0 一二年十月前言《计算机仿真》课程是近几十年发展的一门综合性技术学科，尤其对自动控制系统进行分析设计和综合研究提供了先进的手段，这门课程涉及到计算机原理、数值分析、自动控制理论以及控制系统设计等诸方面的内容，是一门综合性与实践性较强的专业课。
由于本门课程是一门综合性实验学科，具有很强的实验性的特点，在教学过程中应特别注意加强实验环节，配合课堂教学的进程，加强理论与实践紧密结合，学以致用。
为此我们编写了计算机仿真实验指导书，作为上机实验参考。
《计算机仿真》实验包括六个上机实验，供我院自动化类专业教学选用。
实验内容包括：面向系统结构图的仿真程序调试、初试MATLAB、基于MATLAB的系统时域分析、系统的根轨迹与频域分析、SIMULINK设计、基于MATLAB的系统分析与设计。
本书由范为福老师编写，王东云、王小雷、张谦老师审核。
1目录第一章概述……………………………………………………………………3 第二章实验要求及注意事项…………………………………………………4 第三章实验项目………………………………………………………………5 实验一面向系统结构图的仿真程序调试……………………………………5 实验二初试MATLAB ……………………………………………………………9 实验三基于MATLAB的系统时域分析…………………………………………12 实验四系统的根轨迹与频域分析……………………………………………15 实验五 SIMULINK设计…………………………………………………………13 实验六基于MATLAB的系统分析与设计………………………………………13 第四章上机实验涉及的程序清单及常用命令函数..............................16 第五章参考文献 (22)2第一章概述控制系统的计算机仿真是分析、研究、设计自动控制系统的一种快速而经济的辅助手段，同时它还是控制系统教育和训练的一种有效方法，是从事自动控制研究与工程设计技术人员必须掌握的一门技术,因而在自动控制领域中已得到广泛的重视与应用。
计算机测控实验指导书综述
目录第一部分THKKL-6型使用说明书 (1)第一章系统概述 (1)第二章硬件的组成及使用 (3)第三章计算机控制技术基础实验 (6)实验一A/D与D/A转换 (6)实验二数字PID调节器算法的研究 (8)实验三单闭环直流调速系统 (12)实验四步进电机转速控制系统 (15)实验五单闭环温度恒值控制系统 (17)附录上位机软件使用流程 (19)第一部分使用说明书第一章系统概述“THKKL-6”型控制理论及计算机控制技术实验箱是我公司结合教学和实践的需要而进行精心设计的实验系统。
适用于高校的控制原理、计算机控制技术等课程的实验教学。
该实验箱具有实验功能全、资源丰富、使用灵活、接线可靠、操作快捷、维护简单等优点。
实验箱的硬件部分主要由直流稳压电源、低频信号发生器、阶跃信号发生器、交/直流数字电压表、电阻测量单元、示波器接口、CPU（51单片机）模块、单片机接口、步进电机单元、直流电机单元、温度控制单元、通用单元电路、电位器组等单元组成。
数据采集部分采用USB2.0接口，它可直接插在IBM-PC/AT 或与之兼容的计算机USB通讯口上，有4路单端A/D模拟量输入，转换精度为12位；2路D/A模拟量输出，转换精度为12位；上位机软件则集中了虚拟示波器、信号发生器、Bode图等多种功能于一体。
在实验设计上，控制理论既有模拟部分的实验，又有离散部分实验；既有经典控制理论实验，又有现代控制理论实验；计算机控制系统除了常规的实验外，还增加了当前工业上应用广泛、效果卓著的模糊控制、神经元控制、二次型最优控制等实验；第二章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箱提供电源。
有+5V/0.5A、±15V/0.5A及+24V/2.0A四路，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主要用于温度控制单元。
实验前，启动实验箱左侧的电源总开关。
计算机仿真实验指导书(含)
实验二初试MATLAB一、实验目的1．熟悉视窗下的MATLAB环境；2．掌握MATLAB软件的基本使用方法；3．应用MATLAB命令建立系统数学模型；4．掌握利用MATLAB软件进行控制系统模型转换的方法。
二、实验属性（验证性）三、实验仪器设备及器材1．硬件要求基于IBM-PC或与之完全相兼容的带有中央处理器的奔腾及其以上机器至少64KB内存，推荐使用128KB以上内存。
2．软件要求安装有MATLAB，并且有Microsoft Word7.0（office95）以上支持的操作系统。
四、实验要求实验前要求熟悉相关MATLAB函数并预习实验的相关内容，写出预习报告。
实验时要按要求完成上机实验内容并且检验和调整程序，观察并记录仿真结果。
实验后写出实验报告，并对仿真实验结果进行分析、讨论。
五、实验内容与步骤1．双击MATLAB6.5的图标，运行MATLAB时，展示在用户面前的为桌面环境的缺省界面窗口，如图2-1所示。
图2-1 MATLAB的桌面环境要求熟悉视窗下的MATLAB环境，分别观察和熟悉菜单项、工具栏、历史命令窗口、命令窗口、当前目录浏览器、工作空间浏览器、目录分类窗口、M文件编辑器/调试器、超文本帮助浏览器。
2．单击工具栏中帮助按钮（或者单击Help菜单中的MATLAB Help），打开MATLAB6.5的帮助系统，练习和熟悉MATLAB6.5的帮助系统的使用。
3．应用MATLAB命令编写相应M文件,建立图2-2系统的数学模型——闭环传递函数。
程序代码如下：G1=tf([1],[0.01,1]);G2=tf([0.17,1],[0.085,0]);G3=tf([1],[0.01,1]);G4=tf([0.15,1],[0.051,0]);G5=tf([70],[0.0067,1]);G6=tf([0.21],[0.15,1]);G7=tf([130],[1,0]);G8=0.212;G9=tf([0.1],[0.01,1]);G10=tf([0.0044],[0.01,1]);G23=G2*G3;G45=G4*G5;G97=G9/G7;G67=G6*G7;GG1=feedback(G67,G8,-1);GG2=G45*GG1;GG3=feedback(GG2,G97,-1);GG4=GG3*G23;GG5=feedback(GG4,G10,-1);GG6=GG5*G1实验三基于MATLAB的系统时域分析实验目的1．熟悉MATLAB的各种绘图命令；2．掌握基于MATLAB的控制系统时域分析方法。
测控系统仿真实习指南1
”, data mining � Acquisition of large number of “Process Variables Variables” �
Personal costs reduction 成本降低
– Simplify interface
– Assist decision – Require data processing, displays, data base, expert systems
(fresh and waste water) manage pumps, tanks, chemical composition, filters, movers, quality...
Power plants
Hydro - river - dams - storage dams Thermo - coal - gas - atom - solar - waste Alternative - wind - photo-voltaic
信号号号 信信信 号处处处 处理理理 理元元元 元件件件 件
多 路 切元元 换元元元 元 件 多多多 路路路 切切切 换换换 件件件 多多路路 切切 换换 件件 件
敏 敏 感
调理理理 理元元元 元件件件 件 调调调
敏感 件 敏敏敏 感感感元 元元元件件件
发
展
�基于PC的计算机测量仪表又称虚拟仪表
显示示示 示元元元 元件件件 件 显显显
� Engineering Tools
趋
集计算机技术、信号处理技术、图象处理 技术等于一体，例如汽车发 动机检测系统 、自动计量系统等
势
显示示示 示元元元 元件件件 件 显显显
信号号号 信信信 号处处处 处理 元件件件 件 理理理元元元
计算机测控系统实验指导书2
《计算机测控系统计算机测控系统》》实验指导书实验2 VB VB 串口通信串口通信编程实验编程实验编程实验实验内容：在程序画面的一个文本框中输入一串字符通过COM1口发送出去，通过COM2口接收这一串字符并在程序画面中的另一个文本框中显示。
实验步骤实验步骤：： 1、新建工程运行VB6.0程序，出现“新建工程”对话框，选择“标准EXE ”，如图1所以。
图1 新建工程对话框单击打开命令按钮，进入VB 工程集成开发环境，出现一个空白窗体Form1，如图2所示。
图2 空白窗体2、界面设计（1） 添加串口通信控件MSComm。
步骤：选择“工程”菜单下的“部件…”菜单，在弹出的对话框的“控件”选项卡中选择“Microsoft Comm Control6.0”，如图3所示，单击“确定”按钮，在工具箱中出现一个类似“电话”的图标，它就是MSComm控件。
图3 添加串口通信控件（2） 在Form1窗体中添加Text1和Text2两个文本框控件，用于输入要发送的字符和显示要接收的字符。
（3） 在Form1窗体中添加Label1和Label2两个标签控件，作为发送和接收字符区的标签。
（4） 在Form1窗体中添加Command1和Command2两个按钮控件，分别执行发送字符、关闭程序命令。
（5） 在Form1窗体中添加Timer控件，以便实现连续的自动接收字符。
图4 添加控件后的程序窗体3、属性设置从对象列表框中选择待设置属性的对象，然后在属性列表框中修改或选择新的属性值。
设置完控件属性的程序界面如图5所示。
（注：为了使文本框能多行显示字符需注意将文本框的MultiLine属性设置为True）图5 设置完属性的程序窗体4、程序代码设计程序代码如图6所示图6 程序代码5、运行程序程序运行画面如图7所示图7 程序运行画面6、生成可执行文件步骤：选择“文件”菜单的“生成工程1.exe”命令，弹出“生成工程”对话框，选择保存位置，输入可执行文件的名字，单击“确定”按钮即可在指定位置建立一个.exe可执行文件。
计算机仿真实验指导书(自编)
计算机仿真实验指导书(自编)《计算机仿真》实验指导书五、实验要求利用所学知识，完成上述各项实验内容，并将实验用程序和结果写在实验报告上。
如果有图，则将图画在实验报告上。
六、实验思考题1.二维图形函数有何要求？2.如果要求实验中所用数据用户从键盘输入，根据如何编写？9《计算机仿真》实验指导书实验五控制系统仿真一、实验目的1、掌握如何使用 Matlab 进行系统的稳定性分析2、掌握如何使用 Matlab 进行系统的能观测性、能控性分析3、掌握如何使用 Matlab 进行离散系统分析二、实验仪器与软件1. PC机1台2. 环境三、实验原理根据Matlab控制系统常用函数编写出仿真软件，也可以根据SIMULINK完成实验。
四、实验内容1、系统稳定性分析代数法稳定性判据：已知系统的开环传递函数为：试对系统闭环判别其稳定性。
根轨迹法判断系统稳定性：已知一个单位负反馈系统开环传递函数为：试在系统的闭环根轨迹图上选择一点，求出该点的增益及其系统的闭环极点位置，并判断在该点系统闭环的稳定性。
Bode 图法判断系统稳定性：已知两个单位负反馈系统的开环传递函数分别为：用 Bode 图法判断系统闭环的稳定性。
2、系统能控性、能观性分析已知连续系统的传递函数模型：当α分别取－1，0，＋1 时，判别系统的能控性与能观性 3、已知离散系统传递函数：10《计算机仿真》实验指导书自动选择频率范围，绘制出系统的频率响应曲线，包括Bode 图和 Nyquist 图，并求出幅值裕度和相角裕度。
五、实验要求利用所学知识，完成上述各项实验内容，并将实验用程序和结果写在实验报告上。
如果有图，则将图画在实验报告上。
六、实验思考题Bode 图函数在编程中有何要求？11《计算机仿真》实验指导书实验六SIMULINK仿真一、实验目的学习使用 SIMULINK 进行系统仿真的方法二、实验仪器与软件1. PC机1台2. 环境三、实验原理1、Simulink 的基本操作运行 Simulink 常用的标准模块模块的操作2、系统仿真及参数设置算法设置工作空间设置四、实验内容已知系统结构图如下图．含饱和非线性环节系统方框图简介已知输入为信号电平从 1～6，非线性环节的上下限为±1，取步长 h=，仿真时间为10 秒，试绘制系统的响应曲线。
测控技术综合实验指导书2016.1
《测控技术综合设计实验》实验指导书河北工业大学信息工程学院杨帆2016 年1 月前言测控技术综合实验实验，是进行单片机的设计的综合实验。
要求掌握单片机的硬件连接，软件程序的编写，调整软件程序，检查实际电路，学会用仿真器调整程序，用编程器烧写单片机芯片，最后完成两个实际的设计。
包括软件程序设计，硬件线路的连接，以及程序和电路的调整。
我们提供必要的元器件，仿真器和编程器。
提出设计要求，同学们要自己设计实际电路，自己编写程序。
完成用单片机实际电路实现的完整的实验题目。
该实验的特点是应用已学习过的电子线路，单片机工作原理，我们提出设计要求和目的，要求学生自己设计具体的方案，设计程序，设计电路。
实验要求掌握单片机的硬件连接，软件程序的编写，调整软件程序，检查实际电路，学会用仿真器调整程序，用编程器烧写单片机芯片，经过自己的调试完成总体的设计要求。
并鼓励学生自拟题目，我们尽可能提供必要的元器件。
我们对学生编写的程序，设计的电路不做统一的要求，只要最后完成实验目标即可，这样可充分发挥学生的主观能动性，提高学生的学习兴趣。
通过该课程，对所学的电子线路、单片机原理等知识进行综合训练，培养独立分析问题和解决问题的能力，提高用所学知识解决实际问题，设计及动手操作能力，对今后的学习及将来工作起到促进作用。
基本要求先掌握所需电子器件的功能，各脚的连接，用汇编语言编写程序，掌握仿真器软件的使用，下载器的使用。
考核采用撰写报告和现场验收的形式一、实验目的单片机实现一个具体项目，分为两大方面。
一方面是用硬件连接的具体的电子线路，包括单片机芯片、晶振器、集成电路、晶体管、数码管、发光管、开关、电阻、电容以及电源等。
这一部分要求按设计连接正确，连接可靠。
在完成项目的前提下，做到节省元器件，线路尽量简捷、实用。
另一方面是单片机的软件程序设计，根据项目的要求，用计算机语言设计出应用程序，把设计好的程序，用编程器写入单片机芯片中，最终完成项目。
控制系统CAD及计算机仿真实验指导书
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求矩阵A的特征多项式；求特征多项式中未知数为20时的值。 A=[1.2 3 5 0.9;5 1.7 5 6;3 9 0 1;1 2 3 4] poly(A) polyval(ans,20) 4、基本绘图命令 （1）绘制余弦曲线y=cos(t)，t∈[0，2π]。 t=0:pi/100:2*pi; plot(t,cos(t)) （2）在同一坐标系中绘制余弦曲线y=cos(t-0.25)和正弦曲线y=sin(t-0.5)，t∈[0， 2π]。 t=0:pi/100:2*pi; y1=plot(t,cos(t-0.25)); hold on y2=plot(t,sin(t-0.5)); 5、基本绘图控制 绘制[0，4π]区间上的y=10sint曲线，并要求： （1）线形为点划线、颜色为红色、数据点标记为加号； （2）坐标轴控制：显示范围、刻度线、比例、网络线； （3）标注控制：坐标轴名称、标题、相应文本。 t=0:0.1:4*pi; y=10*sin(t); plot(t,y,'r-.+') grid on; title('y=10*sin(t)'); xlabel('t') ylabel('y') 6、基本程序设计 （1）编写命令文件：计算1+2+⋯ +n<2000时的最大n值； s=0; for i=1:1:100; s=s+i; if s>=2000; %满足条件（1）
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实验二 SIMULINK 仿真
一、实验目的 学习使用SIMULINK进行系统仿真的方法。 二、实验内容 1、Simulink的基本操作： （1）运行 Simulink； （2）常用的标准模块； （3）模块的操作； （4）参数设置。 2、系统仿真及参数设置： （1）算法设置（Solver） ； （2）工作空间设置（Workspace I/O） 。 3、已知系统结构图如下
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测控技术与仪器专业《计算机仿真》实验指导书于微波朱宏殷编写2009年11月实验1 MATLAB基本操作一、实验目的1．熟悉MATLAB实验环境，练习MATLAB命令、m文件、Simulink的基本操作。
2．利用MATLAB编写程序进行矩阵运算、图形绘制、数据处理等。
3．利用Simulink建立系统的数学模型并仿真求解。
二、实验原理MATLAB环境是一种为数值计算、数据分析和图形显示服务的交互式的环境。
MATLAB有3种窗口，即：命令窗口（The Command Window）、m-文件编辑窗口（The Edit Window）和图形窗口（The Figure Window）。
Simulink 是MATLAB的一个部件，它为MATLAB用户提供了一种有效的对反馈控制系统进行建模、仿真和分析的方式。
而Simulink另外又有Simulink模型编辑窗口。
1．命令窗口（The Command Window）当MATLAB启动后，出现的最大的窗口就是命令窗口。
用户可以在提示符“>>”后面输入交互的命令，这些命令就立即被执行。
在MATLAB中，一连串命令可以放置在一个文件中，不必把它们直接在命令窗口内输入。
在命令窗口中输入该文件名，这一连串命令就被执行了。
因为这样的文件都是以“.m”为后缀，所以称为m文件。
2．m文件编辑窗口（The Edit Window）我们可以用m文件编辑窗口来产生新的m文件，或者编辑已经存在的m文件。
在MATLAB主界面上选择菜单“File/New/M-file”就打开了一个新的m文件编辑窗口；选择菜单“File/Open”就可以打开一个已经存在的m文件，并且可以在这个窗口中编辑这个m文件。
3．图形窗口（The Figure Window）图形窗口用来显示MATLAB程序产生的图形。
图形可以是2维的、3维的数据图形，也可以是照片等。
4．Simulink的启动方式：启动运行Simulink有两种方式：（1）在Command window中，键入simulink，回车。
（2）单击工具栏上Simulink图标。
启动Simulink后，即打开了Simulink 库浏览器（Simulink library browser ）。
在该浏览器的窗口中单击“Create a new model （创建新模型）”图标，这样就打开一个尚未命名的模型窗口。
把Simulink 库浏览器中的单元拖拽进入这个模型窗口，构造自己需要的模型。
对各个单元部件的参数进行设定，可以双击该单元部件的图标，在弹出的对话框中设置参数。
三、实验内容与方法1．输入命令，计算以下问题： （1）已知矩阵⎥⎦⎤⎢⎣⎡=654321a ，[]i i b 7221-+=，利用MATLAB 进行矩阵计算：a*b a/b a\b a^3 a.*b a./b a.\b a.^3 （2）多项式计算：求[12+2×（7-4）]÷32的算数计算结果。
2．编写M 文件绘制函数的图形。
【例1-1】：绘制下面函数在[0 3]区间的图形。
⎪⎩⎪⎨⎧>+-≤<≤=3 ,630 ,0,sin )(x x x x x x x yMATLAB 程序： x=-6:0.1:6; leng=length(x); for m=1:leng if x(m)<=0y(m)=sin(x(m)); elseif x(m)<=3 y(m)=x(m); elsey(m)=-x(m)+6; end endplot(x,y,'*'),grid;练习：绘制下面的图形：（1）sin(1/t),-1<t<1 （2）1-cos3(7t) 3．建立Simulink 模型，进行系统仿真。
【例1-2】：信号发生器发出幅值为1，频率为0.2Hz 的正弦信号。
信号分两路输出：一路直接送到示波器，一路扩大5倍送到另外的示波器。
启动Simulink ，建立如图模型，并运行，观察运行结果。
练习：（1）应用Simulink 建立系统模型，并对系统的阶跃响应进行仿真。
841)(2++=s s s G （2）建立一个简单的模型，用信号发生器产生一个幅值为2V ，频率为0.5Hz 的正弦波，并叠加一个0.1V 的噪声信号，将叠加后的信号显示在示波器上。
四、实验报告1．写出实验步骤1的计算结果。
2．编写M 文件，写出程序清单，并绘出实验步骤2的图形曲线。
3．画出建立的模型，输出实验结果。
实验2 连续时间信号的产生与运算一、实验目的1.熟悉MATLAB软件的使用。
2.掌握连续时间信号表示方法与基本运算的实现。
3.掌握用MATLAB常用函数来产生信号并实现信号的可视化方法。
二、实验原理时域信号是指将信号表示成时间的函数f(t)，信号的时间特性是指信号的波形出现的先后、持续时间的长短、随时间变化的快慢等。
信号按照特性的不同，分为确定信号、周期信号、能量信号等。
常用的连续信号有直流信号、正弦信号、单位阶跃信号、单位门信号、单位冲激信号、符号函数、单位斜坡函数、单位衰减指数信号、采样信号、随机信号等。
信号的运算包括：信号的基本运算，包括加、减、乘、除等；信号的时域变换，包括信号的平移、翻转、尺度变换等；两个信号的卷积运算等。
三、实验内容与方法从严格意义上讲，MATLAB并不能处理连续信号。
在MATLAB中是用连续信号在等间隔时间的样值来近似表示连续信号的。
当取样时间间隔足够小时，这些离散的样点就能够很好地近似出连续信号。
MATLAB提供了许多函数用于常用函数的产生，如阶跃信号、脉冲信号、指数信号、正弦信号和周期方波等，这些函数都是信号处理的基础。
1.连续信号的生成与可视化（1）正弦交流信号)sin()(φω+=ttf实现，MATLAB程序如下：t=-0:0.001:1;y=sin(2*pi*t);plot(t,y,'k');xlabel('时间(t)');ylabel('幅值(f)');title('正弦交流信号');（2）单位阶跃信号)()(t tfε=)2sin()(t tfπ=MATLAB程序如下：t=-2:0.01:6;u=(t>=0);plot(t,u);axis([-2,6,0,1.2])xlabel('时间(t)');ylabel('幅值(f)');title('单位阶跃信号');（3）复指数信号e jt t tf43)(+-=MATLAB程序如下：t=0:0.01:3;a=-3;b=4;z=exp((a+i*b)*t);subplot(221);plot(t,imag(z)),title('实部');xlabel('时间');ylabel('幅值'); subplot(222);plot(t,real(z)),title('虚部');xlabel('时间');ylabel('幅值'); subplot(223);plot(t,abs(z)),title('模');xlabel('时间');ylabel('幅值');subplot(224);plot(t,angle(z)),title('相角');xlabel('时间');ylabel('幅值');2.连续时间信号的基本运算（1）加（减）、乘运算实现两个信号的加法和乘法运算：要求两个信号运算的时间序列长度相同。
MATLAB程序如下：t=0:0.01:2;f1=exp(-3*t);f2=0.2*sin(4*pi*t);f3=f1+f2;f4=f1.*f2;subplot(221);plot(t,f1);title('f1(t)');subplot(222);plot(t,f2);title('f2(t)');subplot(223);plot(t,f3);title('f1+f2');subplot(224);plot(t,f4);title('f1*f2');（2）信号的反褶、移位、尺度变换由)(t f 到)0)((>+-a b at f 步骤：)a ()a ()()(b t f b t f b t f t f +-−−→−+−−→−+−−→−反褶尺度移位【例2-1】已知t t t f /)sin()(=。
试通过反褶、移位、尺度变换由)(t f 的波形得到)32(+-t f 的波形。
MATLAB 程序如下syms t;f=sym(‘sin(t)/t ’); f1=subs(f,t,t+3); f2=subs(f1,t,2*t); f3=sub(f2,t,-t);subplot(2,2,1);ezplot(f,[-8,8]);grid on; subplot(2,2,2);ezplot(f1,[-8,8]);grid on; subplot(2,2,3);ezplot(f2,[-8,8]);grid on; subplot(2,2,4);ezplot(f3,[-8,8]);grid on;（3）连续信号的卷积运算),(h x conv y =用于实现x 、h 两个序列的卷积，假定都是从n=0开始。
Y 序列的长度为x 、h 序列的长度之和再减1. 【例2-2】求两个方波信号的卷积。
MATLAB 程序如下：y1=[ones(1,20),zeros(1,20)]; y2=[ones(1,10),zeros(1,20)]; y=conv(y1,y2); n1=1:length(y1); n2=1:length(y2); L=length(y);subplot(3,1,1);plot(n1,y1);axis([1 L 0 2]); subplot(3,1,2);plot(n2,y2);axis([1 L 0 2]); n=1:L;subplot(3,1,3);plot(n,y),axis([1 L 0 20]);【例2-3】求两个指数信号的卷积。
MATLAB程序如下：t=0:0.01:1;y1=exp(-6*t);y2=exp(-3*t);y=conv(y1,y2);L1=length(y1);L2=length(y2);L=length(y);subplot(3,1,1);plot(t,y1); subplot(3,1,2);plot(t,y2); t1=0:0.01:2;subplot(3,1,3);plot(t1,y);四、程序设计实验1.编制程序，生成如下连续信号：ttt2sin3cos),3(+-ε。