工业自动化控制实验指导书

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1、自动控制原理实验指导书黄永华编莆田学院电子信息工程系2009年3月22目录一、组成和使用二、使用注意事项实验一控制系统典型环节的模拟实验二一阶系统的时域响应及参数测定实验三二阶系统的瞬态响应分析实验四典型环节频率特性的测试(选做)实验五自动控制系统的动态校正(选做)22一、组成和使用1．实验箱的供电实验箱的后方设有带保险丝管（1A）的220V单相交流电源三芯插座，另配有三芯插头电源线一根。箱内设有四只降压变压器，为实验板提供多组低压交流电源。2．一块大型（435mm×325mm）单面敷铜印刷线路板，正面印有清晰的各部件及元器件的图形、线条和字符，并焊有实验所需的元器件。

2、该实验板包含着以下各部分内容：（1）正面左下方装有电源总开关一只，控制总电源。（2）100多个高可靠的自锁紧式、防转、叠插式插座。它们与固定器件、线路的连接已设计在印刷线路板上。这类锁紧式插件，其插头与插座之间的导电接触面很大，接触电阻极其微小（接触电阻≤0.003Ω，使用寿命＞10000次以上），在插头插入时略加旋转后，即可获得极大的轴向锁紧力，拔出时，只要沿反方向略加旋转即可轻松地拔出，无需任何工具便可快捷插拔，同时插头与插头之间可以叠插，从而可形成一个立体步线空间，使用起来极为方便。（3）扫频电源采用可编程器件ispLSI1032和单片机AT89C51设计而成，可

3、在15Hz～80KHz的全程范围内进行扫频输出，提供11档扫速，亦可选定点频输出。此外还有频标指示，亦可显示输出频率等。扫频电源的使用见实验指导书附录。（4）直流稳压电源提供一路±15V和±5V直流稳压电源，在电源总开关打开的前提下，只要打开信号源开关，就会有相应的电压输出。（5）信号源本实验箱的信号源包括两部分：阶跃信号发生器和函数信号发生器。阶跃信号发生器：阶跃信号发生器主要为本实验箱提供单位阶跃信号而设计的。当按下白色按钮时,输出一负的阶跃信号,其幅值约(-0.9V~-2.45V)之间可调。22函数信号发生器：函数信号发生器主要是为本实验箱中所需的超低频信号而专门

4、设计的。它由单片集成函数信号发生器ICL8038及外围电路组合而成。其输出频率范围为0.25Hz～1.55KHz，输出幅度峰峰值为0～10VP-P。使用时只要开启“函数信号发生器”开关，此信号源即进入工作状态。两个电位器旋钮用于输出信号的“幅度调节”（左）和“频率调节”（右）。将上面一个短路帽放在1、2两脚处，输出信号为正弦波；将其置于3、4两脚处，则输出信号为三角波；将其置于4、5两脚处，则为方波输出。将下面一个短路帽放在1、2两脚（即“f1”处），调节右边一个电位器旋钮（“频率调节”）则输出信号的频率范围为0.25Hz～14KHz；将其置于2、3两脚（即“f2”处）

5、，调节“频率调节”旋钮，则输出信号的频率范围为2.7Hz～155Hz；将其置于4、5脚（即“f3”处）则输出信号的频率范围为26Hz～1.55KHz。（6）频率计该系统在作频率特性测试实验时，需要用到超低频信号，若用示波器去读，显然很不方便。为了能直观地读出超低频信号的频率，我们采用了一个频率计。它采用单片机编程，能精确、直观地显示小数点后两位。本频率计是由单片机89C2051和六位共阴极LED数码管设计而成的，测频范围为0.1Hz～10KHz。只要开启“函数信号发生器”处开关，频率计即进入待测状态。将频率计处开关（内测/外测）置于“内测”，即可测量“函数信号发生器”本

6、身的信号输出频率。将开关置于“外测”，则频率计显示由“输入”插口输入的被测信号的频率。在使用过程中，如遇瞬时强干扰，频率计可能出现死锁，此时只要按一下复位“RES”键，即可自动恢复正常工作。（8）直流数字电压表直流数字电压表有三个档位。满度为2V量程,20V量程,200V量程，能完成对直流电压的准确测量,测量误差不超过5‰。（9）交流毫伏表交流毫伏表有三个档位。满度为200mV量程、2V量程、20V量程。它具有频带较宽（10Hz~400KHz）、精度高（不超过5‰）、数字显示和“真有效值”22的特点、即使测试远离正弦波形状的窄脉冲信号，也能测得精确的有效值大小，其适用的

7、波峰因素范围达到10。真有效值交流电压表由输入衰减器、阻抗变换器、定值放大器、真有效值AC/DC转换器、滤波器、A/D转换器和LED显示器组成。输入衰减器用来将大于2V的信号衰减，定值放大器用来将小于200mV的信号放大。本机AC/DC转换由一块宽频带、高精度的真有效值转换器完成，它能将输入的交流信号——不论是正弦波、三角波、方波、锯齿波，甚至窄脉冲波，精确地转换成与其有效值大小等价的直流信号，再经滤波器滤波后加到A/D转换器，变成相应的数字信号，最后由LED显示出来。（10）本实验箱附有充足的长短不一的实验专用连接导线一套。二、使用注意