【精品】学院自动控制原理实验指导书

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1、《自动控制原理》实验指导书自动控制原理实验室自动控制原理是自动化、自动控制、电子电气技术等专业教学中的一门重要专业基础课程。本套EL-AT-III型自动控制实验系统采用DA/AD卡通过USB口和计算机连接实现信号源信号的输出和系统响应信号的采集，采集后的信号通过计算机显示屏显示，省去了外接信号源和示波器测量相应信号的麻烦。通过这套仪器可使学生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，学习和掌握系统模拟电路的构成和测试技术。通过对单元电路的灵活组合，可构造出各种型式和阶次的模拟环节和控制系统。可以使学生把主要精力集中在系统电路

2、和系统特性的研究上。第一章EL-AT-III型实验系统简介3第二章EL-AT-III型实验系统使用说明6第三章实验指导书9实验一典型环节及其阶跃响应9实验二二阶系统阶跃响应14实验三控制系统的稳定性分析18实验四系统频率特性测量21实验五连续系统串联校正27实验六数字PID控制32实验七状态反馈与状态观测器35实验八采样实验38实验九非线性实验41实验十相轨迹实验45附录一实验说明及参考答案47附录二AD/DA卡调试说明64第一章EL-AT-III型实验系统简介EL-AT-III型实验系统丄要由计算机、AD/DA米集卡、自动控制原理实验箱、打印机（可选

3、）纽成如图1，其中计算机根据不同的实验分别起信号产生、测量、显示、系统控制和数据处理的作川，打印机主要记录各种实验数据和结果，实验箱主要构造被控模拟对象。图1实验系统构成实验箱面板如图2：•O•••OQ6V©•«©<6映亠*•HI•••M2O«C2222M

4、OQO*.<9meso“：au•l辽…・・■■・・8&VQQ(9•a..ih**比k•999KO・«•IO•力I*图1实验箱面板下而主要介绍实验箱的构成：一、系统电源EL-AT-III系统采用本公司牛产的高性能开关电源作为系统的工作电源，其主要技术性能指标为：1.输入电压：AC220V2.输出电压/

5、电流:+12V/0.5A,-12V/0.5A,+5V/2A3.输出功率：22W4.工作环境：一5°C〜+40°C。二、AD/DA采集卡AD/DA采集卡如图3采川EZUSB2131芯片做为主控芯片，负责数据采集和USB通信用EPM7128作为SPI总线转换,AD为TL1570I其采样位数为10位，采样率为lKHzoDA为MAX5159转换位数为10位，转换速率为IK。AD/DA采集卡有两路输出（DA1、DA2）和两路输入（ADI、AD2）,其输入和输出电压均为一5V〜+5V。图2AD/DA釆集卡三、实验箱面板实验箱向板布局如图4AD/DAP输入输出模块实

6、验模块1实验模块2电源模块模拟开关二极管区EL-CAT-II实验模块3电阻、电容、一•极管区实验模块4变阻箱、变容箱模块实验模块5实验模块8实验模块6实验模块7图3实验箱面板布局实验箱面板主要山以下几部分构成:1.实验模块本实验系统有八组山放大器、电阻、电容组成的实验模块。每个模块中都有一个由UA741构成的放人器和若干个电阻、电容。这样通过对这八个实验模块的灵活纟I［合便可构造出各种型式和阶次的模拟环节和控制系统。2.二极管，电阻、电容、二极管区这些区域主要提供实验所需的二极管、电阻和电容。3.AD/DA卡输入输岀模块该区域是引tilAD/DA卡的输

7、入输出端，一共引出两路输出端和两路输入端，分别是DAI、DA2,ADI、AD2。有一个按钮复位，按下一次对AD/DA卡进行一次复位。20针的插座用来和控制对彖连接。4.电源模块电源模块有一个实验箱电源开关，有四个开关电源提供的DC电源端子，分别是+12V、・12V、+5V、GND,这些端子给外扩模块提供电源。5.变阻箱、变容箱模块变阻箱、变容箱是木实验系统的一个突出特点，只要按动数字旁边的“+”、“一”按钮便町调节电阻电容的值，而且电阻电容值对以直接读出。第二章EL-AT-III型实验系统使用说明1.软件启动在Windows桌而上或"开始一程序”中双击

8、"快捷方式到Cybernation_A.exe"快捷方式，便可启动软件如图152.实验前计算机与实验箱的连接川实验箱自带的USB线将实验箱后面的USB口与计算机的USB口连接，启动“CybernationA”软件。3.软件使川说明本套软件界而共分为三个组闹而A.软件说明和实验指导书画面（如图15）B.数据采集显示画而（如图16）自动控制理论实验系统实验项目KF13:三］廿工具按钮：顾也因匕⑦☆工貝栏按钮:1.也画ra因M⑦N3.4.5.6.就绪软件使用指南点击［［或按F过可以选择实验项目作为当前实验项目，系统在指导书窗口显示相应的实验指导书，在实验进行

9、过程中孙干标I卜状太点击恳按F23W换回甘旨导书窗口。点击［［或按F3』切换到"示波器少窗口。