第一篇：廣工物聯(lián)網(wǎng)自動(dòng)控制原理實(shí)驗(yàn)報(bào)告
實(shí)驗(yàn)報(bào)告
課程名稱
自動(dòng)控制原理
_ 學(xué)生學(xué)院
自動(dòng)化學(xué)院
_ 專業(yè)班級(jí)___物聯(lián)網(wǎng)工程（4）班___ 學(xué)
號(hào)____________ 學(xué)生姓名_________________ 組
員_________________ 指導(dǎo)教師_______李順祥 ________
2018 年 1 月
一．實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>
1、用MATLAB的命令
2、掌握MATLAB有關(guān)傳遞函數(shù)求取其零、極點(diǎn)計(jì)算的函數(shù)
3、掌握用MATLAB求取系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型
二．實(shí)驗(yàn)軟件環(huán)境
1、計(jì)算機(jī)
2、MATLAB軟件
三．實(shí)驗(yàn)內(nèi)容
1、特征多項(xiàng)式的建立與特征根的求取
在命令窗口依次運(yùn)行下面命令，并記錄各命令運(yùn)行后果
>>p=[1,2,0,4];
構(gòu)建特征多項(xiàng)式p(s)=s^3+3s^2+4的矩陣 >>r=roots(p)
求特征方程p(s)= p(s)=s^3+3s^2+4=0的特征根 >>p=poly(r)
從特征根構(gòu)建特征多項(xiàng)式的矩陣
2、求單位反饋系統(tǒng)的傳遞函數(shù)
在命令窗口依次運(yùn)行下面命令，并記錄各命令運(yùn)行后果 >>numg=[1];deng=[500,0,0];
構(gòu)建傳遞函數(shù)G(s)=1/500s^2的特征多項(xiàng)式 >>numc=[1,1];denc=[1,2];
構(gòu)建傳遞函數(shù)Gc(s)=(s+1)/(s+2)的特征多項(xiàng)式
>>[num1,den1]=series(numg,deng,numc,denc);
求G(s)Gc(s)>>[num,den]=cloop(num1,den1,-1)求開環(huán)傳遞函數(shù)G(s)Gc(s)的閉環(huán)傳遞函數(shù)
>>printsys(um,den)
輸出傳遞函數(shù)
3、傳遞函數(shù)零、極點(diǎn)的求取
在命令窗口依次運(yùn)行下面命令，并記錄各命令運(yùn)行后果 >>num1=[6,0,1];den1=[1,3,3,1];
構(gòu)建傳遞函數(shù)G(s)=(6s^2+1)/(s^3+3s^2+3s+1)的特征多項(xiàng)式 >>z=roots(num1);
求G(s)的零點(diǎn) >>p=roots(den1);
求G(s)的極點(diǎn) >>n1=[1,1];n2=[1,2];d1=[1,2*i];d3=[1,3];>>num2=conv(n1,n2)
求多項(xiàng)式(s+1)(s+2)>>den2=conv(d1,conv(d2,d3))
求多項(xiàng)式(s-2j)(s+2j)(s+3)>>printsys(num2,den2)
構(gòu)建H(s)=(s+1)(s+2)/(s-2j)(s+2j)(s+3)>>num=conv(num1,den2);den=conv(den1,num2);構(gòu)建G(s)/H(s)的特征多項(xiàng)式的矩陣
>>printsys(num,den)
輸出以多項(xiàng)式表示的傳遞函數(shù) >>pzmap(num,den),title(‘極點(diǎn)-零點(diǎn)圖’)
輸出傳遞函數(shù)的極點(diǎn)和零點(diǎn)圖
4、求反饋聯(lián)接系統(tǒng)的傳遞函數(shù)
命令窗口依次運(yùn)行下面命令，并記錄各命令運(yùn)行后果 >>numg=[1];deng=[500,0,0];
構(gòu)建傳遞函數(shù)G(s)=1/500s^2的特征多項(xiàng)式 >>numh=[1,1];denh=[1,2];
構(gòu)建傳遞函數(shù)H(s)=(s+1)/(s+2)的特征多項(xiàng)式 >>[num,den]=feedback(numg,deng,numh,denh)>>printsys(num,den)
5、自行利用MATLAB命令求取以下系統(tǒng)傳遞函數(shù)，并記錄下結(jié)果
四．實(shí)驗(yàn)的結(jié)果及分析1、2、3、4、5、五．實(shí)驗(yàn)心得體會(huì) 通過本實(shí)驗(yàn)，我了解了基本的Mathlab指令，也讓我認(rèn)識(shí)到了mathlab的強(qiáng)大。還有通過本實(shí)驗(yàn)我主要了解了如何使用matlab指令求解傳遞函數(shù)以及其零極點(diǎn)，較為基礎(chǔ)，但十分重要，為后面實(shí)驗(yàn)的開展打下基礎(chǔ)。
一．實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>
1、掌握MATLAB對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行時(shí)間響應(yīng)分析
2、掌握一節(jié)慣性系統(tǒng)以及二階系統(tǒng)的時(shí)間響應(yīng)特征以及系統(tǒng)性能與系統(tǒng)參數(shù)之間的關(guān)系
二．實(shí)驗(yàn)軟件環(huán)境
3、計(jì)算機(jī)
4、MATLAB軟件
三．實(shí)驗(yàn)內(nèi)容
1、使用MATLAB求一階慣性系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)曲線。
系統(tǒng)傳遞函數(shù)：
在命令窗口依次運(yùn)行下面命令，并記錄各命令運(yùn)行后結(jié)果 >>t=[0:.5:5];>>y=1-exp(-2*t);>>plot(t,y’r’);>>axis[0 5 0 1.1];>>set(gca,’ytick’,0:.1:1.1);>>title(‘y(t)=1-exp(-2t)’);>>xlabel(‘t’);>>ylabel(‘y(t)’);>>grid 若系統(tǒng)傳遞函數(shù)：G(S)=10/s+1 自行編制在命令窗口運(yùn)行命令，求其單位階躍響應(yīng)，并與上面的結(jié)果進(jìn)行比較
2、使用MATLAB求二階系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)曲線。系統(tǒng)傳遞函數(shù)如下：
在命令窗口如下運(yùn)行命令，并記錄各命令運(yùn)行后結(jié)果 >>sysms s for zeta=[0:0.2:0.8,1:0.5:2] wn=0.4;wn=sym(num2str(wn));zet=sym(num2str(zeta));if zeta==0
figure(1)ezplot(ilaplace(wn^2/s/(s^2+wn^2)),[0 80]);grid on title(‘xi=0’)elseif zeta==1 figure(2)ezplot(ilaplace(wn^2/s/(s+wn)^2),[0 80]);
hold on;else
figure(2)
ezplot(ilaplace(wn^2/s/(s^2+2*zeta*wn^2)),[0 80]);
hold on;end end grid on;title(‘xi:0.2,0.4,0.6,0.8,1.0,1.5,2.0’)axis([0 80 0 1.8])gtext(‘0.4’)gtext(‘1.0’)gtext(‘2.0’)
四．實(shí)驗(yàn)的結(jié)果及分析1、2、五．實(shí)驗(yàn)心得體會(huì)
做完了這次實(shí)驗(yàn)，我對(duì)如何使用Matlab對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行時(shí)域分析有了進(jìn)一步的了解，包括對(duì)一階和二階系統(tǒng)，這是對(duì)系統(tǒng)分析的重要步驟。
一．實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>
1、掌握MATLAB平臺(tái)下繪制典型環(huán)節(jié)及系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)的Bode圖和Nyquist圖（極坐標(biāo)圖）的方法
2、掌握利用Bode圖和Nyquist圖對(duì)系統(tǒng)性能進(jìn)行分析的理論和方法
二．實(shí)驗(yàn)軟件環(huán)境
5、計(jì)算機(jī)
6、MATLAB軟件
三．實(shí)驗(yàn)內(nèi)容
1、作各自典型環(huán)節(jié)的Bode圖和Nyquist圖，參數(shù)自定（1）比例環(huán)節(jié)
（2）積分環(huán)節(jié)
（3）慣性環(huán)節(jié)
（4）震蕩環(huán)節(jié)
2、開環(huán)傳遞函數(shù)如下
作Bode圖和Nyquist圖：求取幅值裕度和相角裕度，據(jù)此判斷閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定性與相對(duì)穩(wěn)定性；按Nyquist穩(wěn)定盤踞判斷閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
四．實(shí)驗(yàn)的結(jié)果及分析
1、(1)
(2)
(3)
(4)
2、五．實(shí)驗(yàn)心得體會(huì)
本實(shí)驗(yàn)主要了解Matlab軟件的使用以及使用matlab指令求傳遞函數(shù)的頻率響應(yīng)，了解各典型環(huán)節(jié)的頻率響應(yīng)，并求出某一開環(huán)傳遞函數(shù)的伯德圖，通過其幅值裕量和相角裕量，判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性。這是一整個(gè)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行頻域分析的步驟，十分重要！
第二篇：自動(dòng)控制原理實(shí)驗(yàn)報(bào)告
北京交通大學(xué)
自動(dòng)控制原理研究性學(xué)習(xí)報(bào)告
——基于MATLAB軟件的系統(tǒng)建模分析與校正
譚堃15221309 田斌15221310 努爾夏提15221305 張雪程13222028
摘要
本文利用MATLAB軟件來實(shí)現(xiàn)對(duì)自動(dòng)控制系統(tǒng)建模、分析與設(shè)計(jì)、仿真的方法。它能夠直觀、快速地分析系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能、和穩(wěn)態(tài)性能。并且能夠靈活的改變系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和參數(shù)通過快速、直觀的仿真達(dá)到系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。
關(guān)鍵詞：MATLAB，自動(dòng)控制，系統(tǒng)仿真
1.主要任務(wù)
單位負(fù)反饋隨動(dòng)系統(tǒng)固有部分的傳遞函數(shù)為
G(s)=4K/s(s+2)
1、畫出未校正系統(tǒng)的Bode圖，分析系統(tǒng)是否穩(wěn)定。
2、畫出未校正系統(tǒng)的根軌跡圖，分析閉環(huán)系統(tǒng)是否穩(wěn)定。
3、設(shè)計(jì)系統(tǒng)的串聯(lián)校正裝置，使系統(tǒng)達(dá)到下列指標(biāo)：（1）靜態(tài)速度誤差系數(shù)Kv＝20s-1；（2）相位裕量γ≥50°（3）幅值裕量Kg≥10dB。
4、給出校正裝置的傳遞函數(shù)。
5、分別畫出校正前，校正后和校正裝置的幅頻特性圖。計(jì)算校正后系統(tǒng)的穿越頻率ωc、相位裕量γ。
6、分別畫出系統(tǒng)校正前、后的開環(huán)系統(tǒng)的奈奎斯特圖，并進(jìn)行分析。
2.理論分析
（1）確定K值
Kv=limsWk =2k=20 所以K = 10（2）校正前系統(tǒng)的開環(huán)對(duì)數(shù)幅頻特性如圖實(shí)線所示。
由A(wc)=20/[wc√(1+(wc/2)^2]=1;
得wc≈6.32；
γ(wc)=180?+?(wc)=90?-72.4?=17.6?
可見相位裕量并不滿足要求，為不影響低頻段特性和改善暫態(tài)響應(yīng)性能，采用引前矯正。
（3）設(shè)計(jì)串聯(lián)微分校正裝置：
微分校正環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)為
Wc(s)=(Tds+1)/[(Tds/γd)+1);最大相位移為
?max=arcsin[(rd-1)/(rd+1)] 根據(jù)系統(tǒng)相位裕量γ(wc)≥50?的要求，微分矯正環(huán)節(jié)最大相位移為
?max≥50?-17.6?=32.4?
考慮Wc’≥Wc,原系統(tǒng)相角位移將更負(fù)些，故?max將更大些，取?max=40?，即有
Sin40?=(γd-1)/(γd+1)=0.64解得γd=4.6 設(shè)校正后的系統(tǒng)穿越頻率Wc’為矯正裝置兩交接頻率w1與w2的幾何中點(diǎn)。即
Wc’=√w1w2=w1√rd 若認(rèn)為Wc’/w1>>1,Wc’/w2<<1,則得
A(wc’)=1≈20wc’/(wc^2/2)解得w1≈4.32;w2≈19.87;wc’≈9.26。所以校正裝置的傳遞函數(shù)為
Wc(s)=(s/4.32+1)/[(s/19.87)+1);（4）驗(yàn)算校正后系統(tǒng)指標(biāo)
Wk’(s)=20(s/4.32+1)/[s(s/2+1)(s/19.87+1)] 同理，代入數(shù)值得校正裝置的相位裕量為γ(wc’)=52.4? 另?(wj)=-180?,可得出系統(tǒng)穿越頻率wj→∞;所以一定滿足
GM=20lg[1/（wk’(jwj)]≥10dB(三)MATLAB仿真
(1)時(shí)域分析
1.校正前系統(tǒng)的暫態(tài)響應(yīng)曲線如圖：
-圖1 系統(tǒng)單位階躍相應(yīng)
計(jì)算結(jié)果：
pos(超調(diào)量)=60.46%、、tp(峰值時(shí)間)= 0.5s、tr(上升時(shí)間)=1.8s，ts(調(diào)節(jié)時(shí)間)=3.7s 由圖可知：校正前系統(tǒng)的的調(diào)節(jié)時(shí)間較長(zhǎng)，超調(diào)量過大。
3.校正后系統(tǒng)的暫態(tài)響應(yīng)曲線如圖
圖2系統(tǒng)單位階躍相應(yīng)
計(jì)算結(jié)果：
pos(超調(diào)量)=15.88%、、tp(峰值時(shí)間)= 0.3s、tr(上升時(shí)間)=0.2s，ts(調(diào)節(jié)時(shí)間)=0.6s
系統(tǒng)的暫態(tài)響應(yīng)與校正前相比有較大改善。該系統(tǒng)依然穩(wěn)定，而且反應(yīng)更加快速，應(yīng)采用。
(2)根軌跡
校正前系統(tǒng)的根軌跡如圖
校正后系統(tǒng)的根軌跡如圖：
校正前后根軌跡對(duì)比
(3)對(duì)數(shù)頻率特性
校正前系統(tǒng)的開環(huán)對(duì)數(shù)頻率特性如圖實(shí)線所示：
圖1 系統(tǒng)對(duì)數(shù)頻率特性曲線
相位裕量γ=17.6
穿越頻率=6.32rad/s微分校正環(huán)節(jié)的對(duì)數(shù)頻率特性如圖所示：
校正后系統(tǒng)的開環(huán)對(duì)數(shù)頻率特性如圖所示：
相位裕量γ=52.4穿越頻率=9.26rad/s
對(duì)比圖
(4)幅相頻率特性
校正前系統(tǒng)的開環(huán)幅相頻率特性如圖所示：
圖7 系統(tǒng)幅相頻率特性曲線
校正后系統(tǒng)的開環(huán)幅相頻率特性如圖所示：
對(duì)比圖
四、程序附錄（1）時(shí)域分析
clear
t=0:0.1:5;s=[184 794.8];d=[1 21.87 233.7 794.8];sys=tf(s,d);y1=step(sys,t);plot(t,y1)maxy1=max(y1);yss1=y1(length(t));pos1=100*(maxy1-yss1)/yss1;for i=1:1:51 if(y1(i)==maxy1)n=i;break;end end
tp1=(n-1)*0.1;for i=1:1:51 if(y1(i)<1.02&&y1(i)>0.98)m=i;break;end end
tr1=(m-1)*0.1;for i=51:-1:1 if(y1(i)>1.02||y1(i)<0.98)a=i;break;end end
ts1=a*0.1;pos=[pos1] tp=[tp1] tr=[tr1] ts=[ts1]
clear t=0:0.1:10;s=[40];d=[1 2 40];sys=tf(s,d);y1=step(sys,t);plot(t,y1)maxy1=max(y1);yss1=y1(length(t));pos1=100*(maxy1-yss1)/yss1;for i=1:1:101 if(y1(i)==maxy1)n=i;break;
end end
tp1=(n-1)*0.1;for i=1:1:101 if(y1(i)<1.02&&y1(i)>0.98)m=i;break;end end
tr1=(m-1)*0.1;for i=101:-1:1 if(y1(i)>1.02||y1(i)<0.98)a=i;break;end end
ts1=a*0.1;pos=[pos1] tp=[tp1] tr=[tr1] ts=[ts1]
（2）對(duì)數(shù)頻率特性 clear s1=[0.23 1];d1=[0.05 1];s2=[40];d2=[1 2 40];s3=[184 794.8];d3=[1 21.87 233.7 794.8];sys1=tf(s1,d1);sys2=tf(s2,d2);sys3=tf(s3,d3);figure(1)bode(sys1,sys2,sys3)
（3）根軌跡 clear s1=[40];d1=[1 2 40];s2=[184 794.8];d2=[1 21.87 233.7 794.8];sys1=tf(s1,d1);sys2=tf(s2,d2);figure(1)rlocus(sys1,sys2)
（4）幅相頻率特性 clear s1=[40];d1=[1 2 40];s2=[184 794.8];d2=[1 21.87 233.7 794.8];sys1=tf(s1,d1);sys2=tf(s2,d2);figure(1)nyquist(sys1,sys2)
總結(jié)
本次研究性學(xué)習(xí)的內(nèi)容主要是建立自動(dòng)控制系統(tǒng)并運(yùn)用MATLAB軟件對(duì)設(shè)計(jì)的自動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)行仿真，其中涉及了關(guān)于自動(dòng)控制方面的很多知識(shí)，也有關(guān)于數(shù)學(xué)建模方面的知識(shí)以及MATLAB軟件的應(yīng)用，此次研究性學(xué)習(xí)建立了衛(wèi)星姿態(tài)的自動(dòng)控制。
在此次設(shè)計(jì)過程中遇到了很多問題，也接觸到了很多以前不知道的知識(shí)，特別是之前很少接觸過MATLAB軟件，這讓本次設(shè)計(jì)一度陷入停滯階段。后來在圖書館和網(wǎng)絡(luò)上查閱了大量的相關(guān)書籍，并在同學(xué)的細(xì)心指導(dǎo)下安裝了MATLAB軟件并學(xué)習(xí)其使用方法，從而使問題一步步得到了解決，最終成功的完成了此次研究性學(xué)習(xí)。
第三篇：物聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)報(bào)告
物聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)
實(shí)驗(yàn)一 基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn) 1.1 串口調(diào)試組件實(shí)驗(yàn)
1.1.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>
在程序開發(fā)過程中，往往需要對(duì)編寫的代碼進(jìn)行調(diào)試，前面介紹了通過LED進(jìn)行調(diào)試的方法，該實(shí)驗(yàn)主要是介紹串口調(diào)試的方式。本實(shí)驗(yàn)通過一個(gè)簡(jiǎn)單的例子讓讀者學(xué)會(huì)串口調(diào)試編寫的代碼。1.1.2 實(shí)驗(yàn)原理
串口調(diào)試的語(yǔ)句格式為，ADBG(x, args?), 其中x為調(diào)試級(jí)別。我們?cè)贛akefile中定義一個(gè)默認(rèn)級(jí)別，在寫代碼的時(shí)候只有x不小于Makefile中定義的默認(rèn)級(jí)別時(shí)，該語(yǔ)句才能被輸出到串口，args?為打印的內(nèi)容，具體的格式和c語(yǔ)言中printf相同。ADBG(?.)語(yǔ)句實(shí)際上是通過CC2430的串口Uart0輸出打印語(yǔ)句的。1.1.3 實(shí)驗(yàn)步驟
1.將基站同電腦用燒錄線連接好，打開基站的開關(guān)，同時(shí)將基站的燒錄開關(guān)撥上去
2.用串口線將基站和PC機(jī)器連接起來
3.打開串口助手（串口助手在光盤中的目錄為 $（光盤目錄）輔助工具串口助手），波特率設(shè)置為9600，其中串口號(hào)要根據(jù)自己的情況選擇，點(diǎn)擊【打開串口】。
4.打開Cygwin開發(fā)環(huán)境
5.在Cygwin界面中執(zhí)行cd apps/Demos/Basic/ SerialDebug，進(jìn)入到串口調(diào)試實(shí)驗(yàn)?zāi)夸浵隆?/p>
6.在串口調(diào)試代碼目錄下執(zhí)行make antc3 install，進(jìn)行編譯和燒錄。7.燒錄成功后，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象為串口有內(nèi)容輸出，輸出內(nèi)容如下圖。
1.1.4 繼續(xù)實(shí)驗(yàn)
通過級(jí)別控制，使得某些調(diào)試語(yǔ)句沒有被輸出到串口 修改方案：
如實(shí)驗(yàn)原理說講ADBG(x, args?)，x是調(diào)試級(jí)別，當(dāng)x小于makefile文件定義的默認(rèn)級(jí)別時(shí)，此ADBG語(yǔ)句將不被執(zhí)行。所以可以做如下修改： ????
#define DBG_LEV 3000 #define RPG_LEV 2000 ????
ADBG(DBG_LEV, “rnrnDEMO of Serial Debugrn”, 'x');ADBG(DBG_LEV, “1.This is a string, and this is char '%c'rn”, 'x');ADBG(DBG_LEV, “2.NUM1: HEX=0x%x, DEC=%drn”,(int)(num1),(int)(num1));ADBG(RPG_LEV, “2.NUM2: HEX=0x%lx, DEC=%ldrn”,(uint32_t)(num2),(uint32_t)(num2));ADBG(RPG_LEV, “3.FLOAT: %frn”, float1);????
這樣，第4句和第5句就不會(huì)輸出。輸出內(nèi)容如下圖所示：
1.1.5 碰到的問題 第一次將基站同電腦用燒錄線連接起來時(shí)，電腦會(huì)無(wú)法識(shí)別此USB設(shè)備。這樣就不能把程序燒錄到基站和節(jié)點(diǎn)當(dāng)中。需要先在PC機(jī)上安裝此USB設(shè)備的驅(qū)動(dòng)程序。具體操作是在設(shè)備管理器當(dāng)中，雙擊圖標(biāo)有感嘆號(hào)的設(shè)備，點(diǎn)擊更新驅(qū)動(dòng)程序，路徑為：F:實(shí)驗(yàn)室軟件物聯(lián)網(wǎng)驅(qū)動(dòng)程序。1.1.6 心得體會(huì) 本實(shí)驗(yàn)屬于驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，比較簡(jiǎn)單，代碼也淺顯易懂。主要通過此實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)了如何通過串口對(duì)程序進(jìn)行調(diào)試，這個(gè)調(diào)試功能是分級(jí)別調(diào)試的，只有調(diào)用處的調(diào)試級(jí)別不小于makefile中定義的調(diào)試級(jí)別的時(shí)候才會(huì)被輸出到串口。
1.2 串口組件通信實(shí)驗(yàn)
1.2.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>
能夠掌握CC2530中的串口的通訊功能，包括串口的發(fā)送功能和接受功能以及串口波特率設(shè)置功能。為今后的綜合實(shí)驗(yàn)打下基礎(chǔ)。1.2.2 實(shí)驗(yàn)原理
平臺(tái)提供了串口通信模塊組件PlatformSerialC，該組件提供了三個(gè)接口：StdControl、UartStream以及CC2530UartControl，其中，StdControl用于控制串口通信模塊的開關(guān)，UartStream提供了串口收發(fā)功能；CC2530UartControl接口用于設(shè)置串口通信得到波特率。其中UartStream的實(shí)現(xiàn)，實(shí)際上是在串口層做了一個(gè)緩沖，每次將發(fā)送緩沖器的數(shù)據(jù)一個(gè)字節(jié)一個(gè)字節(jié)地往串口發(fā)送，最終達(dá)到串口的連續(xù)傳輸。1.2.3 實(shí)驗(yàn)步驟
1.將基站同電腦用燒錄線連接好，打開基站的開關(guān) 2.用串口線將基站和PC機(jī)器連接起來
3.打開串口助手（串口助手在光盤中的目錄為 $（光盤目錄）輔助工具串口助手），波特率設(shè)置為9600，其中串口號(hào)要根據(jù)自己的情況選擇，點(diǎn)擊【打開串口】。
4.打開Cygwin開發(fā)環(huán)境
5.在Cygwin界面中執(zhí)行cd apps/Demos/Basic/ SerialIO，進(jìn)入到串口通訊實(shí)驗(yàn)?zāi)夸浵隆?/p>
6.在串口通訊代碼目錄下執(zhí)行make antc3 install，進(jìn)行編譯和燒錄。7.燒錄成功后，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象為串口有內(nèi)容輸出。
8.根據(jù)串口輸出的提示進(jìn)行操作，串口提示為按下鍵盤【1】，基站的藍(lán)燈會(huì)閃爍一下，按下鍵盤【2】，基站的黃燈會(huì)閃爍一下。如果是其它按鍵，串口會(huì)提示“Error key”，如下圖。
1.2.4 繼續(xù)實(shí)驗(yàn)
實(shí)現(xiàn)一個(gè)串口實(shí)驗(yàn)，在串口助手中實(shí)現(xiàn)回顯的功能。修改方案：
在task void lightLED()函數(shù)當(dāng)中，當(dāng) m_echo_buf==’1’ 和
m_echo_buf==’2’ 時(shí)其各自的ADBG語(yǔ)句后面都多加一句 post showMenuTask();
task void lightLED()
{
if(m_echo_buf=='1'){
} else if(m_echo_buf == '2'){
} else { ADBG(DBG_LEV, “Error Key %crn”, m_echo_buf);LED_YELLOW_TOGGLE;/* 切換黃色LED燈 */ ADBG(DBG_LEV, “You choose to toggle YELLOW LEDrn”);post showMenuTask();LED_BLUE_TOGGLE;/* 切換藍(lán)色LED燈 */ ADBG(DBG_LEV, “You choose to toggle BLUE LEDrn”);post showMenuTask();
} } post showMenuTask();調(diào)試結(jié)果：
1.2.5 碰到的問題 此實(shí)驗(yàn)相對(duì)比較容易，基本無(wú)碰上什么問題。
1.2.6 心得體會(huì) 此實(shí)驗(yàn)的代碼看起來是挺容易讀懂的，但是在編程實(shí)現(xiàn)上缺沒有那么容易。TinyOS系統(tǒng)事先已經(jīng)將串口的發(fā)送和接受功能封裝成接口來讓我們調(diào)用，為我們使用串口的功能提供的極大的便利。這是nesC的一大優(yōu)勢(shì)。提供各式各樣的內(nèi)部組件也為我們做物聯(lián)網(wǎng)的開發(fā)應(yīng)用節(jié)省了許多編程上的時(shí)間。
1.3 Flash組件讀寫實(shí)驗(yàn)
1.3.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>
掌握CC2530芯片F(xiàn)lash的讀寫操作，同時(shí)為后面的綜合實(shí)驗(yàn)做準(zhǔn)備。1.3.2 實(shí)驗(yàn)原理
Flash存儲(chǔ)器具有非易失的特點(diǎn)，即其存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)掉電后不會(huì)丟失。因此常用來存儲(chǔ)一些設(shè)備參數(shù)等。
Flash存儲(chǔ)器的組織結(jié)構(gòu)為：每頁(yè)2KB，共64頁(yè)（CC2530-F128）。Flash存儲(chǔ)器的寫入有別于RAM、EEPROM等其他存儲(chǔ)介質(zhì)，寫Flash時(shí)，每bit可以由1變?yōu)?而不能由0變?yōu)?，必須分頁(yè)擦除后才能恢復(fù)全“1”。因此，需要修改某頁(yè)中的部分字節(jié)時(shí)，需要將本頁(yè)中用到的所有數(shù)據(jù)讀出到RAM空間中修改，然后擦除本頁(yè)，再將RAM中的數(shù)據(jù)寫入。
CC2530中使用Flash控制器來處理Flash讀寫和擦除。使用DMA傳輸和CPU直接訪問SFR都可以配合Flash控制器完成寫Flash等操作。
DMA寫Flash：需要寫入的數(shù)據(jù)應(yīng)存于XDATA空間，其首地址作為DMA的源地址，目的地址固定為FWDATA，觸發(fā)事件為FLASH。當(dāng)FCTL.WRITE置“1”時(shí)觸發(fā)DMA，傳輸長(zhǎng)度應(yīng)為4的整數(shù)倍，否則需要補(bǔ)充；選擇字節(jié)傳輸，傳輸模式為單次模式，選擇高優(yōu)先級(jí)。1.3.3 實(shí)驗(yàn)步驟
1.將基站同電腦用燒錄線連接好，打開基站的開關(guān) 2.用串口線將基站和PC機(jī)器連接起來 3.打開串口助手 4.打開Cygwin開發(fā)環(huán)境
5.在Cygwin開發(fā)環(huán)境中執(zhí)行cd apps/Demos/Basic/Flash 6.在Flash目錄下執(zhí)行make antc3 install，進(jìn)行軟件的編譯和燒錄 7.燒錄成功后，串口有內(nèi)容輸出，具體如下圖
1.3.4 繼續(xù)實(shí)驗(yàn)
自己定義一個(gè)結(jié)構(gòu)體，并且將結(jié)構(gòu)體的內(nèi)容寫入到0x1fff8，并且在寫完后將結(jié)構(gòu)體的數(shù)據(jù)讀取出來通原始數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。
修改方案：
將數(shù)組ieee2 改為結(jié)構(gòu)體，在結(jié)構(gòu)體里面定義一個(gè)數(shù)組。
struct Super{
};uint8_t ieee[8] = {0};uint8_t ieee1[8] = {7,2,4,11,21,3,92,1};task void initTask(){
uint8_t i;struct Super super;for(i=0;i<8;i++){ } ADBG(DBG_LEV, “read now n”);
call HalFlash.erase((uint8_t*)0x1fff8);for(i=0;i < 8;i+=4){ } call HalFlash.write((uint8_t*)(0x1FFF8+i),(&super.num+i), 4);super.num[i] = ieee1[i];uint8_t num[8];
} call HalFlash.read(ieee,(uint8_t *)0x1FFF8, 8);ADBG(DBG_LEV, “read ok.n”);for(i=0;i < sizeof(ieee);++i){ } ADBG(DBG_LEV, “super.num[%d]=%dn”,(int)i,(int)ieee[i]);
調(diào)試結(jié)果：
1.3.5 碰到的問題 在做繼續(xù)實(shí)驗(yàn)的時(shí)候，原本想，像對(duì)數(shù)組初始化那樣直接給結(jié)構(gòu)體里面的數(shù)組賦初值，但是如果這樣做了，在編譯的時(shí)候就會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤。在定義結(jié)構(gòu)體類型的時(shí)候不能給結(jié)構(gòu)體內(nèi)定義的數(shù)組賦初值，在定義好結(jié)構(gòu)體變量后，也不能直接給該結(jié)構(gòu)體變量的數(shù)組變量賦初值。最保險(xiǎn)的方法就是對(duì)機(jī)構(gòu)體變量的數(shù)組變量挨個(gè)賦值。1.3.6 心得體會(huì)
這次實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)了Flash存儲(chǔ)器讀寫的基本原理，并通過了實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證對(duì)Flash存儲(chǔ)器的基本操作實(shí)現(xiàn)。這次實(shí)驗(yàn)相對(duì)比較容易，就是在做繼續(xù)實(shí)驗(yàn)的時(shí)候?qū)esC的結(jié)構(gòu)體的基礎(chǔ)知識(shí)了解不夠深而卡了一小會(huì)兒。這些基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)雖然比較簡(jiǎn)單，但是在之后的綜合實(shí)驗(yàn)上會(huì)經(jīng)常使用到，為后面的綜合實(shí)驗(yàn)做準(zhǔn)備。實(shí)驗(yàn)二 點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信實(shí)驗(yàn)
2.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>
1.了解節(jié)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信過程
2.學(xué)會(huì)ATOS平臺(tái)通訊模塊（ActiveMessage）的使用 2.2 實(shí)驗(yàn)原理
本實(shí)驗(yàn)使用TinyOS中的活動(dòng)消息（ActiveMessage）模型實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信，活動(dòng)模型組件ActiveMessageC包含了網(wǎng)絡(luò)協(xié)議中路由層以下的部分。在ATOS平臺(tái)下，ActiveMessageC包含的主要功能有：CSMA/CA、鏈路層重發(fā)、重復(fù)包判斷等機(jī)制。其中，CSMA/CA機(jī)制使節(jié)點(diǎn)在發(fā)送數(shù)據(jù)之前，首先去偵聽信道狀況，只有在信道空閑的情況下才發(fā)送數(shù)據(jù)，從而避免了數(shù)據(jù)碰撞，保證了節(jié)點(diǎn)間數(shù)據(jù)穩(wěn)定傳輸；鏈路層重發(fā)機(jī)制是當(dāng)節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)發(fā)送失敗時(shí)，鏈路層會(huì)重發(fā)，直到發(fā)送成功或重發(fā)次數(shù)到達(dá)設(shè)定的閾值為止，提高了數(shù)據(jù)成功到達(dá)率；重復(fù)包判斷機(jī)制是節(jié)點(diǎn)根據(jù)發(fā)送數(shù)據(jù)包的源節(jié)點(diǎn)地址及數(shù)據(jù)包中的dsn域判斷該包是不是重復(fù)包，如果是重復(fù)包，則不處理，防止節(jié)點(diǎn)收到同一個(gè)數(shù)據(jù)包的多個(gè)拷貝。
ActiveMessageC向上層提供的接口有AMSend、Receive、AMPacket、Packet、Snoop等。AMSend接口實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的發(fā)送，Receive接口實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的接收，Snoop是接收發(fā)往其它節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)，AMPacket接口用于設(shè)置和提取數(shù)據(jù)包的源節(jié)點(diǎn)地址、目的地址等信息，Packet接口主要是得到數(shù)據(jù)包的有效數(shù)據(jù)長(zhǎng)度（payload length）、最大有數(shù)據(jù)長(zhǎng)度、有效數(shù)據(jù)的起始地址等。AMSend、Receive、Snoop都是參數(shù)化接口，參數(shù)為一個(gè)8位的id號(hào)，類似于TCP/IP協(xié)議中的端口號(hào)。兩個(gè)節(jié)點(diǎn)通信時(shí)，發(fā)送節(jié)點(diǎn)使用的AMSend接口的參數(shù)id必須與接收節(jié)點(diǎn)的Receive接口的參數(shù)id一致。
在TinyOS操作系統(tǒng)下，所有的數(shù)據(jù)包都封裝到一個(gè)叫message_t的結(jié)構(gòu)體中。message_t結(jié)構(gòu)體包含四個(gè)部分：header、data、footer、metadata四個(gè)部分。其中header中包含了數(shù)據(jù)包長(zhǎng)度、fcf、dsn、源地址、目的地址等信息；metadata包含了rssi等信息，詳見cc2420.h、Message.h、platform_message.h。其中，metadata部分不需要通過射頻發(fā)送出去，只是在發(fā)送前和接收后提取或?qū)懭胂鄳?yīng)的域。2.3 實(shí)驗(yàn)步驟 1.將基站同電腦用燒錄線連接好，打開基站的開關(guān)，將基站的燒錄開關(guān)撥上去 2.用串口線將基站和PC機(jī)器連接起來 3.打開串口助手 4.打開Cygwin開發(fā)環(huán)境
5.在Cygwin開發(fā)環(huán)境中執(zhí)行/opt/atos/apps/Demos/RFDemos/1_P2P 6.在點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通訊目錄下執(zhí)行make antc3 install GRP=01 NID=01，進(jìn)行軟件的編譯和燒錄,(GRP=01 NID=01 的意思是將當(dāng)前的點(diǎn)燒錄為第一組，第一號(hào))7.燒錄成功后，將基站的燒錄開關(guān)撥下去，將節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的燒錄開關(guān)撥上去，然后打開節(jié)點(diǎn)的開關(guān)
8.執(zhí)行make antc3 reinstall GRP=01 NID=02 9.重啟基站
10.打開剛剛燒錄的節(jié)點(diǎn)的開關(guān)
11.在串口助手中根據(jù)提示輸入對(duì)應(yīng)的操作內(nèi)容 12.當(dāng)節(jié)點(diǎn)和基站通訊成功的情況如下圖
13.當(dāng)節(jié)點(diǎn)和基站通訊失敗的情況如下圖
2.4 繼續(xù)實(shí)驗(yàn)
完成一個(gè)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的傳輸，讓基站給單獨(dú)節(jié)點(diǎn)發(fā)送一個(gè)命令，節(jié)點(diǎn)在接收到命令后將自己的藍(lán)燈狀態(tài)改變。
修改方案：
在Receive.receive(message_t* msg,void* payload.unit8_t len)函數(shù)中做修改?；緩拇诮邮盏降臄?shù)據(jù)存放在payload變量當(dāng)中，所以只需要判斷payload的長(zhǎng)度和內(nèi)容跟命令是否一樣，如果一樣就改變藍(lán)燈的狀態(tài)。這里假設(shè)該命令為”BLUE”。
修改代碼：
event message_t* Receive.receive(message_t* msg, void* payload, uint8_t len){
uint8_t i;ADBG_APP(“rn*Receive, len = [%d], DATA:rn”, ADBG_N(len));for(i=0;i < len;i++){ } ADBG_APP(“%c”,((uint8_t*)payload)[i]);/* 繼續(xù)實(shí)驗(yàn) 修改部分 開始*/
if(len==4){ if(((uint8_t*)payload)[0]=='B' &&((uint8_t*)payload)[1]=='L' &&((uint8_t*)payload)[2]=='U' &&((uint8_t*)payload)[3]=='E')
}
} /* 繼續(xù)實(shí)驗(yàn) 修改部分 結(jié)束*/ ADBG_APP(“rn”);LED_YELLOW_TOGGLE;m_input_type = INPUT_ADDRESS;post showMenu();{ } LED_BLUE_TOGGLE;2.5 碰到的問題 1.在給節(jié)點(diǎn)燒錄程序的時(shí)候，容易出現(xiàn)no-chip-system was detected。這個(gè)時(shí)候要將下載器的reset按鈕按下去復(fù)位，才能使得節(jié)點(diǎn)順利燒錄程序。2.按照實(shí)驗(yàn)步驟一步步做下來以后，基站給節(jié)點(diǎn)發(fā)送消息時(shí)，串口調(diào)試助手大多時(shí)間會(huì)顯示SentFAIL！。這個(gè)問題一直得不到解決，所以只好做繼續(xù)實(shí)驗(yàn)。做繼續(xù)實(shí)驗(yàn)的時(shí)候發(fā)現(xiàn)，雖然串口調(diào)試助手顯示的是SentFAIL ,但是基站還是能夠通過發(fā)送命令控制藍(lán)燈的亮滅。這說明基站跟節(jié)點(diǎn)的通訊是成功的。串口調(diào)試助手上顯示的是有誤的。至于為什么會(huì)出現(xiàn)這個(gè)問題，我們也沒有討論出結(jié)果來。
2.6 心得體會(huì)
該實(shí)驗(yàn)完成了基本的節(jié)點(diǎn)之間的通訊，該實(shí)驗(yàn)是基于穩(wěn)定的MAC點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳輸。所以熟練掌握這個(gè)實(shí)驗(yàn)是接下來研究路由協(xié)議的基礎(chǔ)。這個(gè)實(shí)驗(yàn)依然是驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，但是出現(xiàn)的問題比前幾個(gè)實(shí)驗(yàn)多了。節(jié)點(diǎn)燒錄不進(jìn)去、基站與節(jié)點(diǎn)能夠進(jìn)行通信，但是串口調(diào)試助手顯示失敗。在這兩個(gè)地方糾結(jié)的很久，最后還是跟同學(xué)交流，才知道這些問題大家都有出現(xiàn)。所以猜測(cè)可能是接口程序有問題。實(shí)驗(yàn)三 發(fā)射功率設(shè)置實(shí)驗(yàn)
3.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>
了解CC2530芯片的8個(gè)輸出功率等級(jí)，掌握節(jié)點(diǎn)輸出功率的設(shè)置方法。3.2 實(shí)驗(yàn)原理
CC2530芯片支持8個(gè)等級(jí)的發(fā)射功率，不同功率等級(jí)發(fā)射的最遠(yuǎn)距離不一樣，但是不是線性變化的。該實(shí)驗(yàn)就是改變CC2530芯片的發(fā)射功率寄存器的數(shù)值來改變發(fā)射功率。3.3 實(shí)驗(yàn)步驟
1.將基站同電腦用燒錄線連接好，打開基站的開關(guān) 2.用串口線將基站和PC機(jī)器連接起來 3.打開串口助手 4.打開Cygwin開發(fā)環(huán)境 5.在Cygwin開發(fā)環(huán)境中執(zhí)行
cd /opt/atos/apps/Demos/RFDemos/3_SetTransmitPower/ 6.在功率設(shè)置實(shí)驗(yàn)?zāi)夸浵聢?zhí)行make antc3 install GRP=01 NID=02，進(jìn)行軟件的編譯和燒錄
7.燒錄成功后，將基站的燒錄開關(guān)撥下去，將節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的燒錄開關(guān)撥上去，然后打開節(jié)點(diǎn)的開關(guān)
8.執(zhí)行make antc3 reinstall GRP=01 NID=01 9.重啟基站
10.打開節(jié)點(diǎn)的開關(guān)，按照上面的提示進(jìn)行操作。在上面的界面中，按“Y”后 會(huì)顯示功率列表提供選擇，根據(jù)自己的選擇進(jìn)行功率設(shè)置，在設(shè)置完成后程序會(huì)自動(dòng)給節(jié)點(diǎn)號(hào)為1的節(jié)點(diǎn)發(fā)送射頻數(shù)據(jù)，如下圖。
11.通過改變距離和改變發(fā)射功率級(jí)別，可以觀察到發(fā)送功率對(duì)發(fā)送的有效距離的影響。3.4 繼續(xù)實(shí)驗(yàn) 在該實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上測(cè)試，在最大和最小發(fā)射功率下兩個(gè)點(diǎn)之間通訊距離的差距。
3.5 碰到的問題 與“點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信實(shí)驗(yàn)”一樣，基站與節(jié)點(diǎn)通訊成功以后，串口調(diào)試助手依舊顯示SentFAIL，但是我們可以通過查看代碼知道射頻接收數(shù)據(jù)的函數(shù)Receive.receive()函數(shù)里面有一條語(yǔ)句：LED_YELLOW_TOGGLE;說明當(dāng)節(jié)點(diǎn)接收到數(shù)據(jù)以后，節(jié)點(diǎn)的黃燈就會(huì)改變燈的狀態(tài)。我們就以此作為判斷節(jié)點(diǎn)是否成功接收到基站發(fā)出的數(shù)據(jù)的依據(jù)。在設(shè)置發(fā)射功率的時(shí)候，想把功率設(shè)置成14，卻怎么也設(shè)置不了。查看代碼才知道16的發(fā)射功率等級(jí)對(duì)應(yīng)的是十六進(jìn)制的‘0’—‘F’，如果要設(shè)置發(fā)射功率為14，則應(yīng)該輸入‘C’。3.6 心得體會(huì) 本實(shí)驗(yàn)是在點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上完成的。通過本實(shí)驗(yàn)，讓我們了解了CC2530芯片中功率級(jí)別的概念，以及如何設(shè)置發(fā)射功率的寄存器的值。為了解決這個(gè)實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的問題，仔細(xì)閱讀了所給的SetTransmitPowerM.nc文件的代碼。通過閱讀、分析代碼，對(duì)在TinyOS系統(tǒng)上進(jìn)行nesC編程有了進(jìn)一步地了解，也對(duì)nesC程序整體的框架有了一定的了解。
實(shí)驗(yàn)四 星狀網(wǎng)絡(luò)通訊實(shí)驗(yàn) 4.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>
了解星形網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)，掌握星形網(wǎng)絡(luò)的實(shí)現(xiàn)方法。
4.2 實(shí)驗(yàn)原理
該實(shí)驗(yàn)主要是完成星形網(wǎng)絡(luò)通訊實(shí)驗(yàn)。在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中所有的基本節(jié)點(diǎn)都是直接將數(shù)據(jù)發(fā)送給基站，這樣就會(huì)形成一個(gè)星形。在節(jié)點(diǎn)端，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都會(huì)啟動(dòng)一個(gè)定時(shí)器，在定時(shí)器超時(shí)的時(shí)候，節(jié)點(diǎn)就會(huì)開始采集傳感器數(shù)據(jù)，在完成傳感器數(shù)據(jù)采集后，節(jié)點(diǎn)就會(huì)將采集的數(shù)據(jù)發(fā)送給基站；在基站端，接收到節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)后，按照基站和上位機(jī)通訊的協(xié)議將數(shù)據(jù)上報(bào)給上位機(jī)軟件。
4.3 實(shí)驗(yàn)步驟
1.將基站同電腦用燒錄線連接好，打開基站的開關(guān) 2.用串口線將基站和PC機(jī)器連接起來 3.打開Cygwin開發(fā)環(huán)境
4.在Cygwin開發(fā)環(huán)境中執(zhí)行cd /opt/atos/apps/Atosenet/ANTStartnet/Base 5.在功率設(shè)置實(shí)驗(yàn)?zāi)夸浵聢?zhí)行make antc3 install GRP=01 NID=01，進(jìn)行軟件的編譯和燒錄
6.燒錄成功后，將基站的燒錄開關(guān)撥下去，將節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的燒錄開關(guān)撥上去，然后打開節(jié)點(diǎn)的開關(guān)
7.執(zhí)行cd /opt/atos/apps/Atosenet/ANTStartnet/Node，進(jìn)入到星形實(shí)驗(yàn)的節(jié)點(diǎn)目錄。
8.在該目錄下面執(zhí)行make antc3 install ASO=LIGHT TYPE3 GRP=01 NID=02,對(duì)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行燒錄。
9.依次燒錄剩下的節(jié)點(diǎn)，確保每個(gè)節(jié)點(diǎn)的NID是不一樣的 10.將節(jié)點(diǎn)和基站的天線都插好，并且將節(jié)點(diǎn)的開關(guān)都打開。
11.運(yùn)行光監(jiān)控軟件，如果沒有安裝，請(qǐng)先安裝該軟件，這個(gè)軟件的安裝包在【實(shí)驗(yàn)光盤演示中心LightField.msi】。
12.選擇正確的串口號(hào)，點(diǎn)擊運(yùn)行標(biāo)志，運(yùn)行之后的界面如下。
13.從運(yùn)行的圖片中可以看到一個(gè)星形的網(wǎng)絡(luò)。如果想看到一個(gè)更大的星形的網(wǎng)絡(luò)，可以多燒錄幾個(gè)節(jié)點(diǎn)。
4.4 繼續(xù)實(shí)驗(yàn)
在該實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，嘗試讓基站的ID變?yōu)?。每個(gè)基本節(jié)點(diǎn)都將自己的目的地址變?yōu)?。并且最終通訊形成星形網(wǎng)絡(luò)。
修改方案：
將node文件夾里面的makefile 文件打開，將PFLAGS +=-DATE_PROFILE_TABLE_CONFIG 改為PFLAGS +=-DATE_PROFILE_TABLE_CONFIG=2。這個(gè)修改的目的是為了設(shè)置星形網(wǎng)絡(luò)的父節(jié)點(diǎn)。ATE_PROFILE_TABLE_CONFIG的值就是靜態(tài)路由默認(rèn)的目的節(jié)點(diǎn)的ID號(hào)。所以這樣一改，就能使每個(gè)基本節(jié)點(diǎn)都將自己的目的地址變?yōu)?。
4.5 碰到的問題
按照步驟將所給的程序分別燒錄到基站和節(jié)點(diǎn)以后，會(huì)發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D所示的網(wǎng)絡(luò)非星形網(wǎng)絡(luò)，而是樹狀網(wǎng)絡(luò)。詢問助教才知道這是沒有對(duì)控制星形網(wǎng)絡(luò)父節(jié)點(diǎn)的變量賦初值的緣故。需要將Node文件夾里的makefile文件的ATE_PROFILE_TABLE_CONFIG 改為PFLAGS +=-DATE_PROFILE_TABLE_CONFIG=1。這樣得到的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D才是正確的。按照繼續(xù)實(shí)驗(yàn)的要求修改makefile文件后，燒錄時(shí)給基站賦予的節(jié)點(diǎn)ID值也改為了2，但是出來的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D，其星形網(wǎng)絡(luò)的父節(jié)點(diǎn)的ID仍然是1。這個(gè)問題其他的同學(xué)也出現(xiàn)過。但是沒有討論出解決方案。
4.6 心得體會(huì)
這個(gè)實(shí)驗(yàn)是每個(gè)基本節(jié)點(diǎn)都將采集到的傳感器數(shù)據(jù)發(fā)送給基站，所以使用的是星形網(wǎng)絡(luò)。該網(wǎng)絡(luò)只需要基本節(jié)點(diǎn)將數(shù)據(jù)發(fā)送到基站，而不需要基本節(jié)點(diǎn)之間進(jìn)行通訊，也不需要基站向基本節(jié)點(diǎn)發(fā)送消息，所以基本節(jié)點(diǎn)在每次發(fā)送的時(shí)候只需要填寫目的地址為1就可以。所以該實(shí)驗(yàn)使用的路由協(xié)議只需要靜態(tài)的路由協(xié)議就可以實(shí)現(xiàn)了，節(jié)點(diǎn)在上電的時(shí)候?qū)⒒咀鳛槲ㄒ坏穆酚尚畔懭氲絝lash中，每個(gè)節(jié)點(diǎn)按照這樣的路由信息發(fā)送，最終形成的就是星形網(wǎng)絡(luò)。為了分析網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D出現(xiàn)樹狀網(wǎng)絡(luò)的原因，還找到了靜態(tài)路由協(xié)議的文件夾Profile，仔細(xì)查找才發(fā)現(xiàn)影響父節(jié)點(diǎn)的變量是ATE_PROFILE_TABLE_CONFIG。所以感覺這些實(shí)驗(yàn)沒有表面看起來這么簡(jiǎn)單，如果要分析透徹其中的原理以及實(shí)現(xiàn)方法，還得花較多的功夫。
第四篇：《自動(dòng)控制原理》課程實(shí)驗(yàn)報(bào)告(范例)
《自動(dòng)控制原理》課程實(shí)驗(yàn)報(bào)告
姓名：
班級(jí)：
學(xué)號(hào)： 實(shí)驗(yàn)時(shí)間：
實(shí)驗(yàn)成績(jī)：
一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?/p>
1．熟練掌握step()函數(shù)和impulse()函數(shù)的使用方法，研究線性系統(tǒng)在單位階躍、單位脈沖及單位斜坡函數(shù)作用下的響應(yīng)。
2．通過響應(yīng)曲線觀測(cè)特征參量ζ和ωn對(duì)二階系統(tǒng)性能的影響。3．熟練掌握系統(tǒng)的穩(wěn)定性的判斷方法。
二、實(shí)驗(yàn)要求：
1．根據(jù)實(shí)驗(yàn)步驟，寫出調(diào)試好的MATLAB語(yǔ)言程序，及對(duì)應(yīng)的MATLAB運(yùn)算結(jié)果。
2．記錄各種輸出波形，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析參數(shù)變化對(duì)系統(tǒng)的影響。3．總結(jié)判斷閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定的方法，說明增益K對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響。
三、實(shí)驗(yàn)步驟：
1．觀察函數(shù)step()函數(shù)和impulse()的調(diào)用格式，假設(shè)系統(tǒng)的傳遞函
s2?3s?7數(shù)模型為G(s)?4，可以用幾種方法繪制出系統(tǒng)的階s?4s3?6s2?4s?1躍響應(yīng)曲線？試分別繪制。
2?n2．對(duì)典型二階系統(tǒng)G(s)?2 2s?2??ns??n1）分別繪制出ωn=2(rad/s),ζ分別取0,0.25,0.5,1.0和2.0時(shí)的單位階躍響應(yīng)曲線，分析參數(shù)ζ對(duì)系統(tǒng)的影響。
2）繪制出當(dāng)ζ=0.25，ωn分別取1,2,4,6時(shí)單位階躍響應(yīng)曲線，分析參數(shù)ωn對(duì)系統(tǒng)的影響。
3．單位負(fù)反饋系統(tǒng)的開環(huán)模型為G(s)?K，試判2(s?2)(s?4)(s?6s?25)斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性，并求出使得閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定的K值范圍
四、實(shí)驗(yàn)結(jié)果與結(jié)論
時(shí)域分析法直接在時(shí)間域中對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行分析，可以提供系統(tǒng)時(shí)間響應(yīng)的全部信息，具有直觀、準(zhǔn)確的特點(diǎn)。為了研究控制系統(tǒng)的時(shí)域特性，經(jīng)常采用瞬態(tài)響應(yīng)（如階躍響應(yīng)、脈沖響應(yīng)和斜坡響應(yīng)）。本次實(shí)驗(yàn)從分析系統(tǒng)的性能指標(biāo)出發(fā)，給出了在MATLAB環(huán)境下獲取系統(tǒng)時(shí)域響應(yīng)和分析系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能和穩(wěn)態(tài)性能的方法。
1．用MATLAB求系統(tǒng)的瞬態(tài)響應(yīng)時(shí)，將傳遞函數(shù)的分子、分母多項(xiàng)式的系數(shù)分別以s的降冪排列寫為兩個(gè)數(shù)組num、den。由于控制系統(tǒng)分子的階次m一般小于其分母的階次n，所以num中的數(shù)組元素與分子多項(xiàng)式系數(shù)之間自右向左逐次對(duì)齊，不足部分用零補(bǔ)齊，缺項(xiàng)系數(shù)也用零補(bǔ)上。用MATLAB求控制系統(tǒng)的瞬態(tài)響應(yīng) 1）階躍響應(yīng)
①求系統(tǒng)階躍響應(yīng)的指令有：
step(num,den,t)時(shí)間向量t的范圍可以由人工給定（例如t=0:0.1:10）
在MATLAB程序中，先定義num,den數(shù)組，并調(diào)用上述指令，即可生成單位階躍輸入信號(hào)下的階躍響應(yīng)曲線圖。② 求階躍響應(yīng)的另一種方法
應(yīng)當(dāng)指出，當(dāng)初始條件為零時(shí)，G(s)的單位階躍響應(yīng)與
G(s)的單s位階躍響應(yīng)相同。考慮到求系統(tǒng)的單位脈沖響應(yīng)，因?yàn)閷?duì)于單位脈沖輸入量，R(s)=1所以
C(s)G(s)s2?3s?71 ?C(s)??4?32R(s)ss?4s?6s?4s?1s因此，可以將G(s)的單位階躍響應(yīng)變換成G(s)的單位脈沖響應(yīng)。s向MATLAB輸入下列num1和den1，給出階躍響應(yīng)命令，可以得到系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)曲線如圖1-1所示，輸入下列num2和den2，給出脈沖響應(yīng)命令，可以得到如圖1-1所示一樣的單位脈沖響應(yīng)曲線。t=[0:0.1:10];num1=[1,3,7];den1=[1,4,6,4,1];y=step(num,den,t);plot(t,y);grid;t=[0:0.1:10];num=[1,3,7];den=[1,4,6,4,1,0];
圖1-1 單位階躍響應(yīng)曲線 y=impulse(num,den,t);plot(t,y);grid;
2．特征參量?和?n對(duì)二階系統(tǒng)性能的影響
標(biāo)準(zhǔn)二階系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)為：
2?nC(s)?2
2R(s)s?2??ns??n二階系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)在不同的特征參量下有不同的響應(yīng)曲線。1）?對(duì)二階系統(tǒng)性能的影響
設(shè)定無(wú)阻尼自然振蕩頻率?n?2(rad/s)，考慮5種不同的?值：利用MATLAB對(duì)每一種?求取單位階躍響應(yīng)?=0,0.25,0.5,1.0和2.0，曲線，分析參數(shù)?對(duì)系統(tǒng)的影響。
為便于觀測(cè)和比較，在一幅圖上繪出5條響應(yīng)曲線（采用“hold”命令實(shí)現(xiàn)）。
num=[0 0 4];den1=[1 0 4];den2=[1 1 4];den3=[1 2 4];den4=[1 4 4];den5=[1 8 4];t=[0:0.1:5];step(num,den1,t);grid;hold;text(2,1.7,'Zeta=0');step(num,den2,t);text(1.6,1.5,'0.25');step(num,den3,t);text(1.6,1.1,'0.5');step(num,den4,t);text(1.6,0.8,'1.0');step(num,den5,t);
圖1-2 ζ不同時(shí)系統(tǒng)的響應(yīng)曲線 text(1.6,0.5,'2.0');由此得到的響應(yīng)曲線如圖1-2所示： 2）?n對(duì)二階系統(tǒng)性能的影響
同理，設(shè)定阻尼比??0.25時(shí)，當(dāng)?n分別取1,2,4,6時(shí)，利用MATLAB求取單位階躍響應(yīng)曲線，分析參數(shù)?n對(duì)系統(tǒng)的影響。num1=[0 0 1];num2=[0 0 4];num3=[0 0 16];num4=[0 0 36];den1=[1 0.5 1];den2=[1 1 4];den3=[1 2 16];den4=[1 3 36];t=[0:0.1:5];step(num1,den1,t);grid;hold;text(0.1,1.4,'wn=1');step(num2,den2,t);
text(1,1.4,'wn=2');step(num3,den3,t);text(2,1.4,'wn=4');step(num4,den4,t);text(4,1.4,'wn=6');
圖1-3 ?n不同時(shí)系統(tǒng)的響應(yīng)曲線
由此得到的響應(yīng)曲線如圖1-3所示：
3．系統(tǒng)穩(wěn)定性判斷
利用代數(shù)穩(wěn)定判據(jù)可確定系統(tǒng)個(gè)別參數(shù)變化對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響，以及為使系統(tǒng)穩(wěn)定，這些參數(shù)應(yīng)取值的范圍。
K 根據(jù)單位負(fù)反饋系統(tǒng)的開環(huán)模型 G(s)?(s?2)(s?4)(s2?6s?25)可以求的閉環(huán)系統(tǒng)的特征方程式為：
D(s)?s4?12s3?69s2?198s?200?K?0
則其勞斯陣列為：
s4s3s211252.552.5?198?12?(200?K)52.5200?K69198200?K0200?K
s1s0根據(jù)穩(wěn)定條件: 52.5?198?12?(200?K)＞0;200+K＞0;因此0＜K＜666.25
第五篇：南郵自動(dòng)控制原理實(shí)驗(yàn)報(bào)告
實(shí)驗(yàn)一、控制系統(tǒng)的時(shí)域分析 實(shí)驗(yàn)二、線性系統(tǒng)的根軌跡研究 實(shí)驗(yàn)三、系統(tǒng)的頻率響應(yīng)和穩(wěn)定性研究 實(shí)驗(yàn)四、連續(xù)系統(tǒng)串聯(lián)校正
課程名稱：
自動(dòng)控制原理
仿真實(shí)驗(yàn)一：控制系統(tǒng)的時(shí)域分析 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模海?觀察控制系統(tǒng)的時(shí)域響應(yīng)； 2 ． 記錄單位階躍響應(yīng)曲線； 3 ． 掌握時(shí)間響應(yīng)分析的一般方法； 4 ． 初步了解控制系統(tǒng)的調(diào)節(jié)過程。
二、
實(shí)驗(yàn)步驟：． 開機(jī)進(jìn)入 Matlab 運(yùn)行界面。． Matlab 指令窗：“Command Window”，運(yùn)行相關(guān)指令。依次完成實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。． 本次實(shí)驗(yàn)的相關(guān) Matlab 函數(shù)（參考材 教材 P74：
：
控制系統(tǒng)模型描述）：
G=tf([num],[den])可輸入一傳遞函數(shù)。
step(G,t)在時(shí)間范圍 t 秒內(nèi)，畫出單位階躍響應(yīng)圖。
impulse(G,t)在時(shí)間范圍 t 秒內(nèi)，畫出單位脈沖響應(yīng)圖。
三、
實(shí)驗(yàn)結(jié)果 1.觀察一階系統(tǒng)1()1sTs? ??數(shù) 的時(shí)域響應(yīng)：取不同的時(shí)間常數(shù) T，分別觀察該系統(tǒng)的脈沖響應(yīng)、階躍響應(yīng)、斜坡響應(yīng)以及單位加速度響應(yīng)。
脈沖響應(yīng)：
T=1s
T=3S
階躍響應(yīng):
T=1s
T=7s
斜坡響應(yīng):
T=1s
T=3s
單位加速度 響應(yīng):
T=1s
T=7s
2、、二階系統(tǒng)的時(shí)域性能分析：觀測(cè) 二階系統(tǒng)22 2()2nn nss??? ?? ?? ?的單位 階躍響應(yīng)。
（（1））
令 1n? ?，0, 0.5, 2 ? 分別取，結(jié)合單位 階躍 響應(yīng)圖，觀察阻尼比對(duì)階躍響應(yīng)的影響。
阻尼比 =0 ：
>> G=tf([1],[1,0,1])
Transfer function:
1
-------
s^2 + 1
>> step(G,18)
阻尼比 =0.5 ：
>> G=tf([1],[1,1,1])
Transfer function:1
-----------
s^2 + s + 1
>> step(G,18)
阻尼比 =2 ：
>> G=tf([1],[1,2,1])
Transfer function:1
-------------
s^2 + 2 s + 1
>> step(G,18)
結(jié)論：
當(dāng)阻尼比取 0 0 時(shí)，其振蕩頻率為 1 1，即為無(wú)阻尼振蕩；當(dāng)阻尼比大于 0 0 小于 1 1 時(shí)，二階系統(tǒng)
為欠阻尼二階系統(tǒng)，其單位階躍響應(yīng)為衰減振蕩；當(dāng)阻尼于 比大于 1 1 時(shí)，二階系統(tǒng)為過阻尼二階系統(tǒng)，其單位階躍響應(yīng)為是非振蕩的。
（2 2）
令 0.5 ? ?，1, 2, 5n? 分別取
，結(jié)合單位階躍響應(yīng)圖，觀察自然頻率對(duì)階躍響應(yīng)的影響。
自然頻率 =1 ：
>> G=tf([1],[1,1,1])
Transfer function:1
-----------
s^2 + s + 1
>> step(G,18)
自然頻率 =2 ：
>> G=tf([4],[1,2,4])
Trans fer function:2
-------------
s^2 + 2 s + 2
>> step(G,18)
自然頻率 =5 ：
>> G=tf([25],[1,5,25])
Transfer function:5
-------------
s^2 + 5 s + 5
>> step(G,18)
結(jié)論：
自然頻率越小，阻尼比越小，系統(tǒng)的階躍響應(yīng)幅值越大。
（（3））
調(diào)節(jié)自然頻率與阻尼比，要求：
Tr<0.56s Tp<1.29s Ts<5.46 超調(diào)不大于 于 5 ％.記錄下滿足上述要求的自然頻率與阻尼比。
G=tf([45],[1,10,45])G = 45
---------------
s^2 + 10 s + 45 Continuous-time transfer function.>> step(G,6)
自然頻率=16.9538rad/sec 阻尼比=0.73578
實(shí)驗(yàn)二線性系統(tǒng)的根軌跡研究
2.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模ǎ?））
考察閉環(huán)系統(tǒng)根軌跡的一般形成規(guī)律。
（（2））
觀察和理解引進(jìn)零極點(diǎn)對(duì)閉環(huán)根軌跡的影響。
（（3））
觀察、理解根軌跡與系統(tǒng)時(shí)域響應(yīng)之間的聯(lián)系。
（（4））
初步掌握利用產(chǎn)生根軌跡的基本指令和方法。
2.2 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 根軌跡繪制的指令法、交互界面法；復(fù)平面極點(diǎn)分布和系統(tǒng)響應(yīng)的關(guān)系。
已知單位負(fù)反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為2)^ 5 4()2()(2? ???s ss Ks G，實(shí)驗(yàn)要求：
（（1））
用 試用 MATLAB 的 的 rlocus 指令，繪制閉環(huán)系統(tǒng)根軌跡。（要求寫出指令，并繪出圖形。）
指令：
：G=tf([1 2],[1 8 26 40 25])
rlocus(G)
（（2））
用 利用 MATLAB 的 的 rlocfind 指令，確定根軌跡的分離點(diǎn)、根軌跡與虛軸的交點(diǎn)。（要求寫出指令，并給出結(jié)果。）
指令：
：rlocfind(G)分離點(diǎn)：-2.0095 + 1.0186i
K=0.0017 與 虛軸的 交點(diǎn)：
：-0.0000 + 3.6025i
K=65.8411
（（3））
用 利用 MATLAB 的 的 rlocfind 指令, 求出系統(tǒng)臨界穩(wěn)定增益, 并用指令驗(yàn)證系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
系統(tǒng) 臨 界穩(wěn)定增益：
：65.8411 由于系統(tǒng) 無(wú)右半平面的開環(huán)極點(diǎn)，且 奈奎斯特曲線不 包圍（（-1，j0）點(diǎn)。
系統(tǒng)穩(wěn)定。
（（4））
用 利用 SISOTOOL 交互界面，獲取和記錄根軌跡分離點(diǎn)、根軌跡與虛軸的交點(diǎn)處的關(guān)鍵參數(shù)，并與前面所得的結(jié)果進(jìn)行校對(duì)驗(yàn)證。（要）
求寫出記錄值，并給出說明。）
指令：
：SISOTOOL(G)
原值：
：K=0.00017
校正值：
：K=0.000169
原值：K=65.8411
校正值：K=71.8（（5））
在 在 SISOTOOL 界面上，打開閉環(huán)的階躍響應(yīng)界面，然后用鼠標(biāo)使閉環(huán)極點(diǎn)（小紅方塊）從開環(huán)極點(diǎn)開始沿根軌跡不斷移動(dòng)，在觀察三個(gè)閉環(huán)極點(diǎn)運(yùn)動(dòng)趨向的同時(shí)，注意觀察系統(tǒng)階躍響應(yīng)的變化。根據(jù)觀察，（A）寫出響應(yīng)中出現(xiàn)衰減振蕩分量時(shí)的 的 K 的取值范圍，（B）寫出該響應(yīng)曲線呈現(xiàn)“欠阻尼”振蕩型時(shí)的 K。的取值范圍。
（A A）
0< K<71.8
（B B）
0 實(shí)驗(yàn)三系統(tǒng)的頻率響應(yīng)和穩(wěn)定性研究 3.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1)繪制并觀察典型開環(huán)系統(tǒng)的 Nyquist 圍線。 (2)繪制并觀察典型開環(huán)系統(tǒng)的 Bode 圖。 (3)運(yùn)用 Nyquist 準(zhǔn)則判斷閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 (4)初步掌握相關(guān) MATLAB 指令的使用方法。 3.2 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 一、（必做內(nèi)容）使用 sisotool 交互界面研究典型開環(huán)系統(tǒng)的頻率特性曲線，并進(jìn)行閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定性討論。 以下各小題的要求： （A)根據(jù)所給開環(huán)傳遞函數(shù)的結(jié)構(gòu)形式，繪制相應(yīng)的幅相頻率曲線和對(duì)數(shù)幅相頻率曲線。 (B)顯示出曲線對(duì)應(yīng)的開環(huán)傳遞函數(shù)具體表達(dá)式。 (C)假如 MATLAB 指令繪制的幅相頻率曲線不封閉，或用文字說明所缺部分曲線的走向，或在圖上加以添加所缺曲線；曲線與(-1,j0)點(diǎn)的幾何關(guān)系應(yīng)足夠清晰，能支持判斷結(jié)論的導(dǎo)出。 (D)對(duì)該開環(huán)函數(shù)構(gòu)成的單位負(fù)反饋系統(tǒng)的穩(wěn)定性作出判斷，說明理由；假如閉環(huán)不穩(wěn)定，則應(yīng)指出不穩(wěn)定極點(diǎn)的數(shù)目。 (1))1)(1(2 11? ??s T s TKG，其中 K , T 1, T 2 可取大于 0 的任意數(shù)。 取 K=1，T1=1，T2=2； 指令如下： G=tf([1],[2 3 1])Transfer function: 2 s^2 + 3 s + 1 margin(G)nyquist(G) P=0,R=0,Z=0 系統(tǒng)穩(wěn)定 (2))1)(1)(1(3 2 12? ? ??s T s T s TKG，其中 K , T 1, T 2, T 3 可取大于 0 的任意 取 K=1，T1=1，T2=2，T3=3； 指令如下： G=tf([1],[6 11 6 1])Transfer function:------------------------6 s^3 + 11 s^2 + 6 s + 1 margin(G) nyquist(G) P=0,R=0,Z=0 系統(tǒng)穩(wěn)定 (3))1(14??s T sKG，其中 K , T 1 可取大于 0 的任意數(shù)。 取 K=1，T1=1； 指令如下： G=tf([1],[1 1 0])Transfer function:-------s^2 + s margin(G) nyquist(G) P=0,R=0,Z=0 系統(tǒng)穩(wěn)定(4))1)(1()1(2 16? ???s T s T ss T KGa，其中。 K 可取大于 0 的任意數(shù)。 K=1，Ta=1，T1=1，T2=2； 指令如下： G=tf([1 1],[2 3 1 0])Transfer function: s + 1-----------------2 s^3 + 3 s^2 + s margin(G)nyquist(G) P=0,R=0,Z=0 系統(tǒng)穩(wěn)定(5))1(127??s T sKG，其中 K , T 1 可取大于 0 的任意數(shù)。 K=1，T1=1； 臨界穩(wěn)定，指令如下： G=tf([1],[1 1 0 0])Transfer function: 1---------s^3 + s^2 margin(G) nyquist(G) (6)1128,)1()1(T Ts T ss T KGaa????，其中 K 可取大于 0 的任意數(shù)。 K=1，Ta=2，T1=1； 指令如下： G=tf([2 1],[1 1 0 0])Transfer function:s + 1---------s^3 + s^2 margin(G)nyquist(G) 臨界穩(wěn)定(7)1129,)1()1(T Ts T ss T KGaa????，其中 K 可取大于 0 的任意數(shù)。 K=1，Ta=1，T1=2； 臨界穩(wěn)定，指令如下： G=tf([1 1],[2 1 0 0])Transfer function: s + 1-----------2 s^3 + s^2 margin(G)nyquist(G) (8)210)1)(1(ss T s T KGb a? ??，其中 K , T a,T b 可取大于 0 的任意數(shù)。 時(shí)間常數(shù) T 與 K 給出具體數(shù)值仿真 取 K=1，Ta=1，Tb=2 指令如下： G=tf([2,3,1],[1,0,0])G =s^2 + 3 s + 1 --------------- s^2 Continuous-time transfer function.>> margin(G)>> nyquist(G) 臨界穩(wěn)定 實(shí)驗(yàn)四 連續(xù)系統(tǒng)串聯(lián)校正 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1.加深理解串聯(lián)校正裝置對(duì)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能的校正作用。 2.對(duì)給定系統(tǒng)進(jìn)行串聯(lián)校正設(shè)計(jì)，并通過模擬實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)設(shè)計(jì)的正確性。 二、實(shí)驗(yàn)儀器 1．EL-AT-III 型自動(dòng)控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)箱一臺(tái) 2．計(jì)算機(jī)一臺(tái) 三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 1．串聯(lián)超前校正（1）系統(tǒng)模擬電路圖如圖 5-1，圖中開關(guān) S 斷開對(duì)應(yīng)未校情況，接通對(duì)應(yīng)超前校正。 圖 圖 5 5--1 1 超前校正電路圖 （2）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖 5-2 圖 圖 5 5--2 2 超前校正系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 圖中 Gc1（s）=2 2（0.055s+1） Gc2（s）= 0.005s+1 2．串聯(lián)滯后校正（1） 模擬電路圖如圖 5-3，開關(guān) s 斷開對(duì)應(yīng)未校狀態(tài)，接通對(duì)應(yīng)滯后校正。 圖 圖 5 5--3 滯后校正模擬電路圖 （2）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖示如圖 5-4 圖 圖 5 5--4 滯后系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 圖中 Gc1(s）=10 10（s+1） Gc2（s）= 11s+1 3．串聯(lián)超前—滯后校正（1） 模擬電路圖如圖 5-5，雙刀開關(guān)斷開對(duì)應(yīng)未校狀態(tài)，接通對(duì)應(yīng)超前—滯后校正。 圖 圖 5 5--5 超前 — 滯后校正模擬電路圖 （2） 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖示如圖 5-6。 圖 圖 5 5--6 6 超前 — 滯后校正系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 圖中 Gc1（s）=6 6（1.2s+1）（0.15s+1） Gc2（s）= （6s+1）（0.05s+1） 四、實(shí)驗(yàn)步驟 1.啟動(dòng)計(jì)算機(jī)，在桌面雙擊圖標(biāo) [自動(dòng)控制實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)] 運(yùn)行軟件。 2.測(cè)試計(jì)算機(jī)與實(shí)驗(yàn)箱的通信是否正常,通信正常繼續(xù)。如通信不正常查找原因使通信正常后才可以繼續(xù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。 超前校正： 3.連接被測(cè)量典型環(huán)節(jié)的模擬電路(圖 5-1)。電路的輸入 U1 接 A/D、D/A 卡的 DA1 輸出，電路的輸出 U2 接 A/D、D/A 卡的 AD1 輸入，將將純積分電容兩端連在模擬開關(guān)上。檢查無(wú)誤后接通電源。 4.開關(guān) s 放在斷開位置。-5.在實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的下拉列表中選擇實(shí)驗(yàn)五[五、連續(xù)系統(tǒng)串聯(lián)校正]。鼠標(biāo)單擊 按鈕，彈出實(shí)驗(yàn)課題參數(shù)設(shè)置對(duì)話框。在參數(shù)設(shè)置對(duì)話框中設(shè)置相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)參數(shù)后鼠標(biāo)單擊確認(rèn)等待屏幕的顯示區(qū)顯示實(shí)驗(yàn)結(jié)果，并記錄超調(diào)量?p 和調(diào)節(jié)時(shí)間 ts。 6.開關(guān) s 接通，重復(fù)步驟 5,將兩次所測(cè)的波形進(jìn)行比較。并將測(cè)量結(jié)果記入下表中： 超前校正系統(tǒng) 指標(biāo) 校正前 校正后 階躍響應(yīng)曲線 見圖 1.1 見圖 1.2 δ% 51.1 11,8 Tp（秒） 166 118 Ts（秒） 1152 154 滯后校正： 7.連接被測(cè)量典型環(huán)節(jié)的模擬電路(圖 5-3)。電路的輸入 U1 接 A/D、D/A 卡的 DA1 輸出，電路的輸出 U2 接 A/D、D/A 卡的 AD1 輸入，將純積分電容兩端連在模擬開關(guān)上。檢查無(wú)誤后接通電源。 8.開關(guān) s 放在斷開位置。 9.在實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的下拉列表中選擇實(shí)驗(yàn)五[五、連續(xù)系統(tǒng)串聯(lián)校正]。鼠標(biāo)單擊 按鈕，彈出實(shí)驗(yàn)課題參數(shù)設(shè)置對(duì)話框，在參數(shù)設(shè)置對(duì)話框中設(shè)置相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)參數(shù)后鼠標(biāo)單擊確認(rèn)等待屏幕的顯示區(qū)顯示實(shí)驗(yàn)結(jié)果，并記錄超調(diào)量?p 和調(diào)節(jié)時(shí)間 ts。 10.開關(guān) s 接通，重復(fù)步驟 9,將兩次所測(cè)的波形進(jìn)行比較。并將測(cè)量結(jié)果記入下表中： 滯后校正系統(tǒng) 指標(biāo) 校正前 校正后 階躍響應(yīng)曲線 見圖 2.1 見圖 2.2 δ% 67.2 11.53 Tp（秒） 213 439 Ts（秒） 2529 529 五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告 1．計(jì)算串聯(lián)校正裝置的傳遞函數(shù) Gc（s）和校正網(wǎng)絡(luò)參數(shù)。 2．畫出校正后系統(tǒng)的對(duì)數(shù)坐標(biāo)圖，并求出校正后系統(tǒng)的ω′c 及ν′。 3．比較校正前后系統(tǒng)的階躍響應(yīng)曲線及性能指標(biāo)，說明校正裝置的作用。 階躍響應(yīng)曲線： 串聯(lián)超前校正前： 串聯(lián)超前校正后： 圖 1.1 圖 1.2 串聯(lián)滯后校正前： 串聯(lián)滯后校正后： 圖 2.1 圖 2.2 串聯(lián)超前校正前： G（s）= Wc=16.7rad/s，V=17 度 串聯(lián)超前校正后： G（s）= Wc=25rad/s，V=65 度 串聯(lián)滯后校正前： G（s）= Wc=17.7rad/s V=-14 度 串聯(lián)滯后校正后： G（s）= Wc=6.83rad/s V=31 度 由以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果，得到校正裝置作用：超前校正的是利用超前校正網(wǎng)絡(luò)的相位超前特性來增大系統(tǒng)的相位裕量，以達(dá)到改善系統(tǒng)瞬態(tài)響應(yīng)的目的。為此，要求校正網(wǎng)絡(luò)最大的相位超前角出現(xiàn)在系統(tǒng)的截止頻率（剪切頻率）處。由于 RC 組成的超前網(wǎng)絡(luò)具有衰減特性，因此，應(yīng)采用帶放大器的無(wú)源網(wǎng)絡(luò)電路，或采用運(yùn)算放大器組成的有源網(wǎng)絡(luò)。 滯后校正裝置即利用校正裝置的超前部分來增大系統(tǒng)的相位裕度，以改善其動(dòng)態(tài)性能；利用它的滯后部分來改善系統(tǒng)的靜態(tài)性能，兩者分工明確，相輔相成。
點(diǎn)擊咨詢 