自动控制原理实验指导书(修改)

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1、自动控制原理实验指导书张毅李学勤编著重庆邮电学院自动化学院25目录TDN-ACS系统介绍………………………………………………………….1实验准备……………………………………………………………………….3实验一典型环节的实验研究………………………………………………..5实验二典型系统瞬态响应和稳定性………………………………………9实验三系统校正………………………………………………………….13实验四控制系统的频率特性………………………………………………17实验五典型非线性环节……………………………………………………2125TDN-ACS系统介绍自动控制原理是自动

2、化、自动控制、电子技术、电气技术、精密仪器等专业教学中的一门重要专业基础课程。TN-ACS自动控制原理/计算机控制原理教学实验系统通过对系统单元电路的灵活组态，可构造出各种型式和阶次的模拟环节和控制系统，从而支持了自控原理的实验教学，还支持以微机为控制平台的计算机控制技术实验教学，做到一机多用。利用系统提供的集成操作软件，通过PC示波器功能可实时、清晰的观察控制系统的各项静、动态特性，方便了对模拟控制系统特性的研究。利用系统配置的电机等控制对象，可开设控制系统课程的实验。该系统还可扩展支持线性系统、最优控制、系统辨识及计算机控制等现代控制理论的模拟实验研究。一

3、、系统构成TDN-ACS系统由如下各单元电路构成。信号源发生单元电路UlSG&Ul5SIN采样保持器及单稳单元电路U2SH运算模拟单元电路U3~U8非线性用单元电路U9NC数/模转换单元电路U10DAC模/数转换单元电路U12ADC状态指示灯单元U11D单节拍脉冲发生单元·U13SP电位器单元U14P-5v电源发生单元U16A25信号测量单元U19SC驱动单元U17DRIVER电机单元U18MOTOR高效开关电源8088CPU板和PC机进行通讯的串口。二、使用注意事项1、对于搭接被控对象时，输入和反馈回路中的电阻应尽可能利用实验板上的电位器来实现。2、实验用的

4、导线，导线头不应拔得太长，以防短路。做完实验后，应将导线及元器件装入箱盖上的袋子中，千万不要散乱地放在机箱中，以免下次做实验引起短路。3、对TDN-ACS系统来说，因为安装了高效开关电源，它们的重新开启和上一次断开之间的时间应大于30秒，因此不要过于频繁的开启电源。4、实验时，经检查线路已经正确搭接后再上电开始实验，布线时严禁带电进行操作。25实验准备1、使运放处于工作状态将信号源单元(U1，SG)的ST端(插针)与+5V端(插针)用"短路块"短接，使模拟电路中的场效应管(3DJ6)夹断，这时运放处于工作状态。2、阶跃信号的产生阶跃信号产生的电路由单脉冲单元(

5、U13SP)及电位器单元(U14，P)组成。具体线路形成步骤如下：在Ul3SP单元中，将Hl与+5V插针用“短路块”短接，H2插针用排线接至Ul4P单元的X插针;在Ul4P单元中，将Z插针和GND插针用“短路块”短接，最后由插座的Y端输出信号。3、方波信号的产生采用U1SG单元产生周期性方波信号（重复的阶跃波信号），U1单元的ST的插针与S插针用“短路块”短接，S11波段开关置于“阶跃信号”档，“OUT”端的输出电压即为阶跃信号电压，信号周期由波段开关S12和电位器W11调节，信号幅值由电位器W12调节。以信号幅值小、信号周期较长比较适宜。采用该单元还能产生重

6、复的斜坡、抛物波信号，只要将S11波段开关置于相应位置即可。4、正弦波信号的产生正弦波信号由U15SIN正弦波信号发生单元产生，该单元产生的正弦波信号频率范围0.2Hz~400Hz，幅值在±5V范围内。5、运算模拟单元电路的结构运算模拟单元电路为U3~U8，它们的区别在于输入电阻大小不同。251）U3~U5的结构2）U6~U8的结构在实验中根据需要选择运算模拟单元电路。25实验一典型环节的实验研究一、实验目的1、了解TDN-ACS自动控制原理/计算机控制原理教学实验系统的基本组成，和各个模块的作用。2、利用TDN-ACS的信号源模块产生各种信号波形。3、了解各

7、典型环节的模拟电路以及输入响应。4、长余辉双踪示波器的使用。5、观察各典型环节的输入响应及PID环节的响应曲线。二、实验设备1、长余辉双踪示波器2、TDN-ACS自动控制原理/计算机控制原理教学实验系统3、配套的电阻、电容、导线等三、实验原理通过构成各种典型环节，用示波器观察其输入响应。各典型环节的模拟电路图如下：1、比例（P）251、积分（I）2、比例积分（PI）3、比例微分（PD）4、惯性环节（T）251、比例积分微分（PID）四、实验步骤:1、按各典型环节的模拟电路图将线接好(PID先不接)。例如构成比例时可先用万用表测量U6的“1”和“IN”端，调节与

8、之相对应的47K电位器W62，使万用表